鹽漬土地區(qū)鋼筋混凝土灌注樁成孔施工工藝

鹽漬土地區(qū)鋼筋混凝土灌注樁成孔施工工藝

灌注樁是在施工現(xiàn)場(chǎng)的樁位上成孔，接著在孔內(nèi)灌注混凝土或鋼筋混凝土而建成的樁。在鹽漬土地區(qū)，該樁成樁工藝復(fù)雜，質(zhì)量影響因素較多。本文就鹽漬土地區(qū)鋼筋混凝土灌注樁施工技術(shù)進(jìn)行探究。

鹽漬土；鋼筋混凝土；灌注樁

1 工程概況

1.1 該建筑工程基礎(chǔ)設(shè)計(jì)為鉆孔灌注樁，樁基安全等級(jí)為二級(jí)，樁徑為600mm，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)26m。總樁數(shù)為445根。樁身采用C35混凝土。試樁極限承載力為2400kN/根。

1.2 工程地質(zhì)情況：第一層雜填土厚度1m～3m，第二層濕陷性粉土夾雜部分鹽漬土厚度2.0m～6.50m，第三層粉土，濕，夾雜較多鹽漬土厚度7.2m～11.20m，第四層粉土，濕，局部呈現(xiàn)淤泥狀厚度1.80m～5.20m，第五層粉土，濕，局部夾粉細(xì)砂，厚度7.00m～11.90m。該場(chǎng)地地下水位在自然地面以下2.69m～7.30m，含水層為弱透水層，屬潛水，第二層和第三層的區(qū)域在長(zhǎng)期浸水的情況下，對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，在干濕交替的情況下具有中等腐蝕性。

鹽漬土是本工程的主要特點(diǎn)，也是主要難點(diǎn)，必須對(duì)鹽漬土的特性進(jìn)行認(rèn)真分析和研究。從鹽漬土三相組成來看，氣相與非鹽漬土相似；液相為水鹽溶液；固相除土顆粒外，還包含難溶結(jié)晶鹽、易溶結(jié)晶鹽。鹽漬土的鹽分隨外界環(huán)境變化在土體中固相和液相之間相互轉(zhuǎn)化。在溫度變化和足夠的水浸入鹽漬土?xí)r，固相可溶鹽分被溶解，變呈液相，這時(shí)土體結(jié)構(gòu)失去鹽質(zhì)膠結(jié)作用而變得松散，土體孔隙增大，強(qiáng)度降低，壓縮性增大。當(dāng)鹽漬土干燥時(shí)，液相水鹽溶液中的鹽分析出，呈固態(tài)，部分鹽分可對(duì)粗顆粒地基土起到膠結(jié)左右，強(qiáng)度稍有增強(qiáng)，對(duì)細(xì)顆粒大多在地表附近形成鹽霜，破壞土體結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重時(shí)形成云朵狀凸起松散層。

鹽漬土的溶陷性主要是因?yàn)橥林锌扇茺}在浸水作用下，鹽分溶解并被水帶走，導(dǎo)致土體強(qiáng)度喪失，鹽漬土溶陷性的判斷多以篩分試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行，當(dāng)洗鹽后粒徑大于2mm的顆粒不到全部體積的70%時(shí)，考慮到影響顆粒組分的骨架作用，就必須考慮溶陷性的影響。

鹽漬土的工程特性除了要考慮溶陷性的工程特性外，還應(yīng)對(duì)其腐蝕性格外注意。其腐蝕性對(duì)工程的影響非常大。嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致混凝土的強(qiáng)度減少甚至喪失，鋼筋的銹蝕導(dǎo)致鋼筋斷面削弱。影響混凝土結(jié)構(gòu)腐蝕性的離子主要為鹽漬土中的SO4

2-，鹽漬土中的CL-離子對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋產(chǎn)生腐蝕性。埋置于鋼筋混凝土中的鋼筋具有一層堿性保護(hù)膜，鋼筋在堿性環(huán)境中不致銹蝕，但土中的氯離子通過混凝土的孔隙可破壞堿性保護(hù)膜，造成鋼筋銹蝕。所以，鹽漬土對(duì)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的影響是非常大的，需要就此進(jìn)行專項(xiàng)施工方案的研究和部署。

在樁基工程施工中，由于鹽漬土的溶陷性，導(dǎo)致鉆孔過程鹽漬土受到水的浸泡而喪失土體強(qiáng)度，從而引起塌孔。所以，鹽漬土的溶陷性是本工程成孔施工過程中重點(diǎn)考慮的問題。由于鹽漬土的腐蝕性，選擇混凝土的類別和鋼筋保護(hù)的措施，是本工程材料選擇和加工制作重點(diǎn)考慮的問題。

2 施工工藝

本工程采用泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁。

2.1 鉆孔工藝

鉆孔灌注樁可以分為正循環(huán)和反循環(huán)兩種工藝。

正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔的工藝原理是由空心鉆干內(nèi)部通入泥漿或高壓水，從鉆桿底部噴出，攜帶鉆下的土渣沿孔壁向上流動(dòng)，由孔口將土渣帶出流入泥漿池。正循環(huán)具有設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，費(fèi)用較低等優(yōu)點(diǎn)；適用于小直孔（Φ＜0.8m），但排渣能力較弱。

反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔的工藝原理與正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔的情況相反。反循環(huán)工藝泥漿上流的速度較高，能攜帶大量的土渣。反循環(huán)成孔是目前大直徑樁成孔的有效的一種施工方法。適用于大直徑孔（Φ＞0.8m）。

因?yàn)楸竟こ淘O(shè)計(jì)樁徑600，小于800mm，所以采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔。

2.2 泥漿制備與處理。采用優(yōu)質(zhì)黏土拌制泥漿，施工時(shí)保持漿液面穩(wěn)定。澆注灌注樁混凝土以前，進(jìn)行第二次清孔，同時(shí)檢驗(yàn)一次泥漿性能，檢測(cè)的內(nèi)容，包括密度、含砂率和黏度。

2.2.1 泥漿的配制

護(hù)壁泥漿一般由水、黏土（或膨潤土）和添加劑按一定比例配置而成，通過機(jī)械在泥漿池、鉆孔中攪拌均勻。泥漿池容量不小于樁體的3倍。

為保證第二層和第三層鹽漬土易塌孔地質(zhì)層的成孔質(zhì)量并將孔底清理干凈，對(duì)泥漿的比重與粘度明確指標(biāo)，

2.3 成孔

用鉆孔機(jī)械進(jìn)行灌注樁成孔時(shí)，為防止塌孔，鉆?孔作業(yè)要經(jīng)常對(duì)鉆孔泥漿進(jìn)行監(jiān)測(cè)和試驗(yàn)，鉆孔時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況的變化而調(diào)整泥漿濃度，鉆速、鉆壓和泥漿泵量。泥漿的比重，粘土夾亞粘土層時(shí)泥漿比重1.20左右，亞粘土層時(shí)，泥漿比重調(diào)制為1.25左右，鹽漬土土層需要增大到1.3～1.5。泥漿通過鉆桿中心壓至鉆頭底部邊沖刷邊旋轉(zhuǎn)切削，同時(shí)利用孔內(nèi)泥漿的壓力和水壓力起護(hù)壁作用。當(dāng)達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，要保持孔內(nèi)水位高于地下水位1m～1.5m。泥漿配和比為水：膨土：粘土：NaOH =1000∶100∶60∶1.5。

良好的泥漿可使孔壁形成一層粘性好、密度大滲透性差的泥皮，這層泥皮可防止孔內(nèi)泥漿外滲，大大減緩孔內(nèi)水頭降低的速度，這也是使孔壁穩(wěn)定的有效措施。

膨潤土是決定泥漿好壞的一項(xiàng)重要指標(biāo)。膨潤土是一種黏土巖、亦稱蒙脫石黏土巖、一般為白色、淡黃色，硬度1～2，密度2g/cm3～3g/cm3。膨潤土的主要礦物成分是蒙脫石，含量在85%～90%。

我們將某些分子聚集在膨潤土表面的現(xiàn)象，稱為膨潤土的吸附作用。鉆井和打樁成孔的泥漿經(jīng)常利用膨潤土礦物的吸附特性來調(diào)整不同使用目的的泥漿參數(shù)，如添加降濾失劑，就是通過高分子聚合物一端吸附在膨潤土顆粒表面，另一端溶于水使膨潤土顆粒和水分子之間產(chǎn)生了一種間接的聯(lián)系。形成了一種橋聯(lián)作用，減少了泥漿中的自由水，改變了泥漿的性能參數(shù)，達(dá)到降低濾失率的目的。

2.2.2 泥漿的處理

為保證泥漿指標(biāo)滿足規(guī)范要求，分別開挖造漿池（制漿池），沉淀池和循環(huán)池（泥漿池），用優(yōu)質(zhì)土在造漿池內(nèi)按規(guī)定比例配制泥漿，通過泥漿泵將泥漿由鉆桿壓入鉆孔內(nèi)，再由孔內(nèi)流入沉淀池，經(jīng)過沉淀的泥漿循環(huán)使用，便于排渣。

2.2.3 埋設(shè)護(hù)筒

將護(hù)筒周圍0.5m～1m范圍內(nèi)土挖除，夯填粘土至護(hù)筒底0.5m以下。護(hù)筒四周用粘土夯實(shí)或碎石土填實(shí)，護(hù)筒頂端的泥漿溢出口高出地下水位1.5m左右，護(hù)筒埋深至少1m～1.5m，并高出地面0.3m左右。

在亞粘土、粘土層用稀泥漿護(hù)壁，即適當(dāng)減少鉆進(jìn)泥漿的比重和粘度，目的是使孔壁達(dá)到基本穩(wěn)定，不出現(xiàn)塌孔。在鹽漬土層中即在鉆進(jìn)時(shí)采用比重、粘度較大的泥漿。應(yīng)慢速、稠泥漿（比重≥1.30）鉆進(jìn)，在進(jìn)入重度鹽漬土層后，低檔慢速鉆進(jìn)。

孔底沉淀層厚度在清孔后和混凝土灌注前必須滿足圖紙要求或小于規(guī)范要求，嚴(yán)禁使用增加鉆孔深度代替沉淀層厚度，以免影響樁體底部的承載力要求。

終孔與清孔：鉆至設(shè)計(jì)規(guī)定的孔深后，按規(guī)范規(guī)定，進(jìn)行終孔和沉渣的檢查。清孔分兩次進(jìn)行。

第一次清孔時(shí)：在鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)，對(duì)孔深、孔徑、孔的垂直度等進(jìn)行檢查，符合要求后進(jìn)行第一次清孔。以原土造漿的鉆孔，清孔可用射水法，同時(shí)鉆機(jī)只鉆不進(jìn)，帶泥漿相對(duì)密度講到1.1左右即認(rèn)為清孔合格。第二次清孔：鋼筋骨架、導(dǎo)管安放完畢，混凝土澆筑之前，進(jìn)行第二次清孔。第二次清孔根據(jù)孔徑、孔深、設(shè)計(jì)要求采用正循環(huán)、泵吸反循環(huán)、氣舉反循環(huán)等方法進(jìn)行。一般應(yīng)滿足下列要求：沉渣厚度：摩擦樁≤300mm，端承樁≤50mm，摩擦端承≤100mm；泥漿性能指標(biāo)在澆筑混凝土前，孔底500mm以內(nèi)的相對(duì)密度≤1.25，黏度≤28s，含砂率≤8%。

3 混凝土工程

3.1 對(duì)于鹽漬土地質(zhì)的腐蝕性，混凝土選取應(yīng)為普通硅酸鹽水泥制作，注漿所選用的水泥也是普通硅酸鹽水泥。另外，混凝土保護(hù)層按照50mm確定，以確保鋼筋不受到鹽漬土銹蝕。

3.2 混凝土灌注前，混凝土坍落度應(yīng)介于180mm～200mm時(shí)方可使用。每根樁前七罐混凝土的水灰比適當(dāng)減少，因?yàn)榈叵滤^豐富，以減少地下水對(duì)混凝土的影響。

控制首罐混凝土灌注量不小于1.5m3，確保導(dǎo)管埋深不小于2.0m。隨著混凝土面的上升，及時(shí)適當(dāng)?shù)奶嵘筒鹦秾?dǎo)管，導(dǎo)管埋入混凝土中的最大深度不超過5.0m，導(dǎo)管底端埋入混凝土面以下不小于2.0。

3.3 混凝土的充盈系統(tǒng)應(yīng)滿足試樁確定下來的參數(shù)值，不能小于1.2。

3.4 為確保樁頂質(zhì)量，在樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高以上應(yīng)加灌一定高度，一般為0.5m～1.0m，以保證樁頭混凝土強(qiáng)度，灌注結(jié)束后將此段混凝土清除。在撥除最后一段長(zhǎng)導(dǎo)管時(shí)，拔管速度要慢，防止起拔過快或護(hù)向傾伴造成樁頂部位砼疏松、夾泥、夾砂等。

結(jié)語

鹽漬土地區(qū)施工鋼筋混凝土灌注樁，是我們遇到的一個(gè)新課題，經(jīng)過研究和專家探討，我們成功地解決了成孔中的塌孔問題和鹽漬土對(duì)于地下鋼筋混凝土的腐蝕問題。工程施工經(jīng)檢測(cè)，達(dá)到了設(shè)計(jì)效果。

[1] JGJ106-2003，建筑樁基檢測(cè)技術(shù)規(guī)范[S].

[2]王成剛.高層建筑灌注樁施工應(yīng)用技術(shù)探討[J].山西建筑，2013（08）.

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