不良地質(zhì)鉆孔樁成孔工藝及質(zhì)量控制的分析

李平

（中交第四公路工程局有限公司，北京 100123）

1 工程概況

蘇通大橋北接線工程位于長江三角洲地區(qū)，該地區(qū)陸地由長江沖積而成，平均海拔2.1m，地下水位較高，且受降雨和長江水位影響較大。張江公路分離立交橋基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。

根據(jù)地質(zhì)剖面圖來看，該地區(qū)只有表層為1m的亞粘土，大多為粉砂、細(xì)砂和亞砂土，故選用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔成孔工藝。

2 施工準(zhǔn)備

2.1 泥漿攪拌機(jī)

泥漿攪拌機(jī)是一個(gè)兩端封閉的圓鼓，內(nèi)部裝有焊著金屬葉子的水平軸，一端上方有進(jìn)料斗，斗口設(shè)有8～10mm的篩子，另一端下方有可啟閉的出漿口。若無泥漿攪拌機(jī)也可用灰漿攪拌機(jī)代替。

2.2 泥漿循環(huán)系統(tǒng)

盡可能增加循環(huán)線路，加大泥漿池和沉淀池的容積，減少掏渣次數(shù)。在沉淀池和泥漿池間修筑小壩，在含砂率較高時(shí)可加高壩的高度，抬高沉淀池泥漿的液面高度，加快砂子沉淀。

2.2.1 沉淀池

根據(jù)地質(zhì)柱狀圖計(jì)算孔中砂子的體積，沉淀池容積宜為砂子體積的1.2倍，若受場地限制沉淀池過小不能滿足使用要求時(shí)，必須及時(shí)掏渣。鉆一個(gè)孔沉淀池最少應(yīng)掏渣兩次，在終孔時(shí)或快終孔時(shí)和砼灌注后掏渣較好。也可用兩個(gè)沉淀池輪換使用，一個(gè)池沉淀，另一個(gè)池關(guān)閘清渣。

2.2.2 儲(chǔ)漿池

在泥漿池旁修筑儲(chǔ)漿池，以保證能及時(shí)向孔中輸送優(yōu)質(zhì)泥漿。

若施工現(xiàn)場未配備泥漿攪拌機(jī)和儲(chǔ)漿池，而采用鉆錐攪拌粘土方法制漿不適用砂土層鉆進(jìn)成孔。因?yàn)樯巴翆鱼@進(jìn)過程中含砂率很高，且現(xiàn)場不具備儲(chǔ)漿池，不可能及時(shí)補(bǔ)充大量的優(yōu)質(zhì)泥漿。鉆錐攪拌粘土制漿需往護(hù)筒里加入大量粘土，鉆錐攪動(dòng)泥漿形成漩渦，在離心力作用下部分粘土形成爛泥粘在孔壁上，提鉆時(shí)鉆錐的護(hù)圈將爛泥刮落，致使孔底沉渣超標(biāo)；還有部分粘土顆粒不能充分溶解形成泥漿，落到孔底，難以清凈。

3 成孔

3.1 護(hù)筒埋設(shè)

護(hù)筒平面示意圖2

圖1 泥漿循環(huán)系統(tǒng)示意圖

圖2 護(hù)筒平面示意

3.1.1 護(hù)筒一般采用4～6mm的鋼板制作，直徑宜比樁徑大200～400mm。為增加護(hù)筒剛度防止變形，可在護(hù)筒上、中、下三個(gè)部分的外側(cè)各焊一道加勁肋。

3.1.2 砂土層埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，先在樁位處挖出比護(hù)筒外徑大80～100cm、比護(hù)筒埋置深度深50cm的圓坑，然后在坑底填筑50cm的粘土，安放護(hù)筒，護(hù)筒底部和四周所填粘土必須分層夯實(shí)，以免地下水位增高引起護(hù)筒沉陷，若含水量較大，可摻入少許石灰夯實(shí)。

3.1.3 對(duì)于旱地或淺水處，護(hù)筒埋置深度一般取2.0～4.0m；對(duì)于深水及河床軟土、淤泥層較厚處，護(hù)筒埋置深度應(yīng)取孔內(nèi)泥漿柱壓力與孔壁外的靜土壓力的平衡點(diǎn)處。

3.2 鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位后沿鉆機(jī)前后和左右兩個(gè)方向檢測轉(zhuǎn)盤平整度，并使轉(zhuǎn)盤中心線與樁中心線重合，注意鉆機(jī)的整體穩(wěn)定性，嚴(yán)禁產(chǎn)生平面位移。

3.3 砂性土不能自造漿，開鉆前應(yīng)調(diào)制大量優(yōu)質(zhì)泥漿，泥漿體積宜大于孔體積的一半，檢測泥漿的相對(duì)密度和粘度，合格后方可開鉆。并在泥漿過少時(shí)，及時(shí)從儲(chǔ)漿池輸送優(yōu)質(zhì)泥漿到孔中。

3.4 先啟動(dòng)泥漿泵，使之空轉(zhuǎn)一段時(shí)間，待泥漿輸進(jìn)孔中形成循環(huán)時(shí)，方可開始鉆進(jìn)。

3.5 開始進(jìn)尺時(shí)，在護(hù)筒刃腳處應(yīng)低檔慢速鉆進(jìn)，使刃腳處有堅(jiān)固的泥皮護(hù)壁，待導(dǎo)向部位或鉆頭全部進(jìn)入地層后，方可加速鉆進(jìn)。為避免鉆桿受壓彎曲而導(dǎo)致斜孔、彎孔和擴(kuò)孔現(xiàn)象，應(yīng)采取減壓鉆進(jìn)。

3.6 在進(jìn)尺過程中應(yīng)每小時(shí)檢測一次泥漿的相對(duì)密度、粘度和含砂率。

3.6.1 若粘度過小，應(yīng)及時(shí)從儲(chǔ)漿池輸送優(yōu)質(zhì)泥漿到孔中。若粘度過大，可在孔出口2m處逆泥漿流動(dòng)方向加入清水，清水循環(huán)一周到孔中時(shí)已充分摻和到泥漿中，以免急劇降低孔中泥漿比重，造成孔壁滲漏，坍孔。

3.6.2 若含砂率較大，可稍提鉆錐離孔底10～20cm，不停鉆，不進(jìn)尺，保持泥漿正常循環(huán)，降低含砂率。另外泥漿過少時(shí)（沉淀池泥漿液面與沉渣表面間距小于5cm），含砂率也會(huì)增高，可輸送優(yōu)質(zhì)泥漿到孔中或加高沉淀池和泥漿池之間的壩，抬高泥漿液面。

3.7 在進(jìn)尺過程中應(yīng)經(jīng)常（每小時(shí)）注意地層變化，在地層變化處均應(yīng)撈取渣樣，判明后記入鉆孔記錄表中并與地質(zhì)剖面圖核對(duì)，選擇更為適合的泥漿、鉆進(jìn)壓力和鉆進(jìn)速度，可加快成孔速度，避免或減少坍孔。

3.7.1 鉆進(jìn)粘土層時(shí)，采用相對(duì)密度1.05～1.20、粘度 16～22的泥漿。若鉆進(jìn)過程中粘度過大，可按4.6.1降低泥漿粘度。若粘土層鉆進(jìn)速度過慢，造成地層軟化膨脹，易產(chǎn)生縮徑或坍孔，可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度。

3.7.2 鉆進(jìn)砂土層（粉砂，細(xì)、中、粗砂，含少量礫石、卵石的土）時(shí)，采用相對(duì)密度1.20～1.45、粘度19～28的泥漿。若鉆進(jìn)過程中粘度過小，孔壁易翻砂、滲漏，應(yīng)及時(shí)從儲(chǔ)漿池輸送優(yōu)質(zhì)泥漿到孔中。當(dāng)孔內(nèi)有滲漏時(shí)，可在泥漿中加入鋸木屑、稻草末、石棉等纖維質(zhì)物質(zhì)；若孔內(nèi)有承壓水或地下水位高，滲漏嚴(yán)重時(shí)，可加入水泥、重晶石粉（BaSo4）。若含砂率過大，可按4.6.2降低含砂率。

3.8 終孔檢測

檢測孔徑和孔深，合格后方可清孔。

3.8.1 孔徑

用籠式檢孔器檢測孔徑，檢孔器可用鋼筋制作，其外徑略小于孔徑，長度等于孔徑的4～6倍，若檢孔器重量不夠，可用鐵塊配重，為避免檢孔器下端破壞孔壁，應(yīng)在檢孔器下端收口。檢測時(shí)，將檢孔器吊起，使其中心線與孔中心線重合，緩緩放入孔中，上下暢通無阻則表明孔徑符合要求。

3.8.2 孔深

用測錘檢測孔深，測錘一般采用倒錐形錘，錘底直徑為 13～15cm，高 20～22cm，質(zhì)量4～6kg，測繩采用鋼絲測繩（若為尼龍測繩應(yīng)用鋼尺經(jīng)常校驗(yàn)測繩），用測得孔深與計(jì)算孔深（鉆具總長減去余尺）做比較，若發(fā)現(xiàn)出入較大，及時(shí)校驗(yàn)測繩。

4 清孔

4.1 清孔的方法

正循環(huán)鉆孔采用換漿清孔法。終孔后，稍提鉆錐離孔底10～20cm，不停鉆，不進(jìn)尺，并保持泥漿正常循環(huán)，以中速將相對(duì)密度1.03～1.10的較純泥漿壓入孔中，把孔中內(nèi)懸浮鉆渣較多的泥漿置換出孔外，充分循環(huán)后檢測泥漿泵入口處和孔出口處的含砂率，直至兩處的含砂率較為接近時(shí)，方可加入清水降低泥漿的粘度，否則不利于含砂率的降低，清孔時(shí)間較長。清水應(yīng)在孔出口2m處逆泥漿流動(dòng)方向加入，使之充分摻和到泥漿中。嚴(yán)禁用加深鉆孔深度的方式代替清孔。

4.2 清孔檢測

檢測泥漿的相對(duì)密度、粘度和含砂率（各項(xiàng)指標(biāo)是從樁孔的頂、中、底部分別取樣檢驗(yàn)的平均值）（按JTJ041-2000表6.8.3查）。

檢測沉淀厚度，用底部帶圓錐的籠式錐頭時(shí)，沉渣的測算基準(zhǔn)面為錐頭下端的圓錐體高度中點(diǎn)，將測錘慢慢沉入孔內(nèi)，憑人的手感探測沉渣頂面的位置，測算基準(zhǔn)面與沉渣頂面之差即為沉淀厚度。

4.3 提出鉆桿后檢測沉淀厚度，若沉淀厚度大于1m，則吊入鉆錐重新清孔。

4.4 鋼筋骨架加工、吊裝

吊裝就位時(shí)嚴(yán)禁鋼筋骨架接觸、破壞孔壁，造成坍孔。長樁骨架分段焊接時(shí)間較長，注意保持孔內(nèi)水頭，防止坍孔。

4.5 吊入鋼筋骨架后檢測沉淀厚度，若沉淀厚度大于1m，則提出鋼筋骨架，吊入鉆錐重新清孔。

4.6 二清檢測

在吊入導(dǎo)管后，灌注砼前應(yīng)再次檢測泥漿的相對(duì)密度、粘度、含砂率（各項(xiàng)指標(biāo)是從樁孔的頂、中、底部分別取樣檢驗(yàn)的平均值）（按JTJ041-2000表6.8.3查）和沉淀厚度，如超出規(guī)定，應(yīng)進(jìn)行第二次清孔，符合要求后方可進(jìn)行砼灌注。

[1]公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范(JTJ041-2000).路橋集團(tuán)第一公路工程局.人民交通出版社，2000.10.

[2]橋涵.路橋集團(tuán)第一公路工程局.人民交通出版社，2000.

[3]康軍，李林，徐濤.短螺旋鉆機(jī)鉆孔成樁在紅-博廣場工程中的應(yīng)用 [J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，1999.12.25.