鉆孔灌注樁樁底沉渣形成原因及壓漿處理案例分析

何永宏, 何 勇， 韓育成

(1.四川省第一建筑工程公司, 四川成都 610000; 2.四川華西房地產(chǎn)開發(fā)公司, 四川成都 610081)

鉆孔灌注樁樁底沉渣形成原因及壓漿處理案例分析

何永宏1, 何 勇2， 韓育成2

(1.四川省第一建筑工程公司, 四川成都 610000; 2.四川華西房地產(chǎn)開發(fā)公司, 四川成都 610081)

文章對鉆孔灌注樁樁底沉渣原因進行了分析，并以具體案例為基礎(chǔ)提出了沉渣的處理措施，闡述了工藝步驟及檢測方法，為今后工程積累了經(jīng)驗。

灌注樁； 沉渣； 機理； 清洗； 灌漿； 檢驗

鉆孔灌注樁雖然以承載力高、適應(yīng)性強、造價低等獨特的優(yōu)點廣泛應(yīng)用于交通、水利和建筑等領(lǐng)域中，但由于工程場地地質(zhì)條件的復(fù)雜性和施工過程的不規(guī)范，使得鉆孔灌注樁在樁底部位常會產(chǎn)生沉渣缺陷，嚴重制約了鉆孔樁的使用。鉆孔灌注樁后壓漿技術(shù)的問世，較好地解決了這些問題，因此這一技術(shù)也得到了越來越多的應(yīng)用和發(fā)展。

1 沉渣定義

當(dāng)使用正反循環(huán)鉆機進行泥漿護壁鉆孔灌注樁施工時，被切削的巖土碎屑及松散的土層塌落的塊體與泥漿混合在一起，沉淀于孔底部，雖經(jīng)反循環(huán)清洗孔底，但仍未能全部清除殘留在孔底部的物體即為沉渣。常見的沉渣分為：(1)粒徑小，性能均勻的泥漿；(2)含砂率大，膠體性能差的泥漿；(3)粒徑大的沉淀物如泥塊、碎石塊、砂等。

JGJ 94-2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中6.3.9規(guī)定：鉆孔達到設(shè)計深度,灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度指標應(yīng)符合下列規(guī)定：

(1)對端承型樁，不應(yīng)大于50 mm；

(2)對摩擦型樁，不應(yīng)大于100 mm；

(3)對抗拔、抗水平力樁，不應(yīng)大于200 mm。

2 旋挖灌注樁樁底沉渣原因分析

當(dāng)使用正反循環(huán)鉆機進行泥漿護壁鉆孔灌注樁施工時，被切削的巖土碎屑以及松散的土層塌落塊體與泥漿混合在一起，沉淀于孔底部，雖經(jīng)反循環(huán)清洗孔底，但仍未能全部清除而殘留在孔底部的物體即為沉渣。鉆孔灌注樁沉渣的成因主要有以下幾種。

2.1 清孔方式選擇不合理

鉆孔灌注樁樁底的泥屑通過循環(huán)泥漿液的方法被帶出樁孔，同時在孔壁形成保護層，起到護壁的作用。清孔方式選擇不合理，就不能起到攜帶泥渣的作用，進而在孔底形成一層軟弱的沉渣層。

2.2 泥漿的密度不達標

泥漿液的密度直接影響攜帶泥渣的能力。泥漿密度過低會出現(xiàn)出漿速度快，攜帶泥渣能力低；密度過高，會出現(xiàn)出漿速度慢，泥渣有時間沉淀，也會降低攜渣能力。因此泥漿的密度不達標會造成孔底沉渣殘留的現(xiàn)象。

2.3 鋼筋骨架和澆筑導(dǎo)管下放過程中觸壁導(dǎo)致孔壁坍塌

樁孔形成之后，孔壁土體的穩(wěn)定性較差，極易塌落。鋼筋骨架和澆筑導(dǎo)管在下放入孔的過程中，如果碰撞孔壁也會造成孔洞周圍土體的塌落，在孔底形成沉渣。

2.4 各道工序之間銜接時間過長

各道工序之間銜接時間過長會導(dǎo)致泥漿處于靜止狀態(tài)時間過長，進而導(dǎo)致泥漿沉淀，甚至出現(xiàn)踏孔現(xiàn)象。

2.5 混凝土首灌量不足

在施工中應(yīng)盡量增大混搭混泥土首灌量且保證后續(xù)混凝土澆筑的連續(xù)性，以增大混泥土對孔底剩余沉渣的沖擊力，使孔底沉渣在不斷沖擊下排除孔外。因此混凝土首灌量不足可能會導(dǎo)致孔底沉渣殘留。

3 壓漿加固作用機理

解決樁底沉渣過厚，導(dǎo)致基樁沉降大、承載力不足的問題，必須盡量清除樁底絕大部分的軟弱沉渣(即清除大部分的顆粒殘渣和泥漿)，用高強度膠結(jié)物質(zhì)對其進行置換和密實，使樁端持力層的端阻力得以發(fā)揮，從而讓基樁承載力得以充分實現(xiàn)。樁底清渣壓漿加固處理方法就是解決該問題的較好方法，其作用機理為[4]：

(1)置換樁底軟弱沉渣。該方法通過在樁上成孔建立清渣注漿通道，清渣后，采用水泥漿液對樁端進行深層壓力注漿，使?jié){液置換、擠壓、滲透、填充沉渣層及附近土體，在樁端形成具有較高強度的水泥土層，從而提高端承載力，減少樁基沉降量。

(2)樁周泥皮及縫隙得到了處理。采用樁底壓漿技術(shù)，通過高壓，水泥漿液可由樁底進入樁四周的泥皮縫隙中，使樁周泥皮得到預(yù)壓處理，即通過滲透劈裂充填擠密的作用，對樁周泥皮置換和縫隙充填，漿液膠結(jié)后在樁周形成硬皮和脈狀結(jié)石體，改變了樁與樁周土體直接的摩擦系數(shù)，提高了樁的承載力。

(3)樁底混凝土的離析得到處理。樁底混凝土離析段粗骨料之間充填物為砂或泥巖雜質(zhì)，離析體粘結(jié)力差，承載力低。根據(jù)類似工程的成功處理經(jīng)驗，采用樁底清洗并壓漿的方法，一方面能清洗掉樁底泥沙等雜質(zhì)，保證沉渣得以清除；另一方面通過高壓注入高濃度水泥漿液，將樁底混凝土粗骨料固結(jié)，最終形成較高強度的混凝土結(jié)石體。

4 案例

4.1 工程概況

某項目的4號樓為26F高層住宅樓，2層地下室，剪力墻結(jié)構(gòu)，獨立承臺樁基礎(chǔ)，設(shè)計基樁采用旋挖成孔灌注樁。根據(jù)地勘報告，樁同土層自上而下依次為黏土、粉質(zhì)黏土、卵石、強風(fēng)化泥巖、中風(fēng)化泥巖。本工程灌注樁設(shè)計以中等風(fēng)化泥巖為樁端持力層，樁尖嵌入持力層深度1～1.2 m，樁極限端阻力標準值qpk=4 000 kPa。樁底混凝土強度等級為C25，共75根樁。

旋挖成孔灌注樁工藝施工完畢，但在進行鉆芯檢測時發(fā)現(xiàn)有部分樁樁底沉渣厚度超過規(guī)范指標，不能滿足設(shè)計要求，故需對該工程旋挖樁的樁底沉渣進行壓漿加固處理。

4.2 壓漿處理方案

4.2.1 清渣注漿孔的設(shè)置

在樁上設(shè)置注漿孔(清渣注漿通道)。本工程旋挖樁樁徑800～1 200 mm，每樁設(shè)置2個注漿孔，布孔大致對稱(圖1、圖2)。

4.2.2 樁底沉渣清洗

采用孔內(nèi)循環(huán)洗孔法進行樁底沉渣清洗。將高壓水管接至其中一個孔口，用專業(yè)高壓泵注清水洗孔，洗孔時采用大流量低壓檔位，孔底沉渣通過其它孔冒出，當(dāng)孔口泛出清水時換至另一孔，每樁各孔輪流清洗，直到全部冒出清水為止。在一次沖洗后，采用高壓檔位用清水進一步?jīng)_洗離析的沉渣部位，直到管口冒出清水。

4.2.3 壓力灌漿

清洗樁底完成后，開始對樁底灌漿處理：

(1)漿材：本次灌漿漿材采用純水泥漿，水灰比0.4～0.5。水泥采用P042.5R普硅水泥。

(2)灌漿：采用專用高壓灌漿泵進行壓漿先從一個孔中灌漿，灌漿時鋼管下至離孔底。在樁頂鋼管與孔壁之間采用栓塞封閉，同樁的其它孔暫時敞開不封。采用低壓(壓力0.5～1.0 MPa)壓入水泥漿，清水會從同樁的其它孔被置換出來，直至孔口冒出濃度相當(dāng)?shù)乃酀{液時，用注漿逆止閥或止?jié){塞封閉冒漿孔。

封孔后進行順壓式封閉灌注。加大灌注壓力，采用慢速高壓注漿，控制壓力不大于1.5 MPa，在壓力明顯增大時可結(jié)束注漿。若壓力持久不升高時，應(yīng)注意觀察周邊地表是否冒漿。當(dāng)樁周有冒漿現(xiàn)象時，穩(wěn)壓灌注3 min后可結(jié)束灌漿。

由于采用水灰比為0.4～0.5的高濃度水泥漿，最后在樁底處理段形成高強水泥結(jié)石體，消除了沉渣的影響，達到置換處理沉渣的目的。灌漿時，漿液也會隨樁側(cè)壁上竄，也增加了樁側(cè)摩擦阻力,從而達到良好的處理效果。

5 樁底沉渣處理效果檢驗

灌注處理兩周后，可采取聲波透射試驗和鉆芯取樣法對樁底沉渣處理效果進行檢測評價。本工程采用鉆芯法進行檢測。利用鉆芯取樣鉆機，在原取芯孔和補強孔以外的位置另擇孔位進行鉆芯取樣，取出芯樣表明水泥漿面與樁底混凝土接觸良好，取出的樁底補強部位的水泥漿芯樣抗壓強度大于樁端中風(fēng)化泥巖的抗壓強度，滿足設(shè)計要求。

6 結(jié)束語

減少孔底沉渣是一個系統(tǒng)的工程。從一次清孔開始到混凝土開始灌注為止，認真操作其中的每一項工序，特別是針對沉渣形成的原因，采用合理有效的施工工藝和控制措置，加強施工檢測，就可以將孔底沉渣控制在規(guī)范允許范圍內(nèi)，確保混凝土灌注樁的施工質(zhì)量和承載力。

[1] 胡曉飛，顧立影，張朋. 鉆孔灌注樁樁底沉渣厚度分析及控制[J]. 建筑，2004(5):62.

[2] 馬露，王鈺軻，陳帥.鉆孔灌注樁樁底沉渣形成原因及預(yù)防措施[J]. 科技經(jīng)濟導(dǎo)刊， 2016(26).

[3] 程立平.大直徑鉆孔灌注樁樁底沉渣超標成因分析及補強處理[J].福建交通科技，2011(1)：64-66.

[4] 趙佩勝，于亮，王為.鉆孔灌注樁樁底沉渣壓漿處理技術(shù)[J].地下空間與工程學(xué)報，2009, 5(1)： 129-132.

TU473.1+4

B

[定稿日期]2017-07-04