淺談鉆孔灌注樁的施工技術(shù)

李 濤

（太原路橋有限公司，山西 太原 030006）

鉆孔灌注樁施工過程可以概括為成孔和成樁兩大主環(huán)節(jié)，成孔環(huán)節(jié)包括樁基的施工準(zhǔn)備、測(cè)量定位、鉆機(jī)準(zhǔn)備、埋設(shè)護(hù)筒、配制泥漿、鉆孔、清孔等工序；成樁環(huán)節(jié)包括安放鋼筋骨架、下導(dǎo)管、灌注混凝土等工序。整個(gè)施工工藝流程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)都影響著鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量。

1 鉆機(jī)介紹

目前，絕大部分為單樁承載力較小的摩擦樁。通常使用的有:旋挖鉆、循環(huán)鉆和沖擊鉆，目前使用最普遍的是旋挖鉆和循環(huán)鉆。

1.1 旋挖鉆機(jī)

大量實(shí)踐表明，目前旋挖鉆具有適用地質(zhì)地層廣、鉆孔深度大、樁徑能適應(yīng)設(shè)計(jì)變化、鉆孔樁直徑、垂直度、樁的長度、沉渣厚度等各項(xiàng)指標(biāo)都能滿足要求。

旋挖鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：①鉆進(jìn)速度快。②對(duì)樁孔直徑可選范圍大，成孔質(zhì)量好。③旋挖鉆機(jī)配備電腦控制程序，自身調(diào)整各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。④功率大。

1.2 循環(huán)鉆機(jī)

循環(huán)鉆機(jī)鉆孔是地下水位較淺條件下樁基施工中常用的一種施工機(jī)械。依據(jù)泥漿在鉆孔內(nèi)循環(huán)方向的不同，可分為正循環(huán)和反循環(huán)兩種循環(huán)方式。目前，反循環(huán)應(yīng)用較多。

反循環(huán)鉆機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：①反循環(huán)鉆機(jī)成孔工藝所用泥漿比重小、黏度較小，可加快成孔進(jìn)度；②利用反循環(huán)工藝可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離排渣及泥漿的循環(huán)。

2 施工工藝流程

一般的成樁工藝：施工準(zhǔn)備工作→樁基定位→埋設(shè)護(hù)筒→注泥漿→鉆進(jìn)取土→一次清孔→放鋼筋籠→插入導(dǎo)管→二次清孔→砼灌注→拔出護(hù)筒。

2.1 鉆孔灌注樁成孔的具體施工過程

2.1.1 施工準(zhǔn)備工作

施工現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)地形情況進(jìn)行合理安排，應(yīng)全面考慮，全面滿足施工的要求。

2.1.2 測(cè)量放線

根據(jù)勘測(cè)部門所交的基準(zhǔn)點(diǎn)，依據(jù)圖紙認(rèn)真進(jìn)行樁位測(cè)量放線，確保樁位的準(zhǔn)確。

2.1.3 埋設(shè)護(hù)筒

施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量放線定樁位后，埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒中心豎直線應(yīng)與樁中心線重合，平面允許誤差為50 mm，豎直線傾斜不大于1%。根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，一般地質(zhì)護(hù)筒的埋深為2～4 m為宜。

2.1.4 鉆進(jìn)成孔過程

泥漿護(hù)壁是鉆進(jìn)成孔操作中的關(guān)鍵工藝。泥漿主要由膨潤土、水、增稠劑組成。鉆孔施工中，根據(jù)地質(zhì)情況采用不同濃度泥漿進(jìn)行護(hù)壁。鉆進(jìn)過程中每小時(shí)對(duì)泥漿的各項(xiàng)性能指標(biāo)進(jìn)行測(cè)定，并及時(shí)調(diào)整至滿足各種不同地層地質(zhì)情況要求的泥漿稠度。

鉆機(jī)鉆進(jìn)速度應(yīng)隨地質(zhì)情況、孔徑、孔深和供水、供漿情況等有所變化，在黏性土中可用中等轉(zhuǎn)速，在砂性土中用低檔、輕壓慢速，在較硬土層中用慢進(jìn)尺鉆進(jìn)。鉆孔過程應(yīng)一次完成，中途嚴(yán)禁停頓。

2.1.5 成孔檢查

成孔后，首先檢查孔底標(biāo)高是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，符合要求后立即進(jìn)行清孔。清孔后孔底沉渣厚度應(yīng)按圖紙規(guī)定值進(jìn)行檢查，如圖紙無規(guī)定時(shí)，按規(guī)范要求。在成孔和清孔后，對(duì)孔徑、孔形和傾斜度進(jìn)行檢測(cè)。

2.1.6 鋼筋籠骨架的拼接和檢查

鋼筋籠子在現(xiàn)場(chǎng)加工，鋼筋的品種、規(guī)格、尺寸長度和根數(shù)按圖紙尺寸要求焊接并拼成型。鋼筋籠子在吊裝前，要嚴(yán)格檢查分節(jié)長及總長，合格后方可允許吊裝焊接。吊放時(shí)要使籠子正對(duì)孔中心垂直下落，不得偏斜，以防造成偏心及卡管等事故。

2.1.7 水下混凝土的灌注

（1）灌注首批混凝土數(shù)量。灌注首批混凝土數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管首次埋置深度（≥1.0 m）。首批水下混凝土的數(shù)量是保證鉆孔灌注樁水下混凝土質(zhì)量的關(guān)鍵，可按下列公式計(jì)算其數(shù)量：

式中：V首：首批水下混凝土灌注量，m3；

D：樁孔直徑，m；

d：灌注導(dǎo)管直徑，m；

h1：導(dǎo)管底端距孔底高度，m，常取h1=0.4 m；

h2：導(dǎo)管底端混凝土埋深，m，常取h2=1 m；

h3：孔內(nèi)混凝土達(dá)到理論高度時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱與導(dǎo)管外水柱壓力平衡所需的高度（m），h3=（H-h1-h2）γw/γc；

γw：沖冼液比重，常取 12 kN/m3；

γc：混凝土比重，常取 24 kN/m3；

H：樁孔深度，m。

（2）水泥的選用。選用水泥的強(qiáng)度應(yīng)與要求配置的混凝土強(qiáng)度等級(jí)相適應(yīng)，其初凝時(shí)間，不宜早于2.5～3.5 h，水泥標(biāo)號(hào)不低于325#，每立方米混凝土的水泥用量不得少于350 kg，當(dāng)摻有適宜數(shù)量的減水緩凝劑或粉煤灰時(shí)，可不少于300 kg。

（3）粗骨料的選用。粗骨料宜用卵石，如用碎石，其含砂率應(yīng)增加約3%，應(yīng)有良好級(jí)配。骨料的最大粒徑不可大于導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6～1/8和鋼筋最小凈距的1/4，同時(shí)，不宜大于40 mm；最小粒徑不宜小于5 mm。混凝土的含砂率采用40%～50%，水灰比采用 0.5～0.6。

（4）拌和物的坍落度。混凝土拌和物進(jìn)入導(dǎo)管時(shí)的坍落度以18～22 cm為宜。首批灌注的混凝土初凝時(shí)間不得早于灌注樁全部混凝土灌注的完成時(shí)間。

（5）混凝土的灌注。在灌注過程中，應(yīng)連續(xù)灌注，以盡量節(jié)約時(shí)間，保證在混凝土的初凝時(shí)間內(nèi)完成。灌注的同時(shí)應(yīng)提升導(dǎo)管，隨時(shí)探測(cè)水下混凝土面的高度，及時(shí)掌握導(dǎo)管在混凝土中埋置的深度，保證導(dǎo)管埋入混凝土中的深度不少于2m，且不大于6m，以有效防止斷樁、夾泥及埋管等問題的出現(xiàn)。

總之，鉆孔灌注樁施工必須做到：根據(jù)孔深和土質(zhì)變化，選擇合適機(jī)型和足夠泵量的泥漿泵；計(jì)算施工需要的護(hù)筒埋置深度，保證護(hù)筒底口穿入極軟土層下，以防歪斜、防管涌；對(duì)不同土層鉆進(jìn)時(shí)的泥漿指標(biāo)的變化進(jìn)行控制；鉆機(jī)就位平穩(wěn)，其工作平臺(tái)支撐基礎(chǔ)承載力滿足施工要求；在控制混凝土質(zhì)量的同時(shí)，要保證灌注設(shè)備正常，并有備用方案，以確保混凝土連續(xù)澆注。

2.2 鉆孔灌注樁施工過程中出現(xiàn)的施工質(zhì)量問題及處理方法

2.2.1 護(hù)筒外壁冒水原因

埋設(shè)護(hù)筒的周圍土不密實(shí)，護(hù)筒水位差太大，鉆頭起落時(shí)碰撞。

處理方法：在埋筒時(shí)，坑地與四周應(yīng)選用最佳含水量的黏土分層夯實(shí)。在護(hù)筒的適當(dāng)高度開孔，使護(hù)筒內(nèi)保持1.0～1.5 m的水頭高度。鉆頭起落時(shí)，應(yīng)防止碰撞護(hù)筒。發(fā)現(xiàn)護(hù)筒冒水時(shí)，應(yīng)立即停止鉆孔，用黏土在四周填實(shí)加固，若護(hù)筒嚴(yán)重下沉或移位時(shí)，則應(yīng)重新安裝護(hù)筒。

2.2.2 塌孔原因

在松軟砂層中進(jìn)尺太快，泥漿護(hù)壁較?。蛔o(hù)筒底腳周圍漏水，孔內(nèi)水位差減小，不能保持原有靜水壓力；護(hù)筒周圍堆放重物或機(jī)械振動(dòng)等；清孔后泥漿比重、黏度等指標(biāo)降低，清孔時(shí)間過久或停頓過久。

處理方法：在松散易塌的土層中，適當(dāng)埋深護(hù)筒，用黏土密實(shí)填封護(hù)筒四周。必要時(shí)可輸入純泥漿，加大泥漿比重到1.2～1.3；控制混凝土的灌注時(shí)間，盡量縮短灌注時(shí)間。

2.2.3 縮頸原因

塑性土膨脹處理方法：采用優(yōu)質(zhì)泥漿，降低失水量。必要時(shí)在導(dǎo)正器外側(cè)焊接一定數(shù)量的合金刀片，在鉆進(jìn)或起鉆時(shí)起到掃空的作用。

2.2.4 鉆孔偏斜原因

鉆機(jī)安裝就位穩(wěn)定性差，作業(yè)時(shí)鉆機(jī)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他硬物等情況。

處理方法：先將場(chǎng)地夯實(shí)平整，鉆桿位置偏差不大于2 cm。進(jìn)入不均勻地層、斜狀巖層或碰到孤石，需采用自重大、鉆桿剛度大的鉆機(jī)，鉆速要打慢檔。另外，安裝導(dǎo)正裝置也是防止孔斜的簡單有效的方法。如糾正無效，回填黏土重新鉆進(jìn)。

2.2.5 樁底沉渣量過多原因

清孔不干凈或未進(jìn)行二次清孔；泥漿比重小或泥漿注入量不足而難于將沉渣浮起；鋼筋籠吊放過程中，未對(duì)準(zhǔn)孔位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底；清孔后，待灌時(shí)間過長，致使泥漿沉積。

處理方法：成孔后，鉆頭提高孔底10～20 cm，保持慢速空轉(zhuǎn)。采用性能較好的泥漿。鋼筋籠吊放時(shí)，使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致，避免碰撞孔壁。

2.2.6 卡管原因

初灌時(shí)，隔水栓堵管；混凝土和易性、流動(dòng)性差造成離析；混凝土中粗骨料粒徑過大；各種機(jī)械故障引起混凝土澆筑不連續(xù)，混凝土在導(dǎo)管中停留時(shí)間過長；導(dǎo)管進(jìn)水造成混凝土離析等。

處理方法：使用的隔水栓直徑應(yīng)與導(dǎo)管內(nèi)徑相配，同時(shí)具有良好的隔水性能，保證順利排出。在混凝土灌注時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土攪拌時(shí)間和混凝土坍落度的控制。灌注時(shí)間較長時(shí)，為防混凝土初凝，除適當(dāng)加緩凝劑外還應(yīng)振動(dòng)導(dǎo)管。

2.2.7 鋼筋籠上浮原因

鋼筋籠放置初始位置過高；混凝土流動(dòng)性過??；導(dǎo)管在混凝土中埋置深度過大導(dǎo)致鋼筋籠被混凝土拖頂上升；當(dāng)混凝土灌注過鋼筋籠，并且導(dǎo)管埋深較大時(shí)，混凝土與鋼筋籠有一定的握裹力，混凝土在導(dǎo)管流出后將以一定的速度向上頂升，同時(shí)也帶動(dòng)鋼筋籠上升。

處理方法：首先將鋼筋籠初始位置應(yīng)定位準(zhǔn)確，并應(yīng)將鋼筋籠上端焊固在護(hù)筒上，具有防止其上升的作用。當(dāng)導(dǎo)管底口低于鋼筋籠3 m至高于1 m之間，且混凝土表面在鋼筋籠上下1 m之間時(shí)，應(yīng)放慢混凝土灌注速度。當(dāng)混凝土面進(jìn)入鋼筋籠一定深度后，適當(dāng)提升導(dǎo)管，使得混凝土與鋼筋籠的握裹力降低。

2.2.8 導(dǎo)管進(jìn)水原因

首批混凝土儲(chǔ)量不足，導(dǎo)管底口距孔底的間距過大，混凝土下落后不能埋沒導(dǎo)管底口；另外，導(dǎo)管提升過猛，或測(cè)深出錯(cuò)，導(dǎo)管底口超出原混凝土面，底口涌入泥水。

處理方法：一是立即將導(dǎo)管提出，將散落在孔底混凝土拌和物清出。二是拔換原管下新管，或用原導(dǎo)管插入混凝土面以下50cm繼續(xù)灌注。

2.2.9 斷樁原因

由于臨近基樁振動(dòng)，使沒有完全初凝的砼受到振動(dòng)，而產(chǎn)生離析，側(cè)壁會(huì)有砂泥浸入，造成斷樁。

處理方法：合理安排各墩號(hào)樁基的施工順序，避免同墩位近距離樁位相繼施工。

3 結(jié)束語

通過對(duì)鉆孔樁施工過程、質(zhì)量通病及防治的簡單闡述，使之對(duì)施工有一定借鑒和參考作用。鉆孔灌注樁每道工序都必須從嚴(yán)要求，做到一絲不茍，任何一道工序出現(xiàn)問題都將帶來嚴(yán)重的后果。對(duì)此，要保證鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量，必須在人、料、機(jī)、法、環(huán)上下功夫，選擇先進(jìn)合理的設(shè)備，技術(shù)合格的技術(shù)人員，所用的材料必須合格，方法得當(dāng)，熟悉施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)和地上環(huán)境。技術(shù)人員嚴(yán)格把握每道工序質(zhì)量，現(xiàn)場(chǎng)指揮人員具有較強(qiáng)的組織協(xié)調(diào)能力，有高度的責(zé)任心，各部門全面配合，做到精益求精、科學(xué)管理，才能保證鉆孔澆注的施工質(zhì)量。推而廣之，才能有效地保證整個(gè)工程的工程質(zhì)量。

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