鉆孔樁施工問題分析處理與控制的探討

李東蓉 上海鐵路局上海房產(chǎn)建筑段

鉆孔樁施工問題分析處理與控制的探討

李東蓉 上海鐵路局上海房產(chǎn)建筑段

針對鉆孔灌注樁施工過程中出現(xiàn)的坍孔、掉鉆落物、縮孔、斷樁等問題進(jìn)行了分析，并提出了預(yù)防與處理措施。從原因分析、預(yù)防與處理、質(zhì)量控制方面進(jìn)行了詳細(xì)描述，可為同類施工提供借鑒和參考。

鉆孔樁；問題；處理與控制；探討

阜六鐵路位于安徽省西北部，線路自阜淮線袁寨站（含）至寧西線六安站（含），北端通過阜陽樞紐與京九、漯阜、阜淮、青阜線相連，南端通過六安地區(qū)與寧西線、滬漢蓉通道相接，并將向安慶、景德鎮(zhèn)方向延伸，亦可通過廬（江）銅（陵）線向東南延伸，是華北地區(qū)與華東南地區(qū)聯(lián)系的又一條重要通道。阜六鐵路霍邱站站房采用鉆孔灌注樁施工，地層為第四系上更新統(tǒng)沖洪積層（Q3al+pl）,局部為第四系全新新要求人工堆積層（Q4ml）；地下水為第四系孔隙潛水補(bǔ)給，勘察期間水位埋深8.5 m-37.1 m；土壤環(huán)境具氯鹽侵蝕性，作用等級為L1。

1 鉆孔樁施工情況

施工過程中遇到的不良地質(zhì)為：素填土---硬塑，成分以粉質(zhì)黏填土為主，含少量雜質(zhì)及植物根系，工程性質(zhì)較差；雜填土-松散，含大量建筑垃圾、磚塊，局部含粗砂。鉆孔樁施工過程中曾出現(xiàn)坍孔、鉆孔偏斜、縮孔、漏漿、掉物、斷樁等事故，經(jīng)過我們的認(rèn)真分析，找出事故原因和處理措施，最終完成了鉆孔樁施工任務(wù)。

2 鉆孔樁施工問題原因分析

2.1 坍孔

2.1.1 特征

孔內(nèi)水位突然下降，孔口冒細(xì)密的水泡，出渣量顯著增加而不見進(jìn)尺，鉆機(jī)負(fù)荷顯著增加等。

2.1.2 產(chǎn)生原因

（1）泥漿相對密度不夠及其它泥漿性能指標(biāo)不符合要求，使孔壁未形成堅(jiān)實(shí)泥皮。

（2）由于出渣后未及時(shí)補(bǔ)充泥漿（或水），或河水、潮水上漲，或孔內(nèi)出現(xiàn)承壓水，或鉆孔通過砂礫等強(qiáng)透水層，孔內(nèi)泥漿流失等而造成孔內(nèi)水頭高度不夠。

（3）護(hù)筒埋置太淺，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸濕泡軟，或鉆機(jī)直接接觸在護(hù)筒上，由于振動使孔口坍塌，擴(kuò)展成較大坍孔。

（4）在松軟砂層中鉆進(jìn)進(jìn)尺太快。（5）提出鉆錐鉆進(jìn)，回轉(zhuǎn)速度過快，空轉(zhuǎn)時(shí)間太長。

（6）水頭太高，使孔壁滲漿或護(hù)筒底形成反穿孔。

（7）清孔后泥漿相對密度、粘度等指標(biāo)降低，用空氣吸泥機(jī)清孔泥漿吸走后未及時(shí)補(bǔ)漿（或水），使孔內(nèi)水位低于地下水位。

（8）清孔操作不當(dāng)，供水管嘴直接沖刷孔壁、清孔時(shí)間過久或清孔停頓時(shí)間過長。

（9）吊入鋼筋骨架時(shí)碰撞孔壁。

2.2 鉆孔偏斜

（1）鉆孔中遇有較大的孤石或探頭石。

（2）在有傾斜的軟硬地層交界處，巖面傾斜鉆進(jìn)；或者粒徑大小懸殊的砂卵石層中鉆進(jìn)，鉆頭受力不均。

（3）鉆機(jī)底座未安置水平或產(chǎn)生不均勻沉陷、位移。

（4）鉆桿彎曲，接頭不正。

2.3 掉鉆落物

（1）卡鉆時(shí)強(qiáng)提強(qiáng)扭，操作不當(dāng)，使鉆桿或鋼絲繩超負(fù)荷或疲勞斷裂。

（2）鉆桿接頭不良或滑絲。

（3）電動機(jī)接線錯(cuò)誤，鉆機(jī)反向旋轉(zhuǎn)，鉆桿松脫。

（4）轉(zhuǎn)向環(huán)、轉(zhuǎn)向套等焊接處斷開。

（5）操作不慎，落入扳手、撬棍等物。

2.4 縮孔

2.4.1 特征

縮孔即孔徑的超?？s小，一般表現(xiàn)為鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生卡鉆、提不出鉆頭或者提外鳴叫的跡象。

2.4.2 縮孔原因

（1）鉆錐焊補(bǔ)不及時(shí)，嚴(yán)重磨耗的鉆錐往往鉆出較設(shè)計(jì)樁徑稍小的孔。

（2）由于地層中有軟塑土（俗稱橡皮土），遇水膨脹后使孔徑縮小。

2.5 斷樁

2.5.1 首批混凝土封底失敗

（1）導(dǎo)管底距離孔底太高或太低由于計(jì)算錯(cuò)誤，使導(dǎo)管下口距離孔底太高或太低。太高了使首批混凝土數(shù)量不夠，埋不了導(dǎo)管下口（1 m以上）。太低了使首批混凝土下落困難，造成泥漿與混凝土混合。

（2）首批混凝土數(shù)量不夠由于計(jì)算錯(cuò)誤，造成首批混凝土數(shù)量不夠，埋管失敗。

（3）首批混凝土品質(zhì)太差首批混凝土和易性太差，翻漿困難。或坍落度太大，造成離析。

（4）導(dǎo)管進(jìn)漿

導(dǎo)管密封性差，在首批混凝土灌注后，由于外部泥漿壓力太大，滲入導(dǎo)管內(nèi)，造成混凝土與泥漿混和。

2.5.2 供料和設(shè)備故障使灌注中止

由于設(shè)備故障，混凝土材料供應(yīng)問題造成停工較長時(shí)間，使混凝土凝結(jié)而斷樁。

2.5.3 灌注過種中坍孔

由于清孔不當(dāng)、泥漿過稀、下鋼筋籠時(shí)碰撞孔壁、致使在灌注過程中發(fā)生坍孔。

2.5.4 導(dǎo)管撥空、掉管

（1）導(dǎo)管撥空

由于測量和計(jì)算錯(cuò)誤，致使灌注混凝土?xí)r導(dǎo)管撥空，對管內(nèi)充滿泥漿；或?qū)Ч苈裆钸^少，泥漿涌入導(dǎo)管。

（2）掉管

導(dǎo)管接頭連接不符合要求；導(dǎo)管掛住鋼筋籠，強(qiáng)拉拉脫等。

2.5.5 灌注過程中混凝土上升困難、不翻漿

（1）混凝土供料間隔時(shí)間太長，灌注停頓，混凝土流動性變小。（2）混凝土和易性太差。（3）導(dǎo)管埋深過大。

（4）在灌注將近結(jié)束時(shí),由于導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高減小,超壓力降低。

（5）導(dǎo)管外的泥漿及所含渣土稠度增加,相對密度增大。

2.5.6 灌注高度不夠

測量不準(zhǔn)確；樁頭預(yù)留量太少。

3 鉆孔樁施工問題預(yù)防與處理

3.1 坍孔

（1）在松散粉砂土或流砂中鉆進(jìn)時(shí)，控制進(jìn)尺速度，選用相對密度、粘度、膠體率較大、較高的優(yōu)質(zhì)量泥漿。

（2）發(fā)生孔口坍塌時(shí)，立即拆除護(hù)筒并回填鉆孔，重新埋設(shè)護(hù)筒再鉆。

（3）如發(fā)生孔內(nèi)坍塌，判明坍塌位置，回填粘質(zhì)土（或砂礫和黃土）混合物到坍孔處以上1 m-2 m，如坍孔嚴(yán)重時(shí)應(yīng)全部回填，待回填物沉積密實(shí)后再行鉆進(jìn)。

（4）清孔時(shí)指定專人補(bǔ)漿（或水），保證孔內(nèi)必要的水頭高度。供水管最好不要直接插入鉆孔中，應(yīng)通過水槽或水池使水減速后流入，可免沖刷孔壁。

（5）吊入鋼筋骨架時(shí)對準(zhǔn)鉆孔中心豎直徐徐下放，嚴(yán)防觸及孔壁。

3.2 鉆孔偏斜

（1）安裝鉆機(jī)時(shí)使轉(zhuǎn)盤、底座水平，起重滑輪緣、固定鉆桿的卡孔和護(hù)筒中心三者在一條豎直線上，并經(jīng)常檢查校正。

（2）由于主動鉆桿較長，轉(zhuǎn)動時(shí)上部擺動過大。必須在鉆架上增設(shè)導(dǎo)向架，控制桿上的提引水龍頭，使其沿導(dǎo)向架對中鉆進(jìn)。

（3）鉆桿接頭逐個(gè)檢查，及時(shí)調(diào)正，當(dāng)主動鉆桿彎曲時(shí)，要用千斤頂及時(shí)調(diào)直。

3.3 掉鉆落物

（1）開鉆前應(yīng)清除孔內(nèi)落物，零星鐵件可用電磁鐵吸取，較大落物和鉆具也可用沖抓錐打撈，然后在護(hù)筒口加蓋。

（2）經(jīng)常檢查鉆具、鉆桿、鋼絲繩和聯(lián)結(jié)裝置。

（3）掉鉆后應(yīng)及時(shí)摸清情況，若鉆錐被沉淀物或坍孔土石埋住應(yīng)首先清孔，使打撈工具能接觸鉆桿和鉆錐。

3.4 縮孔

（1）及時(shí)修補(bǔ)磨損的鉆頭

（2）使用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁且須快轉(zhuǎn)慢進(jìn)，并復(fù)鉆二三次；或者使用卷揚(yáng)機(jī)吊住鉆錐上下、左右反復(fù)掃孔以擴(kuò)大孔徑，直至使發(fā)生縮孔部位達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。

（3）對于有縮孔現(xiàn)象的孔位,鋼筋籠就位后須立即灌注,以免樁身縮徑或露筋。

3.5 斷樁

3.5.1 首批混凝土封底失敗

（1）準(zhǔn)確測量每節(jié)導(dǎo)管的長度，并編號記錄，復(fù)核孔深及導(dǎo)管總長度。也可將拼裝好的導(dǎo)管直接下到孔底，相互校核長度。

（2）根據(jù)孔徑、導(dǎo)管直徑認(rèn)真計(jì)算和復(fù)核首批混凝土數(shù)量。

（3）搞好配合比設(shè)計(jì)，嚴(yán)格控制混凝土和易性。

（4）首批混凝土封底失敗后，應(yīng)撥出導(dǎo)管，提起鋼筋籠，立即清孔。

3.5.2 供料和設(shè)備故障使灌注中止

（1）施工前應(yīng)做好過程能力鑒定，對于部分設(shè)備考慮備用。

（2）如斷樁距離地面較深，考慮提起鋼筋籠后重新成孔。

（3）如斷樁距離地面較淺，采用接樁。

（4）如原孔無法利用，則回填后采取補(bǔ)樁的辦法。

3.5.3 灌注過種中坍孔

（1）開始鉆進(jìn)時(shí)，適當(dāng)控制進(jìn)尺，使初期成孔豎直、圓順。

（2）如坍孔并不嚴(yán)重，可繼續(xù)灌注，并適當(dāng)加快進(jìn)度。

（3）如無法繼續(xù)灌注，及時(shí)回填重新成孔。

3.5.4 導(dǎo)管撥空、掉管

（1）認(rèn)真測量和復(fù)核孔深、導(dǎo)管長度；對導(dǎo)管埋深適當(dāng)取保守?cái)?shù)值。

（2）每次拆管后應(yīng)仔細(xì)重新連接導(dǎo)管接頭；導(dǎo)管埋深較大時(shí)及時(shí)拆管。

（3）混凝土面距離地面較深時(shí)重新成孔。

（4）混凝土面距離地面較淺采取接樁辦法。

3.5.5 灌注過程中混凝土上升困難、不翻漿

（1）提起導(dǎo)管，減少導(dǎo)管埋深。

（2）接長導(dǎo)管，提高導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱高。

（3）在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土。

3.5.6 灌注高度不夠

（1）采用多種方法測量，確保準(zhǔn)確（2）樁頭超灌預(yù)留量適當(dāng)加大。（3）挖開樁頭，重新接樁處理。

4 鉆孔樁質(zhì)量控制

4.1 采取隔孔施工程序

鉆孔混凝土灌注樁是先成孔，然后在孔內(nèi)成樁，周圍土移向樁身土體對樁產(chǎn)生動壓力。尤其是在成樁初始，樁身混凝土的強(qiáng)度很低，且混凝土灌注樁的成孔是依靠泥漿來平衡的，故采取較適應(yīng)的樁距對防止坍孔和縮徑是一項(xiàng)穩(wěn)妥的技術(shù)措施。

4.2 確保樁身成孔垂直精度

為了保證成孔垂直精度滿足設(shè)計(jì)要求，采取擴(kuò)大樁機(jī)支承面積使樁機(jī)穩(wěn)固，經(jīng)常校核鉆架及鉆桿的垂直度等措施，并于成孔后下放鋼筋前作井徑、井斜超聲波測試。

4.3 確保樁位、樁頂標(biāo)高和成孔深度

在護(hù)筒定位后及時(shí)復(fù)核護(hù)筒的位置，嚴(yán)格控制護(hù)筒中心與樁位中心線偏差不大于50 mm，并認(rèn)真檢查回填土是否密實(shí)，以防鉆孔過程中發(fā)生漏漿的現(xiàn)象。在施工過程中自然地坪的標(biāo)高會發(fā)生一些變化，為準(zhǔn)確地控制鉆孔深度，在樁架就位后及時(shí)復(fù)核底梁的水平和樁具的總長度并作好記錄，以便在成孔后根據(jù)鉆桿在鉆機(jī)上的留出長度來校驗(yàn)成孔達(dá)到深度。

4.4 鋼筋籠制作質(zhì)量和吊放

鋼筋籠制作前首先要檢查鋼材的質(zhì)保資料，檢查合格后再按設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求驗(yàn)收鋼筋的直徑、長度、規(guī)格、數(shù)量和制作質(zhì)量。

在鋼筋籠吊放過程中，應(yīng)逐節(jié)驗(yàn)收鋼筋籠的連接焊縫質(zhì)量，對質(zhì)量不符合規(guī)范要求的焊縫、焊口則要進(jìn)行補(bǔ)焊。同時(shí)，要注意鋼筋籠能否順利下放，沉放時(shí)不能碰撞孔壁；當(dāng)?shù)醴攀茏钑r(shí)，不能加壓強(qiáng)行下放，在找出原因，問題解決后再重新驗(yàn)收成孔質(zhì)量后再吊放鋼筋籠。鋼筋籠接長時(shí)要加快焊接時(shí)間，盡可能縮短沉放時(shí)間。

4.5 灌注水下混凝土前泥漿的制備和第二次清孔

第二次清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣則是影響灌注樁承載能力的主要因素之一，因而灌注前必須進(jìn)行第二次清孔，且當(dāng)孔口返漿比重與

沉渣厚度均符合規(guī)范要求后，應(yīng)立即進(jìn)

行水下混凝土的灌注工作。

4.6 灌注水下混凝土

主要采用導(dǎo)管灌注，且混凝土的離析現(xiàn)象靠良好的配合比來控制，因此，現(xiàn)場的配合比必須隨水泥的品種、砂、石料規(guī)格及含水率的變化進(jìn)行調(diào)整，混凝土攪拌前要復(fù)核配合比并校驗(yàn)計(jì)量的準(zhǔn)確性，嚴(yán)格計(jì)量和測試管理，并及時(shí)填入原始記錄和制作試件。

4.7 灌注中加強(qiáng)對混凝土攪拌時(shí)間和混凝土坍落度的控制

在灌注過程中，必須每灌注2 m3左右測一次混凝土面上升的高度，確定每段樁體的充盈系數(shù)，《建筑施工操作規(guī)程》規(guī)定鉆孔灌注樁樁身混凝土的充盈系數(shù)必須大于1，同時(shí)要認(rèn)真進(jìn)行記錄。這對日后發(fā)現(xiàn)有問題的樁或評價(jià)樁的質(zhì)量有很大作用。

責(zé)任編輯：宋飛 龔佩毅

來稿時(shí)間：2015-4-27