嵌巖鉆孔灌注樁成孔階段施工質(zhì)量控制與管理

周林

一、概述：

鉆孔灌注樁是通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，然后放入鋼筋籠，灌注混凝土而成。由于鉆孔灌注樁能夠在各種地質(zhì)條件下施工，單樁承載力高，直徑和樁長可變，沉降量小，被廣泛用于高層建筑及橋梁碼頭等建設(shè)工程中。

對(duì)于超高層建筑、巖層較淺且承載力要求較高的建筑，較多采用嵌巖鉆孔灌注樁。嵌巖鉆孔灌注樁單樁承載力較高，抗震性能較好。但是施工工藝復(fù)雜且難度大，并且影響灌注樁承載力的因素較多。如機(jī)型的選擇、入巖的判定、鉆孔及清孔環(huán)節(jié)的施工、鋼筋籠的綁扎、混凝土的灌注、二次注漿、施工人員和監(jiān)理人員的責(zé)任意識(shí)等都會(huì)影響灌注樁的質(zhì)量及單樁承載力的大小。筆者通過某工程實(shí)踐，參與了嵌巖鉆孔灌注樁的整個(gè)施工過程管理，對(duì)工程施工過程中存在的問題進(jìn)行了分析和總結(jié)，現(xiàn)對(duì)嵌巖鉆孔灌注樁關(guān)鍵階段成孔階段的施工質(zhì)量控制與管理提出了意見和建議。

二、 工程概況

1、工程設(shè)計(jì)概況

本工程主體采用框架結(jié)構(gòu)，主樓區(qū)域樁基形式為鉆孔灌注樁，共計(jì)848根，灌注樁直徑為600mm。由于持力層標(biāo)高起伏較大，樁長根據(jù)現(xiàn)場情況定，樁端進(jìn)入中分化層不小于1米。本工程鉆孔灌注樁的樁端持力層為（7）層中風(fēng)化粉砂質(zhì)泥巖、砂巖、礫巖層，該層極限段阻力標(biāo)準(zhǔn)值4000kpa。為減少樁底沉渣的不利影響，提高單樁承載力，本工程灌注樁采用后注漿施工工藝。

2、 工程地質(zhì)狀況

場地地面以下50米以內(nèi)土層主要有雜填土、粘性土、不同風(fēng)化程度的礫巖和砂巖及泥巖組成。巖石層包含強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化巖層，從勘探情況看，強(qiáng)風(fēng)化已穿透，中風(fēng)化未穿透。強(qiáng)風(fēng)化層主要成分是粉砂質(zhì)泥巖和砂巖全風(fēng)化的殘積土，局部含有大塊漂石，顏色為磚紅色、紫紅色，厚度為1.8米—8.7米。中風(fēng)化層主要成分是石英、巖屑和白云母，巖石強(qiáng)度總體尚可工程特性好，顏色為會(huì)紅、灰白色。地面高程在1.93～11.04m之間（85國家高程基準(zhǔn)，以下同），相對(duì)高差9.11m。地表起伏較大，該范圍地層主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如下表1所示：

三、 成孔階段施工控制

1、鉆機(jī)及鉆頭的選擇

選擇合適的機(jī)型和鉆頭必須充分考慮項(xiàng)目的特點(diǎn)和要求，才能合理選用。本項(xiàng)目特點(diǎn)：項(xiàng)目工期緊，并且項(xiàng)目所屬區(qū)域比較空曠；鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)要求：穿透強(qiáng)分化巖層并入中風(fēng)化巖層1.5m-3m。

根據(jù)本工程的地質(zhì)條件及項(xiàng)目的特殊要求，適合本項(xiàng)目的鉆機(jī)類型有CZ-8A型沖擊鉆機(jī)和GPS20型工程鉆機(jī)，通過實(shí)際成樁對(duì)比發(fā)現(xiàn)，沖擊鉆機(jī)的成孔效率優(yōu)于GPS20型鉆機(jī)，要在100個(gè)日歷天完成如此大量的灌注樁施工，難度非常大，經(jīng)研究決定采用CZ-8A型沖擊鉆機(jī)成孔。沖擊鉆頭重為2.8-3.1噸，鉆頭直徑60cm。

2、 鉆孔過程中的質(zhì)量控制

2.1鉆孔前施工準(zhǔn)備階段

（1）、確定施工順序：場地平整、樁位放線、開挖泥漿池、埋設(shè)護(hù)筒、鉆機(jī)就位，孔位校正、沖擊成孔、泥漿循環(huán)、清除廢漿、泥渣、清孔換漿、終孔驗(yàn)收。

（2）、 鉆孔前，在孔口設(shè)置圓形高2m，厚8mm的鋼護(hù)筒。護(hù)筒內(nèi)徑比鉆頭直徑大200mm，深1.4m，埋設(shè)宜穿過上部填土層，以保護(hù)孔口和防止塌孔。護(hù)筒埋好后，四周土應(yīng)壓實(shí)，位置應(yīng)反復(fù)校正。沖孔機(jī)就位后，沖擊鉆應(yīng)對(duì)準(zhǔn)護(hù)筒中心，偏差不大于±20mm。

2.2入巖判定

常見問題：由于本項(xiàng)目地質(zhì)情況復(fù)雜，所以巖石的強(qiáng)分化層和中分化層之間界面難以判斷，施工過程中對(duì)入中分化巖層沒有明顯的判別方法。圖紙也沒有對(duì)每根樁設(shè)計(jì)固定的樁長，對(duì)入持力層的嵌巖深度判定有一定的難度。

判定方法：通過參建各方在現(xiàn)場對(duì)第一根入巖樁的施工進(jìn)行分析、總結(jié)，主要可以通過地質(zhì)勘探報(bào)告、鉆機(jī)速率變化、巖石碎片進(jìn)行綜合判定。

（1）、根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告的地質(zhì)情況進(jìn)行判斷

從地勘報(bào)告可以知道，整個(gè)場地的地質(zhì)情況是有雜填土、粘性土、不同風(fēng)化程度的礫巖和砂巖及泥巖組成，巖石層包含強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化巖層。地勘報(bào)告的斷面地質(zhì)情況均可以反映各層的深度及厚度。但是在實(shí)際情況看，地勘只能相對(duì)有限的反映地質(zhì)情況，因?yàn)榈乜钡狞c(diǎn)位間距都在25-30米左右，而設(shè)計(jì)樁位柱網(wǎng)間距為7mx9m和9mx9m，且地質(zhì)情況復(fù)雜。所以須結(jié)合地勘報(bào)告中各層深度和厚度，可以初步判定入強(qiáng)分化和中風(fēng)化的深度。

（2）、根據(jù)鉆機(jī)的鉆速速率進(jìn)行判斷

鉆機(jī)鉆頭在進(jìn)入土層時(shí)，運(yùn)行較為正常，運(yùn)行速率較快且較為均勻，鉆頭速率在1-2m/小時(shí)。當(dāng)鉆頭接觸強(qiáng)分化巖石時(shí)，鉆速速率將會(huì)出現(xiàn)明顯變化，并伴有輕微聲響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)停止。鉆頭在強(qiáng)分化層施工時(shí)，鉆頭速率比較緩慢，在50cm/小時(shí)左右，當(dāng)鉆頭速率再次出現(xiàn)變化，速率在30cm/小時(shí)之內(nèi)時(shí)，可以基本判斷進(jìn)入了中分化層。

（3）、根據(jù)打撈的碎片判斷

從孔底返至地表的石屑直接反映持力層性狀，應(yīng)及時(shí)采集石屑，在強(qiáng)分化層時(shí)，鉆出的石屑相對(duì)較大，直徑一般都在4-10cm甚至更大。當(dāng)石屑直徑都在1cm左右并且硬度較高時(shí)，可以基本判斷進(jìn)入中風(fēng)化層。

2.3入巖鉆孔施工階段

沖擊鉆頭開始沖擊成孔時(shí)宜低錘密擊，并及時(shí)加快水與粘土泥漿護(hù)壁，使孔壁擠壓密實(shí)，直至孔深達(dá)護(hù)筒下3～4m后，才加快速度，加大沖程，轉(zhuǎn)入正常連續(xù)沖擊。沖擊時(shí)應(yīng)隨時(shí)測定和控制泥漿密度，并定時(shí)補(bǔ)漿。過程中應(yīng)派專人及時(shí)清理泥漿池沉積物，保證不淤塞。泥漿泵也要有專人看管，防止泥漿泵被雜物填塞而不工作不供漿。在鉆孔過程中，在土層時(shí)施工人員每1-2m做一次檢查，進(jìn)入巖層后每半小時(shí)做一次檢查，對(duì)孔的垂直度、深度情況做好記錄，如發(fā)現(xiàn)偏斜或者遇地質(zhì)特殊情況應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，采取措施進(jìn)行糾偏。對(duì)于變層處和易于發(fā)生偏斜的部位，應(yīng)采用低錘輕擊、間斷沖擊的辦法穿過，以保持孔形良好。遇到強(qiáng)分化層時(shí)，由于鉆出的石屑直徑較大，要及時(shí)將孔內(nèi)殘?jiān)懦隹淄猓悦饪變?nèi)殘?jiān)?，出現(xiàn)埋鉆現(xiàn)象。

3、 清孔階段

清孔的目的是清除孔底的沉渣，孔底沉渣是影響灌注樁承載力的因素之一。鉆孔到達(dá)設(shè)計(jì)深度后，測量檢查孔深和孔徑，與原設(shè)計(jì)核對(duì)無誤后，進(jìn)行清孔。清孔過程中要控制泥漿的密度，防止塌孔。施工時(shí)一定要保證清孔時(shí)間和清孔質(zhì)量，將孔底淤泥、沉渣清除干凈。

四、對(duì)各參建單位質(zhì)量行為管理

1、施工過程中影響質(zhì)量的行為：

1.1、由于項(xiàng)目工期短，設(shè)計(jì)周期緊張，設(shè)計(jì)師對(duì)設(shè)計(jì)圖紙深度不夠，施工技術(shù)人員對(duì)圖紙理解不夠透徹，與專業(yè)設(shè)計(jì)師的溝通不暢。

1.2、施工工期緊張的原因，在施工過程中，整體運(yùn)行的樁機(jī)數(shù)量較多，樁機(jī)運(yùn)行基本是在24小時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)，而且在過程中需要工人在現(xiàn)場按規(guī)定時(shí)間進(jìn)行測量并記錄。對(duì)現(xiàn)場工人培訓(xùn)及技術(shù)交底不夠或者不全面，對(duì)工人的工作時(shí)間配置不合理，會(huì)導(dǎo)致現(xiàn)場資料虛假，質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)不一。

1.3、勘探報(bào)告反映出巖石的各分化層并不是水平的，中分化的深度深淺不一，判斷入巖難度大，參建各方配合不好，對(duì)樁入巖深度有較大影響。

1.4、項(xiàng)目建筑面積大，樁基數(shù)量多，投入運(yùn)轉(zhuǎn)的樁機(jī)的數(shù)量多，工期緊，24小時(shí)施工，所以對(duì)現(xiàn)場監(jiān)理人員的要求較高。監(jiān)理人員數(shù)量配置不夠、人員不到位、監(jiān)督及檢查力度不夠，會(huì)對(duì)影響整個(gè)樁基施工質(zhì)量。

2、對(duì)各參建單位的要求：

2.1、施工單位現(xiàn)場人員應(yīng)認(rèn)真負(fù)責(zé)，主要專業(yè)工種操作人員要有上崗證、根據(jù)現(xiàn)場施工情況對(duì)施工班組和人員合理配置，保證每臺(tái)樁機(jī)能夠順利運(yùn)轉(zhuǎn)。

2.2、施工單位技術(shù)員應(yīng)提前做好施工組織設(shè)計(jì)并對(duì)一些特殊的施工工藝做好施工方案，現(xiàn)場施工人員應(yīng)熟悉圖紙，發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)與各方進(jìn)行溝通。對(duì)各樁機(jī)班組人員及時(shí)進(jìn)行交底，保證按圖施工，按既定的施工方案執(zhí)行。

2.3、監(jiān)理單位現(xiàn)場人員應(yīng)認(rèn)真負(fù)責(zé)，監(jiān)理單位根據(jù)現(xiàn)場施工情況對(duì)監(jiān)理人員合理配置，保證施工時(shí)監(jiān)督檢查及時(shí)、到位，對(duì)重點(diǎn)部位、關(guān)鍵工序?qū)嵤┡哉颈O(jiān)理。

2.4、監(jiān)理單位的監(jiān)理規(guī)劃、監(jiān)理實(shí)施細(xì)則（關(guān)鍵部位和工序的確定及措施）做到及時(shí)并有針對(duì)性，現(xiàn)場監(jiān)理人員嚴(yán)格執(zhí)行制定的相關(guān)規(guī)定。

2.5、設(shè)計(jì)單位應(yīng)認(rèn)真仔細(xì)設(shè)計(jì)圖紙，對(duì)交付現(xiàn)場圖紙及時(shí)進(jìn)行交底，對(duì)現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)圖紙矛盾和不符的情況及時(shí)進(jìn)行解決。

2.6、建設(shè)、勘探、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位應(yīng)保持溝通順暢，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并及時(shí)解決問題。對(duì)現(xiàn)場施工的特殊情況，各單位均需積極配合，合力解決。

五、結(jié)束語

因本區(qū)域?qū)儆诘蜕綒埱鸬貐^(qū)，巖層較淺，場地起伏較大。該區(qū)域內(nèi)高層建筑樁基形式通常采用嵌巖鉆孔灌注樁，采用沖擊鉆孔施工技術(shù)。本地區(qū)工程技術(shù)人員普遍對(duì)嵌巖鉆孔灌注樁施工工藝較為陌生。通過在本項(xiàng)目的整個(gè)施工過程管理，總結(jié)了嵌巖鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制與管理。只有嚴(yán)格遵守上述控制措施，才能在較短的工期內(nèi)，安全高效的完成施工任務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）

[2]《建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范》（GB50202-2002）