就地灌注混凝土樁的施工工藝

程燕

（山西省第三建筑工程公司）

就地灌注混凝土樁的施工工藝

程燕

（山西省第三建筑工程公司）

隨著鉆井技術(shù)的成熟，鉆機(jī)性能的不斷完善，鉆孔灌注樁的應(yīng)用將進(jìn)入一個新階段。本文主要介紹鉆孔灌注樁的施工方法和設(shè)備，就常用的鉆孔灌注樁的特點(diǎn)和施工方法作介紹，重點(diǎn)對鉆孔灌注樁的施工工藝流程作了詳細(xì)的說明。

鉆孔灌注樁；施工工藝；灌注水下混凝土

1　鉆孔灌注樁的特點(diǎn)

鉆孔灌注樁的樁長可以根據(jù)持力土層的起伏面變化，并按使用期間可能出現(xiàn)的最不利內(nèi)力組合配置鋼筋，鋼筋用量較少，便利施工，故應(yīng)用較為普遍，某些省市橋梁柱基中鉆孔清灌注樁占80％以上。鉆孔灌注樁的優(yōu)點(diǎn)有：振動及噪音??；施做大直徑樁；樁接頭；長度的調(diào)節(jié)容易；檢驗(yàn)樁側(cè)及樁底土的性質(zhì)和類別；斜近建筑物影響小。缺點(diǎn)；有排水和棄土問題；不能進(jìn)行小直徑樁施工；撓動了地基，故承載力相對叫囂較小；樁身的質(zhì)量可靠性較預(yù)制樁小。

2　鉆孔方法

鉆孔的方法可歸納為三種類型：即沖擊法、沖抓法與旋轉(zhuǎn)法。沖擊法系用沖擊鉆機(jī)或卷揚(yáng)機(jī)帶動沖錐，借助錐頭自重下落產(chǎn)生的沖擊力反復(fù)沖擊破碎土石或把土石擠入孔壁中，用泥漿浮起鉆渣，或用抽渣筒或空氣吸泥機(jī)排出鉆渣而形成鉆孔。沖抓法系用沖抓錐靠自重產(chǎn)生沖擊力切人土層或破碎土層，葉瓣抓土、棄土以形成鉆孔。旋轉(zhuǎn)法系用人力或鉆機(jī)，通過鉆桿帶動錐或鉆頭旋轉(zhuǎn)切削土壤，用泥漿浮起排出鉆渣形成鉆孔。根據(jù)上述各種鉆孔方法的適用范圍和特點(diǎn)，結(jié)合機(jī)具設(shè)備供應(yīng)情況、設(shè)計(jì)和工期要求以及土層狀況，可以正確的選擇鉆孔方法。

3　鉆孔灌注樁的施工工藝流程

鉆孔灌注樁施工因成孔方法的不同和現(xiàn)場情況各異，施工工藝流程不會完全相同。在離工前，要安排好施工計(jì)劃，編制具體的工藝流程圖，作為安排各工序施工操作和進(jìn)度的依據(jù)。參照各地的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)同時有幾個樁位施工時，要注意相互的配合，避免干擾與沖突，并盡可能地做到均衡地使用機(jī)具與勞動力，既要抓緊新鉆孔的施工，也要做好已成樁的養(yǎng)護(hù)和質(zhì)量檢驗(yàn)工作。

鉆孔灌注樁施工，必須由有經(jīng)驗(yàn)的施工人員主持，并掌握場地的地質(zhì)與水文地質(zhì)情況，保證鉆孔設(shè)備完好，施工記錄完善。鉆孔灌注樁施工的主要工序是：設(shè)護(hù)筒→制備泥漿→鉆孔→清底→鋼筋籠制作與吊裝以→灌注水下混凝土。下面就其要點(diǎn)簡略介紹：

（1）埋設(shè)護(hù)筒：鉆孔成敗的關(guān)鍵是防止孔壁坍塌。當(dāng)鉆孔較深時，在地下水位以下的孔壁土在水壓力下會向孔內(nèi)坍塌，甚至發(fā)生流砂現(xiàn)象。鉆孔內(nèi)若能保持比地下位高的水頭，增加孔內(nèi)靜水壓力，能穩(wěn)定孔壁、防止坍孔。護(hù)筒要求堅(jiān)固耐用，不漏水，其內(nèi)徑應(yīng)比鉆孔直徑大（旋轉(zhuǎn)鉆約大2cm，潛水鉆、沖擊或沖抓錐約大40cm），每節(jié)長度約2～3m。一般常用鋼護(hù)筒，在陸上與深水中均能使用，鉆孔完成，可取出重復(fù)使用。埋設(shè)護(hù)筒如圖1所示。護(hù)筒底部及其周圍一定范圍內(nèi)應(yīng)夯填粘土，借助粘土壓力及隔水作用，保持護(hù)筒穩(wěn)定，保護(hù)孔口地面。在深水中埋設(shè)護(hù)筒時，先打入導(dǎo)向架，再用錘擊或振動加壓沉入護(hù)筒。護(hù)筒入土深度視土質(zhì)與流速而定。護(hù)筒平面位置的偏差不得大于5cm，傾斜度不得大于1％。

圖1　護(hù)筒埋設(shè)示意圖

（2）泥漿制備：鉆孔泥漿由水、粘土（膨潤土）和添加劑組成，具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內(nèi)外滲流，防止坍孔的作用。泥漿稠度應(yīng)視地層變化或操作要求機(jī)動掌握，泥漿太稀，排渣能力小，護(hù)壁效果差；泥漿太稠會削弱鉆頭沖擊功能，降低鉆進(jìn)速度。

（3）成孔：灌注樁的成孔方法很多，各自適應(yīng)于不同地層與環(huán)境條件。在橋梁工程中應(yīng)用較多的有：沉管灌注樁、鉆孔（沖孔）或挖孔灌注樁等等。

①沉管灌注樁：采用錘擊或振動方法將鋼管沉入土內(nèi)，然后在管內(nèi)灌注混凝土（或鋼筋混凝土），隨灌隨拔管而形成灌注樁。鋼管下端應(yīng)設(shè)活瓣樁尖或預(yù)制混凝土樁尖，并保持樁尖在樁管中線上。預(yù)制混凝土樁尖混凝土標(biāo)號不得低于C30。

②鉆孔（沖孔）灌注樁：一般采用螺旋鉆頭或沖擊錐等成孔，或用旋轉(zhuǎn)機(jī)具輔以高壓水沖成孔，現(xiàn)常用的方法是：

a.正循環(huán)回轉(zhuǎn)法：系利用鉆具旋轉(zhuǎn)切削土體鉆進(jìn)，泥漿泵將泥漿壓進(jìn)泥漿籠頭，通過鉆桿中心從鉆頭噴人鉆孔內(nèi)，泥漿挾帶鉆渣沿鉆孔上升，從護(hù)筒頂部排漿孔排出至沉淀池，鉆渣在淀而泥漿流人泥漿池循環(huán)使用。其特點(diǎn)是鉆進(jìn)與排渣同時連續(xù)進(jìn)行，在用的土層中鉆進(jìn)速度較快，但需設(shè)置泥漿槽、沉淀池等，施工占地較多，且機(jī)具設(shè)備較復(fù)雜。

b.反循環(huán)回轉(zhuǎn)法：與正循環(huán)法不同的是泥漿輸入鉆孔內(nèi)，然后從鉆頭的鉆桿下口吸迸，通過鉆桿中心排出至沉淀池內(nèi)。其鉆進(jìn)與排渣效率較高，但接長鉆桿時裝卸麻煩，鉆渣容易堵塞管路。另外，因泥漿是從上向下流動，孔壁坍塌的可能性較正循環(huán)法的大，為此需用較高質(zhì)量的泥漿。

c.沖抓錐法：沖抓錐不需鉆桿，鉆進(jìn)與提錐卸土均較推鉆快。由于錐瓣下落時對土層有一股沖擊力，故適用的土質(zhì)較廣。但不能鉆斜孔，鉆孔深度超過20cm后，其鉆孔進(jìn)度大為降低，當(dāng)孔內(nèi)遇到漂石或探頭石時沖抓較困難，需改用沖擊錐鉆進(jìn)。

d.沖擊錐法：本法適用于各類土層。實(shí)心錐適用于漂、卵石和軟巖層，空心錐（管錐）適用于其它土層。

（4）孔徑檢查與清孔：鉆孔的直徑、深度和孔形直接關(guān)系到成樁質(zhì)量，是鉆孔樁成敗的關(guān)鍵。為此，在鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度后，應(yīng)采用適當(dāng)器具對孔深、孔徑、孔形等認(rèn)真檢查，符合設(shè)計(jì)要求后，填寫“終孔檢查證”。

（5）鋼筋籠的制作與吊裝：為保證鋼筋籠有一定的剛度，便入吊裝及保證主鋼筋受力后縱向穩(wěn)定，住鋼筋直徑不宜小于14mm，且每根主筋不少于8根，主筋凈距不小于8cm。保護(hù)凈距不小于5cm，箍筋直徑不小于8cm，其中距一般為200～400cm。

（6）灌注水下混凝土：

①灌注方法：導(dǎo)管法施工過程施工中，將導(dǎo)管居中插入到孔底0.30～0.40m（不能插入孔底沉積的泥漿中），導(dǎo)管上口接漏斗，在接口處設(shè)隔水栓，以隔絕混凝土與導(dǎo)管內(nèi)水的接觸。在漏斗中存?zhèn)渥銐驍?shù)量的混凝土后，放開隔水栓，存?zhèn)涞幕炷吝B同隔水栓向孔底猛落，這時孔內(nèi)水全部壓出，并使導(dǎo)管下口埋入孔內(nèi)混凝土1～1.5m，并保證鉆孔中的水不可能重新流入導(dǎo)管。隨著混凝土不斷通過漏斗、導(dǎo)管灌入鉆孔，鉆孔內(nèi)初期灌注的混凝土及起上面的水和泥漿不斷被頂托升高，相應(yīng)地不斷提升導(dǎo)管和拆除導(dǎo)管，直到鉆孔灌注混凝土完畢。

②對混凝土材料的要求：由于是水下灌注為了保證質(zhì)量，混凝土的配合比按設(shè)計(jì)強(qiáng)度的混凝土標(biāo)號提高20％進(jìn)行設(shè)計(jì)；混凝土應(yīng)有必要的流動性，以落度表示，宜在180～220mm范圍內(nèi)；每立方米混凝土水泥用量不少于350kg，水灰比宜用0.5，并可適當(dāng)提高含沙（宜采用40～50％）使混凝土有較好的和易性；為防卡管，石料盡可能用卵石，適宜粒徑5～30mm，最大粒徑不應(yīng)超過40mm。

4　鉆孔事故處理

（1）坍孔：應(yīng)認(rèn)真分析原因和查明位置，然后進(jìn)行處理。坍孔不嚴(yán)重時，可回填至坍孔位置以上，并采取改善泥漿性能，加高水頭、埋深護(hù)筒等措施，繼續(xù)鉆迸。坍孔嚴(yán)重時，應(yīng)立即將鉆孔全部用砂或小礫石夾粘土回填，暫停一段時間后，查明坍孔原因，采取相應(yīng)措施重鉆。坍孔部位不深時，可采取深埋護(hù)筒法，將護(hù)筒周圍土夯填實(shí)，重新鉆孔。

（2）孔身偏斜、彎曲：一般可在偏斜處吊住鉆錐反復(fù)掃孔，使鉆孔正直。偏斜嚴(yán)重時，應(yīng)回填粘性土到偏斜處，待沉積密實(shí)后重新鉆進(jìn)。

（3）擴(kuò)孔、縮孔：應(yīng)采取防止坍孔和鉆錐擺動過大的措施?？s孔是鉆錐磨損過甚、焊補(bǔ)不及時或因地層中有遇水膨脹的軟土、粘土泥巖造成的。對前者應(yīng)及時補(bǔ)焊鉆錐，對后者應(yīng)用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁。對已發(fā)生的縮孔，宜在該處用鉆錐上下反復(fù)掃孔以擴(kuò)大孔徑。

（4）鉆孔漏漿：如護(hù)筒內(nèi)水頭不能保持，宜采取將護(hù)筒周圍回填土筑實(shí)、增加護(hù)筒埋置深度、適當(dāng)減小水頭高度或加稠泥漿、倒入粘土慢速轉(zhuǎn)動等措施；用沖擊法鉆孔時，還可填入片石、碎卵石土，反復(fù)沖擊以增強(qiáng)護(hù)壁。

（5）梅花孔：由于鉆錐的轉(zhuǎn)向裝置失靈、泥漿太稠、鉆錐旋轉(zhuǎn)阻力過大或沖程太小，鉆錐來不及旋轉(zhuǎn)，易發(fā)生梅花孔（或十字槽孔，多見于沖擊鉆孔），可采用片石或卵石與粘土的混合物回填鉆孔，重新沖擊鉆進(jìn)。

（6）卡鉆：卡鉆常發(fā)生在沖擊鉆孔，卡鉆后不宜強(qiáng)提，只宜輕提，輕提不動時，可用小沖擊鉆錐沖擊或用沖、吸的方法將鉆錐周圍的鉆渣松動后再提出。

5　結(jié)論

鉆孔灌注樁施工應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、樁徑的大小、入土深度和機(jī)具設(shè)備等條件選用適當(dāng)?shù)你@具和鉆孔方法，以保證能順利達(dá)到預(yù)計(jì)孔深，然后清孔，吊放鋼筋籠架，灌注水下混凝土。實(shí)踐證明，在就地灌注混凝土樁施工中，只要鉆孔方法正確，各項(xiàng)指標(biāo)控制適當(dāng)，樁的質(zhì)量就可以得到保證，橋梁的安全也就得以保證。

U445.554

A

1673-0038（2015）29-0124-02

2015-7-3

程燕（1981-），女，山西長治人，工程師，大學(xué)本科，畢業(yè)于太原理工大學(xué)，土木工程專業(yè)，主要從事房屋建筑工程造價管理工作。