旋挖鉆鉆孔混凝土灌注樁質(zhì)量控制

龐淑梅

[摘 要]本文介紹了旋挖鉆機(jī)鉆孔的施工控制和灌注混凝土的質(zhì)量控制，以及旋挖鉆施工常見(jiàn)事故原因分析和防治措施。

[關(guān)鍵詞]旋挖鉆機(jī) 鉆孔 混凝土灌注樁 質(zhì)量控制

一、前言

XX高速公路W1、W2標(biāo)段全長(zhǎng)60公里。該工程橋梁全部采用鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，含有直徑1.2m，1.3m，1.5m，1.8m五種規(guī)格，總數(shù)940根樁，樁長(zhǎng)在25-30米之間。本段橋梁的主要地質(zhì)分層情況如下：0-18m為含粘土質(zhì)粉砂層；18－20.5m為砂礫層；20.5－21.5m為卵石層；21.5－29.5m以下為砂礫層。因工程量大，工期短，選用效率高、施工操作簡(jiǎn)單的旋挖鉆機(jī)進(jìn)行樁基成孔作業(yè)，以滿(mǎn)足工程進(jìn)度要求。根據(jù)本工程的特點(diǎn)和工程量大小，我公司投入2臺(tái)旋挖鉆機(jī) ，一臺(tái)為中國(guó)三一公司生產(chǎn)SR250旋挖鉆機(jī)、一臺(tái)德國(guó)寶峨公司生產(chǎn)BG25C旋挖鉆機(jī)。

二、成孔質(zhì)量控制

旋挖鉆成孔效率高，沉渣少，垂直度由旋挖鉆機(jī)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，但施工中如控制不好，也可能發(fā)生孔斜、孔彎、擴(kuò)孔、縮孔現(xiàn)象，因此要重點(diǎn)做好鉆機(jī)、護(hù)筒定位、泥漿質(zhì)量控制、鉆進(jìn)速度控制和成孔保護(hù)監(jiān)測(cè)工作。

（一）測(cè)量定位以及鉆機(jī)對(duì)位精度控制

鉆機(jī)定位要準(zhǔn)確、水平、垂直、穩(wěn)固，鉆桿導(dǎo)桿中心線、回旋盤(pán)中心線、護(hù)筒中心線在同一直線上。鉆機(jī)就位后，在鉆進(jìn)過(guò)程中要防止位移和沉陷，必須保證鉆機(jī)履帶地基堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固，避免施工平臺(tái)被水或泥漿浸泡；履帶要緊固，鉆進(jìn)中不得移動(dòng)鉆機(jī)。開(kāi)鉆前可將點(diǎn)位用護(hù)樁引到不容易遭到破壞地方，同時(shí)在兩側(cè)履帶有明顯標(biāo)志處外側(cè)地面設(shè)參考點(diǎn)，并測(cè)量其履帶上標(biāo)高，并在施工過(guò)程中經(jīng)常觀察其平面位置和水平位置的變化，一旦發(fā)生變化，應(yīng)根據(jù)所引出的護(hù)樁重新調(diào)整鉆頭中心坐標(biāo)。

采用極坐標(biāo)法，使用電子全站儀和計(jì)算機(jī)，通過(guò)對(duì)施工放樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行解析計(jì)算，經(jīng)復(fù)核編匯成數(shù)據(jù)表格；在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)每個(gè)樁位進(jìn)行計(jì)算、定位，定出十字控制線。樁位放線按結(jié)構(gòu)測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施，定位精度為5mm；鉆機(jī)對(duì)位精度控制在10mm以?xún)?nèi)。

（二）護(hù)筒埋置

護(hù)筒采用10mm的厚鋼板制作，長(zhǎng)2.5m和3m。埋置時(shí)，使護(hù)筒頂高出地下水位1.5-2m且高出地面0.3m，護(hù)筒中心與樁位中心的偏差不大于10mm。護(hù)筒就位后對(duì)護(hù)筒垂直度進(jìn)行調(diào)整、加固。

（三）泥漿質(zhì)量控制

鉆斗鉆成孔法需在泥漿保護(hù)下鉆進(jìn)，但鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，每孔要多次上下往復(fù)作業(yè)，如果對(duì)護(hù)壁穩(wěn)定液管理不善，就可能發(fā)生坍孔事故。由于鉆斗鉆成孔法不采用循環(huán)法施工，一旦泥漿中含有沉渣，直到鉆孔終了，也不能排出孔外，全部留在孔底。若能很好地使用泥漿，能使孔底沉渣大大減少。恰當(dāng)?shù)哪酀{性能對(duì)成孔至關(guān)重要。

根據(jù)工程特點(diǎn)，大直徑及超長(zhǎng)鉆孔灌注樁對(duì)泥漿的要求較高，采用具有良好的物理性能、流變性能和穩(wěn)定性能的泥漿，以滿(mǎn)足最容易坍塌的土層孔壁穩(wěn)定為主要條件確定泥漿的施工配合比。泥漿成分：

粘土：采用粘粒含量大于50%，塑性指標(biāo)大于20，含砂量小于5%的粘土；摻量為水的8%。

CMC：使地基土表面形成薄膜，降低失水量，摻入量在0.1% 以下；

FCI分散劑：使鉆渣顆粒聚集，加速沉淀，控制泥漿變質(zhì)，摻量0.1-0.3%；

碳酸鈉：增加PH值，提高泥漿膠體率和穩(wěn)定性，降低失水量，摻量0.1%-0.4%。

泥漿護(hù)壁是利用泥漿和地下水之間壓力差來(lái)控制水壓力，以確?？妆诜€(wěn)定，所以泥漿的相對(duì)密度起到保持孔壁穩(wěn)定和壓力差的關(guān)鍵作用，如果鉆孔中的泥漿相對(duì)密度過(guò)小，則容易失去阻擋土體坍埸的作用。如果泥漿相對(duì)密度過(guò)大，則容易使泥漿泵產(chǎn)生堵塞，甚至使混凝土的澆筑產(chǎn)生困難，使成樁質(zhì)量難以得到保證。

在鉆進(jìn)過(guò)程中及時(shí)向孔內(nèi)補(bǔ)充泥漿，泥漿性能指標(biāo)控制在：比重1.051.15，粘度18-20S，含砂率小于4%，泥漿面應(yīng)高于地下水位1-1.5m以上，以維護(hù)孔壁穩(wěn)定，同時(shí)保證文明施工，不使泥漿外溢。

（四）鉆斗升降速度的控制

鉆斗在孔內(nèi)提升過(guò)程中泥漿在孔壁和鉆斗之間流動(dòng)，若升降速度過(guò)大，則泥漿流動(dòng)將加大對(duì)孔壁的沖刷，并在鉆斗底形成負(fù)壓，容易造成孔壁坍塌，因此需要控制鉆斗在空中的提升速度。鉆速按以下控制：

樁徑（mm）鉆斗升降速度(m/s)空斗升降速度(m/s)

1200 ≤0.7 ≤0.8

1300 ≤0.6 ≤0.8

1500 ≤0.6 ≤0.8

（五）清孔

盡量縮短成孔到灌注混凝土的時(shí)間。首先做好成孔后各道工序的準(zhǔn)備工作。其次加大孔扣鋼筋籠連接的人員和設(shè)備的投入，必須保證兩到三部電焊機(jī)同時(shí)施焊，縮短焊接時(shí)間。再次，加快下導(dǎo)管的速度，可以在下導(dǎo)管前將兩到三節(jié)導(dǎo)管連接好，減少下導(dǎo)管時(shí)的連接次數(shù)。

成孔后若來(lái)不及灌注時(shí)，必須循環(huán)孔內(nèi)泥漿，避免泥漿沉淀。循環(huán)泥漿還可以取到清孔的作用。

三、鋼筋籠質(zhì)量控制

鋼筋籠整體制作，在骨架上端，根據(jù)骨架長(zhǎng)度、直徑大小，均勻設(shè)置吊環(huán)；在骨架主筋外側(cè)綁扎控制保護(hù)層的混凝土方墊塊。

混凝土從導(dǎo)管底口流布出來(lái)向上升起時(shí)，向下的沖擊力轉(zhuǎn)變?yōu)橄蛏系捻斖辛?，?huì)使鋼筋籠上浮。因此在灌注是應(yīng)注意防止鋼筋骨架被頂托上升：混凝土表面接近鋼筋籠底部時(shí)，放慢混凝土灌注速度；混凝土表面接近鋼筋骨架時(shí)，導(dǎo)管保持較大埋深，導(dǎo)管底口與鋼筋骨架底端保持較大距離；混凝土表面進(jìn)入鋼筋骨架一定深度后，提升導(dǎo)管使導(dǎo)管底口高于鋼筋骨架底端一定距離，但導(dǎo)管埋入混凝土面深度不得小于2m；混凝土表面進(jìn)入鋼筋骨架一定深度后，提升導(dǎo)管使導(dǎo)管埋入混凝土面深度不得小于2m；提拔導(dǎo)管時(shí)，始終保持導(dǎo)管位置位于孔中央，防止法蘭盤(pán)掛鋼筋籠。

四、灌注混凝土質(zhì)量控制

（一）首批混凝土

用導(dǎo)管法灌注水下混凝土?xí)r，首批灌注的混凝土始終處于后灌各批混凝土之頂層，并與水或泥漿接觸，成為后灌混凝土之隔水保護(hù)層，以保證后灌混凝土的質(zhì)量。因此，要求首批混凝土從灌注開(kāi)始至灌注完成，應(yīng)始終保持必要的塑性和流動(dòng)度，防止粘附于孔壁或鋼筋籠上，或被后灌混凝土頂破。所以首批混凝土初凝時(shí)間不得早于灌注樁全部混凝土灌注完成的時(shí)間。首批混凝土數(shù)量應(yīng)能滿(mǎn)足導(dǎo)管初次埋置深度和填充導(dǎo)管底部間隙的需要。導(dǎo)管底離開(kāi)孔底的間隙為0.2-0.4m，考慮孔底沉渣厚度，按0.4m計(jì)算。導(dǎo)管初次埋深大于1.0m。

灌注首批混凝土?xí)r應(yīng)防止由于以下的原因引起導(dǎo)管進(jìn)水：1、首批混凝土儲(chǔ)量不足，不能把導(dǎo)管底口封住；混凝土下落時(shí)，導(dǎo)管提升過(guò)猛，底口距孔底間隙過(guò)大，使混凝土流出導(dǎo)管底口時(shí)流速過(guò)快，甚至全部流出導(dǎo)管；導(dǎo)管接頭不嚴(yán)密。

首批混凝土灌注后導(dǎo)管進(jìn)水時(shí)，應(yīng)將混凝土拌合物用吸漿泵吸出，改正操作方法，重新灌注。在灌注混凝土面處于井孔水面以下不很深的情況下導(dǎo)管進(jìn)水時(shí)，可采用底塞隔水，重新插入導(dǎo)管灌注混凝土。

（二）灌注混凝土

灌注混凝土?xí)r，應(yīng)保持導(dǎo)管埋深不小于2m，不大于6m。埋深過(guò)淺，新灌注的混凝土可能頂破首批混凝土，冒到首批混凝土上面，將受到水洗的混凝土及其上面的泥漿沉淀裹入樁內(nèi)，形成夾層、斷樁；在灌注后期，首批混凝土表面的泥漿沉淀增厚，在探測(cè)混凝土表面高度不精確的情況下，容易造成導(dǎo)管提漏、進(jìn)水，造成夾層、斷樁。埋深過(guò)大，導(dǎo)管提升費(fèi)勁，甚至造成埋管事故。

在灌注過(guò)程中，用不小于4kg的測(cè)錘經(jīng)常測(cè)定已灌混凝土表面標(biāo)高，據(jù)以決定導(dǎo)管埋深和是否需要提升導(dǎo)管。灌注將近結(jié)束時(shí)，用取樣盒取樣，鑒定良好混凝土面位置，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后才可終灌。灌注的樁頂標(biāo)高一般應(yīng)比設(shè)計(jì)高出不小于0.5-1.0m，于基坑開(kāi)挖后鑿除。

五、旋挖鉆施工常見(jiàn)故障、原因

（一）樁孔垂直度超差

樁孔垂直度超差的原因主要是：鉆機(jī)安裝水平傾斜、鉆桿不豎直、鉆斗底部的截齒或刃角磨損過(guò)大或遇到堅(jiān)硬障礙物使鉆斗滑移偏向引起的，因此在鉆進(jìn)時(shí)，要檢查鉆機(jī)、鉆桿和鉆斗，每鉆進(jìn)3-5回次后應(yīng)調(diào)整一次水平、垂直儀器，使氣泡居中；保持鉆桿豎直；鉆斗磨損嚴(yán)重時(shí)，及時(shí)修理或更換刃具。

（二）塌孔

鉆進(jìn)時(shí)，要仔細(xì)觀察孔內(nèi)水頭，如有水面突然下降，并有大量氣泡冒出，則可能孔壁坍塌。如護(hù)筒埋置不符合要求、泥漿水頭不夠、泥漿比重不符、鉆速過(guò)大、鉆進(jìn)過(guò)快、放鋼筋籠時(shí)碰撞孔壁、地面上有重物或振動(dòng)都可能引起孔壁坍塌，因此要在施工時(shí)應(yīng)注意護(hù)筒埋置、泥漿配置、鉆進(jìn)速度的控制，避免鋼筋籠碰掛孔壁，孔的四周盡量不堆放重物，施工時(shí)盡量減少振動(dòng)的影響。

（三）樁端沉渣過(guò)多

鉆進(jìn)結(jié)束后，應(yīng)待泥漿充分沉淀后認(rèn)真清除沉渣。在灌注混凝土前，要檢測(cè)一定沉淀層厚度，如不符合要求，用泵吸或反循環(huán)方式進(jìn)行處理。

如鉆斗底蓋閘板封閉不嚴(yán)，裝在鉆斗底的土砂漏出，可能使泥漿劣化，因此在鉆進(jìn)砂土地層時(shí)，必須使用合格的閘板。

如泥漿性能低，沉渣與混凝土的互換作用不好，導(dǎo)致樁端沉渣過(guò)多。泥漿的配置和監(jiān)測(cè)必須規(guī)范進(jìn)行。

（四）斷樁

斷樁的主要原因是灌注混凝土的時(shí)間失控，混凝土質(zhì)量失控或泥漿與混凝土置換性不夠好造成。因此，在灌注時(shí)，要控制混凝土的灌注時(shí)間，確?；炷恋馁|(zhì)量，按規(guī)配置泥漿，防止斷樁事故。

六、結(jié)束語(yǔ)

（一）旋挖鉆成孔速度快，成孔后，應(yīng)盡快灌注混凝土，防止孔壁浸泡時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而坍孔。

（二）旋挖成孔水下灌注混凝土樁工藝復(fù)雜，影響成孔和成樁質(zhì)量的因素很多，如果出現(xiàn)斷樁事故，較難處理，因此施工負(fù)責(zé)人要做好人員、材料、機(jī)械的組織安排，技術(shù)負(fù)責(zé)人做好技術(shù)交底，現(xiàn)場(chǎng)人員要加強(qiáng)責(zé)任心，按要求進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，做好施工記錄，如有異常現(xiàn)場(chǎng)，要及時(shí)匯報(bào)施工負(fù)責(zé)人，及時(shí)采取措施處理。

參考文獻(xiàn)

[1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范，JTJ041-98

[2]蔣東元，旋挖成孔灌注樁施工技術(shù)，施工技術(shù)，2006，（6）