鉆孔灌注樁質(zhì)量保障措施及其通病分析

李俊楠

摘要：本文從分析樁基病害的成因入手,對一些控制樁身質(zhì)量病害的技術(shù)方法進行了探討。對鉆孔灌注樁常見的質(zhì)量通病和影響成樁質(zhì)量的原因進行分析，此外從樁質(zhì)量的控制上進行闡述。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；質(zhì)量通??；原因分析；質(zhì)量控制

引言

鉆孔灌注樁在各類土木工程中廣泛應(yīng)用，具有抗震性好、承載力大、施工噪音小、可以解決特殊地基沉載力等優(yōu)點。鉆孔灌注樁可以穿越各種土質(zhì)復(fù)雜或軟硬變化較大的土層對地基進行加固處理，其對承載力的適應(yīng)范圍廣（為300～20000kN），且施工機具簡單，施工安全性好，因而在地基加固工程中得到廣泛地應(yīng)用。但由于鉆孔灌注樁的施工環(huán)節(jié)較多，技術(shù)要求高，工藝復(fù)雜，需要在一個較短的時間內(nèi)完成水下灌注混凝土隱蔽工程的灌注，無法直觀的對質(zhì)量進行控制，人為因素影響較大，稍有疏忽，容易出現(xiàn)一些質(zhì)量事故。以下從分析樁基病害的成因入手，介紹一些控制樁身質(zhì)量病害的方法。

1 鉆孔灌注樁常見質(zhì)量通病

鉆孔灌注樁在承受垂直荷載壓力的時候，以樁頂位置所受的壓力最大，下部承受的壓力相對較小。但鉆孔灌注樁的成樁工藝與實際受力狀況相反，往往是上部混凝土的強度低，中下段混凝土的強度高，若不嚴(yán)格控制，易出現(xiàn)樁上段強度達(dá)不到質(zhì)量要求的情況。此外，還容易出現(xiàn)縮頸、孔壁塌落、孔底沉淤、樁身空洞、蜂窩等質(zhì)量缺陷，造成樁基承載力下降，影響工程結(jié)構(gòu)安全。

2 影響成樁質(zhì)量的原因分析

2.1 影響樁身上部強度的原因分析

按照施工規(guī)范的規(guī)定，鉆孔后要徹底清除孔底淤泥，但在施工過程中，很難將淤泥徹底清除，于是在澆灌第一斗混凝土進行封底施工時，孔底沉積的淤泥必然混入混凝土中。由于用導(dǎo)管灌注的水下混凝土是從下往上頂升的，先灌入的混凝土頂升于孔的上面，這樣就容易出現(xiàn)樁上段強度較低的現(xiàn)象。

澆灌混凝土?xí)r，若導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)過深，澆注速度又較快，則易在孔體深部沉積較多的骨料，加上振搗過程所造成混凝土的離析，也容易導(dǎo)致樁體上部強度較低的質(zhì)量問題。埋設(shè)護筒的周圍土不密實，或護筒水位差太大，或鉆頭起落時碰撞引起質(zhì)量問題?？妆谔莸闹饕蚴峭临|(zhì)松散，泥漿護壁不好，護筒周圍未用粘土緊密填封以及護筒內(nèi)水位不高。鉆進速度過快、空鉆時間過長、成孔后待灌時間過長和灌注時間過長也會引起孔壁坍陷。鉆機安裝就位穩(wěn)定性差，作業(yè)時鉆機安裝不穩(wěn)或鉆桿彎曲所致；地面軟弱或軟硬不均勻；土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石或其它硬物等情形，以至造成成孔后樁孔出現(xiàn)較大垂直偏差或彎曲。清孔不干凈或未進行二次清孔；泥漿比重過小或泥漿注入量不足而沉渣難于浮起；鋼筋籠吊放過程中，未對準(zhǔn)孔位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底；清孔后，待灌時間過長，使泥漿沉積，造成樁底沉渣量過多。

2.2 影響其他樁身質(zhì)量的原因分析

混凝土澆注施工中，若導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)過淺（<1.5m），則成樁過程中混凝土的上升就不是頂升式的，而是攤鋪式的，這時，泥漿、泥塊易混入混凝土中，進而影響樁身質(zhì)量。除外，若設(shè)計的樁身直徑過小，則混凝土上翻時就會受到孔壁的限制，從而使樁體產(chǎn)生空洞、蜂窩缺陷。

鉆孔灌注樁的承載力主要表現(xiàn)為樁周摩阻力，而樁周摩阻力與孔壁形狀和護壁質(zhì)量密切相關(guān)。在施工過程中，孔壁的形狀是由鉆頭旋轉(zhuǎn)速度、鉆桿下降速度和土質(zhì)等因素決定的，泥漿性能（容重、黏度膠體率、砂率等指標(biāo)）愈好、高程越高，越能保護好護壁，其樁周摩阻力愈大，但施工難度加大，費用相應(yīng)提高。在鉆孔成孔、拆除鉆桿泥漿、澆灌水下混凝土的全過程中，施工環(huán)節(jié)多，時間長，會在孔底淤積較厚的淤泥而影響成樁質(zhì)量。靜置的時間越長，淤積的淤泥越多。

3 成樁質(zhì)量的控制

3.1 樁上段強度的保證措施

依據(jù)樁徑和樁底的濃度，正確確定出第一斗混凝土的體積，一般可取1.5～2.0m3，也可以按樁身的設(shè)計體積的10%加以控制。成樁質(zhì)量與樁身的澆注高度有關(guān)，一般控制成樁高度高出設(shè)計樁頂標(biāo)高0.5～1.0m，待鑿去高出部分混凝土后，剩余部分不應(yīng)有浮漿和夾泥，混凝土標(biāo)號應(yīng)符合設(shè)計要求。導(dǎo)管插入混凝土內(nèi)的長度一般2～6m，長樁可相應(yīng)增加。

3.2 樁身質(zhì)量的保證措施

工程施工前，應(yīng)先做2個以上試驗鉆孔，通過檢測鉆孔的孔徑、垂直度、孔壁穩(wěn)定性和孔底沉淤等指標(biāo)，以核對所選設(shè)備、工藝方法是否符合要求。檢測時，孔壁的穩(wěn)定時間應(yīng)≮12h，檢測數(shù)目≮2個。

護壁用泥漿液面需高于地下水位0.5m以上。若護壁的泥漿膠體率低、砂率大，則不僅護壁性能差，而且因其容重較大，產(chǎn)生沉淀速度過快的問題。一般來講，當(dāng)在黏土或亞黏土中成孔時，可注入清水以原土造漿護壁，控制排碴泥漿的相對密度在1.1～1.2之間；當(dāng)在砂性土質(zhì)成孔時，應(yīng)控制泥漿的相對密度在1.1～1.3之間；在砂夾卵石土層中成孔時，應(yīng)控制泥漿的相對密度在1.3～1.5之間。施工過程中，應(yīng)經(jīng)常測定泥漿的相對密度、黏度、含砂率和膠體率等指標(biāo)，使?jié)沧⑶翱椎?00mm以內(nèi)泥漿的相對密度≯1.25，含砂率≯8%，黏度≯28Pa.s。

在混凝土灌注前一段時間里，須保證孔壁的穩(wěn)定性，不能有縮頸或孔壁塌落現(xiàn)象發(fā)生。為保證孔底沉渣厚度達(dá)到規(guī)范要求（端承樁≤50mm、摩擦端承樁及端承摩擦樁≤100mm、摩擦樁≤300mm），以免影響樁的承載力，鉆孔到設(shè)計持力層后，要對泥漿進行循環(huán)稀釋來降低相對密度，以清除泥漿中懸浮的砂子、石渣，用真空泵通過管道伸向樁底吸走端部沉渣。

吊放入孔的鋼筋籠不得碰撞壁孔，不得有變形損壞。吊放后，先將鋼筋籠在垂直位置上固定好，然后進行第二次清孔，檢測孔底的淤泥厚度，符合規(guī)定后，于0.5h之內(nèi)灌注混凝土。使用的隔水栓直徑應(yīng)與導(dǎo)管內(nèi)徑相配，同時具有良好的隔水性能，保證順利排出。在混凝土灌注時，應(yīng)加強對混凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必須具備良好的和易性，配合比應(yīng)通過實驗室確定，坍落度宜為18-22cm，粗骨料的最大粒徑不得大于導(dǎo)管直徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4，且應(yīng)小于40mm.為改善混凝土的和易性和緩凝，水下混凝土宜摻外加劑。應(yīng)確保導(dǎo)管連接部位的密封性，導(dǎo)管使用前應(yīng)試拼裝、試壓，以避免導(dǎo)管進水。鋼筋籠初始位置應(yīng)定位準(zhǔn)確，并與孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，縮短灌注時間，或摻外加劑，防止混凝土頂層進入鋼筋籠時流動性變小，混凝土接近籠時，控制導(dǎo)管埋深在1.5-2.0m.灌注混凝土過程中，應(yīng)隨時掌握混凝土澆注的標(biāo)高及導(dǎo)管埋深，當(dāng)混凝土埋過鋼筋籠底端2-3m時，應(yīng)及時將導(dǎo)管提至鋼筋籠底端以上。導(dǎo)管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m，不宜大于5m和小于1m，嚴(yán)禁把導(dǎo)管提出混凝土面。

成孔后，必須認(rèn)真清孔，一般是采用沖洗液清孔，沖孔時間應(yīng)根據(jù)孔內(nèi)沉渣情況而定，沖孔后要及時灌注混凝土，避免孔底沉渣超過規(guī)范規(guī)定。灌注混凝土前認(rèn)真進行孔徑測量，準(zhǔn)確算出全孔及首次混凝土灌注量?；炷翝沧⑦^程中，應(yīng)隨時控制混凝土面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋深，提升導(dǎo)管要準(zhǔn)確可靠，嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。嚴(yán)格確定混凝土的配合比，混凝土應(yīng)有良好的和易性和流動性，坍落度損失應(yīng)滿足灌注要求。

3.3 混凝土灌注施工的技術(shù)要點

因為水下混凝土施工隱蔽性強，很容易產(chǎn)生松散、離析、縮頸等質(zhì)量缺陷，因此，必須選好原材料、做好配合比、改進工機具、嚴(yán)格按操作規(guī)程施工等方面。完成鉆孔到混凝土澆灌過程的作業(yè)時間要緊湊，不宜過長；混凝土的漿體濃度要恰當(dāng)，澆灌量不得低于設(shè)計值。導(dǎo)管口距孔底要保持400mm左右的距離，旋轉(zhuǎn)時要精確測量，反復(fù)校核。當(dāng)球塞被壓出導(dǎo)管并灌下一定數(shù)量混凝土后，應(yīng)將導(dǎo)管緩慢下降100～200mm，使灌注初期導(dǎo)管被混凝土埋入的深度盡可能加大，以保證底層混凝土質(zhì)量。在灌注過程中，要嚴(yán)把施工進度和時間，經(jīng)常略微提升導(dǎo)管，使混凝土均勻注入。導(dǎo)管埋入混凝土的深度一般控制在1～3m，每隔15～20min要對混凝土面和導(dǎo)管沉入深度進行一次測量和校核。若施工過程中發(fā)生了混凝土堵塞導(dǎo)管，一般是由于材料規(guī)格或配合比選取不當(dāng)，或是因為導(dǎo)管漏水漏漿導(dǎo)致管內(nèi)混凝土與管壁的摩擦力增大、流動性降低造成。

3.4 樁身質(zhì)量的驗收

灌注樁質(zhì)量的檢驗內(nèi)容和方法應(yīng)符合規(guī)范規(guī)定，通常檢測承載力采用樁荷試驗或大應(yīng)變動測法，而檢驗樁身質(zhì)量一般是通過對鉆芯樣實施超聲波檢測，抽查數(shù)量不少于總樁數(shù)的10%。

結(jié)語

鉆孔灌注樁有許多優(yōu)點，但由于施工環(huán)節(jié)多，工藝復(fù)雜，成樁質(zhì)量有可能受到多種因素的干擾，嚴(yán)重時會導(dǎo)致樁身承載力明顯降低，甚至造成病樁、斷樁等重大質(zhì)量事故。為了確保成樁質(zhì)量和樁基工程的安全，必須對鉆孔灌注樁的施工全過程進行嚴(yán)格的質(zhì)量控制和檢測，發(fā)現(xiàn)問題及時補救。

參考文獻

[1]《鉆孔灌注樁施工規(guī)程》/T 0155或鉆孔抽芯檢測標(biāo)準(zhǔn).