淺析水位站鉆孔混凝土灌注樁施工工藝

楊永平

摘要：本文對(duì)鉆孔灌注樁成孔和成樁施工提出了防止孔壁坍塌的泥漿制作要求，常見(jiàn)鉆機(jī)鉆進(jìn)問(wèn)題及解決方法，鋼筋籠制作、水下混凝土澆灌導(dǎo)管安裝和成樁質(zhì)量控制要點(diǎn)，試樁試驗(yàn)等，總結(jié)了一套較完整的反循環(huán)鉆機(jī)泥漿護(hù)壁成孔灌注樁的施工工藝和施工方法。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁 泥漿制作 反循環(huán)鉆機(jī)成孔 鋼筋籠的制作 水下澆灌砼

中圖分類(lèi)號(hào)： U443.15+4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

1.工程概況

陜西省中小河流水文監(jiān)測(cè)系統(tǒng)建設(shè)在商洛市6縣1區(qū)新設(shè)12處水位站，塔基礎(chǔ)全部采用鋼筋混凝土灌注樁施工工藝，水位塔基礎(chǔ)采用鋼筋混凝土鉆孔灌注樁，樁徑為1200mm，樁長(zhǎng)為10至13m不等，塔身樁徑800mm，12處水位站采用混凝土灌注樁基礎(chǔ)，根據(jù)《地質(zhì)勘察報(bào)告》表明，使用反循環(huán)鉆機(jī)泥漿護(hù)壁成孔施工，現(xiàn)以反循環(huán)鉆機(jī)成孔泥漿護(hù)壁施工工藝為例，在灌注砼樁施工當(dāng)中總結(jié)了一套較完整的施工方法。

2.反循環(huán)鉆機(jī)泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工方法

反循環(huán)鉆機(jī)泥漿護(hù)壁成孔灌注樁的施工工藝是：鉆孔→吊裝鋼筋籠→澆灌砼→抽出護(hù)筒成樁→處理樁頭

鉆孔：挖泥漿池和制作泥漿：泥漿的作用是防止孔壁坍塌和對(duì)孔壁起保護(hù)作用，它既能使孔內(nèi)的泥漿不致流入孔外，又能使孔外的水不致滲入孔內(nèi)，它的具體要求為：比重：1.3~1.5T/m3；含沙率：≤4-8%；膠體含量：≥90%；塑性指數(shù)：IP＞17。

挖泥漿池：泥漿池應(yīng)設(shè)至距樁位6-8米以外的空地為宜，坑口尺寸大約4×5米（也可根據(jù)鉆機(jī)多少確定），深1.5M為宜，四周用紅磚鋪砌，坡度大約600㎜左右，上抹20厚1：2.5的水泥砂漿。泥漿池必須保證一次施工30~40個(gè)樁的排放和需求，泥漿池施工完畢，應(yīng)從樁位至泥漿池施工兩條排漿循環(huán)溝，以便泥漿循環(huán)使用，施工方法同泥漿池。截面尺寸=寬×高=800~1000×500~600mm為宜。

制作泥漿：泥漿的制作選用自然水和粘土或黃土拌制而成，粘土必須取樣送試驗(yàn)室鑒定，粒徑≤5mm，粒徑太大必須過(guò)篩。施工時(shí)將粘土送泥漿池?cái)嚢枋褂?。水的選用不得使用對(duì)砼有害的水。

埋放護(hù)筒：護(hù)筒一般用4~5mm的鋼板壓制而成，鋼板太薄容易變形，其內(nèi)徑一般比鉆孔大20cm，高度為1.5~2米，埋入樁位后高出地面300~400mm，側(cè)邊開(kāi)300×300mm左右的孔，距地面100~150mm為宜，護(hù)筒埋好后，在筒外墊20厚粘土，用腳踏實(shí)，以防地面水滲入，護(hù)筒中心線(xiàn)與樁位中心線(xiàn)距離≤50mm。

反循環(huán)鉆機(jī)成孔：待泥漿循環(huán)池及護(hù)筒施工完畢后，選擇10kw的反循環(huán)鉆機(jī)，用16T汽車(chē)起重機(jī)將其對(duì)準(zhǔn)樁位就位，然后用水平尺校正機(jī)身及鉆桿的水平及垂直度，開(kāi)動(dòng)電機(jī)，放下鉆頭，用泥漿泵注入泥漿，鉆機(jī)將循循鉆進(jìn)，一節(jié)鉆桿鉆入后及時(shí)停機(jī)，接上第二節(jié)。如此反復(fù)鉆至設(shè)計(jì)深度。

鉆進(jìn)過(guò)程中的注意事項(xiàng)：應(yīng)經(jīng)常檢查泥漿的稠度，如發(fā)現(xiàn)泥漿中雜物太多，必須及時(shí)清理排漿溝及泥漿池或更換泥漿。鉆機(jī)在鉆孔過(guò)程中，如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃，可能遇到硬土或巖石等，應(yīng)立即停機(jī)檢查，待查清原因，處理后再鉆，否則將會(huì)發(fā)生位移、坍孔壁、樁位偏斜，甚至扭斷鉆桿等事故。遇有卵石或礫石時(shí)應(yīng)盡量慢鉆，同時(shí)適當(dāng)加壓，必要時(shí)更換鉆頭。常見(jiàn)的鉆頭有普通鉆頭，合金鋼片鉆頭和合金鋼壓輪鉆頭，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)根據(jù)土的堅(jiān)硬程度選用鉆頭。

鉆孔過(guò)程中的清渣：鉆機(jī)在鉆孔過(guò)程中的泥渣，一部分同泥漿一起擠入孔壁中，另一部分隨泥漿一起排出坑外流入泥漿池，剩余的部分則沉積在孔底。所以在開(kāi)鉆后大約4-5m深時(shí)，應(yīng)清理一次鉆孔，以后每鉆2-3m深清理一次為宜，清理的次數(shù)也可能根據(jù)土質(zhì)現(xiàn)場(chǎng)確定?？變?nèi)清渣是用鉆機(jī)上的清孔器進(jìn)行的，有時(shí)也可以用人工清理。

鉆孔過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題處理有坍孔壁:由于鉆頭上下移動(dòng),淘渣,泥漿稠度不夠,鉆桿偏位或流砂等,都有可能引起坍孔現(xiàn)象。所以施工時(shí)要經(jīng)常投入一些石子，粘土等補(bǔ)充。鉆機(jī)偏移：由于機(jī)身不穩(wěn)，鉆機(jī)旋轉(zhuǎn)位置地基松軟等原因引起的鉆機(jī)偏移，發(fā)現(xiàn)后要及時(shí)停機(jī)，校正鉆機(jī)及鉆桿?？椎壮霈F(xiàn)漂石：若鉆機(jī)振動(dòng)或鉆機(jī)速度遲緩，可能由于孔底存在漂石，出現(xiàn)后要及時(shí)停機(jī)檢查，漏漿：漏漿是由于泥漿太稀，或孔底出現(xiàn)較大的洞等引起的，如孔內(nèi)的泥漿突然下降，則必須在孔內(nèi)加入一定數(shù)量的水泥，石膏或粘土，提起鉆頭攪拌進(jìn)行封堵。

鉆孔的施工質(zhì)量檢查有孔的直徑檢查：樁孔鉆完后，用一個(gè)比鉆孔小10-20mm的圓環(huán)拴上12#鉛絲，垂直放入孔中上下移動(dòng)進(jìn)行檢查，鐵環(huán)重5--10Kg；孔深檢查：一般用5Kg的重錘拴12#鉛絲檢查，鉆進(jìn)過(guò)程中也可以根據(jù)鉆桿的長(zhǎng)短觀察。樁孔的允許偏差：孔徑：≤50mm；垂直度：樁長(zhǎng)1%（根據(jù)鉆機(jī)的鉆桿測(cè)定）；孔位中心線(xiàn)：≤1/6樁的設(shè)計(jì)直徑；孔底沉渣：≤100mm。

2.2吊入鋼筋籠：

鋼筋籠的制作方法：如設(shè)計(jì)主筋Φ28，箍筋Φ10＠200，骨架加筋Φ14＠2000制作時(shí)，鋼筋頂部加一道Φ16箍筋，用于吊放鋼筋籠，且將其中的兩根筋加長(zhǎng)做為導(dǎo)向鋼筋。箍筋的制作，可用一個(gè)鋼筋籠直徑100的轆轤圈制作而成。制作尺寸如下：主筋＝樁長(zhǎng)＋地梁高－保護(hù)層；導(dǎo)向筋＝地面標(biāo)高－孔底標(biāo)高。

鋼筋籠制作的允許偏差：主筋間距：±10毫米；箍筋間距：±20毫米；鋼筋籠直徑：±10毫米；鋼筋籠長(zhǎng)度：±100毫米；水下灌注樁鋼筋保護(hù)層±20毫米。

鋼筋籠安裝：樁孔清渣完畢，應(yīng)立即吊放鋼筋籠，吊放時(shí)用一臺(tái)25T吊車(chē)徐徐向下吊放，同時(shí)用人工輕輕轉(zhuǎn)動(dòng)，避免碰壞孔壁。

2.3水下澆灌砼：施工時(shí)先用吊車(chē)將導(dǎo)管插入孔內(nèi)，在導(dǎo)管的上口下3cm－５cm處將予制砼塞用８號(hào)鉛絲固定，在導(dǎo)管的上部漏斗內(nèi)裝滿(mǎn)砼，切斷鉛絲，砼同塞一起突然下落，在樁底擴(kuò)散，隨后繼續(xù)在漏半內(nèi)加砼，將孔內(nèi)的泥漿全部排空.抽出導(dǎo)管，即形成砼樁。

導(dǎo)管的制作及安裝：導(dǎo)管選用δ=3mm鋼板壓制而成，內(nèi)徑250mm,長(zhǎng)3m右，上下焊法蘭盤(pán)，有利于導(dǎo)管的相互安裝，總長(zhǎng)=地面標(biāo)高-孔底標(biāo)高+2m.上部用法蘭盤(pán)同漏斗相連。漏斗的容量應(yīng)根據(jù)樁的直徑確定，同時(shí)必須滿(mǎn)足第一盤(pán)砼埋入導(dǎo)管處1米以上。導(dǎo)管制作所用的鋼管內(nèi)徑必須光滑,接頭嚴(yán)密,不得有跑漿、漏氣現(xiàn)象。導(dǎo)管每使用一次，必須認(rèn)真清理內(nèi)部污物，以便下次再用。管安裝時(shí)應(yīng)用25T吊加緩緩放下，放到底后向上提起300--500mm。導(dǎo)管安裝時(shí)不得碰撞鋼筋籠和孔壁，否則會(huì)影響樁孔的質(zhì)量。

砼的制作：水下澆注砼要求流動(dòng)性大，強(qiáng)度高，本工程試樁設(shè)計(jì)強(qiáng)度等級(jí)C40，坍落度16cm-20cm。施工前，應(yīng)先在試驗(yàn)室作配合試驗(yàn)報(bào)告單。比根據(jù)當(dāng)?shù)厣笆闆r，配制這種砼此，其強(qiáng)度與澆注砼強(qiáng)度之比不小于1：1.15，另外石子的級(jí)配要符合要求，粒徑1--3cm為宜，含沙量不大于1%，使用時(shí)必須用水沖洗，砂子采用粗砂，含泥量不大于2%，水泥選用525#水泥，同時(shí)加入適量的NF減水劑。

砼澆灌：澆灌砼的要求是導(dǎo)管安裝完畢后，立即澆注砼，澆灌必須連續(xù)進(jìn)行，防止由于時(shí)間太長(zhǎng)而引起的坍孔，石渣沉入孔底增多，以及灌入的砼流動(dòng)性減弱。砼灌注樁灌注充盈系數(shù)（實(shí)際灌注砼體積與設(shè)計(jì)樁身直徑計(jì)算體積比），一般土質(zhì)為1：1。砼灌注高度檢查：澆注砼除了根據(jù)其充盈系數(shù)計(jì)算其理論用量外，且必須經(jīng)常采用浮標(biāo)或測(cè)錘測(cè)定砼的灌注高度，保證樁的頂部標(biāo)高準(zhǔn)確。

2.4抽出導(dǎo)管成樁：砼澆灌完畢，應(yīng)立即抽出導(dǎo)管，導(dǎo)管抽撥時(shí)應(yīng)緩慢地旋轉(zhuǎn)進(jìn)行，不得猛抽。抽出的導(dǎo)管必須及時(shí)清理，以便下次使用。

2.5樁頭處理：鋼筋砼灌注施工完畢后3--5天，既進(jìn)行開(kāi)挖四周的土方，挖至樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高下200mm---300mm后，將樁上部的泥漿，水泥漿的混合物清理干凈，上部用鏨子鑿毛，然后將彎曲的鋼筋校正，清除鋼筋上污物。

2.6鋼筋砼灌注樁的試驗(yàn)

內(nèi)部結(jié)構(gòu)檢驗(yàn)：灌注樁內(nèi)部存在孔洞、疏松、跑漿等缺陷時(shí)，可以通過(guò)超聲波檢驗(yàn)。樁的承載試驗(yàn)：砼灌注樁是在試驗(yàn)樁上進(jìn)行的，正式打樁前，應(yīng)先打試驗(yàn)樁試驗(yàn)樁一般不少于樁總數(shù)的1%，且不少于3個(gè)。均由專(zhuān)門(mén)檢測(cè)試驗(yàn)單位負(fù)責(zé)進(jìn)行試樁檢驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)，將樁的頂部鑿平，抹一層同砼強(qiáng)度等級(jí)相同的水泥砂漿，上部加載通過(guò)壓。在打樁正式開(kāi)始以前，應(yīng)先打好試驗(yàn)樁，檢測(cè)無(wú)誤后方可正式打樁，在正式樁施工完畢后應(yīng)另作檢驗(yàn)。自樁基施工開(kāi)始到結(jié)束，主要記錄有如下：鉆孔記錄：鉆機(jī)型號(hào)，使用鉆頭情況；30分鐘的鉆進(jìn)記錄；泥漿稠度記錄；特殊問(wèn)題的處理記錄；清碴記錄；其它規(guī)范要求的記錄。澆灌砼的各種記錄：鉆機(jī)成孔；泥漿制作；成孔深度；孔徑；垂直度；清孔；沉渣厚度鋼筋籠制作；水下混凝土澆灌；澆搗時(shí)間；施工順序等等。

3.通過(guò)商洛水文局12個(gè)水位站砼灌注樁的施工，總結(jié)的施工方法和經(jīng)驗(yàn)是：正確應(yīng)用有關(guān)規(guī)范，熟悉設(shè)計(jì)圖紙文件及各項(xiàng)技術(shù)要求，不斷提高自身業(yè)務(wù)素質(zhì)和技術(shù)水平。鋼筋混凝土灌注樁施工雖然工序簡(jiǎn)單，但技術(shù)含量高，必須認(rèn)真對(duì)待每個(gè)工序，抓好事先指導(dǎo)，強(qiáng)化施工準(zhǔn)備，施工前應(yīng)認(rèn)真分析地質(zhì)報(bào)告用于選擇鉆機(jī)及鉆桿.鉆頭等。施工的關(guān)鍵在于鉆孔和灌砼兩個(gè)環(huán)節(jié)，要嚴(yán)把成孔.清孔.水下混凝土灌注等各環(huán)節(jié)質(zhì)量管理，采取有效的預(yù)防措施。鉆孔時(shí)必須認(rèn)真觀察鉆機(jī)和泥漿的變化，用于分析處理各種問(wèn)題。澆樁的關(guān)鍵在于清渣和第一斗砼的施工，否則整個(gè)樁將報(bào)廢。施工的各個(gè)主要環(huán)節(jié)，必須配專(zhuān)人負(fù)責(zé)，統(tǒng)計(jì)，記錄應(yīng)準(zhǔn)確及時(shí)。各種試驗(yàn)資料相當(dāng)重要，必須明確分析、掌握，只有這樣，鉆孔灌注樁施工才能充分發(fā)揮出它的優(yōu)點(diǎn)，達(dá)到安全、優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟(jì)、高效的預(yù)期目的。