淺析正循環(huán)回轉(zhuǎn)法鉆孔灌注樁施工常見問題及預(yù)防處理措施

劉 飛

（灌南縣水利局，江蘇 灌南 222500）

引言

正循環(huán)回轉(zhuǎn)法成孔，是鉆孔灌注樁施工中一種較為常見的成孔工藝，高壓泥漿通過空心鉆桿，從鉆桿底部射出，將鉆渣懸浮上升而溢出，經(jīng)沉淀池，將鉆渣沉淀后，泥漿再循環(huán)使用?？妆诳磕酀{和高壓水頭保護(hù)。

1 鉆孔過程中常見問題及預(yù)防處理措施

1.1 坍孔、穿孔

造成坍孔的原因很多，主要有下列幾種因素：泥漿性能指標(biāo)控制不好；孔內(nèi)水頭不夠；鉆機(jī)直接與護(hù)筒接觸造成振動(dòng)而導(dǎo)致坍孔；在松軟沙層中進(jìn)尺太快；提住鉆錐鉆孔回轉(zhuǎn)速度太快，空轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)等原因。

形成穿孔的原因主要有孔內(nèi)水頭太大，與孔外形成的壓差過大；護(hù)筒壓入沒有達(dá)到設(shè)計(jì)深度；泥漿濃度達(dá)不到要求等原因。

預(yù)防及處理措施：在不同地層中鉆進(jìn)時(shí)，控制好泥漿的主要指標(biāo)（詳見表1）；孔徑較大鉆進(jìn)時(shí)，還得控制好泥漿泵的流量（見公式1）；在松散土層中鉆進(jìn)時(shí)，應(yīng)放慢速度，保持慢速緩緩鉆進(jìn)。發(fā)生孔口坍塌時(shí)應(yīng)及時(shí)在坍塌部位進(jìn)行加固，坍塌嚴(yán)重時(shí)，還要加雙護(hù)筒進(jìn)行護(hù)孔。當(dāng)孔內(nèi)坍塌十分嚴(yán)重時(shí)，應(yīng)在確定坍塌位置后回填粘土，待沉淀密實(shí)后再行鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)過程中以及成孔后清孔時(shí)，都要保持孔內(nèi)水頭在合理高度。

表1 泥將性能指標(biāo)

公式1：

式中 Q——泥漿泵流量；

F——鉆孔橫截面積；

Δ——鉆渣粒徑；

F0——鉆桿內(nèi)孔橫截面積；

S——最大純鉆進(jìn)速度。

1.2 成孔偏斜

造成成孔偏斜的主要原因有：鉆孔過程中遇到較大孤石；在軟硬層交界處鉆進(jìn)，鉆頭受力不均；擴(kuò)孔嚴(yán)重，在鉆頭經(jīng)過擴(kuò)孔位置時(shí)，鉆頭偏向一側(cè)；鉆機(jī)底座發(fā)生不均勻沉陷，造成底座、轉(zhuǎn)盤傾斜；鉆桿彎曲等。

預(yù)防及處理措施：在設(shè)備安裝以及在鉆進(jìn)過程中，不斷檢查、校正轉(zhuǎn)盤的卡孔和護(hù)筒中心線，看是否保持在一條直線上；鉆桿接頭安裝牢固、位置正確；避免使用彎曲鉆桿，特別是主鉆桿需仔細(xì)檢查；在鉆架上增設(shè)導(dǎo)向裝置；在軟硬土層交界處，應(yīng)用卷?yè)P(yáng)機(jī)適當(dāng)拉緊鉆桿，控制進(jìn)尺速度，低速鉆進(jìn)。發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜后，要及時(shí)采取措施，如在偏斜處吊著鉆頭，上下反復(fù)掃孔，修正樁孔垂直度；若偏斜情況比較嚴(yán)重時(shí)，可回填粘土待密實(shí)，再繼續(xù)鉆進(jìn)。

1.3 擴(kuò)孔和縮孔

樁孔在鉆進(jìn)過程中，如果造成孔壁坍塌，就會(huì)造成擴(kuò)孔?？s孔的主要原因有：鉆頭磨損嚴(yán)重，遇到軟塑土層等，都會(huì)造成縮孔。

預(yù)防及處理措施：一般情況下，如果擴(kuò)孔只發(fā)生在局部，并得到了及時(shí)控制，可不必處理。發(fā)生縮孔時(shí)，要反復(fù)掃孔，以擴(kuò)大孔徑，保持在繼續(xù)鉆進(jìn)和混凝土澆灌時(shí)縮徑不再發(fā)生。

2 成樁過程中常見問題及處理措施

鉆孔灌注樁施工過程中的灌注水下混凝土階段是成樁質(zhì)量的重要階段，也是質(zhì)量事故頻發(fā)階段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，將近70%的質(zhì)量事故發(fā)生在這個(gè)階段。下面就水下混凝土灌注施工過程中的一些常見問題作一些簡(jiǎn)單探討。

2.1 導(dǎo)管進(jìn)水

導(dǎo)管進(jìn)水的主要原因有：首盤混凝土的儲(chǔ)量不足；導(dǎo)管底端距孔底間距較大；導(dǎo)管接頭不嚴(yán)或焊縫破裂；導(dǎo)管提升過猛，使得導(dǎo)管底端脫離埋管混凝土；測(cè)深操作有誤，導(dǎo)管埋深計(jì)算出錯(cuò)等。

預(yù)防及處理措施：首盤混凝土所需儲(chǔ)量必須滿足埋管（見表2）要求，根據(jù)公式精確計(jì)算（見公式2）；安裝導(dǎo)管時(shí)用煤油擦拭導(dǎo)管內(nèi)壁，檢查接頭及焊縫，對(duì)有煤油滲出處要進(jìn)行處理；精確控制導(dǎo)管埋深（見表2）；提升導(dǎo)管不要過猛。

表2 導(dǎo)管埋深值

公式2：

式中 V——首盤混凝土最小儲(chǔ)備量；

h——孔內(nèi)混凝土高度達(dá)到H時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱與導(dǎo)管外泥漿平衡時(shí)所需高度；

D——導(dǎo)管內(nèi)徑；

H——首盤混凝土灌注所需要的混凝土面至孔底的高度；

D——鉆孔直徑。

因首盤混凝土不儲(chǔ)量不足，首盤混凝土灌注后，末能埋住導(dǎo)管，使得泥漿從導(dǎo)管下口涌入管內(nèi)，應(yīng)立即將導(dǎo)管拔出，將散落在孔底的混凝土用空氣吸泥機(jī)或者抓斗清出，再重新進(jìn)行澆灌混凝土。其他原因造成導(dǎo)管進(jìn)水，就視具體情況，拔換原導(dǎo)管重新下管，或用原導(dǎo)管插入續(xù)灌混凝土，但灌注前均應(yīng)將進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)的水和沉淀物用吸泥和抽水的方法吸出，最后用潛水泵抽干導(dǎo)管內(nèi)的泥漿，繼續(xù)灌注混凝土。續(xù)灌的混凝土要適當(dāng)增加水泥用量，提高稠度，待埋管正常后逐漸恢復(fù)到正常混凝土配合比。

2.2 卡管

在混凝土灌注過程中，混凝土在導(dǎo)管中處于停滯狀態(tài)，不能夠自由下落，卡在導(dǎo)管中，被稱為卡管。主要原因有：隔水栓卡管；混凝土坍落度損失大，在運(yùn)輸過程中產(chǎn)生離析或夾有大塊粗骨料；另外，機(jī)械發(fā)生故障以及其他原因?qū)е禄炷猎诠軆?nèi)停留時(shí)間過久而形成卡管。

預(yù)防及處理措施：控制好隔水栓的位置及尺寸；嚴(yán)格控制入斗混凝土的和易性和坍落度，避免較大粗骨料夾入拌和物中；施工前對(duì)所有機(jī)具進(jìn)行保養(yǎng)和維修，并準(zhǔn)備備用設(shè)備。

發(fā)生卡管時(shí)可用長(zhǎng)桿沖搗管內(nèi)混凝土；在導(dǎo)管上口安裝附著式振搗器進(jìn)行振落；因停滯時(shí)間過長(zhǎng)，管內(nèi)混凝土已初凝，只有拔出導(dǎo)管，用吸泥機(jī)將孔內(nèi)表層混凝土和泥漿、渣土等吸出，重新下管進(jìn)行灌注，成樁后，經(jīng)檢測(cè)如達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，需作進(jìn)一步補(bǔ)強(qiáng)。

2.3 灌注混凝土?xí)r坍孔

在混凝土灌注過程中如發(fā)現(xiàn)護(hù)筒內(nèi)泥漿面忽然上升溢出，隨即驟降，并冒出汽泡，即可能是發(fā)生了坍孔?？捎脺y(cè)繩進(jìn)一步判斷檢測(cè)。引起坍孔的原因可能是護(hù)筒底腳漏水；孔內(nèi)水頭控制過低；護(hù)筒周圍堆放重物或機(jī)械振動(dòng)等原因。

預(yù)防及處理措施：減少外部機(jī)具對(duì)護(hù)筒及其周圍的影響；控制好孔內(nèi)水頭；灌注混凝土前對(duì)護(hù)筒腳進(jìn)行檢查并加強(qiáng)。發(fā)生坍孔后，需根據(jù)具體情況及時(shí)采取措施。如坍塌情況較輕，不影響導(dǎo)管在混凝土內(nèi)的埋深，可在采取相應(yīng)防范措施后繼續(xù)施工；如坍塌泥土較多，但已采取有效措施，使得坍塌得到了有效控制，可用吸泥機(jī)吸出坍出孔內(nèi)的泥土，然后恢復(fù)正常施工；如坍塌得不到有效控制，宜將導(dǎo)管拔出，保存孔位，以粘土回填，待坍塌穩(wěn)定后，掏吸出回填土，重新下管灌注，成樁后經(jīng)檢測(cè)予以進(jìn)一步加強(qiáng)。

2.4 埋管

混凝土灌注過程中，導(dǎo)管無(wú)法拔出稱為埋管。主要原因有：導(dǎo)管進(jìn)入混凝土過深；灌注過程中停滯時(shí)間過長(zhǎng)，管內(nèi)外的混凝土已初凝，導(dǎo)管與混凝土間摩阻力過大；提管用力過猛，將導(dǎo)管拉斷等原因。

預(yù)防及處理措施：嚴(yán)格按規(guī)范要求，合理控制導(dǎo)管埋深（見表2）；在導(dǎo)管上端安裝附著式振搗器，間隔一定的時(shí)間開動(dòng)機(jī)器振動(dòng)一次；在混凝土拌和時(shí)加入適量緩凝劑；加快灌注速度；導(dǎo)管拼接嚴(yán)密；提升導(dǎo)管不可用力過猛；埋管事故發(fā)生后，及時(shí)用鏈滑車、千斤頂加大提拔力量，如仍不見效，當(dāng)樁徑較大時(shí)，已灌注的混凝土表層尚未初凝時(shí)，可另下一根導(dǎo)管，插入深度要大于50cm，將導(dǎo)管內(nèi)泥沉淀物吸出，繼續(xù)灌注混凝土。如表層混凝土已初凝，則應(yīng)作斷樁處理。

3 結(jié)語(yǔ)

正循環(huán)回轉(zhuǎn)法鉆孔灌注樁施工過程中受諸多因素影響，出現(xiàn)一些質(zhì)量問題也比較頻繁，發(fā)生問題后，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員要及時(shí)采取有效措施，爭(zhēng)分奪秒，對(duì)癥下藥，將事故消滅在萌芽狀態(tài)，把損失降到最低，避免事故進(jìn)一步擴(kuò)大，給工程帶來更大損失。