鉆孔灌注樁施工技術(shù)分析

□龍鈐煜

一、工程特點(diǎn)

據(jù)勘察資料顯示，工程現(xiàn)場(chǎng)地面存在一塊大巖石。按探土報(bào)告此地點(diǎn)面層是很厚的散石層，以及基巖最深點(diǎn)距離地面約30m。對(duì)選擇有關(guān)地基的種類有很大的影響。因?yàn)樵摴こ痰奈恢貌糠治挥谛逼律希杂嘘P(guān)斜坡需要地盤平整。設(shè)計(jì)上采用直徑1.8m鉆孔樁及擴(kuò)展式基礎(chǔ)，允許基巖承載力為3000K/m2。

由于本工程地質(zhì)條件和埋深較深，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為：直徑1.8m鉆孔灌注鋼筋混凝土抗拔樁，共計(jì)235根，總樁長(zhǎng)7755m，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)暫定33m。樁必需深入巖石層達(dá)三倍直徑的深度并需保證以下特征值：樁底單位面積阻力特征值必需大于5000kPa;石層樁單位面積側(cè)摩擦力必需大于l 000kPa;在樁端1.5m抽取的巖石樣板，其抗壓強(qiáng)度必需大于20MPa。進(jìn)行鉆孔灌注樁工程：直徑1.8m，包括打入臨時(shí)套筒和永久套筒；清除套筒內(nèi)的土和石：按照設(shè)計(jì)圖紙放入鋼筋籠，包括所有的連接和附件等材料；用于鉆孔灌注樁的B40、3級(jí)混凝土；音波測(cè)試(SIT)的金屬鋼管；安裝金屬鋼管，用于試驗(yàn)樁與巖層的連接。

二、施工方法

沖擊鉆孔，沖抓鉆孔和回轉(zhuǎn)鉆削成孔等均可采用泥漿護(hù)壁施工法。該施工法的過程是：平整場(chǎng)地→泥漿制備→埋設(shè)護(hù)筒→鋪設(shè)工作平臺(tái)→安裝鉆機(jī)并定位→鉆進(jìn)成孔→清孔并檢查成孔質(zhì)量→下放鋼筋籠→灌注水下混凝土→拔出護(hù)筒→檢查質(zhì)量。

(一)鉆孔機(jī)的安裝與定位

安裝鉆孔機(jī)的基礎(chǔ)如果不穩(wěn)定，施工中易產(chǎn)生鉆孔機(jī)傾斜、樁傾斜和樁偏心等不良影響，因此要求安裝地基穩(wěn)固。對(duì)地層較軟和有坡度的地基，可用推土機(jī)推平，再墊上鋼板或枕木加固。

為防止樁位不準(zhǔn)，施工中很重要的是定好中心位置和正確的安裝鉆孔機(jī)，對(duì)有鉆塔的鉆孔機(jī)，先利用鉆機(jī)的動(dòng)力與附近的地籠配合，將鉆桿移動(dòng)大致定位，再用千斤頂將機(jī)架頂起，準(zhǔn)確定位，使起重滑輪、鉆頭或固定鉆桿的卡孔與護(hù)筒中心在一垂線上，以保證鉆機(jī)的垂直度。鉆機(jī)位置的偏差不大于2cm。對(duì)準(zhǔn)樁位后，用枕木墊平鉆機(jī)橫梁，并在塔頂對(duì)稱于鉆機(jī)軸線上拉上纜風(fēng)繩。

(二)埋設(shè)護(hù)筒

鉆孔成敗的關(guān)鍵是防止孔壁坍塌。當(dāng)鉆孔較深時(shí)，在地下水位以下的孔壁土在靜水壓力下會(huì)向孔內(nèi)坍塌、甚至發(fā)生流砂現(xiàn)象。鉆孔內(nèi)若能保持地下水位高的水頭，增加孔內(nèi)靜水壓力，防止坍孔。護(hù)筒除起到這個(gè)作用外，同時(shí)有隔離地表水、保護(hù)孔口地面、固定樁孔位置和鉆頭導(dǎo)向作用等。

制作護(hù)筒的材料有木、鋼、鋼筋混凝土三種。護(hù)筒要求堅(jiān)固耐用，不漏水，其內(nèi)徑應(yīng)比鉆孔直徑大(旋轉(zhuǎn)鉆大約20cm，潛水鉆、沖擊或沖抓錐大約40cm)，每節(jié)長(zhǎng)度約2～3m，一般常用鋼護(hù)筒。

(三)泥漿制備

鉆孔泥漿由水、粘土(膨潤(rùn)土)和添加劑組成。具有浮懸鉆渣冷卻鉆頭、潤(rùn)滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內(nèi)外滲流，防止坍孔的作用。調(diào)制的鉆孔泥漿及經(jīng)過循環(huán)凈化的泥漿，應(yīng)根據(jù)鉆孔方法和地層情況來確定泥漿稠度，泥漿稠度應(yīng)視地層變化或操作要求機(jī)動(dòng)掌握，泥漿太稀，排渣能力小、護(hù)壁效果差；泥漿太稠會(huì)削弱鉆頭沖擊功能，降低鉆進(jìn)速度。

(四)鉆孔

鉆孔是一道關(guān)鍵工序，在施工中必須嚴(yán)格按照操作要求進(jìn)行，才能保證成孔質(zhì)量，首先要注意開孔質(zhì)量，為此必須對(duì)好中線及垂直度，并壓好護(hù)筒。在施工中要注意不斷添加泥漿和抽渣(沖擊式用)，還要隨時(shí)檢查成孔是否有偏斜現(xiàn)象。采用沖擊式或沖抓式鉆機(jī)施工時(shí)，附近土層因受到震動(dòng)而影響鄰孔的穩(wěn)固。所以鉆好的孔應(yīng)及時(shí)清孔，下放鋼筋籠和灌注水下混凝土。鉆孔的順序也應(yīng)事先規(guī)劃好，既要保證下一個(gè)樁孔的施工不影響上一個(gè)樁孔，又要使鉆機(jī)的移動(dòng)距離不要過遠(yuǎn)和相互干擾，一般可采用順序鉆孔。

(五)清孔

鉆孔的深度、直徑、位置和孔形直接關(guān)系到成孔質(zhì)量與樁身曲直。為此，除了鉆孔過程中密切觀測(cè)監(jiān)督外，在鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度后，應(yīng)對(duì)孔深、孔位、孔形、孔徑等進(jìn)行檢查。在孔檢查完全符合設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)立即進(jìn)行孔底清理，避免隔時(shí)過長(zhǎng)以致泥漿沉淀，引起鉆孔坍塌。當(dāng)摩擦樁孔壁容易坍塌時(shí)，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；當(dāng)孔壁不易坍塌時(shí)，不大于20cm。對(duì)于柱樁，要求在射水或射風(fēng)前沉渣厚度不大于5cm。清孔方法視使用的鉆機(jī)不同而靈活應(yīng)用。通?？刹捎谜h(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機(jī)、反循環(huán)旋轉(zhuǎn)機(jī)真空吸泥機(jī)以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥機(jī)清孔，所需設(shè)備不多，操作方便，清孔也較徹底，但在不穩(wěn)定土層中應(yīng)慎重使用。

(六)灌注水下混凝土

清完孔之后，就可將預(yù)制的鋼筋籠垂直吊放到孔內(nèi)，定位后要加以固定，然后用導(dǎo)管灌注混凝土，灌注時(shí)混凝土不要中斷，否則易出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。

三、鉆孔樁的質(zhì)量控制

為了保證鉆孔樁的質(zhì)量，必須按以下措施操作：嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求及有關(guān)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行施工。根據(jù)設(shè)計(jì)施工圖測(cè)量放線、定樁位并做好標(biāo)識(shí)，在施工前應(yīng)重新校核樁位。鉆孔在終孔和清孔后，對(duì)孔徑、孔形和傾斜度，應(yīng)采用專用儀器測(cè)定。當(dāng)缺乏上述儀器時(shí)，可采用外徑D等于鉆孔L樁鋼筋籠直徑加10mm(但不得大于鉆頭直徑)，長(zhǎng)度不小于4～6D的鋼筋檢孔器吊入鉆孔內(nèi)檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果應(yīng)報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師復(fù)查。如經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)有缺陷，例如中心線不符、超出垂直線、直徑減小、橢圓截面、孔內(nèi)有漂石等，應(yīng)就這些缺陷書面報(bào)告監(jiān)理工程師，并采取適當(dāng)措施，予以改正。對(duì)于嵌巖樁，還應(yīng)檢查嵌巖深度和孔底巖石是否發(fā)生變化，承包人應(yīng)將施工記錄和收集的地質(zhì)樣品提交監(jiān)理工程師檢驗(yàn)。嵌巖樁必須滿足圖紙要求的嵌巖深度，樁底巖層強(qiáng)度應(yīng)不低于圖紙規(guī)定強(qiáng)度。經(jīng)檢驗(yàn)確認(rèn)成孔滿足要求時(shí)，應(yīng)立即填寫成孔檢查單，并經(jīng)監(jiān)理工程師簽認(rèn)后，即可進(jìn)行下道工序工作。

四、鋼筋骨架

樁的鋼筋骨架，應(yīng)緊接在混凝土灌注前，整體放入孔內(nèi)。如果混凝土不能緊接在鋼筋骨架放入之后灌注，則鋼筋骨架應(yīng)從孔內(nèi)移去。在鋼筋骨架重放前，應(yīng)對(duì)鉆孔的完整性，包括孔底松散物的出現(xiàn)，重新進(jìn)行檢查。

鋼筋骨架應(yīng)有強(qiáng)勁的內(nèi)撐架，防止鋼筋骨架在運(yùn)輸和就位時(shí)變形，在頂面應(yīng)采取有效方法進(jìn)行固定，防止混凝土灌注過程中鋼筋骨架上升。支承系統(tǒng)應(yīng)對(duì)準(zhǔn)中線防止鋼筋骨架傾斜和移動(dòng)。

鋼筋骨架上應(yīng)事先安設(shè)控制鋼筋骨架與孔壁凈距的混凝土墊塊，這些墊塊應(yīng)可靠地以等距離綁在鋼筋骨架周徑上，其沿樁長(zhǎng)的間距不超過2m，橫向圓周不得少于4處?；蛘卟捎闷渌行Х椒ㄒ员ＷC圖紙要求的保護(hù)層得到滿足。鋼筋骨架底面高程允許偏差為±50mm。

鋼筋骨架制作和吊放的允許偏差：主筋間距l(xiāng)0mm;箍筋間距±20mm；骨架外徑±l0mm;骨架傾斜度±0.5%；骨架保護(hù)層厚度±20mm；骨架中心平面位置20mm;骨架頂端高程±20mm。

五、 水下混凝土的灌注

混凝土一般用鋼導(dǎo)管灌注。導(dǎo)管管徑視樁徑大小而定，由內(nèi)徑200～350mm的管子組成，用裝用墊圈的法蘭盤連接管節(jié)。導(dǎo)管應(yīng)進(jìn)行水密、承壓和接頭抗拉試驗(yàn)。在灌注混凝土開始時(shí)，導(dǎo)管底部至孔底應(yīng)有250～400mm的空間。首批灌注混凝土的數(shù)量應(yīng)能滿足導(dǎo)管初次埋置深度≥l.0m和填充導(dǎo)管底部間隙的需要。在整個(gè)灌注時(shí)間內(nèi)，出料口應(yīng)伸入先前灌注的混凝土至少2m，以防止泥漿及水沖入管內(nèi)，且不得大于6m。應(yīng)經(jīng)常量測(cè)孔內(nèi)混凝土面層的高程，及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管出料口與混凝土表面的相應(yīng)位置，并始終予以嚴(yán)密監(jiān)視，導(dǎo)管應(yīng)在無水進(jìn)入的狀態(tài)下填充。如為泵送混凝土，泵管應(yīng)設(shè)底閥或其它裝置，以防水和管中混凝土混合。泵管應(yīng)在樁內(nèi)混凝土升高時(shí)，慢慢提起。管底在任何時(shí)候，應(yīng)在混凝土頂面以下2m。輸送到樁中的混凝土，應(yīng)一次連續(xù)操作。初凝前，任何受污染的混凝土應(yīng)從樁頂清除。

灌注混凝土?xí)r，溢出的泥漿應(yīng)引流至適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)處理，以防止污染環(huán)境或堵塞河道和交通。處于地面或樁頂以下的井口整體或剛性護(hù)筒，應(yīng)在灌注混凝土后立即撥出；處于地面以上能拆除的護(hù)筒部分，須待混凝土抗壓強(qiáng)度達(dá)到5MPa后拆除。當(dāng)使用合護(hù)筒灌注混凝土?xí)r，應(yīng)逐步提升護(hù)筒，護(hù)筒底面應(yīng)保持在混凝土頂面以下1～2m?；炷翍?yīng)連續(xù)灌注，直至灌注的混凝土頂面高出圖紙規(guī)定或監(jiān)理工程師確定的截?cái)喔叨炔趴赏Ｖ節(jié)仓?，以保證截?cái)嗝嬉韵碌娜炕炷辆_(dá)到強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)。灌注的樁頂標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)高出一定高度，一般為0.5～l.0m，以保證混凝土強(qiáng)度，多余部分應(yīng)在接樁前必須鑿除，樁頭應(yīng)無松散層?；炷凉嘧⑦^程中，如發(fā)生故障應(yīng)及時(shí)查明原因，并提出補(bǔ)救措施，報(bào)請(qǐng)監(jiān)理工程師經(jīng)研究后，進(jìn)行處理。