淺談鉆孔灌注樁的施工控制

張曉明

(淮北信和水利建筑工程有限公司 工程部，安徽 淮北 235000)

淺談鉆孔灌注樁的施工控制

張曉明

(淮北信和水利建筑工程有限公司 工程部，安徽 淮北 235000)

鉆孔灌注樁施工原理簡單，工藝復(fù)雜，施工過程控制較為困難，但其造價(jià)低、施工快，對各種地質(zhì)條件的適應(yīng)性強(qiáng)，在工程建設(shè)中被大量應(yīng)用。但在施工過程中如果控制不當(dāng)，就會出現(xiàn)塌孔、縮徑、夾渣或斷樁等質(zhì)量問題。因此，在施工中要采取措施，必須特別注意成樁的每一道施工工序，加強(qiáng)質(zhì)量控制和檢驗(yàn)，以確保工程質(zhì)量。

鉆孔灌注樁；水下混凝土灌注；施工控制

鉆孔灌注樁是在泥漿護(hù)壁條件下，利用鉆孔機(jī)械直接在樁位上成孔，采用導(dǎo)管法灌注水下混凝土而成的樁，按成孔設(shè)備和方法屬于非擠土樁。它在施工中具有無噪音、無振動、無擠土，對周圍環(huán)境干擾和影響小等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合市區(qū)內(nèi)施工。[1]目前鉆孔灌注樁在橋梁工程及高層建筑工程中應(yīng)用比較廣泛,其施工原理比較簡單，但其施工過程較為復(fù)雜。在施工過程中影響成樁質(zhì)量的因素較多，如果控制不當(dāng)，就會出現(xiàn)塌孔、縮徑、夾渣或斷樁等質(zhì)量問題?，F(xiàn)就鉆孔灌注樁的施工控制淺談如下：

1 施工準(zhǔn)備工作

鉆孔樁施工提前做好樁位放樣，整理場地，布設(shè)施工便道，工作平臺或筑好圍堰，做好施工場地平整，安設(shè)施工設(shè)備，準(zhǔn)備各項(xiàng)工程用料，落實(shí)供電、供水，待準(zhǔn)備就緒后開始施工。

2 鉆孔樁施工泥漿循環(huán)系統(tǒng)制備

在黏土層和粉質(zhì)粘土層中鉆孔時(shí)，可采用清水鉆進(jìn)以原土自造泥漿護(hù)壁。在砂土層或流砂層中成孔時(shí)，則應(yīng)采用制備的泥漿護(hù)壁。泥漿制備要依據(jù)工程地質(zhì)情況、施工機(jī)具、施工工藝和地下土層情況進(jìn)行配比設(shè)計(jì)，泥漿中所用的土可選用膨潤土或高塑性粘土，也可以加入甲基纖維素外加劑。

規(guī)劃布置施工現(xiàn)場時(shí)，應(yīng)首先考慮泥漿循環(huán)系統(tǒng)的安設(shè)，以保證循環(huán)作業(yè)時(shí)，泥漿流動順暢。泥漿循環(huán)系統(tǒng)由泥漿循環(huán)池、沉淀池、循環(huán)槽、泥漿泵等組成，沉淀池深2.0m左右，泥漿池深1～1.5m，池四周及流槽均用磚砌筑，流槽內(nèi)側(cè)用水泥砂漿抹面。

3 鉆孔

3.1 鉆孔施工準(zhǔn)備

根據(jù)建設(shè)單位提供的坐標(biāo)控制點(diǎn)和相應(yīng)的高程點(diǎn)，用全站儀準(zhǔn)確放出鉆孔樁位置，并測量該處的水平標(biāo)高，以控制鉆孔樁標(biāo)高。

鋼護(hù)筒一般采用4～8mm厚的鋼板制作。鋼護(hù)筒內(nèi)徑宜大于鉆頭直徑100～200mm，為便于泥漿循環(huán),上部開設(shè)溢水孔。每節(jié)高2.0m，若鋼護(hù)筒埋深超過2.0m，則采用接長焊接辦法。

正確控制護(hù)筒底部和頂部的標(biāo)高。護(hù)筒埋入深度不應(yīng)小于1m(粘土)～1.5m(砂土)，置于較密實(shí)的土層中。護(hù)筒頂面宜高出施工水位或地下水位2m，并宜高出施工地面0.3m。鋼護(hù)筒采用挖孔埋設(shè)，在護(hù)筒周圍填筑粘土之前準(zhǔn)確定位護(hù)筒中線和垂直度，經(jīng)檢查符合要求后，分層對稱夯實(shí)粘土。

3.2 鉆孔泥漿的性能和指標(biāo)

(1)泥漿比重為1.05～1.25。

(2)漏斗粘度為16～28S。

(3)含砂率小于4%。

(4)膠體率大于95%。

(5)失水量小于30ml/30min。[2]

(6)PH值：8～10；

泥漿須充分拌制均勻。

3.3 鉆機(jī)就位

鉆機(jī)就位必須水平、穩(wěn)固，檢查鉆機(jī)平臺水平情況，將鉆桿對準(zhǔn)鉆孔樁位，特別注意鉆桿的垂直度。使鉆機(jī)回轉(zhuǎn)中心對準(zhǔn)護(hù)筒中心，其偏差小于20mm。

3.4 鉆孔施工

鉆機(jī)開鉆前要再次檢查各種機(jī)具、設(shè)備狀態(tài)情況以及水、電管路的暢通情況，確保正常使用。開鉆時(shí)應(yīng)低速鉆進(jìn)，不能過猛或突然變速，起落鉆頭速度均勻。鉆孔時(shí)，孔內(nèi)水位宜高出護(hù)筒底部0.5m以上或高出地下水位以上1.5～2m。[3]施工中要常檢查鉆機(jī)平臺的平整度和鉆桿的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差立即調(diào)整，防止鉆孔偏斜。

鉆孔應(yīng)一次成孔，不得中途停頓。

在成孔過程中應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)條件，隨時(shí)檢查泥漿密度。注入的泥漿密度宜控制在1.15左右，攜帶鉆渣排出泥漿的密度宜為1.25～1.45，流砂層等不良地層應(yīng)適當(dāng)增大泥漿密度。

鉆進(jìn)過程中，對進(jìn)尺情況進(jìn)行記錄，分析鉆進(jìn)地層情況，合理及時(shí)的調(diào)整各種參數(shù)。鉆進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)土質(zhì)情況、孔徑、孔深和供水、供漿量的大小確定，在淤泥和淤泥質(zhì)粘土中不宜大于1m/min，在較硬的土層中以鉆機(jī)無跳動、電機(jī)不超荷為準(zhǔn)。[4]保持鉆機(jī)穩(wěn)定。

施工中出現(xiàn)異常情況時(shí)應(yīng)立即停鉆檢查，待采取相應(yīng)措施后再進(jìn)行鉆進(jìn)。

當(dāng)鉆孔接近設(shè)計(jì)深度時(shí)，應(yīng)控制鉆進(jìn)速度防止超鉆。測量孔深并核實(shí)地質(zhì)資料，判定是否進(jìn)入要求的地層，必須滿足設(shè)計(jì)要求。

4 成孔檢查、清孔

當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)深度或設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，成孔驗(yàn)收合格確認(rèn)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，及時(shí)進(jìn)行清孔。

用原土造漿的鉆孔，清孔可用射水法，將鉆頭提起30～50cm，只轉(zhuǎn)不進(jìn)。對于使用制備泥漿的鉆孔，采用換漿法清孔。[5]49

清孔后的泥漿相對密度應(yīng)小于1.10，含砂率不得大于2%，黏度不得大于20Pa·s。清孔后沉渣厚度設(shè)計(jì)未規(guī)定時(shí)，摩擦樁不應(yīng)大于300mm；端承樁不應(yīng)大于100mm。

5 鋼筋籠制作與吊裝

鋼筋加工前應(yīng)復(fù)試合格，鋼筋籠制作場地應(yīng)平整堅(jiān)實(shí)，為防止變形采取臨時(shí)加固措施。鋼筋籠長度超過12m時(shí)應(yīng)分段制作、分段吊放，采用焊接連接。外側(cè)設(shè)置鋼筋保護(hù)層。吊放入孔時(shí)不得碰撞孔壁，就位后應(yīng)采取加固措施固定鋼筋籠的位置，將兩根DN50鋼管點(diǎn)焊在鋼筋籠的頂?shù)跞ι喜⒐潭ㄔ阢@機(jī)平臺兩側(cè),保持鋼筋籠與鉆孔同心。防止鋼筋籠墜落或灌注混凝土?xí)r上浮。

6 水下混凝土灌注

6.1 下導(dǎo)管

采用導(dǎo)管法灌注水下混凝土，導(dǎo)管直徑20～30cm，每節(jié)長2m。使用前編號并進(jìn)行試拼、試壓，不得漏水。吊裝時(shí)導(dǎo)管應(yīng)位于井孔中央，并應(yīng)在灌注混凝土前進(jìn)行升降試驗(yàn)，導(dǎo)管最下口與孔底的距離一般控制在300～500mm之間。導(dǎo)管上口設(shè)置隔水板和儲料斗，儲料斗口中蓋鋼板，掛細(xì)鋼絲，灌注時(shí)用吊車吊出。

6.2 水下混凝土灌注

下導(dǎo)管后、灌注混凝土前進(jìn)行二次清孔，符合要求后，方可開始灌注。

水下混凝土灌注時(shí)，首批混凝土必須保證導(dǎo)管初次埋深和填充導(dǎo)管底部的需要，導(dǎo)管首次埋入混凝土灌注面以下不得少于1.0m。水下混凝土要具有良好的和易性，坍落度在180～220mm。

水下混凝土灌注是確保成樁質(zhì)量的關(guān)鍵工序。灌注時(shí)要連續(xù)進(jìn)行，不得中斷。每根樁的灌注時(shí)間不宜超過8小時(shí)。灌注時(shí)要檢測混凝土頂面的上升高度，隨時(shí)掌握導(dǎo)管埋入深度，一般埋管深度控制在2～6m左右，導(dǎo)管埋入過深會導(dǎo)致堵管現(xiàn)象，提升太快會導(dǎo)致將導(dǎo)管提出混凝土面，產(chǎn)生斷樁。

每根樁灌注后的標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高高出0.5～1.0m，以確保樁上浮漿鑿除后，有郊樁身混凝土質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。

7 施工中常見問題及防治措施

7.1 塌孔

7.1.1 主要原因

塌孔產(chǎn)生的原因主要是地層較復(fù)雜、鉆進(jìn)速度太快、護(hù)壁泥漿的性能差、吊放鋼筋籠時(shí)碰撞孔壁、成孔后放置時(shí)間過長沒有灌注混凝土等原因引起。

7.1.2 防治措施

鉆孔樁穿過回填層和砂礫石層、流砂層時(shí)，應(yīng)減緩鉆孔速度；加大泥漿比重和黏度，若孔內(nèi)自然造漿不能滿足要求，可采用增加黏土粉、膨潤土、燒堿的方法，并對泥漿進(jìn)行除砂處理，以改善泥漿的性能，控制泥漿的比重和含砂率；吊放鋼筋籠時(shí)，盡量輕放，減少對孔壁的觸碰；加強(qiáng)工序之間的銜接，縮短放置時(shí)間，盡快灌注水下混凝土。

7.2 鉆孔歪斜

7.2.1 主要原因

鉆孔中在軟硬土層交界處或巖面傾斜處，鉆頭受力不均勻。鉆桿彎曲，鉆機(jī)底座不平整。

7.2.2 防治措施

在軟硬土層交界處鉆孔時(shí)控制進(jìn)尺，減小轉(zhuǎn)速、鉆壓；施工場地壓實(shí)整平；鉆架上設(shè)導(dǎo)向架和扶正器。經(jīng)常檢查校正。

7.3 堵管

7.3.1 主要原因

灌注導(dǎo)管破損、灌注時(shí)間隔時(shí)間長、導(dǎo)管下口距離孔底太近、混凝土配制質(zhì)量差、灌注中導(dǎo)管埋深太大等。

7.3.2 防治措施

灌注前專人檢查導(dǎo)管和接縫情況；水下混凝土灌注盡可能連續(xù)進(jìn)行；導(dǎo)管最下口與孔底的距離控制在300～500mm之間；控制混凝土拌和、運(yùn)輸質(zhì)量；灌注中埋管深度控制在2～6m左右。

7.4 鋼筋籠上浮

7.4.1 主要原因

灌注不連續(xù)，孔內(nèi)混凝土表面已經(jīng)結(jié)塊，灌至鋼筋籠底部時(shí)被結(jié)塊混凝土托起；由于導(dǎo)管提升鉤掛；混凝土表面接近鋼筋骨架底部時(shí)，灌注速度太快； 清孔不到位，泥漿中懸浮砂粒沉在孔內(nèi)混凝土表面形成密實(shí)砂層，托起鋼筋骨架。

7.4.2 防治措施

改善混凝土流動性能、初凝時(shí)間，以防止砼初凝后結(jié)塊；澆到鋼筋籠底部時(shí)，適當(dāng)控制導(dǎo)管埋深不提升，待鋼筋籠有一定的埋深后，再提升導(dǎo)管至骨架底部以上，以免鋼筋籠上??；灌注前進(jìn)行二次清孔。

7.5 夾渣、斷樁

7.5.1 主要原因

首批混凝土初灌量不足；導(dǎo)管拔管長度控制失誤；混凝土離折；砂粒沉積后被裹入混凝土中等。

7.5.2 防治措施

認(rèn)真計(jì)算首批混凝土需用量；灌注混凝土?xí)r要專人量測、合理拔管，隨時(shí)掌握埋管深度；控制混凝土質(zhì)量；提高清孔質(zhì)量，控制泥漿含砂率。

8 樁身檢測

在水下混凝土灌注過程中，每根樁至少做三組抗壓試件，以便檢測混凝土的強(qiáng)度?；炷翉?qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)由具有相應(yīng)資質(zhì)的檢測單位進(jìn)行樁基承載力和完整性檢測。

鉆孔灌注樁具有節(jié)約鋼材、造價(jià)較低，方便進(jìn)行水下施工，[5]209且可做成大直徑、大深度的樁，使單樁承載能力大幅提高等優(yōu)點(diǎn)，在工程建設(shè)中大量使用。但在施工過程中影響成樁質(zhì)量的因素較多，因此，必須特別注意成樁的每一道施工工序，加強(qiáng)質(zhì)量控制和檢驗(yàn)，以確保工程質(zhì)量。

[1] 方先知.建筑施工[M].武漢：武漢大學(xué)出版社，2004:67.

[2] 龔曉南.樁基工程手冊(第二版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016:548.

[3] 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范(CJJ2—2008)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009:76.

[4] 建筑施工手冊編寫組.建筑施工手冊(第五版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013:932.

[5] 毛鶴琴.土木工程施工[M].武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2012.

[6] 國家標(biāo)準(zhǔn).建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

2017-07-01

張曉明(1973—)，男，安徽淮北人，工程師，研究方向：鉆孔施工技術(shù)。

TU473.14

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1671-8275(2017)06-0140-03

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