鉆孔灌注樁混凝土充溢系數(shù)的控制

顧伯衍

摘要：介紹鉆孔灌注樁充盈系數(shù)的影響因素及控制方法。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；充溢系數(shù)

1、引言

隨著中國(guó)城市化進(jìn)程的不斷發(fā)展，高層建筑特別是商業(yè)辦公及住宅樓的越建越高，預(yù)制樁已越來(lái)越不能滿足高層及超高層建筑對(duì)樁基礎(chǔ)承載力的需要，而鉆孔灌注樁因施工噪音小，可施工大直徑的深長(zhǎng)樁，已被逐步普及，但是鉆孔灌注樁又存在施工工藝較預(yù)制樁復(fù)雜，影響樁身質(zhì)量的不確定因素較多，質(zhì)量不是很穩(wěn)定的困擾，如何提升鉆孔灌注樁施工質(zhì)量，筆者在這里介紹一下鉆孔灌注樁的主要控制項(xiàng)目——充盈系數(shù)。

2、灌注樁充溢系數(shù)的概念與施工中的測(cè)量計(jì)算方法

鉆孔灌注樁的充盈系數(shù)在各規(guī)范內(nèi)無(wú)明確定義，一般我們定義充盈系數(shù)是指一根樁實(shí)際灌注的混凝土方量與按樁設(shè)計(jì)直徑計(jì)算的理論方量之比，即V實(shí)/V理論，根據(jù)公式演化V實(shí)=2π（R實(shí)/2）﹡H樁長(zhǎng)，V理論=2π（R理論/2）﹡H樁長(zhǎng)，因此可得V實(shí)/V理論= 2π（R實(shí)/2）﹡H樁長(zhǎng) / 2π（R理論/2）﹡H樁長(zhǎng)= R實(shí)/R理論，因此灌注樁充盈系數(shù)可以簡(jiǎn)單的理解為在設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)范圍內(nèi)，實(shí)際施工的樁孔直徑與設(shè)計(jì)樁孔直徑的比值。在實(shí)際施工中，我們不可能對(duì)每個(gè)樁孔都進(jìn)行成孔檢測(cè)，測(cè)量孔徑后計(jì)算充盈系數(shù)，而是通過間接法測(cè)量充溢系數(shù)，首先測(cè)量孔深：在清孔完成后，混凝土澆筑前用測(cè)繩測(cè)量孔深，讀取測(cè)繩數(shù)值H孔深，其次測(cè)量樁混凝土標(biāo)高：灌注樁混凝土澆筑完成導(dǎo)管全部拔出后用測(cè)繩測(cè)量樁頂混凝土實(shí)際高度，讀取測(cè)繩數(shù)值H砼面，再次計(jì)算實(shí)際樁長(zhǎng)：H砼面-H孔深即為灌注樁實(shí)際樁長(zhǎng)，最后計(jì)算充盈系數(shù)：V理論=2π（R理論/2）﹡（H砼面-H孔深），V實(shí)即為實(shí)際澆筑的混凝土方量，根據(jù)以上步驟即能較準(zhǔn)確的計(jì)算出鉆孔灌注樁充盈系數(shù)。在V理論的計(jì)算中為什么要計(jì)算灌注樁實(shí)際樁長(zhǎng)，而不采用理論樁長(zhǎng)，這是因?yàn)閷?shí)際澆筑后的樁長(zhǎng)不會(huì)和計(jì)算樁長(zhǎng)相同，必然因樁孔直徑大小與實(shí)際樁長(zhǎng)存在差距，如直接取理論樁長(zhǎng)，就忽視了計(jì)算充盈系數(shù)的最終目的，確保樁孔直徑。

3、控制充盈系數(shù)的目的及影響充盈系數(shù)的因素

由充盈系數(shù)定義公式演化V實(shí)/V理論= R實(shí)/R理論，因此對(duì)灌注樁充盈系數(shù)的控制即是對(duì)樁孔直徑的控制，根據(jù)《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202-2002）規(guī)定灌注樁混凝土充盈系數(shù)必須大于1.0，也就是說(shuō)實(shí)際施工中的樁孔直徑不能小于設(shè)計(jì)樁孔直徑，如果小于設(shè)計(jì)樁孔直徑就可以說(shuō)是廢樁。因此為保證樁孔直徑，首先在設(shè)計(jì)階段就要對(duì)充盈系數(shù)的指標(biāo)提出保證限值，如根據(jù)樁的重要性及承載力不同，規(guī)定裙房充盈系數(shù)不小于1.05，塔樓充盈系數(shù)不小于1.1等，其次在施工中做好充溢系數(shù)的控制，如何在施工中控制好充溢系數(shù)，要先了解影響樁孔直徑的因素①鉆頭直徑選擇不當(dāng)：鉆頭直徑尺寸是決定樁孔直徑的關(guān)鍵因素，鉆頭過小，造成成孔直徑不足，鉆頭直徑過大，雖能保證孔徑，但鋼筋保護(hù)層過大也不利于樁身質(zhì)量，同時(shí)對(duì)混凝土也是種浪費(fèi)，同時(shí)雖然土層特性的不同對(duì)樁徑也有一定的影響，甚至很大，但只要了解它的特點(diǎn)后，可以通過調(diào)整轉(zhuǎn)速，控制拉繩下放速度達(dá)到控制樁孔直徑的目的；②鉆頭形式選擇不當(dāng)：鉆頭形式應(yīng)根據(jù)土層特性合理選擇，鉆頭形式的選擇不當(dāng)，不僅鉆進(jìn)效率低，還會(huì)增加鉆桿的擺動(dòng)幅度，導(dǎo)致樁孔超徑、孔壁坍塌；③鉆桿直徑不匹配：在同樣剛度的情況下，鉆桿直徑越小，長(zhǎng)細(xì)比就越大，在相同轉(zhuǎn)速時(shí)鉆桿、鉆頭擺動(dòng)幅度就越大，也會(huì)導(dǎo)致樁孔超徑、孔壁坍塌；④護(hù)壁泥漿配置不當(dāng)：鉆孔灌注樁樁孔深度往往在40米以上，甚至上百米，在施工中極易造成塌孔，如果護(hù)壁泥漿不具有比重大、粘度高的良好護(hù)壁性能，會(huì)造成局部塌孔，對(duì)樁孔直徑產(chǎn)生影響，也會(huì)對(duì)孔深和沉渣厚度不利影響；⑤鉆頭切削部分磨飩或無(wú)刃角：鉆頭切削部分磨鈍或無(wú)刃角，不僅降低鉆進(jìn)效率，在從松軟層鉆至硬土層時(shí)，鉆頭極易偏離樁孔中心線，造成局部擴(kuò)孔；⑥鉆進(jìn)時(shí)鉆桿拉繩未拉緊、慢放：在鉆進(jìn)時(shí)，特別在施工深樁或是大直徑樁孔時(shí)，鉆桿直徑與樁深、樁孔直徑已失去了合理的級(jí)配條件，如果鉆進(jìn)中不能時(shí)刻保持拉緊吊繩將鉆桿緩慢下放，而是直接放松吊繩，就會(huì)使鉆頭失去穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的條件，容易造成斜孔，為了糾斜必然會(huì)加大混凝土的灌注量.增加充盈系數(shù)。

4、施工中充盈系數(shù)的控制

在了解了充盈系數(shù)的影響因素后，我們?cè)趯?shí)際施工中該如何保證充盈系數(shù)符合規(guī)范要求，并滿足設(shè)計(jì)要求呢，首先①根據(jù)地質(zhì)勘察報(bào)告，了解在孔深范圍內(nèi)的土層分布情況，并結(jié)合鉆孔的深淺，選取合適的鉆孔設(shè)備，如蘇滬地區(qū)1米以上孔徑或80米以上鉆孔深度，鉆孔機(jī)械就應(yīng)該選擇GPS15型以上設(shè)備，才能保證成孔質(zhì)量及合理控制樁孔直徑；②根據(jù)設(shè)計(jì)要求的充盈系數(shù)，結(jié)合土層特性，選擇合適的鉆頭直徑，在蘇滬地區(qū)，如選用GPS10型鉆機(jī)，因鉆桿直徑小，進(jìn)鉆中晃動(dòng)較大，一般擴(kuò)孔4-6cm，如選用GPS15型以上鉆機(jī)，其鉆桿直徑大，晃動(dòng)小，一般擴(kuò)孔僅2-3cm，舉例如設(shè)計(jì)孔徑700mm，要求充盈系數(shù)不小于1.1，選用GPS10型，鉆頭尺寸為674-694mm之間，選用GPS15型，鉆頭尺寸為704-714之間；③在選定好鉆機(jī)型號(hào)及鉆頭尺寸后，應(yīng)選取一定數(shù)量的樁進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)試驗(yàn)樁進(jìn)行成孔檢測(cè)，以確定相應(yīng)直徑的鉆頭尺寸是否能達(dá)到預(yù)期的鉆孔直徑，根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)中的實(shí)際成孔直徑，調(diào)整鉆頭尺寸；④確定護(hù)壁泥漿比重，泥漿比重過大，失水量大，孔壁易剝落、崩解的可能性就大，泥漿比重過小，孔內(nèi)水壓力就小，易造成坍孔，一般將泥漿比重控制在1.20左右，如在孔深范圍內(nèi)沙層較多粘土層少，還應(yīng)加入適量的膨潤(rùn)土；⑤鉆頭選取，如土層中沙層較多，應(yīng)選用小齒連排鉆頭，如粘土等硬質(zhì)土層較多，應(yīng)選用不宜粘泥的耙式鉆頭；⑥鉆頭鉆進(jìn)時(shí)懸吊鉆桿的鋼絲繩應(yīng)時(shí)刻保持受力狀態(tài)，不得放松，應(yīng)根據(jù)鉆頭削切土層的進(jìn)度，緩慢下放鋼絲繩。⑦成孔后要及時(shí)澆筑混凝土，防止間歇時(shí)間過長(zhǎng)，樁孔產(chǎn)生緊縮、塌孔等情況。

以上僅介紹了鉆孔灌注樁主要的控制點(diǎn)——充盈系數(shù)，在施工中還需要做好樁底沉渣厚度、含沙率、黏度，樁孔垂直度，混凝土超灌高度等的控制，鉆孔灌注樁屬于地下不可逆施工，一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題，無(wú)法在原位補(bǔ)樁，同時(shí)目前對(duì)灌注樁的檢測(cè)手段局限性也較大，因此在施工中更應(yīng)該加強(qiáng)事前控制。