胡小旭

摘  要： 桥梁工程基础施工是整个桥梁工程中极其重要的一部分，基础的质量将会直接影响到整座桥梁的工程质量。本项目采用钻孔灌注桩基础，钻孔灌注桩的成孔质量将直接影响最终桩基的工程质量，由于桩基础深埋在地表以下，在施工过程中，受地质条件的影响，控制桥梁桩基础质量的难度在一定程度上大大增加，因此，本文通过研究得出钻孔灌注桩孔径检测系统对桩基成孔检测能够提高钻孔灌注桩施工质量。

关键词： 成孔质量     桩基质量    孔径检测系统

1  工程概況

津沧高速公路改造工程位于天津市中心城区西南部，全线共设菱形互通式立交2座、分离式立交2座、主线跨河中桥2座及辅道跨河中桥2   座，桥梁总长度1189m。津沧高速公路改造工程桩基形式选用的是钻孔灌注桩。下部结构有桩基443根。桩基的直径分别为1m，1.2m，1.5m。桩长分别为，（36m—55m）不等。

2  津沧项目钻孔灌注桩成孔质量常见问题

钻孔是灌注桩施工中的一个重要环节，如果控制不好很可能会出现各种各样的问题，将直接影响桩基成品质量。施工过程中常见的问题有：

（1）塌孔，钻孔过程中常见问题之一，施工过程中泥浆比重不合适或者成孔以后经过很长时间还没有开始灌注那么就有可能出现塌孔，但是从桩基开钻一直到灌注结束我们都无法直接判断出桩孔有没有塌孔。

（2）缩径，钻孔过程中常见问题之一，由于地质原因、泥浆性能欠佳、钻头经过磨损导致桩孔局部孔径小于设计孔径。

（3）垂直度不满足设计要求，倾斜过大，钻杆不垂直，钻进过程中钻机出现倾斜情况都有可能导致桩孔垂直度不满足设计要求。

桩基成孔容易出现的这些问题是影响桩基成孔质量的重要因素，因此能够准确找出这些问题，就可以分析出产生问题的原因从而解决这些问题。保证桩基施工质量。

3  灌注桩成孔检测系统的组成及特性

3.1  灌注桩成孔检测系统的组成（如图1所示）：

（1）JJC-1EG型地面控制箱。

（2）JJY-6型孔径/井斜测量探管。

（3）JC-100型自动排缆绞车及井口滑轮。

3.2  本系统的主要特点

井下测量探管完全数字化，采用排缆绞车，孔径/井斜探管合二为一方便测量，孔径测量误差控制在±5mm，地面控制箱采用工控机，操作简单。抗干扰能力强，测量精度高。

3.3  操作系统主要技术指标和参数

（1）孔径测量范围：φ500mm～φ1600mm

（2）孔径测量误差：≤±5mm

（3）垂直度检测：

① 测量范围：0°～10°

② 分辨率：0.01°

③ 测量误差：≤±0.1°

3.4   绞车指标

电缆长度（深度）：100m（可根据现场实际要求配置）;电缆拉力：≥350kg（拉断力650kg）;绞车速度：10m/min;深度指示误差：≤1‰;绞车重量：50kg;电机功率：550w;体积（长*宽*高）：600mm*450mm*350mm;手摇高度600mm;控制方式：倒顺开关;排缆方式：自动排缆与手摇功能相结合。

3.5  工作温度及湿度要求

测量探管：0°C ～50 °C;地面仪器：-10°C ～45 °C;相对湿度：<85%。

3.6  整机工作电源

AC（220V±10%）、50HZ。

4  灌注桩成孔检测系统的操作方法

4.1  施工现场布置

（1）妥善放置井口架，将井口滑轮置于钻孔中心并且固定，

（2）绞车的安置以及排缆口应正对井口架中心线上且离井口一定距离，稍远一点较好。

（3）利用带漏电保护开关的拖线盘将交流220V电源引至测量地点。注意电源应该有良好接地，如果接地不佳，可将仪器自带接地棒置于泥浆池内，并将引线夹在拖线盘上接地以防触电。

（4）电缆快速接头中两只“0”型圈应抹少许黄油，再与孔径/井斜探管连接，注意4芯航空插头的槽与键一定要对齐才能拧紧螺母。（如图2所示）

（5）连接井下探管、绞车、地面控制箱（工控机）。

4.2  仪器连接方法

连接电源线、接地线、光脉冲插座与绞车的光电脉冲发生器连接、绞车插座与绞车电缆集流环插座连接、电缆的快速接头与井下探管连接。绞车的电源线必须连接至带漏电保护开关的电源。工控机电源的开关顺序：先插上电源后打开工控机电源，工控机自动启动，进入系统，关机时要先关闭工控机操作系统，再关闭工控机电源开关，强行直接关闭工控机电源将损坏工控机。

4.3  具体操作步骤

（1）垂直度检测

①垂直度检测使用孔径/井斜测量探管。

②将绞车快速密封接头与孔径/井斜测量探管对接，并将测量探管放入井口。

③开动绞车下放测量探管，当电缆上提前标记的5m长度特殊标志下到钻进深度起算面时停止下放，孔径/井斜测量探管默认为5m。

④打开地面控制箱电源。

⑤并打开JJC-1EG型灌注桩孔径检测系统软件，从软件主菜单窗口进入资料设置窗口，建立工程后（如已建立则跳过）输入检测桩号、设计孔深、设计孔径和检测人，并选择垂直度检测后按确定按钮进入垂直度检测窗口。

⑥如果孔深有误请在设计孔深输入框中输入正确值，单位为米。

⑦按开始测量按键，输入深度显示值预置为5.00（与步骤c电缆上特殊标志对应，一般采用彩色防水胶带标记）。

⑧在此深度作井斜仪顶角零度值校验。

⑨当测量探管稳定后，按测顶角值按钮，如数据稳定（可多次按测顶角值按钮）请按存顶角值按钮保存当前的孔深度值和顶角值数据，仪器将第一点测量位置修正为0度。

⑩下放测量探管至下一个测量位置（一般每间隔5m测量一次，现场实际检测考虑节省时间在不影响检测结果情况下可以每10m测量一次）。

⑪循环执行以上二条，直至孔底测量完最后一个数据后按停止测量按钮。

⑫井下测量探管下放深度应在到达孔底前2m终止，以免较厚的泥浆影响测量结果。

⑬测量结束时，软件将最后一个测点值顺延到终孔深度。

⑭软件将自动计算偏心距、垂直度、存储垂直度测量资料。

⑮按孔径检测按钮可直接进入孔径检测窗口。

（2）孔径检测

①如果先测量垂直度请在完成垂直度检测后按孔径检测按钮转至孔径检测窗口并从第f步开始执行。

②将绞车快速密封接头与孔径测量探管对接，并将孔径测量探管放入井口。

③开动绞车下放测量探管，当电缆上特殊标志下到钻进深度起算面时停止下放，默认为5m。

④打开地面控制箱电源。

⑤打开JJC-1EG型灌注桩孔径检测系统软件，从软件主单窗口进入资料设置窗口，建立工程（如已建立则跳过）输入检测桩号、设计孔深、设计孔径和检测人，并选择孔径检测后按确定按钮进入孔径检测窗口。

⑥按开始测量按钮，输入当前测量探管的深度和终止深度（默认3m）。

⑦此时孔径文本框出现孔径数值，其值约为开腿盒的直径。

⑧开动绞车下放测量探管，此时将显示深度的变化。当测量探管到达孔底时，绞车电缆就会松弛，适当上提测量探管将电缆收紧绷直。

⑨再适当放松电缆，并在井口手动快速上提电缆，泥浆的阻力将使开腿盒与测量腿脱开，测量腿随即自动弹开并贴住孔壁。

⑩在测量腿未打开前，孔径框中显示测量腿束缚状态孔径值，当测量腿弹开时显示值将大于束缚状态孔径值（注意当孔底泥浆太厚时，测量腿扩张不到孔壁，测量孔径值就可能小于设计值），如果仍然显示为测量腿束缚状态孔径值请重复上述操作直至测量腿打开。测量腿打开状态如图3所示。

⑪开动绞车收紧电缆，按开始上测按钮，开动绞车提升测量探管开始上测。

⑫软件将自动记录孔径-深度曲线，直到仪器被提升到孔口为止。

⑬当深度值小于预置的终止深度值加3m时系统开始报警（例：预置终止深度值为5m时，系统在8m处开始报警），提醒现场人员注意安全并做好停止上提测量探管的準备。

⑭在终止深度到达时，停止上提测量探管，按停止测量按钮结束测量，当深度为3m时系统自动停止记录。

⑮从孔中提出测量探管，冲洗并擦干测量探管卸下电缆快速接头，抹上黄油备用。

5  数据分析处理（举例）

5.1  分析结论

（1）通过对检测数据进行分析（如表1所示），我们可以确定桩孔的垂直度，桩径（最大孔径，最小孔径，平均孔径）等相关检测指标是否符合设计要求。假如桩孔的垂直度不满足设计要求，通过该仪器的检测就能知道结果，可以防止安装钢筋笼时钢筋笼无法完全顺利安装进去才知道桩孔垂直度不满足设计要求。避免了钢筋笼因为桩孔倾斜过大造成损坏。

（2）孔径测量过程中工控机屏幕上的图像则会显示出孔径变化曲线，我们可以通过图像看出每一个位置或者每一个段落的孔径变化，如果某一个位置或者某一个区段孔径突然增大我们就可以判断出此处出现塌方情况导致孔径突然变大，分析其中究竟是地质原因还是泥浆问题从而拿出解决办法。如果某一位置桩径小于设计值，将进行扫孔处理，直到满足设计为止。

（3）在津沧高速公路改造工程桩基施工中，通过对数据的分析我们发现护筒底部位置处和海泰桥桩孔在高程-15m～-19m区段出现了严重塌方的现象（如图4所示），进而在日后护筒埋设和泥浆制备过程中进行处理。避免了灌注时混凝土的浪费。

6  仪器保养

6.1  仪器保养

（1）在潮湿天气或雨天工作后，应该用电吹风把地面控制箱内部的湿气吹干保证仪器内部的绝缘处于良好状态，（仪器设备禁止被雨淋）。

（2）测量工作完成后测量探管和电缆必须擦洗干净，特别是电缆快速接头的密封圈，更需擦洗干净并抹上黄油。如发现密封圈已有损坏，立即更换。

（3）孔径测量探管的活动部分一定要冲洗干净后加上机油。

（4）将所有测试使用的仪器、探管、连线等设备、配件进行清点、装箱以备下次测量使用。测量腿不断地压缩和扩张让测量腿在运动过程中将触头处的污点去掉。

6.2  注意事项

（1）阴雨天时应防止雨水淋到自动排缆绞车。

（2）防止地面控制箱及电脑淋到雨水。

（3）插、拔各插头时，应先关闭地面控制箱的电源。

（4）若拖线盘未接地，要用接地棒接地。

结束语

在桩基施工过程中，传统的钻孔灌注桩成孔质量检测手段相对来说还是具有一定的局限性，而且都是人工使用简单的检测工具（比如测量孔深采用测绳检测等）去测量，检测结果存在一定的误差，很可能会对桩基的工程质量产生很大的影响。孔径、孔深、沉渣厚度都是影响桩基施工质量的关键因素，使用灌注桩孔径检测系统能够提高检测指标数据的准确性，可靠性。

参考文献

[1]  公路桥涵施工技术规范.JTGT F50——2011. 北京：人民交通出版社，2011.7

[2]  天津市高速公路施工工法.下册.人民交通出版社股份有限公司，2017.11

[3]  桥梁工程.中国建材工业出版社，2014.8

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