淺談?wù)h(huán)鉆機(jī)鉆孔灌注樁施工工藝及質(zhì)量控制

陳健

【摘要】正循環(huán)鉆孔灌注樁是橋梁施工中常見(jiàn)的一種基礎(chǔ)，因其承載力比較好，適應(yīng)性強(qiáng)，噪音小、振動(dòng)小，等原因已被廣泛應(yīng)用在公路、鐵路、房屋建筑、港口等領(lǐng)域。但是由于其在施工過(guò)程中控制不好會(huì)出現(xiàn)塌孔、導(dǎo)管不易提升等現(xiàn)象，所以本文筆者通過(guò)多年的施工經(jīng)驗(yàn)歸納、總結(jié)得出一些體會(huì)感悟、便于大家一起學(xué)習(xí)探討。

【關(guān)鍵字】正循環(huán)鉆孔灌注樁、施工工藝、質(zhì)量控制

前言：正循環(huán)鉆孔灌注樁在我國(guó)應(yīng)用和發(fā)展已有半個(gè)世紀(jì)之久，充分表明了這是一類(lèi)很有活力、適應(yīng)性強(qiáng)、方興未艾的技術(shù)，但是發(fā)展的歷程中也伴隨著一些質(zhì)量通病，影響施工質(zhì)量。

一、鉆孔灌注樁施工方法

1、施工準(zhǔn)備

（1）測(cè)量放樣，確定樁位中心線，在施工區(qū)域內(nèi)，清理河床淤泥、雜物，施工區(qū)域用推土機(jī)填筑土方。平面尺寸按樁位中心線向外各放出3.5m，四周用壓路機(jī)整平碾壓密實(shí)。

（2）施工前，進(jìn)行場(chǎng)地整平，在鉆機(jī)作業(yè)處鋪設(shè)路基鋼板，以免鉆機(jī)產(chǎn)生不均勻沉降。

2、樁位放樣

用全站儀進(jìn)行鉆孔樁定位，定出鉆孔樁位置后設(shè)置好護(hù)樁，護(hù)樁不少于4個(gè)，然后施放樁位十字軸線，作為護(hù)筒埋設(shè)的控制線及鉆機(jī)就位對(duì)中，以及施工過(guò)程中復(fù)測(cè)樁位的依據(jù)。

3、埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒有固定樁位，引導(dǎo)鉆頭方向，隔離地面水免其流入井孔，保護(hù)孔口不坍塌，并保證孔內(nèi)水位（泥漿）高出地下水或施工水位一定高度，形成靜水壓力（水頭），以保護(hù)孔壁免于坍塌等作用。

護(hù)筒設(shè)置的一般要求

（1）護(hù)筒中心豎直線應(yīng)與樁中心線重合，除設(shè)計(jì)另有規(guī)定外，平面允許誤差為50mm，豎直線傾斜不大于1%。干處可實(shí)測(cè)定位，水域可依靠導(dǎo)向架定位。

（2）旱地、筑島處護(hù)筒可采用挖埋設(shè)法，護(hù)筒底部和四周所填粘質(zhì)土必須分層夯實(shí)。

（3）護(hù)筒連接處要求筒內(nèi)無(wú)突出物，應(yīng)耐拉、壓，不漏水。

4、鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位在護(hù)筒埋設(shè)完畢后再就位，機(jī)架就位時(shí)注意不碰撞保護(hù)樁。機(jī)架就位后要利用保護(hù)樁拉十字線，將機(jī)架正確對(duì)中，并調(diào)整機(jī)架水平，然后固定機(jī)架，保持機(jī)架平穩(wěn)，避免在鉆孔過(guò)程中由于振動(dòng)跑位。

5、泥漿制備

空鉆向孔中注入清水、備用粘土造漿，其性能指標(biāo)應(yīng)符合規(guī)范要求。鉆孔泥漿經(jīng)常試驗(yàn)，對(duì)不符合規(guī)定的泥漿，應(yīng)及時(shí)調(diào)整。

6、鉆進(jìn)

（1）正循環(huán)鉆進(jìn)成孔

1）泥漿循環(huán)系統(tǒng)設(shè)置

在相臨兩個(gè)墩臺(tái)之間設(shè)一個(gè)泥漿循環(huán)池（長(zhǎng)6m、寬2.5m、深2.5m）供應(yīng)兩個(gè)墩臺(tái)基樁循環(huán)用，在橋跨之外統(tǒng)一規(guī)劃泥漿沉淀池（根據(jù)排漿數(shù)量確定）；出漿口開(kāi)挖寬60cm，深50cm的泥漿槽，在泥漿池沉淀池處設(shè)過(guò)濾網(wǎng)。

2）鉆進(jìn)參數(shù)

根據(jù)工程地質(zhì)勘探報(bào)告結(jié)合工程所在地域確定鉆進(jìn)速度。

7、成孔與終孔

（1）鉆孔過(guò)程中，詳細(xì)記錄施工進(jìn)展情況，包括時(shí)間、高程、檔位、鉆頭、進(jìn)尺情況等。

8、清孔

清孔采用換漿法，二次清孔，即成孔檢查合格后立即進(jìn)行第一次清孔，并清除護(hù)筒上的泥皮；鋼筋籠下好灌注混凝土前，再次檢查沉淀層厚度、泥漿指標(biāo)，若超過(guò)規(guī)定值，必須進(jìn)行二次清孔，二次清孔合格后立即灌注混凝土。

9、鋼筋籠加工及就位

鋼筋籠應(yīng)在鋼筋加工場(chǎng)制作，制作好的鋼筋骨架必須平整墊放。鋼筋籠每隔2～4.0m設(shè)置臨時(shí)十字加勁撐，以防變形；

10、下導(dǎo)管二次清孔

（1）導(dǎo)管選用：導(dǎo)管直徑按樁長(zhǎng)、樁徑和每小時(shí)灌注的混凝土數(shù)量確定；導(dǎo)管的壁厚應(yīng)滿足強(qiáng)度和剛度的要求，確?；炷涟踩嘧ⅰ?/p>

（2）導(dǎo)管在使用前和使用一段時(shí)期后，應(yīng)對(duì)其規(guī)格、質(zhì)量和拼接構(gòu)造進(jìn)行認(rèn)真檢查，并做拼接、過(guò)球、水密承壓、接頭抗拉等試驗(yàn)，經(jīng)常更換密封圈。

11、灌注水下砼

水下混凝土的強(qiáng)度、和易性、坍落度等應(yīng)符合設(shè)計(jì)和規(guī)范的要求。拌和站有足夠的生產(chǎn)能力，灌注時(shí)間不得長(zhǎng)于首批混凝土初凝時(shí)間，對(duì)于灌注時(shí)間較長(zhǎng)的樁，應(yīng)對(duì)混凝土的初凝時(shí)間進(jìn)行特別設(shè)計(jì)。灌注前應(yīng)檢查拌和站、料場(chǎng)、灌注現(xiàn)場(chǎng)的準(zhǔn)備情況，確定各項(xiàng)準(zhǔn)備工作就緒后方可進(jìn)行。

二、施工中質(zhì)量控制點(diǎn)的控制方法與控制措施

（一）控制方法

質(zhì)量的過(guò)程控制主要是指在項(xiàng)目實(shí)施過(guò)程中對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行事前控制、過(guò)程中控制、事后評(píng)價(jià)和督促改進(jìn)。

1、事前控制

1.1人員保障

人員的數(shù)量和素質(zhì)應(yīng)滿足工程需要和合同的規(guī)定。

1.2原材料控制和驗(yàn)收

在開(kāi)工前，施工單位應(yīng)及時(shí)組織符合要求的材料進(jìn)場(chǎng)，經(jīng)自檢合格后報(bào)駐地監(jiān)理組驗(yàn)收并上報(bào)資料。

2、過(guò)程中控制

按照首件工程認(rèn)可的有關(guān)規(guī)定，對(duì)關(guān)鍵性首件分項(xiàng)工程的實(shí)施實(shí)行認(rèn)可，及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、教訓(xùn)，確定合理工序和管理人員、設(shè)備配備要求。

3、事后控制

在每道工序完成后及時(shí)對(duì)照工序質(zhì)量目標(biāo)做好工序自檢盒中間檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)不足及時(shí)，在后續(xù)工序、分項(xiàng)工程實(shí)施過(guò)程中加以改進(jìn)，保證分項(xiàng)工程達(dá)到規(guī)定的質(zhì)量目標(biāo)，確保整個(gè)工程項(xiàng)目總體質(zhì)量目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（二）控制措施

為了保證分項(xiàng)工程質(zhì)量達(dá)到規(guī)定的要求，針對(duì)本分項(xiàng)工程確定樁位坐標(biāo)、垂直度、孔徑、清孔、鋼筋籠接頭和水下混凝土灌注為工序質(zhì)量控制點(diǎn)。

1、樁位坐標(biāo)控制

施工場(chǎng)地準(zhǔn)備好后，應(yīng)先復(fù)測(cè)業(yè)主所提供基線以及基點(diǎn)，在確認(rèn)沒(méi)有錯(cuò)誤的前提下，根據(jù)所給基線及基點(diǎn)確定出樁點(diǎn)，用鋼釬標(biāo)記已確定出的樁位，并用護(hù)筒埋設(shè)進(jìn)行保護(hù)，護(hù)筒安置需牢固確定，護(hù)筒中心應(yīng)于樁位重合。

2、垂直度的控制

根據(jù)規(guī)范規(guī)定灌注樁成孔垂直度不得超過(guò)樁身長(zhǎng)度的1 %。否則將影響橋體的荷載分布，進(jìn)而影響整個(gè)橋梁的使用壽命。

2.1造成成孔垂直度超標(biāo)的原因如下：

（1） 筑島土料碾壓不實(shí)，或在雨后施工，鉆孔機(jī)械施工由于振動(dòng)致使機(jī)械發(fā)生傾斜。

（2） 場(chǎng)地不平，鉆機(jī)鉆孔前未進(jìn)行超平，以至于鉆桿不直，造成鉆孔傾斜。

2.2防治措施

（1）針對(duì)以上原因，采取以下防治措施：作好場(chǎng)地平整工作，松軟場(chǎng)地及時(shí)進(jìn)行分層碾壓處理；雨季施工現(xiàn)場(chǎng)采取排水措施，防止鉆孔處表面積水；鉆機(jī)左右兩側(cè)增加調(diào)整裝置，開(kāi)鉆前從兩個(gè)方向校正鉆桿的垂直度，鉆頭尖部一定要對(duì)準(zhǔn)樁位，對(duì)中誤差嚴(yán)格控制在d/ 6 ，且≥200 mm。并在鉆孔時(shí)，經(jīng)常校正鉆機(jī)的垂直度。

3、孔徑的控制，防止縮徑

3.1成因

關(guān)于成孔的擴(kuò)徑問(wèn)題，在上述兩個(gè)問(wèn)題中均產(chǎn)生不同程度的擴(kuò)徑，值得補(bǔ)充的是地下流砂。地下流砂一般是在承壓水的作用下，鉆機(jī)破壞了原有的平衡系統(tǒng)使承壓水帶動(dòng)細(xì)砂產(chǎn)生流動(dòng)形成的，也是造成擴(kuò)徑甚至塌孔的主要原因。

3.2防治措施

在實(shí)際施工中，要實(shí)地分析擴(kuò)徑的原因，采取正確措施。如果是地下流砂的原因，則通過(guò)采用反循環(huán)鉆機(jī)，減慢成孔速度增加護(hù)壁泥漿的濃度以及外水頭壓力的辦法，來(lái)預(yù)防孔壁坍塌造成的擴(kuò)孔。

4、清孔質(zhì)量

清孔要分兩次進(jìn)行。首次是成孔結(jié)束后，讓鉆桿轉(zhuǎn)而不進(jìn)尺供漿對(duì)孔底進(jìn)行沖洗排渣，盡量使沉渣厚度小于設(shè)計(jì)或規(guī)范要求。第二次清孔是在下放鋼筋籠和導(dǎo)管后，在導(dǎo)管口加悶蓋注入高壓泥漿進(jìn)行清孔，使沉渣厚度小于設(shè)計(jì)或規(guī)范要求為止。應(yīng)重視混凝土灌注前的清孔。灌注前抽吸2min后，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥漿的抽吸作用使得一部分沉渣、沉淤上浮，而且短時(shí)間內(nèi)不會(huì)沉淀。此時(shí)灌注混凝土，混凝土墜落的巨大沖擊力還能濺除最后殘余的部分沉渣和沉淤，可基本上將孔底沉渣清除干凈。嚴(yán)禁采用加深孔底深度的方法代替清孔。

5、鋼筋籠接頭質(zhì)量

在進(jìn)行鋼筋籠的加工與安裝時(shí)應(yīng)注意控制以下幾點(diǎn)：①鋼筋焊接前應(yīng)試焊，合格后才能進(jìn)行鋼筋籠正式焊接，焊工必須持證上崗操作；②鋼筋質(zhì)量必須進(jìn)行檢驗(yàn)，合格后應(yīng)按設(shè)計(jì)進(jìn)行加工。焊條型號(hào)應(yīng)與鋼筋規(guī)格相適應(yīng)；③搭接電弧焊時(shí)，兩鋼筋搭接端應(yīng)先折向一側(cè)，使兩焊接筋軸線一致。

6、水下混凝土灌注質(zhì)量

鉆孔灌注樁是采用不同的鉆孔方法， 在土中形成一定直徑的井孔， 達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后， 將鋼筋骨架吊入井孔中，灌注混凝土， 成為樁基礎(chǔ)的一種工藝。成孔后的混凝土灌注施工是保證樁質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)， 必須把可能出現(xiàn)的問(wèn)題考慮周全， 預(yù)防可能發(fā)生的質(zhì)量通病。

6.1導(dǎo)管進(jìn)水

1）、現(xiàn)象

灌注樁首次灌注混凝土?xí)r， 孔內(nèi)泥漿及水從導(dǎo)管下口灌入導(dǎo)管； 灌注中， 導(dǎo)管接頭處進(jìn)水； 灌注中， 提升導(dǎo)管過(guò)量； 孔內(nèi)水和泥漿從導(dǎo)管下口涌入導(dǎo)管等現(xiàn)象。

2）、原因分析

（1） 首次灌注混凝土?xí)r， 由于灌滿導(dǎo)管和導(dǎo)管下口至樁孔底部間隙所需的混凝土總量計(jì)算不當(dāng)， 使首灌的混凝土不能埋住導(dǎo)管下口，而是全部沖出導(dǎo)管以外， 造成導(dǎo)管底口進(jìn)水事故。

（2） 灌注混凝土中， 由于未連續(xù)灌注， 在導(dǎo)管內(nèi)產(chǎn)生氣囊， 當(dāng)又一次聚集大量的混凝土拌和物猛灌時(shí)， 導(dǎo)管內(nèi)氣囊產(chǎn)生高壓； 將兩節(jié)導(dǎo)管間加入的封水橡皮墊擠出， 致使導(dǎo)管接口漏空而進(jìn)水。

（3） 由于接頭不嚴(yán)密， 水從接口處漏入導(dǎo)管。

（4） 測(cè)深時(shí)， 誤判造成導(dǎo)管提升過(guò)量， 致使導(dǎo)管底口脫離孔內(nèi)混凝土液面， 使水進(jìn)入。

3）、治理方法

首灌底口進(jìn)水和灌注中導(dǎo)管提升過(guò)量的進(jìn)水， 一旦發(fā)生， 停止灌注。利用導(dǎo)管作吸泥管， 以空氣吸泥法， 將已灌注的混凝土拌和物全部吸出。針對(duì)發(fā)生原因， 予以糾正后， 重新灌注混凝土。

6.2、導(dǎo)管堵管

1）、現(xiàn)象

導(dǎo)管已提升很高， 導(dǎo)管底口埋入混凝土接近1 m。但是灌注在導(dǎo)管中的混凝土仍不能涌翻上來(lái)。

2）、原因分析

（1） 由于各種原因使混凝土離析， 粗骨料集中而造成導(dǎo)管堵塞。

（2） 由于灌注時(shí)間持續(xù)過(guò)長(zhǎng)， 最初灌注的混凝土已初凝， 增大了管內(nèi)混凝土下落的阻力， 使混凝土堵管。

3）、治理方法

灌注開(kāi)始不久發(fā)生堵管時(shí)， 可用長(zhǎng)桿沖、搗或用振動(dòng)器振動(dòng)導(dǎo)管。若無(wú)效果， 拔出導(dǎo)管， 用空氣吸泥機(jī)或抓斗將已灌入孔底的混凝土清除， 換新導(dǎo)管， 準(zhǔn)備足夠量的混凝土， 重新灌注。

6.3鋼筋籠在灌注混凝土?xí)r上浮

1）、現(xiàn)象

鋼筋籠入孔， 雖已加以固定， 但在孔內(nèi)灌注混凝土?xí)r，鋼筋籠向上浮移。

2）、原因分析

混凝土由漏斗順導(dǎo)管向下灌注時(shí)， 混凝土的位能產(chǎn)生一種頂托力。該種頂托力隨灌注時(shí)混凝土位能的大小， 灌注速度的快慢， 首批混凝土的流動(dòng)度， 首批混凝土的表面標(biāo)高大小而變化。

3）、預(yù)防措施

（1） 鋼筋骨架上端在孔口處與護(hù)筒相接固定。

（2） 灌注中， 當(dāng)混凝土表面接近鋼筋籠底時(shí)， 應(yīng)放慢混凝土灌注速度， 并應(yīng)使導(dǎo)管保持較大埋深， 使導(dǎo)管底口與鋼筋籠底端間保持較大距離， 以便減小對(duì)鋼筋籠的沖擊。

（3） 混凝土液面進(jìn)入鋼筋籠一定深度后， 應(yīng)適當(dāng)提導(dǎo)管， 使鋼筋籠在導(dǎo)管下口有一定埋深。但注意導(dǎo)管埋入混凝土表面應(yīng)不小于2 m。

6.4灌注混凝土?xí)r樁孔坍孔

1）、現(xiàn)象

灌注水下混凝土過(guò)程中， 發(fā)現(xiàn)護(hù)筒內(nèi)泥漿水位忽然上升溢出護(hù)筒， 隨即驟降并冒出氣泡， 為坍孔征兆。如用測(cè)深錘探測(cè)混凝土面與原深度相差很多時(shí)， 可確定為坍孔。

2）、原因分析

（1） 灌注混凝土過(guò)程中， 孔內(nèi)外水頭未能保持一定高差。在潮汐地區(qū)， 沒(méi)有采取措施來(lái)穩(wěn)定孔內(nèi)水位。

（2） 護(hù)筒刃腳周?chē)┧?孔外堆放重物或有機(jī)械振動(dòng)，使孔壁在灌注混凝土?xí)r坍孔。

（3） 導(dǎo)管卡掛鋼筋籠及堵管時(shí)， 均易發(fā)生坍孔。

3）、治理方法

（1） 灌注混凝土過(guò)程中， 要采取各種措施來(lái)穩(wěn)定孔內(nèi)水位， 還要防止護(hù)筒及孔壁漏水。

（2） 用吸泥機(jī)吸出坍入孔內(nèi)的泥土， 同時(shí)保持或加大水頭高度， 如不再坍孔， 可繼續(xù)灌注。

（3） 如用上法處治， 坍孔應(yīng)不停時(shí)， 或坍孔部位較深，宜將導(dǎo)管、鋼筋籠拔出， 回填粘土， 重新鉆孔。

6.5、埋導(dǎo)管事故

1）、現(xiàn)象

導(dǎo)管從已灌入孔內(nèi)的混凝土中提升費(fèi)勁， 甚至拔不出，造成埋管事故。

2）、原因分析

（1） 灌注過(guò)程中， 由于導(dǎo)管埋入混凝土過(guò)深， 一般往往大于6 m。

（2） 由于各種原因， 導(dǎo)管在埋深過(guò)大情況下（≥15m的時(shí)候），而且未及時(shí)提升， 部分混凝土初凝， 抱住導(dǎo)管。

3）、治理方法

（1） 埋導(dǎo)管時(shí)， 用鏈?zhǔn)交?chē)、千斤頂、卷?yè)P(yáng)機(jī)、挖掘機(jī)、鏟車(chē)等設(shè)備進(jìn)行試拔。

（2） 若拔不出時(shí)， 按斷樁處理。

6.6、樁頭澆注高度短缺

1）、現(xiàn)象

已澆注的樁身混凝土， 沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高再加上50～100cm 的高度。

2）、原因分析

（1） 混凝土灌注后期， 灌注混凝土產(chǎn)生的超壓力減小，此時(shí)導(dǎo)管埋深較小。由于探測(cè)時(shí)， 儀器不精確， 或?qū)⑦^(guò)稠的漿渣、坍落土層誤判為混凝土表面。

（2） 測(cè)錘及吊索不標(biāo)準(zhǔn)， 手感不明顯， 未沉至混凝土表面， 誤判已到要求標(biāo)高， 造成過(guò)早拔出導(dǎo)管， 終止灌注。

3）、治理方法

（1） 盡量采用準(zhǔn)確的水下混凝土表面測(cè)探儀， 提高判斷的精確度。當(dāng)使用標(biāo)準(zhǔn)的測(cè)探錘檢測(cè)時(shí)， 可在灌注接近結(jié)束時(shí)， 用取樣盒等容器直接取樣， 鑒定良好混凝土面的位置。

（2） 對(duì)于水下灌注的柱身混凝土， 為防止剔樁頭造成樁頭短澆事故， 必須在設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高之上， 增加50～100cm 的高度， 低限值用于泥漿比重小的、灌注過(guò)程正常的樁；高限值用于發(fā)生過(guò)堵管、坍孔等灌注不順的樁。

（三）結(jié)束語(yǔ)

施工中實(shí)踐表明、正循環(huán)鉆孔灌注樁的施工是一個(gè)綜合性的過(guò)程，對(duì)施工工藝質(zhì)量控制等方面都做了大量工作。盡管有些質(zhì)量通病是不可避免的，但是只要把控好過(guò)程控制，加強(qiáng)質(zhì)量控制，各質(zhì)量通病會(huì)明顯減少。

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