淺談鉆孔灌注樁樁基施工工藝

李 麗

（中交第三公路工程局第四分公司，重慶 401120）

隨著國內(nèi)外交通建設(shè)的發(fā)展，鉆孔灌注樁作為一種樁基承載方式，廣泛運(yùn)用于各施工建設(shè)領(lǐng)域。筆者根據(jù)在某大橋施工中所參與的鉆孔灌注樁施工，對施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)敘述。

1 工程概況

某特大橋（預(yù)應(yīng)力混凝土梁橋）橋長1 802.55 m，橋高28 m，孔跨布置為 4×24+7×32+3×24+22×32+5×24+4×32+3×24+6×32+3×24+2×32。位于山前沖洪積傾斜平原及黃河II，III級(jí)階地上，地層較簡單，巖性以砂質(zhì)黃土為主，其次為碎石類土、砂類土，橋梁基礎(chǔ)類型以樁基礎(chǔ)（鉆孔樁）為主。樁基礎(chǔ)采用Ф1000鉆孔灌注樁，樁身混凝土設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)為C30。

2 鉆孔灌注樁施工工藝

2.1 施工準(zhǔn)備

在進(jìn)場道路及場地平整的基礎(chǔ)上，鉆孔的準(zhǔn)備工作主要有樁位測量定位、制作和埋設(shè)護(hù)筒；泥漿備料調(diào)制、泥漿循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置及準(zhǔn)備鉆孔機(jī)具等。

2.2 工藝要點(diǎn)

成孔采用YTR160型旋挖鉆機(jī)、正循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔及反旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔，鉆機(jī)通過自行履帶自行就位，就位后，鉆頭中心點(diǎn)對準(zhǔn)樁位中心，同時(shí)調(diào)整鉆桅垂直，然后鉆進(jìn)。在表層土中采用泥水鉆頭，進(jìn)入巖層采用螺旋鉆頭加旋挖斗配合進(jìn)行成孔。施工流程見圖1。

圖1 鉆孔樁施工工藝流程圖

2.2.1 測量定位

根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的測量基準(zhǔn)點(diǎn)和基線進(jìn)行復(fù)測，再據(jù)此測出樁位中心，打入定位樁。護(hù)筒埋設(shè)后四周需填黏土夯實(shí)，為增加剛度防止變形，在護(hù)筒上、下端口和中部外側(cè)各焊一道加勁肋。

旋挖鉆機(jī)就位時(shí)鉆頭應(yīng)精確對準(zhǔn)樁中心，并與鉆架鉆桿在同一鉛垂線上，雙向校正鉆桿的垂直度和磨盤的水平，保證鉆機(jī)機(jī)身的穩(wěn)定，以確保鉆孔質(zhì)量。

2.2.2 泥漿護(hù)壁

泥漿性能：比重1.1～1.4 g/cm3，含砂率＜4%。

泥漿造漿材料選用優(yōu)質(zhì)黏土，必要時(shí)再摻入適量CMC羧基纖維素或Na2CO3純堿等外加劑，并且采取適當(dāng)?shù)倪^濾措施，保證泥漿在施工過程中達(dá)到性能穩(wěn)定、沉淀少、護(hù)壁效果好和成孔質(zhì)量高的要求。

2.2.3 鉆孔施工

2.2.3.1 正循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆鉆孔

（1）先啟動(dòng)泥漿泵和轉(zhuǎn)盤，使之空轉(zhuǎn)一段時(shí)間，待泥漿輸入鉆孔中一定數(shù)量后，方可開始鉆進(jìn)。開始鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)低檔慢速鉆進(jìn)，使護(hù)筒下口處有堅(jiān)固的泥皮護(hù)壁。鉆至護(hù)筒下口1 m后，才可按正常速度鉆進(jìn)。如護(hù)筒外側(cè)土質(zhì)松軟發(fā)現(xiàn)漏漿時(shí)，可提起鉆頭，向孔中填入黏土，再下鉆頭鉆孔，使膠泥擠入孔壁堵住漏漿空隙，穩(wěn)住泥漿后再繼續(xù)鉆進(jìn)。

接長鉆桿時(shí)，先卸去方形套，提升鉆桿達(dá)到鉆頭與鉆桿相連處露出轉(zhuǎn)盤為止。用鉆桿夾持器卡住鉆頭并支承于轉(zhuǎn)盤，卸去方鉆桿，然后吊起一節(jié)圓鉆桿連接于鉆頭，卸去夾持器，把圓鉆桿連同鉆頭放入鉆孔。當(dāng)圓鉆桿上端接近轉(zhuǎn)盤時(shí)，照上述夾持器支持圓鉆桿，松吊繩，將方鉆桿吊來與圓鉆桿聯(lián)結(jié)，撤去夾持器，把方鉆桿降入轉(zhuǎn)盤內(nèi)并安好方形套，繼續(xù)鉆進(jìn)。以后需要再接長鉆桿時(shí)，照以上步驟在方鉆桿同圓鉆桿之間加接圓鉆桿即可，一直鉆孔到需要深度為止，卸鉆桿按上述逆做法辦理。接、卸鉆桿的動(dòng)作要迅速、安全，爭取盡快完成，以免停鉆時(shí)間過長。

鉆孔作業(yè)應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，因故停鉆時(shí)，必須將鉆頭提離孔底5 m以上以防止坍孔埋鉆。

（2）在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)注意地層變化，對不同的土層采用不同的鉆進(jìn)方法。在砂類土或軟土層鉆進(jìn)時(shí)，易坍孔，宜選用平底鉆頭，控制進(jìn)尺，低檔慢速、大泵量、稠泥漿鉆進(jìn)。在砂粒土、碎石類土層中鉆進(jìn)時(shí)，因土層軟硬不均，會(huì)引起鉆頭跳動(dòng)，鉆桿擺動(dòng)加大和鉆頭偏斜等現(xiàn)象，易使鉆機(jī)因超負(fù)荷而損壞。宜采用低檔慢速、優(yōu)質(zhì)泥漿、大泵量的方法鉆進(jìn)。

（3）鉆孔時(shí)，必須采取減壓鉆進(jìn)，即使孔底承受的鉆壓不超出鉆錐重力和壓重塊重力之和扣除浮力后的80%，這樣可使鉆桿維持豎直狀態(tài)，使鉆頭豎直平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，避免或減少斜孔、彎孔和擴(kuò)孔現(xiàn)象。

（4）鉆進(jìn)過程中應(yīng)經(jīng)常測量孔深，并對照地質(zhì)柱狀圖隨時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)。達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后及時(shí)清孔提鉆，清孔時(shí)以所換新鮮泥漿達(dá)到孔內(nèi)泥漿含砂量逐漸減少至穩(wěn)定不沉淀為度。

2.2.3.2 反循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆鉆孔

（1）開始鉆孔時(shí)，為防止堵塞鉆頭的吸渣口，應(yīng)將鉆頭提高距孔底約20～30 cm，將真空泵加足清水，關(guān)緊出水控制閥和沉淀室放水閥使管路封閉，打開真空管路閥門使氣水暢通，然后啟動(dòng)真空泵，抽出管路內(nèi)的氣體，產(chǎn)生負(fù)壓，把水引到泥石泵，通過沉淀室的觀察室看到泥石泵充滿水時(shí)關(guān)閉真空泵，立即啟動(dòng)泥石泵。當(dāng)泥石泵出口真空壓力達(dá)到0.2 MPa以上時(shí)，打開出水控制閥，把管路中的泥水混合物排到沉淀池，形成反循環(huán)，待泥漿均勻后以低檔慢速開始鉆進(jìn)，使護(hù)筒角處有牢固的泥皮護(hù)壁。鉆至護(hù)筒腳下1.0 m后，方可按正常速度鉆進(jìn)。如護(hù)筒底土質(zhì)松軟發(fā)現(xiàn)漏漿時(shí)，可提起鉆頭，向孔內(nèi)投放黏土，再放下鉆頭旋轉(zhuǎn)，使膠泥擠入孔壁堵住漏漿空隙，待不再漏漿時(shí)，繼續(xù)鉆進(jìn)。鉆進(jìn)過程中，保證鉆孔垂直。

（2）在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)注意地層變化，對不同的土層，采用不同的鉆進(jìn)方法。在砂質(zhì)黃土中鉆進(jìn)時(shí)，可用二檔、三檔轉(zhuǎn)速，自由進(jìn)尺；在砂類土或碎石中鉆進(jìn)時(shí)，宜用一、二檔轉(zhuǎn)速，并控制進(jìn)尺，以免抽吸鉆渣的速度跟不上；遇地下水豐富容易坍孔的粉砂土，宜用低檔慢速鉆進(jìn)，減少鉆頭對粉砂土的攪動(dòng)，同時(shí)應(yīng)加大泥漿比重和提高水頭，以加強(qiáng)護(hù)壁防止塌孔。

（3）鉆孔時(shí)，必須采取減壓鉆進(jìn)，即使孔底承受的鉆壓不超出鉆錐重力和壓重塊重力之和扣除浮力后的80%，這樣可使鉆桿維持豎直狀態(tài)，使鉆頭豎直平穩(wěn)旋轉(zhuǎn)，避免或減少斜孔、彎孔和擴(kuò)孔現(xiàn)象。

（4）施工中每鉆進(jìn)1 m或地層變化處，應(yīng)及時(shí)撈取鉆渣樣品，查明土類并記錄，以便與設(shè)計(jì)資料核對。如遇地質(zhì)情況與設(shè)計(jì)發(fā)生差異時(shí)及時(shí)報(bào)請?jiān)O(shè)計(jì)及監(jiān)理單位，研究處理措施后繼續(xù)施工。

（5）鉆進(jìn)過程中應(yīng)經(jīng)常測量孔深，并對照地質(zhì)柱狀圖隨時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)。達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后及時(shí)清孔提鉆，清孔時(shí)以所換新鮮泥漿達(dá)到孔內(nèi)泥漿含砂量逐漸減少至穩(wěn)定不沉淀為度。

（6）泥石泵應(yīng)有足夠的流量，以免影響鉆孔速度。如泥石泵流量不足可用污水泵代替。為了避免泥石泵損壞時(shí)停工，每臺(tái)鉆機(jī)應(yīng)配備兩套泥石泵輪換使用。

2.2.4 鉆進(jìn)施工中的質(zhì)量問題及處理措施

（1）縮徑處理：①開工前機(jī)臺(tái)抄平，3點(diǎn)對中，確保垂直鉆進(jìn)；②粉砂層中采用濃泥漿，中速鉆進(jìn)；③提鉆時(shí)避免碰撞孔壁，清孔時(shí)保持淺層一點(diǎn)的泥漿比重宜在1.2左右。

（2）塌孔處理：①鉆進(jìn)時(shí)保持大泵量，濃泥漿低速鉆進(jìn)；②及時(shí)清理循環(huán)池，排除砂礫，確保泥漿質(zhì)量；③配加重鉆桿，確保鉆孔的垂直度；④加強(qiáng)工序之間配合，減少停歇時(shí)間。

（3）沉渣處理：①鉆進(jìn)中采用大泵量、濃泥漿、低速鉆進(jìn)；②清孔時(shí)采用氣舉反循環(huán)將碎粒清除；③及時(shí)清理循環(huán)池，確保泥漿的含砂率≤4%。

（4）斜孔處理：①開孔前機(jī)臺(tái)抄平，3點(diǎn)對中；②在開孔時(shí)和軟硬土層交界處，輕壓慢鉆，更換鉆桿時(shí)掃孔處理；③必要時(shí)配加重鉆桿。

2.2.5 成孔檢測

在成孔后需進(jìn)行孔徑、孔形、孔深、豎直度等成樁質(zhì)量檢測，并要進(jìn)行第一次清孔及下鋼筋籠后的第二次清孔，二次清孔應(yīng)采用換漿法清孔，以達(dá)到置換沉渣的目的。待孔底泥漿各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且復(fù)測孔底沉碴厚度在設(shè)計(jì)范圍以內(nèi)后，清孔方可完成，即可進(jìn)行水下混凝土灌注。

3 水下混凝土灌注

樁基采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土灌注，導(dǎo)管使用前需進(jìn)行接長密閉試驗(yàn)。下導(dǎo)管時(shí)防止碰撞鋼筋籠，首次灌入的混凝土量需進(jìn)行計(jì)算，一般Ф1 000樁初灌量應(yīng)≥1.2 m3，以保證有一定的沖擊壓力能把泥漿從導(dǎo)管中排出，灌注開始后，應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不得中途停止。在灌注過程中，保持導(dǎo)管下口埋入混凝土的深度不少于1 m，一般控制在4 m以內(nèi)，導(dǎo)管起拔高度應(yīng)進(jìn)行計(jì)算，并注意孔口泥漿液面的變化，防止斷樁事故。

4 成樁檢測

對鉆孔樁樁身全部進(jìn)行無損檢測或在樁基砼中埋置鋼管進(jìn)行超聲波檢測，檢測方法及頻率符合施工規(guī)范及設(shè)計(jì)的相關(guān)規(guī)定。

5 結(jié)束語

鉆孔灌注樁作為一種成熟的施工工藝，近幾年來在我國得到了長足的發(fā)展，但在實(shí)際施工過程中，由于其不可見性，往往會(huì)形成諸多質(zhì)量問題，為上部結(jié)構(gòu)帶來了的質(zhì)量安全隱患，希望本文能為廣大施工人員提供借鑒，以控制樁基施工質(zhì)量。