码头钻孔灌注桩施工中欧规范之比较*

2020-11-12娄学谦胡兴昊张立辉

水运工程 2020年10期

娄学谦，王幸，胡兴昊，张立辉

(1.中交四航工程研究院有限公司，广东广州 510230；2.中交四航局第三工程有限公司，广东湛江 524009)

欧洲岩土工程设计规范Eurocode7是欧洲标准化委员会(CEN)发布的建筑和土木工程设计10套统一欧洲规范之一，包括基本规定(EN 1997-1)[1]、工程勘察和测试(EN 1997-2)[2]。此外，CEN还发布了13个岩土工程执行规范，其中一些在EN 1997-1中被提及，灌注桩施工主要参考EN 1536[3]。

已有学者对中欧规范在码头桩基设计方面开展了比较研究[4-5]，关于中欧规范在钻孔灌注桩施工方面的比较尚未见报道。了解中国《码头结构施工规范》[6]与欧洲规范在钻孔灌注桩施工中的差异，是跨国项目钻孔灌注桩施工的关键，本文开展相关比较，以供参考。

1 桩型划分

按成桩的方法和工艺，可将桩分为打入桩、压入桩、植入桩和就地灌注桩(沉管灌注桩、钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩)[7]。欧洲规范EN 1536所述灌注桩基本可与上述就地灌注桩及植入桩对应，并在规范1.2～1.9中规定了适用条件。《码头结构施工规范》包括打入桩、灌注桩(钻孔灌注桩、挖孔灌注桩)、嵌岩桩，与欧标或学术分类方法不一致。为便于开展比较分析，本文将《码头结构施工规范》关于灌注型嵌岩桩的相关规定，并入到钻孔灌注桩部分，与EN 1536对应规定进行比较。

2 钻孔成桩

2.1 施工方案

《码头结构施工规范》对钻孔桩施工前应提交的资料提及不多，国内施工前提交的施工方案更多依据监理通知或者合同规定。

欧洲规范EN 1997-1中7.9(1)以强制条文规定施工方案是桩施工的基础，并明确了方案宜包含的信息。EN 1536中4.1详细规定了钻孔桩施工前应提供的信息。4.2.4规定，应在开工前商定标准许可范围内的任何额外或偏离要求，并对质量控制体系进行适当的修改，如对施工偏差允许值、材料、桩端嵌岩或锚固、桩侧或桩端注浆、重型设备截桩等。

2.2 爆破施工

《码头结构施工规范》4.4.20.5规定，坚硬岩层中孔径大于1.5 m时，可采用小药量松动爆破法成孔。4.5.9规定了嵌岩桩采用爆破工艺的适用桩径。EN 1536中8.2.1.10规定，不会导致临近桩基和结构破坏的情况才允许使用爆破法。

2.3 护筒

《码头结构施工规范》与EN 1536对护筒的规定的主要差异有：1)中国规范第4.4.8规定，钻孔施工应设置钢护筒，未指明是临时护筒或永久护筒。欧洲规范规定了临时护筒和永久护筒的使用原则，如8.2.6.3规定，除坚硬土层中成孔或桩径小于0.6 m外，均应设置护筒或导筒；8.4.5.1规定，为保证桩径，可能需要安装永久套管；8.4.4对临时护筒的提升做了规定。2)中国规范更具体，如第4.4.13规定了钢护筒沉放工艺、停锤标准等其他要求，第4.5.2提出了嵌岩桩施工中防护筒卷边的措施。两套规范对钢护筒部分的规定见表1。

质量不合格的临时护筒的拔除或拔除不当，可能对桩身完整性造成影响。中国标准仅规定了护筒的壁厚，建议中国标准也对护筒的质量、回收等提出要求。

2.4 扩孔(扩径)

《码头结构施工规范》未提及扩孔施工。EN 1536第8.2.7规定，适当扩径时，应钻出稳定的孔和填满完好的混凝土，宜使用机械工具进行扩径。实践中，扩径部分桩身质量检测较困难，建议慎重采用。

2.5 钻机成孔

《码头结构施工规范》对成孔设备和工艺选取、钻头性能、钻机的安装和操作、钻孔过程中异常处理等有较细的规定：1)4.4.17规定，成孔设备及主要工艺可参考规范的附录K选取；2)4.4.19规定，冲击钻头直径宜比孔径小20～60 mm；3)4.4.20.3规定，孔底承受的钻压不宜超过扣除浮力后的钻具重力之和的80%；4)4.4.21对成孔过程中出现护筒变形、塌孔、偏斜、卡钻和掉钻等情况，规定了可采取的补救措施；5)4.4.23对溶洞区成孔，规定了宜采取的措施。

EN 1536第8.2.2规定了成孔设备选取的原则，没有具体的规定。

2.6 护壁浆液

2.6.1矿物质浆液

《码头结构施工规范》4.4.27和EN 1536中6.2.1.3分别对泥浆测试指标进行了规定，见表2、3。从表中可以看出，中标对不同的工艺、不同的地层泥浆指标均有规定，与欧标相比参数要求更为详细。在黏度指标上，中标采用动力黏度法，欧标采用马氏黏度法，在投标和施工配置设备时，须注意试验方法和设备的区别。

表2 码头结构施工规范部分泥浆指标

表3 EN 1536膨润土浆液指标(特殊情况除外)

2.6.2聚合物浆液

EN 1536在 6.1.2～6.1.3规定，在钻孔过程中，膨润土和聚合物均可作为浆液的唯一组分或添加剂，并给出了相应的指标要求。《码头结构施工规范》虽规定了泥浆的指标要求，但此泥浆指标对应的是EN 1536 规范中的矿物质泥浆指标，而非聚合物泥浆，施工中应予以注意。

2.7 清孔

《码头结构施工规范》的4.4.32、4.4.65.4、4.5.35和EN 1536的8.2.1.13、8.4.3.1、8.4.3.19等条文分别对清孔进行了规定，都涉及对浆液指标和孔底沉淀物的要求，不同之处是中国规范对混凝土浇注前孔底沉淀厚度有定量规定：1)对摩擦桩，不得大于100 mm；2)对端承桩，不得大于50 mm；3)抗拔桩和抵抗水平力为主的桩，不得大于200 mm；4)嵌岩桩，孔底沉渣厚度满足设计要求，且不大于50 mm。

2.8 钢筋笼

1)《码头结构施工规范》规定：钢筋笼主筋应设置保护层垫块，纵向间距为1.5～2.0 m，横向沿圆周外侧均匀设置，且不少于3块，不宜采用铁质垫块。

2)EN 1536规定：①除钢筋笼位置和保护层另有保证外，应设置垫块，垫块应使用不会导致钢筋锈蚀和混凝土保护层剥落的耐久材料，常用混凝土或塑胶垫块，可采用金属材料垫块(7.7.5～7.7.7)；②每个安装横截面至少3个垫块，安装截面间距不大于3 m(8.3.5.1)；③桩径D≥1.2 m或斜桩时，垫块数量宜适当增加(8.3.5.2)。

2.9 混凝土施工

2.9.1导管

中欧规范对导管的使用和参数要求的规定见表4。导管微小裂缝和孔洞造成桩身内部混凝土质量缺陷往往不易检测到或者检测结果难以分析，因此，建议国际项目中按照中标开展耐压试验。

表4 中欧规范对导管的主要规定

2.9.2水胶比(水灰比)和塌落度

1)《码头结构施工规范》4.4.47规定，灌注桩混凝土水胶比在海水环境下不宜大于0.55，淡水环境下不宜大于0.60。塌落度应根据桩孔直径、运距、气温及施工时间等因素确定，宜为180～220 mm，桩孔直径大时通常取小值，桩孔直径较小时通常取大值。混凝土初凝时间不应小于整桩混凝土浇筑所需时间。

2)EN 1536中6.3.1规定了灌注桩混凝土的一般要求，6.3.3.1、6.3.4.1规定混凝土中水泥含量、水灰比应符合EN 206[8]。EN 206关于混凝土拌合物的规定(如5.2.5、5.4.2、表D.1、D3.4、D3.4)较细：①最大水灰比不应大于用以抵抗指定暴露等级的值与0.60中较低的值；②除半干混凝土外，应选用目标扩展度、目标坍落度或目标坍落扩展度为稠度指标，扩展度和坍落度目标值见表5；③在混凝土使用地点的有效规定可设定偏离表5的目标值；④特殊岩土工程中的混凝土，扩展度和坍落度目标值≥100 mm的，最大公差为±30 mm；④适当时，宜规定一定时间后的稠度。⑤当混凝土组成中考虑了有关最小水泥含量和最大水灰比的虑掺合料时，水泥含量用(水泥量+掺合料量)或(水泥量+k×掺合料量，k为规范中给定的系数)替代。实际与中国规范中的水胶比概念相似。