鉆孔灌注樁沉渣厚度施工控制探討

陳錚

摘要： 在工程實(shí)踐中，針對(duì)影響鉆孔灌注樁承載力的關(guān)鍵因素—孔底沉渣厚度，在保障樁基承載力前提下，從幾個(gè)方面對(duì)孔底沉渣厚度的控制和檢測(cè)進(jìn)行了探討，確保成樁施工質(zhì)量。

Abstract： IIn engineering practice， aiming at the key factors affecting the bearing capacity of bored pile—bottom sediment thickness， under the premise of ensuring the bearing capacity of pile foundation， the control and detection of hole bottom sediment thickness is discussed from several aspects， to ensure the pile construction quality.

關(guān)鍵詞： 鉆孔灌注樁；沉渣厚度；控制

Key words： bored pile；sediment thickness；control

中圖分類號(hào)：U443.15+4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）09-0127-02

0 引言

灌注樁以其施工噪聲小、振動(dòng)影響小、單樁承載力高、適用范圍廣、成本適中等優(yōu)點(diǎn)在送電工程基礎(chǔ)施工中得到了廣泛應(yīng)用。在施工中，對(duì)樁底沉渣厚度的控制非常關(guān)鍵，通過對(duì)皖電東送淮南至上海特高壓交流輸電工程某標(biāo)段樁基施工的過程分析，對(duì)鉆孔灌注樁沉渣厚度控制要點(diǎn)進(jìn)行了探討。

1 工程概況

此工程采用耐-直-直-耐方式跨越長(zhǎng)江，兩基同塔雙回路跨越塔，四基單回路干字型鋼管耐張塔。北岸跨越塔采用灌注樁支撐承臺(tái)及連梁的型式，主鉆孔灌注樁樁長(zhǎng)38.5m，樁徑1m；連梁支撐鉆孔灌注樁樁長(zhǎng)20m，樁徑0.8m；電梯井筒灌注樁，樁長(zhǎng)15m，樁徑1m。灌注樁混凝土標(biāo)號(hào)為C30，設(shè)計(jì)要求沉渣厚度不大于100mm。

塔位分層地質(zhì)大多為粉細(xì)砂及卵石層，各土層從上至下描述如下：①地面至地下5.5m為粉土層；②地下5.5m至地下12.5m為粉質(zhì)粘土層；③地下12.5m至地下24.1m為粉細(xì)砂（中密）層；④地下24.1m至地下47.5m為粉細(xì)砂（密實(shí)）層。

2 施工方案及設(shè)備選擇

采用泥漿護(hù)壁正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔，自然造漿為主、膨潤土和人工泥漿為輔，正循環(huán)進(jìn)行清孔，使用商品砼，導(dǎo)管回頂法進(jìn)行水下混凝土灌注成樁（見圖1）。清孔后沉渣厚度必須小于100mm，清孔后泥漿比重1.15～1.20，粘度20s，含砂率<4%。鉆孔采用GPS-10型鉆機(jī)，三翼鉆頭，配備3PM泥漿泵。

施工過程中通常需要兩次清孔。第一次清孔是在鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度之后進(jìn)行的泥漿清潔工作，沖擊力度較大，清孔能力較強(qiáng)，能夠把絕大部分沉渣及泥塊清除孔外。第二次清孔在施工完成鋼筋與導(dǎo)管工作之后進(jìn)行，主要使用導(dǎo)管進(jìn)行清孔工作，目的是把泥渣沉淀到孔底，也把鋼筋等材料沖擊到孔底。

清孔過程中應(yīng)該保持孔內(nèi)部的水頭處于正常狀態(tài)，這樣才能夠有效防止孔壁坍塌。清潔工作完成后，應(yīng)在孔底抽取泥漿樣品并進(jìn)行性能測(cè)試。

3 沉渣厚度控制要點(diǎn)

3.1 泥漿制備

北岸地面以下12m范圍內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)利用地層粘土自造漿為主、膨潤土和人工泥漿為輔，12m以下進(jìn)入砂層時(shí)，添加適量纖維素和純堿溶液以增大泥漿粘度。開孔泥漿指標(biāo)：比重1.3～1.4左右；鉆進(jìn)中泥漿指標(biāo)：比重1.3左右、含砂率10%，粘度<30s。加入纖維素和純堿溶液后，泥漿比重最大調(diào)整至1.4g/cm3，在鉆進(jìn)過程中，應(yīng)在循環(huán)漿溝中取樣，檢測(cè)有關(guān)指標(biāo)。

3.2 砂層鉆進(jìn)速度

在泥漿壓力的作用下，泥漿中膠質(zhì)顆粒分子滲入孔壁表面的縫隙中，使孔隙在泥漿膠質(zhì)顆粒的膠結(jié)作用下逐漸被嵌填密實(shí)，從而有效防治孔壁表面的積水滲入孔隙，確保護(hù)筒內(nèi)水壓始終維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，避免孔壁在水的侵蝕作用下坍塌。鉆進(jìn)到砂層時(shí)，須根據(jù)鉆進(jìn)深度適當(dāng)放緩鉆進(jìn)速度，以減少鉆機(jī)對(duì)砂層的擾動(dòng)，泥漿在孔內(nèi)的循環(huán)時(shí)間短，護(hù)壁穩(wěn)定狀態(tài)較差，無法徹底清孔，致使孔底容易殘留較多的沉渣。另外，鉆速過慢也會(huì)影響工作效率，進(jìn)而影響工期及經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)地層情況及施工經(jīng)驗(yàn)，粉土層鉆進(jìn)速度宜為6～8m/h，砂層鉆進(jìn)速度宜為3～4m/h。

3.3 成孔深度及沉渣厚度控制

沉渣厚度的測(cè)量必須采用正確方法（見圖2），首先需準(zhǔn)確測(cè)量樁的終孔深度，終孔深度應(yīng)為孔內(nèi)鉆桿長(zhǎng)度+鉆頭高度的1/2。當(dāng)鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)孔底標(biāo)高后，用測(cè)繩準(zhǔn)確測(cè)量孔深，確認(rèn)孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，開始一次清孔，沉渣厚度=終孔深度-清孔后深度，用測(cè)繩測(cè)量孔深。由于測(cè)繩長(zhǎng)期浸在水中，測(cè)量精度容易出現(xiàn)偏差，應(yīng)該不定期校準(zhǔn)，然后在鉆孔中心施測(cè)，清孔直至沉渣厚度滿足規(guī)范要求。

3.4 清孔換漿控制

使用換漿清孔法施工，即用新制備泥漿不斷地從鉆頭、鉆桿內(nèi)壓入孔底，將孔底的沉渣泛起，攜帶土渣回流到孔外，循環(huán)稀釋樁孔內(nèi)的泥漿以降低泥漿比重。清孔是為了置換孔內(nèi)的泥漿防止其變質(zhì)，同時(shí)將孔底沉渣清出，通過減小沉渣厚度降低樁的承載力。

泥漿循環(huán)清孔過程中，每30min測(cè)一次泥漿比重，及時(shí)對(duì)孔內(nèi)泥漿含砂率的變化進(jìn)行分析。第一次清孔，在鉆孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行，此時(shí)稍提鉆桿，使鉆頭距孔底10～20cm，清孔的過程中應(yīng)緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)鉆頭打碎孔內(nèi)大的沉渣泥塊，同時(shí)增大泵量充分利用泥漿將孔底的沉渣攜帶出孔外。將比重為1.25～1.3的不含雜質(zhì)的新漿壓入鉆桿，把鉆孔內(nèi)懸浮較多鉆渣的泥漿置換出孔外。第一次清孔根據(jù)地層和現(xiàn)場(chǎng)施工情況一般控制在30分鐘至60分鐘為宜，砂層清孔時(shí)間不宜過長(zhǎng)防止孔壁坍塌，同時(shí)清孔時(shí)間過長(zhǎng)也影響施工周期。一般以孔口返漿比重在1.25左右（手觸泥漿無明顯的顆粒感覺），另外孔底沉渣量測(cè)定以小于10cm為控制標(biāo)準(zhǔn)。

3.5 二次清孔

二次清孔應(yīng)該在施工完成鋼筋與導(dǎo)管工作之后進(jìn)行，沖擊力度較小，主要用導(dǎo)管進(jìn)行清孔工作，清孔時(shí)間不小于30分鐘。二清質(zhì)量的好壞直接影響到沉渣厚度和孔壁質(zhì)量，并影響承載力，因此二清的返漿量必須滿足大于80m3/h的要求，二清時(shí)導(dǎo)管要勤動(dòng)，但不得猛插，防止破壞孔底持力層。二清后泥漿比重必須小于1.25，含砂率小于8%，粘度小于28s；清孔后孔內(nèi)注滿泥漿，以保持一定的水頭高度，并應(yīng)在30分鐘內(nèi)灌注混凝土，若超過時(shí)間，則重新測(cè)定沉淤，若沉渣不符合要求應(yīng)重新清孔。

3.6 混凝土初灌量控制

盡量增大混凝土的初灌量，首盤混凝土至少保證埋管深度2.0m以上，且第二盤連續(xù)灌注，以增大混凝土對(duì)孔底殘?jiān)臎_擊力，使孔底殘?jiān)诓婚g斷的沖擊下順利排除孔外。采用泵送商品混凝土，能夠保證初灌的連續(xù)性，利用混凝土對(duì)孔底殘?jiān)臎_擊能夠有效的減少沉渣厚度。

4 結(jié)論

要處理好沉渣問題，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)情況、樁基類型、樁長(zhǎng)采取相應(yīng)的施工方法，從鉆孔、清孔、灌注等一系列環(huán)節(jié)控制，從而保證沉渣厚度滿足設(shè)計(jì)要求，確保樁基施工質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

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