淺談鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度的控制

賀勛

摘要：通過工程質(zhì)量問題分析，說明孔底沉渣對(duì)鉆孔灌注樁的承載能力有著至關(guān)重要的影響，進(jìn)而從鉆孔、清孔、灌注混凝土等環(huán)節(jié)論述了鉆孔灌注樁沉渣厚度控制的控制要點(diǎn)及對(duì)策。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；孔底沉渣；控制

引言

諸暨市位于浙江紹興地區(qū)，地質(zhì)條件較差，多位于河谷沖擊平原、溝谷及山前平原、丘陵前緩坡地段，地形有起伏，上部多為厚約5-15m不等的沖洪積層、殘坡積層，巖性以粉質(zhì)粘土、圓礫、含粘性土碎礫石為主，下伏為砂巖、礫巖、粉砂巖等，建筑物基礎(chǔ)通常通過打樁處理。本項(xiàng)目為高架橋建設(shè)，橋梁樁基按嵌巖樁設(shè)計(jì)。在樁基施工過程中，樁底沉渣厚度的控制是施工質(zhì)量控制的關(guān)鍵，沉渣過厚不僅會(huì)造成樁基承載力不足，還會(huì)造成建筑物的過大沉降，通過本項(xiàng)目部橋梁工程樁基施工過程中遇到的問題進(jìn)行分析，對(duì)鉆孔灌注樁沉渣厚度控制的控制要點(diǎn)及對(duì)策進(jìn)行探討。

1 工程實(shí)例

1.1工程概況及工程地質(zhì)情況

03省道東復(fù)線諸暨江藻至王家井段工程第3施工標(biāo)段：路線起點(diǎn)樁號(hào)K20+000，終點(diǎn)樁號(hào)K30+220.512，路線長度10.221km，其中K28+275.2大唐分離立交橋全長987米，橋梁配跨為（4×35）+（35+50+35）+（3×32+28）+（35+50+35）+（4×35）+（4×35+27）+（27+4×35）米，主橋上部結(jié)構(gòu)采用現(xiàn)澆預(yù)應(yīng)力砼變截面連續(xù)箱梁，引橋采用27米、28米、32米、35米現(xiàn)澆連續(xù)梁，下部結(jié)構(gòu)采用H墩、承臺(tái)接鉆孔灌注樁基礎(chǔ)；冠山溪、草塔莼塘、五泄江中橋237.06米/3座，涵洞50道。計(jì)劃工期24個(gè)月，計(jì)劃開工日期2014年4月1日，計(jì)劃交工日期2016年3月31日，工程造價(jià)2.93億元。擬建場(chǎng)地土層分層（以孔位里程：K28+151.00為例）主要以卵石層為主。

根據(jù)擬建橋梁地質(zhì)條件及建筑物荷載情況，橋梁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注樁，樁徑為￠120和￠150兩種，總樁數(shù)275根，樁長為15米～28米不等，橋臺(tái)單樁軸向受壓承載力容許值不小于3000KN，橋墩單樁軸向受壓承載力不小于3800KN。樁身采用C30砼， 樁端持力層為中風(fēng)化巖層樁基埋置砂巖不小于2.5D。

1.4 孔底沉渣過厚原因分析

1.4.1護(hù)壁泥漿選用不當(dāng)

根據(jù)建筑施工手冊(cè)規(guī)定：泥漿護(hù)壁成孔灌注樁除在粘土層中可以原土注水造漿護(hù)壁外，均應(yīng)人工制備泥漿。但是實(shí)際施工中施工隊(duì)就是采用原土造漿護(hù)壁的形式，且在施

工進(jìn)入各類地基層中沒有按規(guī)定測(cè)定泥漿各項(xiàng)指標(biāo)，這種施工方法就容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象及鉆孔過程中清渣困難。

1.4.2清孔清渣程度不足

首先，由于泥漿指標(biāo)控制不當(dāng)，且為避免塌孔，清孔程度不夠，未能將孔底鉆渣清除干凈；另外，由于工地施工用水緊張，為節(jié)約用水孔內(nèi)泥漿置換不充分，也是造成孔

底沉渣厚度過大的主要原因。

1.4.3施工歷時(shí)過長

施工工序間不緊湊，一次清孔結(jié)束至砼灌注間隔時(shí)間過長，加上施工單位對(duì)二次清孔不夠重視，二次清孔只是個(gè)形式，導(dǎo)致孔內(nèi)泥漿中的砂粒沉淀，泥漿失水、沉淀。

1.4.4砼初灌量不足

建筑工地的貯料斗的容積僅為0.8m3左右，根本無法滿足初灌量能使導(dǎo)管一次埋人

混凝土面以下0.8 m以上的要求；

2. 控制孔底沉渣厚度的措施

孔底沉渣值的多少對(duì)于鉆孔灌注樁的承載能力有著至關(guān)重要的影響。根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測(cè)資料表明，樁的承載能力隨著沉渣值的厚度而改變，當(dāng)沉渣的厚度超過一定數(shù)值時(shí)，樁端極限阻力Qp則由沉渣性質(zhì)來決定，而與持力層土質(zhì)無關(guān)。為此，現(xiàn)行施工驗(yàn)收規(guī)范對(duì)鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度提出了更高的要求。JTG/TF50-2011規(guī)定，鉆孔灌注樁孔底最大沉渣厚度允許值為：端承樁≦50mm；摩擦樁≦150mm。因此，減少孔底沉渣值，把

沉渣值控制在一定數(shù)值范圍之內(nèi)，是鉆孔灌注樁質(zhì)量控制的一個(gè)重要課題。

2.1選擇合適的鉆孔機(jī)具及鉆孔方式

根據(jù)施工地段的工程地質(zhì)勘察資料，選擇合適的鉆孔機(jī)具。對(duì)土層松軟、易坍塌的

樁位，應(yīng)盡量避免采用振動(dòng)大、負(fù)壓過低的施工機(jī)具和工藝方法。 沖擊鉆鉆進(jìn)速度與鉆進(jìn)深度、土質(zhì)、鉆頭型式、供漿壓力和供漿量等要素有關(guān)，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)根據(jù)這些要素以適宜的沖擊速度進(jìn)行鉆進(jìn)，并隨著土層的變化及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使鉆進(jìn)時(shí)成孔的泥、砂、礫和渣料能隨著泥漿暢通排出孔外。

2.2選擇合適的鉆孔泥漿指標(biāo)

鉆孔灌注樁主要靠泥漿的靜壓力來平衡土對(duì)孔壁的壓力。因此，在施工過程中，應(yīng)

根據(jù)鉆進(jìn)過程中各土層的情況，選擇合適的鉆孔泥漿指標(biāo)，確保在孔壁形成有效的泥皮保護(hù)層。鉆孔灌注樁成孔時(shí)的泥漿，除了起護(hù)壁作用外，還是重要的排渣媒介。泥漿懸浮粘渣的能力與泥漿的密度、粘度、含砂率和膠體率緊密相關(guān)，其中泥漿的密度則是主要的。為了讓鉆進(jìn)過程中的泥、砂和石屑排出孔外，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)根據(jù)土層的變化和鉆進(jìn)的深度調(diào)整泥漿的密度。

根據(jù)施工規(guī)范及施工經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)采用沖擊鉆成孔工藝時(shí)，在粘土和亞粘土土層中，泥漿的密度應(yīng)控制在1.1一1.2；在砂和較厚的夾砂層中，泥漿的密度應(yīng)控制在1. 1-1.3；

在穿過砂夾卵石層或容易塌孔的土層中時(shí)，泥漿密度應(yīng)控在1.3一1.5；風(fēng)化巖層中泥漿密度在1.2-1.4。根據(jù)建筑施工手冊(cè)規(guī)定：除在粘土層中可以原土注水造漿護(hù)壁外，均應(yīng)人工制備泥漿。泥漿制備原料一般選用高塑性粘土或膨潤土，并符合以下要求：泥漿膠體率不小于90%泥漿、含砂率小于4%，粘度10～25s。同時(shí)根據(jù)不同要求可以摻入適量的外加劑，提高泥漿膠體和穩(wěn)定性，增加護(hù)壁作用。

2.3確保清孔徹底、充分

清孔的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。因此，必須確保清孔徹底、充分。

2.3.1一次清孔

灌注樁成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高或預(yù)定層面后，應(yīng)充分利用鉆桿或送漿管在原位進(jìn)行第一次清孔，一次清孔的目的是將孔內(nèi)的顆粒狀物排出孔外，減少孔底沉渣，節(jié)省二次清孔時(shí)間。本次清孔一般不需調(diào)整泥漿密度，因?yàn)槿绻麑⒛酀{密度過早調(diào)低，在吊籠過程中泥漿里的顆粒會(huì)很快沉淀，影響到二次清孔的效果，一般泥漿密度保持在1.2-1.4之間，

在測(cè)得孔底沉渣厚度小于50mm時(shí)，及時(shí)抓緊時(shí)間吊放鋼筋籠。

2.3.2二次清孔

第一次清孔是在終孔后進(jìn)行，經(jīng)過安放鋼筋籠、焊接、下放導(dǎo)管等過程，一般需要4h，在這段時(shí)間內(nèi)，由于孔內(nèi)泥漿處于靜止姿態(tài)，原來懸浮在泥漿中的泥、砂礫和石屑會(huì)沉人孔底，同時(shí)，安放鋼筋籠和導(dǎo)管時(shí)也會(huì)擦碰孔壁，而使泥砂落孔內(nèi)，為此，在砼灌注前利用導(dǎo)管進(jìn)行第二次清孔。二次清孔應(yīng)做到邊循環(huán)清孔邊測(cè)孔底沉渣，當(dāng)孔底沉渣厚度符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求時(shí)，再在循環(huán)中調(diào)整泥漿各項(xiàng)指標(biāo)，終止清孔泥漿指標(biāo)一般控制在以下范圍：相對(duì)密度在1.05～1.10之間；粘度為16～20S；含砂率<4%。當(dāng)測(cè)得

泥漿各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求后，應(yīng)立即進(jìn)行水下砼的灌注工作，在等待砼過程中應(yīng)繼續(xù)循環(huán)清孔，直到砼到場(chǎng)后裝料斗灌注。

2.4 選擇合適的清孔方式

施工過程應(yīng)根據(jù)不同的鉆孔方法、施工設(shè)備、設(shè)計(jì)要求及地層條件，來合理選用清

孔方法。

2.4.1抽漿法清孔

抽漿法清孔較徹底，且清孔速度快，可適用于各類土層、各種鉆孔方法的摩擦樁或

支承樁，尤適宜于采用反循

環(huán)鉆孔及孔底沉渣顆粒較大樁孔的清孔。但在孔壁易坍塌的樁孔中應(yīng)謹(jǐn)慎使用 ，以防坍孔。

2.4.2換漿法清孔

對(duì)采用正循環(huán)鉆進(jìn)、以粘性土及細(xì)顆粒砂性土層為主的樁孔可采用換漿法清孔。采

用該法清孔不易引起坍孔，但清孔速度慢，須控制好泥漿指標(biāo)及清孔時(shí)間，否則清孔效果難以保證。

2.5準(zhǔn)確測(cè)定沉渣厚度

沉渣厚度測(cè)量必須使用正確的測(cè)量方法，測(cè)量方法不當(dāng)，造成沉渣厚度誤判，就不能對(duì)沉渣厚度進(jìn)行有效控制，要準(zhǔn)確測(cè)量孔底沉渣厚度，首先需準(zhǔn)確測(cè)量樁的終孔深度，樁的終孔深度應(yīng)采用丈量鉆桿長度或鋼測(cè)繩的方法測(cè)定，鉆桿長度或鋼測(cè)繩長度應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)的卷尺進(jìn)行復(fù)核。沉渣厚度=終孔深度-清孔后深度，清孔直至沉渣厚度滿足規(guī)

范要求。目前沉渣厚度的檢測(cè)方法有：測(cè)繩（重錘 ）檢測(cè)、取樣盒檢測(cè)和沉渣儀檢測(cè)。

2.6確保混凝土首灌量

水下混凝土初始灌注時(shí)，為了避免和減少從導(dǎo)管下口涌出的混凝土與孔內(nèi)泥漿雜混和，確保樁身混凝土質(zhì)量，首灌時(shí)除了要求貯料斗內(nèi)的混凝土與導(dǎo)管內(nèi)泥漿面與面之間設(shè)置隔水栓外，《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》還規(guī)定"應(yīng)有足夠的混凝土儲(chǔ)備量，使導(dǎo)管一次埋入混凝土面以下0.8 m 以上"。首灌量應(yīng)根據(jù)孔徑、孔深、泥漿濃度、導(dǎo)管直徑、導(dǎo)

管底端離孔底的距離等要素，應(yīng)用連通管的原理通過計(jì)算確定。施工時(shí)盡量增大混凝土首盤初灌量，首盤混凝土至少保證埋管深度0.8m以上，且第二盤連續(xù)灌注，以增大混凝土對(duì)孔底殘余沉渣的沖擊力，使孔底沉渣在不間斷的沖擊下順利排出孔外。在確保清孔效果的同時(shí)，應(yīng)加強(qiáng)工序連接，提高工作效率，盡量縮短清孔至砼灌注之間的時(shí)間。

3 結(jié)語

雖然影響鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度的因素較多，但只要在施工中根據(jù)具體施工工藝、機(jī)具設(shè)備及土層條件，認(rèn)真分析、研究，并采取有效的控制措施，加強(qiáng)施工檢測(cè)，

完全可以將孔底沉渣厚度控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)，確保鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量及承載能力。

參考文獻(xiàn)：

1、JTG/T F50-2011 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》

2、JTG/T F50-2011 《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》實(shí)施手冊(cè)

3、張志華等 鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度的檢測(cè)與控制 工程質(zhì)量

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