復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下沖孔灌注樁施工質(zhì)量控制

吳剛

摘 要：本文主要針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)環(huán)境下沖孔灌注樁施工質(zhì)量控制展開了探討，通過結(jié)合具體的工程實(shí)例，對(duì)施工場(chǎng)地地質(zhì)情況以及易出現(xiàn)的質(zhì)量問題作了系統(tǒng)的分析，并詳細(xì)闡述了沖孔樁成孔質(zhì)量控制重點(diǎn)，以期能為沖孔灌注樁的施工提供有益的參考借鑒。

關(guān)鍵詞：沖孔灌注樁；質(zhì)量控制；復(fù)雜地質(zhì)

0 引言

沖孔灌注樁是要求在較短時(shí)間內(nèi)快速完成混凝土灌注，其施工工序環(huán)節(jié)較多，要求技術(shù)較高，所以為了保證工程的施工質(zhì)量，為了防止斷樁等重大質(zhì)量事故的發(fā)生，其做好施工質(zhì)量管理、質(zhì)量控制和采取事故預(yù)防措施至關(guān)重要。但是在復(fù)雜地質(zhì)的環(huán)境下，沖孔灌注樁的施工質(zhì)量會(huì)受到一定的影響，需要相關(guān)工作部門做好相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，以保障灌注樁的施工質(zhì)量。

1 工程概況

某工程建筑面積約62000m2，由8棟樓組成，地上層數(shù)15-16層，地下1層。二期工程地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)，樁基安全等級(jí)為二級(jí)，基礎(chǔ)采用沖孔灌注樁，以中-微風(fēng)化花崗巖為持力層，樁端需進(jìn)入持力層一倍樁徑，樁鋼筋籠沿樁身通長(zhǎng)設(shè)置，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)為C30水下砼。

2 場(chǎng)地地質(zhì)情況以及易出現(xiàn)的質(zhì)量問題分析

2.1 復(fù)雜地質(zhì)

根據(jù)由當(dāng)?shù)乜睖y(cè)院提供的前期巖土工程勘察報(bào)告顯示本工程具有淤泥超厚、局部沙層厚、各種巖層起伏變化大的地質(zhì)特征，沖孔樁孔深最深處達(dá)到65m以上。

2.2 水文地質(zhì)條件

本工程場(chǎng)地北側(cè)處于一河汊，河底高程約為1.9～2.5m，場(chǎng)地內(nèi)地下水主要為雜填土中的上層滯水，粗砂層中的承壓水，以及巖層中網(wǎng)狀孔隙裂隙水，地下水位穩(wěn)定埋深約為羅零高程2.5～5.9m。

2.3 復(fù)雜地質(zhì)常見質(zhì)量問題

（1）本工程表層雜填土層超厚，最深處達(dá)到地面以下5.8m，并且雜填土中含有大量的條石和亂毛石，給沖孔樁開孔帶來極大的困難。

（2）碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層厚以及巖石夾層多，不利于持力層的判定，極有可能對(duì)成孔質(zhì)量造成難以彌補(bǔ)的影響，若判定不清將會(huì)造成重大質(zhì)量事故。

（3）軟土層厚，本工程場(chǎng)地地面以下6m-20m、30-50m左右為淤泥層和淤泥質(zhì)土層，呈飽和，流塑狀，該軟弱土質(zhì)層易發(fā)生沖孔樁成孔縮徑和坍塌現(xiàn)象。

（4）局部砂層厚，本工程場(chǎng)地地面以下16m-34m左右為粗砂層，在沖孔過程中易造成塌孔、卡錘的現(xiàn)象。

（5）巖層起伏大，巖層結(jié)構(gòu)起伏較大時(shí)，當(dāng)沖孔樁達(dá)到巖面時(shí)，由于巖層面角度陡峭，這時(shí)極易出現(xiàn)沖孔偏位、卡錘的現(xiàn)象。

（6）軟硬地層分布復(fù)雜，成孔沖擊施工過程垂直度難以控制。

（7）樁長(zhǎng)較長(zhǎng)，成孔較深，加大成孔難度以及地下不可控的風(fēng)險(xiǎn)。

3 沖孔樁成孔質(zhì)量控制重點(diǎn)

復(fù)雜地質(zhì)條件下，沖孔灌注樁成孔施工的難度相應(yīng)增加，本工程采用的沖擊鉆成孔施工控制更為復(fù)雜。結(jié)合前期勘察報(bào)告中數(shù)據(jù)及以往施工經(jīng)驗(yàn)，對(duì)沖孔灌注樁成孔施工質(zhì)量控制要點(diǎn)作如下具體分析：

3.1 泥漿質(zhì)量控制

在沖孔灌注樁的施工中，泥漿質(zhì)量控制發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。由于本工程復(fù)雜的地質(zhì)條件，因此在成孔施工中必須嚴(yán)格控制泥漿質(zhì)量。

（1）泥漿制作，由于本工程的淤泥層和砂層超厚的特點(diǎn)，在制作泥漿的過程中應(yīng)適當(dāng)加入膨潤(rùn)土，提高泥漿的粘度，可在孔壁形成泥皮隔斷孔內(nèi)外滲流，起到防止塌孔的作用。

（2）泥漿循環(huán)，應(yīng)根據(jù)地層情況來確定泥漿稠度，配制鉆孔循環(huán)的泥漿，其稠度應(yīng)視地層變化或操作要求機(jī)動(dòng)掌握。泥漿太稀，排渣能力小，護(hù)壁效果差，泥漿太稠會(huì)削弱鉆頭沖擊功能，降低鉆進(jìn)速度。

（3）泥漿置換，在進(jìn)入強(qiáng)風(fēng)化、中風(fēng)化、微風(fēng)化時(shí)應(yīng)采用制備泥漿，同時(shí)加大泥漿比重，加大泥漿的攜渣能力。由于進(jìn)入風(fēng)化層后，泥漿含砂率較高及攜渣能力較大，在泥漿循環(huán)時(shí)采取濾砂和濾渣措施：一方面及時(shí)清理泥漿池內(nèi)沉渣，另一方面采用在排漿溝上設(shè)過濾網(wǎng)或采用濾砂筒。

3.2 沖擊成孔的質(zhì)量控制要點(diǎn)

（1）開孔控制

由于本工程表層土為雜填土，雜填土埋深約2～5m，其中存在著大量亂毛石和條石，因此開孔時(shí)，樁錘應(yīng)低錘密擊，減少對(duì)周邊土層的擾動(dòng)，防止毛石的滑落造成卡鉆。

（2）主要土層、巖層沖程控制

根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn)，成孔過程中沖程大，則沖擊力大，對(duì)孔壁的擾動(dòng)力大。由于軟土的觸變性，很容易因外力擾動(dòng)而造成結(jié)構(gòu)破壞，呈流塑狀.造成孔壁坍塌。因此，在沖擊成孔鉆進(jìn)至軟土層時(shí)要用小沖程反復(fù)沖孔造壁，沖程宜控制在0.5～1.Om范圍。根據(jù)地勘資料顯示，本工程的粗砂層厚薄不一、分布不均。根據(jù)該種特點(diǎn)，粗砂層較薄的情況下，可加大泥漿比重，沖擊成孔時(shí)采用小沖程反復(fù)沖擊的方法，使泥漿擠入孔壁周圍的土層，以增加孔壁穩(wěn)定性的目的；粗砂層較厚的情況下，宜加大泥漿比重，并且采用中沖程，沖程宜控制在2～3m范圍，以減少?zèng)_擊成孔過程對(duì)孔壁砂層的反復(fù)擾動(dòng)，保證孔壁的穩(wěn)定。

由于本工程的巖層埋深較深，當(dāng)鉆進(jìn)至入強(qiáng)風(fēng)化巖巖層時(shí)，孔深約在50m附近，孔內(nèi)泥漿對(duì)鉆頭沖擊的阻力加大，此時(shí)宜加大沖程，但不宜超過3m。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有輕微卡錘現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即降低沖程，采用低錘密擊或間斷沖擊，以免造成卡鉆。

（3）主要土層、巖層鉆進(jìn)速度控制

鉆進(jìn)速度與沖擊頻率有關(guān)，較快的沖擊頻率會(huì)造成對(duì)孔壁軟土層的持續(xù)擾動(dòng)，控制沖擊頻率，可使軟土的結(jié)構(gòu)能在沖擊間隙內(nèi)恢復(fù)，可有效預(yù)防塌孔。

在淤泥土層中沖擊成孔時(shí)，鉆進(jìn)速度過快，易造成塌孔。根據(jù)以往沖擊成孔的施工經(jīng)驗(yàn)，鉆進(jìn)至淤泥層時(shí)，沖擊頻率宜控制在2O～30次/min范圍內(nèi)，鉆進(jìn)速度2～3m/h。

在粗砂層中沖擊成孔時(shí)，可適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度，以縮短在砂層的停留時(shí)間，減少塌孔。根據(jù)以往沖擊成孔的施工經(jīng)驗(yàn)，鉆進(jìn)至粗砂層時(shí)，沖擊頻率宜控制在30～35次/min，鉆進(jìn)速度1～2m/h。

在強(qiáng)風(fēng)化巖層中沖擊成孔時(shí)，可適當(dāng)提高沖擊頻率，由于強(qiáng)風(fēng)化巖巖層的穩(wěn)定，基本不存在塌孔的現(xiàn)象。根據(jù)以往沖擊成孔的施工經(jīng)驗(yàn)，鉆進(jìn)至強(qiáng)風(fēng)化巖層時(shí)，沖擊頻率宜控制在35～40次/min范圍內(nèi)，鉆進(jìn)速度0.5～1.5m/h。

（4）持力層判定

本工程以中-微風(fēng)化花崗巖做為持力層，而持力層巖面的判定需以巖樣為主以地勘標(biāo)高為輔。正常的巖面判定做法為在孔口撈取泥漿循環(huán)的泥漿攜渣，檢查攜渣中的巖樣。

由于本工程部分沖孔樁孔深達(dá)到60m以上，判定持力層所需巖樣難以隨泥漿循環(huán)攜帶至孔口，為保證質(zhì)量需結(jié)合如下幾個(gè)步驟綜合判定：

①采用掏渣筒進(jìn)行孔底掏渣，檢查掏渣筒的巖樣，掏渣筒中的中-微風(fēng)化花崗巖的巖樣比例需大于碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花崗巖比例；

②參考地勘報(bào)告，繪制樁孔巖面標(biāo)高圖，需沖孔至地勘巖面標(biāo)高；

③每小時(shí)進(jìn)尺小于20cm。

同時(shí)滿足以上3個(gè)要求方可判定入持。

本工程現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況中，場(chǎng)地內(nèi)存在部分碎塊狀強(qiáng)風(fēng)化花

崗巖（巖2）和一些巖石夾層，質(zhì)地也極其堅(jiān)硬，其巖樣色澤與中-微風(fēng)化花崗巖接近，施工中常發(fā)現(xiàn)未鉆進(jìn)至地勘標(biāo)高，則已出現(xiàn)中-微風(fēng)化的巖樣，干擾持力層的判定，此時(shí)判定持力層需以參照地勘標(biāo)高為主，必要時(shí)需聯(lián)系業(yè)主和設(shè)計(jì)單位進(jìn)行補(bǔ)勘。對(duì)于相鄰地勘點(diǎn)間距較遠(yuǎn)的位置、巖面起伏較大的位置以及巖面難以判定的位置，需提前聯(lián)系業(yè)主和設(shè)計(jì)單位進(jìn)行補(bǔ)勘，以保證成孔質(zhì)量。

4 結(jié)語

綜上所述，沖孔灌注樁有許多優(yōu)點(diǎn)，但成樁質(zhì)量也受到多種因素的干擾和制約，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致樁身承載力下降，甚至造成病樁、斷樁等重大質(zhì)量事故。特別是在復(fù)雜地質(zhì)的施工環(huán)境下，必須要做好相應(yīng)的質(zhì)量控制措施，在保障沖孔灌注樁施工質(zhì)量的同時(shí)，減少施工意外事故的發(fā)生。

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