CFG樁施工中使用長螺旋鉆存在問題的刨析

胡德虎

摘要：通過工程實(shí)例，介紹了長螺旋鉆孔在CFG樁施工中存在的由于鉆門打不開而造成堵管或爆管，憋鉆和卡鉆，斷樁、縮徑和樁身缺陷等事故及采取的防治措施。

關(guān)鍵詞：長螺旋鉆孔樁 CFG樁 鉆門

CFG樁經(jīng)過十多年的研究和推廣應(yīng)用已在我國的北京等十多個(gè)省市自治區(qū)的工業(yè)與民用建筑的地基處理中得到廣泛應(yīng)用。CFG樁有多種施工方法，其中長螺旋鉆孔灌注成樁施工方法與沉管灌注成樁、泥漿護(hù)壁鉆孔灌注成樁等其它方法相比，具有施工噪聲低、無泥漿污染、符合環(huán)保要求、設(shè)備行走靈活、成樁速度快、地層實(shí)用性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益好等優(yōu)點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的施工方法。目前在北京等地區(qū)長螺旋鉆孔灌注成樁法得到了廣泛的應(yīng)用。

長螺旋鉆孔灌注成樁也稱長螺旋泵壓混合料成樁，首先用長螺旋鉆孔到達(dá)預(yù)定深度，然后提升鉆桿。同時(shí)用高壓泵將樁體混合料通過高壓管路的長螺旋鉆桿的內(nèi)管壓到孔內(nèi)成樁。大量實(shí)踐證明，CFG樁復(fù)合地基設(shè)計(jì)，就承載力而言不會(huì)有太大的問題，而可能出現(xiàn)問題的往往是CFG樁的施工。本文就長螺旋鉆孔灌注成樁在實(shí)際施工中遇到的一些技術(shù)和成樁質(zhì)量問題進(jìn)行討論并探討防治措施。

1. 長螺旋鉆孔到達(dá)設(shè)計(jì)孔深后鉆門打不開，造成堵管和爆管

長螺旋鉆孔鉆頭兩邊設(shè)計(jì)有2個(gè)拋物線型鉆門。在施工過程中兩鉆門關(guān)閉防止鉆屑進(jìn)入鉆桿內(nèi)造成鉆桿堵塞。當(dāng)泵砼時(shí)兩鉆門打開，由此將砼灌入孔內(nèi)。

鉆門打不開的原因：一是所用鉆頭鉆門本身卡死或因機(jī)械損壞等造成，因此，每次施鉆前應(yīng)檢查鉆門是否卡死；二是由于所鉆地層為膠結(jié)性強(qiáng)、富含水的塑性粘土層，在鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)泥包鉆頭現(xiàn)象，因此將兩鉆門包死，在鉆到預(yù)定孔深后泵砼時(shí)鉆門打不開。在北京上地佳園住宅小區(qū)9號樓cFG樁施工中就出現(xiàn)了這種情況。其地層情況見表1。

由表1可見，在③一。層和接近孔底的④一，層均為飽和可塑粘土，實(shí)踐證明鉆進(jìn)此類地層時(shí)易出現(xiàn)泥包鉆頭現(xiàn)象使鉆門打不開。

最初我們是將已鉆到孔底的鉆具全部提出孔外，將包裹在鉆頭上的泥清除后再下鉆到孔底開始提鉆泵砼，此法雖然解決了成孔施工，但2次下鉆不僅降低了施工效率，同時(shí)也易使孔徑超差造成不必要的浪費(fèi)。后來采用了鉆具回轉(zhuǎn)泵砼法，就是在泵砼的同時(shí)使鉆具在提拉的正向回轉(zhuǎn)，使擠壓在鉆門的泥松動(dòng)或脫落，從而在壓力砼作用下將鉆門打開，當(dāng)鉆門打開后停止鉆具回轉(zhuǎn)。采用此種方法效果較好。成樁后的樁經(jīng)測試完全符合設(shè)計(jì)要求。

另外一種情況是所鉆地層為飽和砂層，在提鉆過程中坍塌而堵死鉆門。遇到此種地層采用底開門鉆頭。所謂底開門鉆頭就是鉆門在砼擠壓下其底門及鉆尖一同向下開起。與側(cè)開門鉆頭相比，此種鉆頭的特點(diǎn)就是開門在鉆頭的底部，避免了側(cè)向擠壓鉆門使之打不開。采用此種鉆頭在北京朝陽區(qū)辛莊工地取得了較好效果。開始采用側(cè)開門鉆頭每天成樁3根，爆膠管2根，成樁困難，改用底開門鉆頭后避免了因鉆門打不開的堵管現(xiàn)象，每天成樁80根。

2. 憋鉆和卡鉆

長螺旋鉆孔施工中的憋鉆就是在鉆進(jìn)過程中鉆桿突然自動(dòng)停止回轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)燒毀動(dòng)力電機(jī)。造成憋鉆的主要原因是施鉆過程中鉆具下放速度過快，致使鉆出的鉆屑來不及帶出孔外而擠壓在鉆桿與孔壁之間，嚴(yán)重時(shí)就造成卡鉆事故。所謂卡鉆就是當(dāng)憋鉆后原鉆具拉不起來，如若強(qiáng)拉就會(huì)造成鉆機(jī)其它部位受損，如液壓支腿損壞或主卷揚(yáng)鋼絲繩拉斷等。實(shí)踐表明，憋鉆在任何地層施鉆時(shí)都會(huì)發(fā)生，而卡鉆多在硬一些含砂礫的地層中發(fā)生。如果出現(xiàn)憋鉆，立即關(guān)掉回轉(zhuǎn)動(dòng)力電源，將鉆具用最低提升速度提起后重新施鉆即可。如果出現(xiàn)了卡鉆，首先應(yīng)將鉆機(jī)塔下大梁用機(jī)枕木墊好，再用最低提速提拉鉆具，必要時(shí)使用其它起重機(jī)械幫助提升。

處理事故是很麻煩的事，著手于事故的預(yù)防就顯得尤為重要，施鉆前組織施工人員熟悉所施鉆地層情況，制定合理的施工方案，在施鉆過程中根據(jù)地層變化和動(dòng)力頭工作電流值對鉆壓、轉(zhuǎn)速和鉆進(jìn)速度進(jìn)行合理調(diào)整，采用間歇式鉆進(jìn)方法，即鉆進(jìn)～空轉(zhuǎn)一鉆進(jìn)，鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后空轉(zhuǎn)30～60 s，待電流穩(wěn)定后停鉆，以避免憋鉆和卡鉆事故。

3. 斷樁、縮徑和樁身缺陷

長螺旋灌注樁在成樁后施工中會(huì)出現(xiàn)斷樁、縮徑和樁身缺陷等質(zhì)量問題，大量的施工實(shí)踐證明：在飽和軟土中成樁易出現(xiàn)縮徑和斷樁；在飽和砂層中成樁易出現(xiàn)斷樁。

在飽和軟土中長螺旋灌注成樁造成縮徑和斷樁的原因是在連打作業(yè)中如泵送砼時(shí)壓力過大，已打鄰樁被擠壓造成縮徑或斷樁，在飽和砂層中出現(xiàn)斷樁的現(xiàn)象是由于樁機(jī)提升鉆桿線速度太快，泵砼量與鉆桿提升速度不匹配，在鉆桿提升過程中鉆孔內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，使孔壁塌陷造成斷樁。無論在任何地層中，長螺旋灌注成樁鉆桿提升速度與泵砼量不匹配，都會(huì)出現(xiàn)斷樁和樁身缺陷，特別是在飽和的砂層和易塌陷的雜土層更為嚴(yán)重。為此在施工中應(yīng)確保砼灌注的連續(xù)性。鉆桿提升速度為1.8～2.5 m／min，保證鉆頭在砼里埋深始終控制在1m以上，保證帶壓提鉆，充盈系數(shù)控制在1.3～1.5之間。

提鉆速度與砼泵送量的關(guān)系可根據(jù)下式計(jì)算：

式中：v1 ——砼實(shí)際輸送量，m3／min； v——鉆桿提拔速度，m/min； a——樁體充盈系數(shù)；D——樁徑，m。

在施工中還遇到這樣的問題：就是在樁的保護(hù)樁或保護(hù)樁以下產(chǎn)生樁身夾砂、空心或“蘿卜心”，淺的幾十厘米，深的1m多。例如我們在北京通縣某工地施工中有1／3的樁出現(xiàn)此類現(xiàn)象。造成這類樁身缺陷的主要原因是因?yàn)樵跇渡喜抗嘧r(shí)提鉆速度過快，鉆頭沒有埋在砼里，致使在鉆頭提拔過程中樁身在鉆門兩邊為砼而兩邊為砂，流動(dòng)的砼包了砂造成夾砂樁；另一種情況是灌注過程中地層沒有塌陷而是鉆門出來的砼將浮灰(上部離析砼)包裹成“蘿卜心”樁。因此在施工中確保砼灌注的連續(xù)性是至關(guān)重要的。

4 . 結(jié)語

通過在北京上地佳園、通縣等工地的施工實(shí)踐，從中認(rèn)識到了長螺旋鉆孔存在問題與成樁質(zhì)量有直接關(guān)系，施工中由于操作不當(dāng)和對地層了解不夠或鉆具采用不當(dāng)都會(huì)影響樁的質(zhì)量或在施工中出現(xiàn)事故。從中總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，為今后長螺旋鉆孑L灌注成樁在CFG樁施工中出現(xiàn)類似的問題采取相應(yīng)的處理措施提供了有效的依據(jù)。