關(guān)于正循環(huán)鉆孔灌注樁施工的幾點(diǎn)認(rèn)識(shí)

楊明

摘要：在混凝土灌注樁施工中，正循環(huán)鉆孔、正循環(huán)清孔是常用的施工工藝，適用的土層范圍廣，應(yīng)用較多。本文簡(jiǎn)要分析我單位施工的幾根試樁不合格的原因，并對(duì)此地質(zhì)條件下正循環(huán)鉆孔及清孔工藝的適用性做簡(jiǎn)要的分析和探討。

關(guān)鍵詞：灌注樁；正循環(huán)鉆孔；正循環(huán)清孔；Q-s曲線

一、工程概況

我單位施工的鉆孔樁試樁工程，共6根。A700mm直徑3根，入中風(fēng)化砂巖0.7m，設(shè)計(jì)承載力特征值3800kN。A 800mm直徑3根，入中風(fēng)化砂巖0.8m，設(shè)計(jì)承載力特征值4900KN，樁身混凝土強(qiáng)度等級(jí)C40，采用正循環(huán)鉆機(jī)成孔，正循環(huán)清孔，水下澆筑混凝土工藝。后經(jīng)基樁檢測(cè)發(fā)現(xiàn)3根基樁承載力不滿足設(shè)計(jì)承載力要求。

二、場(chǎng)地地質(zhì)條件

根據(jù)勘察單位提供的勘察報(bào)告（中間資料）場(chǎng)地地質(zhì)條件概述如下：

第①層-人工填土：灰黃色、灰褐色，主要由粉質(zhì)粘土回填，呈稍濕～濕、松散～稍密狀態(tài)，局部為耕植土，含植物根莖，局部含少量碎石。

第②層-粉質(zhì)粘土：灰褐色，呈濕、軟塑狀態(tài)，切面稍光滑，搖振反應(yīng)無(wú)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，局部夾薄層可塑狀粉質(zhì)粘土。

第③層-淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土：灰色、灰褐色，呈很濕，流塑狀態(tài)，局部呈軟塑狀態(tài)，稍有光澤，搖震反應(yīng)弱，干強(qiáng)度較低，韌性較低，局部夾薄層軟塑狀粉質(zhì)粘土，局部夾薄層狀粉土、粉砂。

第④層-粉質(zhì)粘土：灰褐色、灰黃色，呈濕、可塑狀態(tài)，切面稍光滑，搖振反應(yīng)無(wú)，干強(qiáng)度中等，韌性中等，局部夾薄層硬塑狀粉質(zhì)粘土，局部夾薄層狀粉土。

第⑤層-粉質(zhì)粘土：灰黃色、黃褐色，呈稍濕、硬塑狀態(tài)，切面稍光滑，搖振反應(yīng)無(wú)，干強(qiáng)度高，韌性高，局部層底含少量砂石，局部夾薄層可塑狀粉質(zhì)粘土，局部夾薄層狀粉土。

第⑥層-強(qiáng)風(fēng)化砂巖：灰黃色、灰褐色，母巖成份強(qiáng)烈風(fēng)化，顆粒礦物成分主要是石英、長(zhǎng)石、方解石，砂質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)松散，手易掰碎，巖體節(jié)理、裂隙發(fā)育，巖體破碎，巖芯主要呈砂狀，局部呈塊狀、柱狀，風(fēng)化程度不均勻，局部夾中風(fēng)化塊石，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅴ級(jí)。

第⑦層-中風(fēng)化砂巖：灰白色、青灰色、紅褐色，局部有硅化現(xiàn)象，柱狀及塊狀結(jié)構(gòu)，層狀構(gòu)造，顆粒礦物成分主要是石英、長(zhǎng)石、方解石，砂質(zhì)膠結(jié)，膠結(jié)較好。該層巖石主要屬較軟巖，局部為軟巖、較硬巖，巖芯呈柱狀，少量呈碎塊狀，巖體節(jié)理、裂隙較發(fā)育，巖體較完整，巖體基本質(zhì)量等級(jí)為Ⅳ級(jí)，母巖成份風(fēng)化程度中等。

勘察報(bào)告（中間資料）樁基設(shè)計(jì)參數(shù)如下表：

樁基設(shè)計(jì)參數(shù)如下表

[層號(hào)＼&巖土名稱＼&泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁＼&＼&＼&qsik＼&深度（m）qpk（KPa）＼&＼&＼&（KPa）＼&15≤l<30＼&30≤l＼&②＼&粉質(zhì)粘土＼&38＼&＼&＼&③＼&淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土＼&26＼&＼&＼&④＼&粉質(zhì)粘土＼&68＼&＼&＼&⑤＼&粉質(zhì)粘土＼&84＼&＼&＼&⑥＼&強(qiáng)風(fēng)化砂巖＼&160＼&1800＼&⑥-1＼&中風(fēng)化砂巖＼&800＼&9000＼&⑦＼&中風(fēng)化砂巖＼&900＼&11000＼&]

三、不合格灌注樁描述及分析

S3#試樁，樁徑800mm，樁身混凝土等級(jí)C40，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)34.0m，實(shí)際樁長(zhǎng)34.9m，設(shè)計(jì)極限承載力9800KN。根據(jù)靜載Q-s曲線加載至3920kN時(shí)，陡降14.33mm，單級(jí)沉降量超過(guò)上一級(jí)5倍，超出規(guī)范要求，判定不符合，繼續(xù)加載至第五級(jí)累計(jì)沉降53.15mm。

根據(jù)勘察報(bào)告提供試樁設(shè)計(jì)參數(shù)，參考樁基技術(shù)規(guī)范公式，計(jì)算側(cè)阻力=5063kN。根據(jù)計(jì)算結(jié)果推測(cè)如果勘察提供參數(shù)準(zhǔn)確的情況下，樁身應(yīng)力應(yīng)該沒(méi)有傳到樁底。結(jié)合取芯報(bào)告，19.23米發(fā)現(xiàn)有30cm無(wú)混凝土芯樣，且芯樣下端頭夾有水泥土，判定19.23處出現(xiàn)斷樁。

S3樁4月17日晚8點(diǎn)開(kāi)孔，終孔時(shí)間4月20日下午4點(diǎn)，4月21日0點(diǎn)第一車(chē)混凝土到現(xiàn)場(chǎng)，0點(diǎn)30分開(kāi)始澆筑，1點(diǎn)30分第二車(chē)混凝土到現(xiàn)場(chǎng)澆筑，2點(diǎn)混凝土補(bǔ)充澆筑完成。結(jié)合我項(xiàng)目管理人員回憶，此樁原因在于澆筑混凝土?xí)r操作工人將導(dǎo)管拔出混凝土面所致。

S2#試樁，樁徑800mm，樁身混凝土等級(jí)C40，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)33.0m，實(shí)際樁長(zhǎng)32.8m，設(shè)計(jì)極限承載力9800KN。根據(jù)靜載曲線加載至5880KN沉降量達(dá)到46.42mm，超出規(guī)范要求，加載至第六級(jí)累計(jì)沉降67.89mm，繼續(xù)加載至第七級(jí)91.78mm，停止檢測(cè)。

根據(jù)勘察提供試樁設(shè)計(jì)參數(shù)，參考樁基技術(shù)規(guī)范公式，計(jì)算側(cè)阻力=5583kn。根據(jù)計(jì)算結(jié)果推測(cè)如果勘察提供設(shè)計(jì)參數(shù)準(zhǔn)確的情況下，樁身應(yīng)力應(yīng)該傳到樁底但是沒(méi)有發(fā)揮。結(jié)合取芯報(bào)告，27米～27.7米偏出樁身取出泥土，27.7米～29米取出土與石子，29米～29.9取出土、碎石、混凝土塊；29.9～33.9取出巖層樣。判定此樁樁底出現(xiàn)問(wèn)題，可能樁底出現(xiàn)塌孔或沉渣較厚。

S2#試樁4月21日11點(diǎn)18分開(kāi)鉆，4月24日早晨6點(diǎn)進(jìn)入巖層，終孔時(shí)間2015年4月25日上午9點(diǎn)，終孔深度32.8米， 11點(diǎn)10分第一次清孔清孔完成，14點(diǎn)下放鋼筋籠、導(dǎo)管完成，二次清孔下午3點(diǎn)40分完成，4月25日下午3點(diǎn)40分第一車(chē)混凝土灌注，4點(diǎn)30分第二車(chē)混凝土灌注，5點(diǎn)30分混凝土補(bǔ)充澆筑完成。結(jié)合我項(xiàng)目管理人員回憶，此根樁原因在于二清結(jié)束至澆筑混凝土前出現(xiàn)孔底塌孔或者沉渣過(guò)厚。

S6#試樁樁，徑700mm，樁身混凝土等級(jí)C40，設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)35.0m，實(shí)際樁長(zhǎng)36.6m，設(shè)計(jì)極限承載力7600KN。根據(jù)靜載曲線加載至5880KN沉降量達(dá)到46.42mm，超出規(guī)范要求，加載至第六級(jí)累計(jì)沉降67.89mm，繼續(xù)加載至第七級(jí)91.78mm，停止檢測(cè)。

四、分析

建設(shè)單位針對(duì)上述不合格樁進(jìn)行了取芯、小應(yīng)變等檢測(cè)并組織召開(kāi)專家論證會(huì)。我單位仔細(xì)查閱了所有灌注樁的施工記錄，結(jié)合勘察報(bào)告，圖紙及專家意見(jiàn)，經(jīng)計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)：

1、試樁設(shè)計(jì)根據(jù)勘察報(bào)告中間資料設(shè)計(jì)，勘察中間報(bào)告與取芯單位所給出的地層劃分和風(fēng)化巖層樁基設(shè)計(jì)參數(shù)出入較大。

2、設(shè)計(jì)單位試樁承載力以樁身混凝土強(qiáng)度控制，對(duì)樁底沉渣要求較高。

根據(jù)上述分析在采用正循環(huán)鉆機(jī)施工軟塑～流塑狀土層較厚的端承樁時(shí)，提出幾點(diǎn)建議：

1、施工前現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)員應(yīng)根據(jù)勘察報(bào)告和設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算基樁承載力，如果計(jì)算的結(jié)果和設(shè)計(jì)承載力相差不多，應(yīng)嚴(yán)格控制成孔質(zhì)量，保證孔底沉渣在5cm以內(nèi)。

2、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)配置泥漿指標(biāo)測(cè)量?jī)x器，嚴(yán)格按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求控制泥漿指標(biāo)，防止出現(xiàn)縮頸、塌孔、沉渣過(guò)厚等問(wèn)題。

3、縮短一次清孔結(jié)束至混凝土灌注間隔時(shí)間，水下混凝土灌注嚴(yán)格按照規(guī)范要求，保證初灌量，設(shè)置隔水栓。

4、采用回旋鉆成孔進(jìn)尺較慢，施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)臺(tái)操作人員的監(jiān)督管理，防止將鉆頭懸空不按規(guī)程鉆進(jìn)成孔。

5、重視二次清孔，嚴(yán)格按照操作規(guī)程測(cè)試孔底0.5m內(nèi)泥漿指標(biāo)。

6、此種地層建議采用正循環(huán)成孔反循環(huán)清孔工藝。

參考文獻(xiàn)：

[1]《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》（JGJ94-2008）.

[2]《建筑樁基檢測(cè)規(guī)范》（JGJ106-2014）.

[3]《施工手冊(cè)第五版》