淺談鉆孔灌注樁施工工藝

曹掌霞

（甘肅省水利水電工程局有限責(zé)任公司，甘肅蘭州730030）

灌注樁是通過人工或機械在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而形成的基樁，主要起到增強地基承載力和側(cè)向支撐的作用，具有施工噪聲和震動小、可建造大直徑樁、適用于多種地基等優(yōu)勢，但混凝土質(zhì)量較難控制、成孔速度慢、泥渣處理不當(dāng)易造成環(huán)境污染。灌注樁施工質(zhì)量對建筑物的穩(wěn)定性具有重要影響，施工過程中要按照“經(jīng)濟適用、安全合理”的原則，綜合考慮建筑結(jié)構(gòu)類型、地質(zhì)條件、荷載性質(zhì)、樁端持力層土壤類型、施工能力、地下水位及交通條件等因素選擇樁型和成樁工藝。

1 施工前的準(zhǔn)備工作

1.1 布置施工現(xiàn)場

施工現(xiàn)場為旱地時要進行平整、除雜、換出軟土、夯實，坡度較大時還需用枕木或木排架搭設(shè)工作平臺。施工現(xiàn)場為潛水區(qū)時要用到筑島法，確保島頂平面高出水面（1.5±0.5）m。施工現(xiàn)場為深水區(qū)時，要根據(jù)水的深度、流動速度和水底地質(zhì)情況等采用浮動式鉆探船或固定平臺。

1.2 試樁

正式施工前要進行荷載試驗和工藝試驗，以科學(xué)選擇施工方法、施工工藝和施工機具，并驗證其承載能力和成樁質(zhì)量是否滿足設(shè)計要求。試驗時要選擇具有代表性或預(yù)計鉆進難度大的地層，著重查明地質(zhì)情況，判定施工工藝是否適宜；確保試樁的材料和規(guī)格與設(shè)計完全相同；力學(xué)性試樁的數(shù)目不少于2 根，且要超過基樁總數(shù)的3%。荷載試驗包括垂直靜荷載試驗和水平靜荷載試驗，其中垂直靜荷載試驗的目的是測定垂直最大承載力，掌握樁的沉降情況；水平靜荷載試驗的目的是測定樁的水平位移和轉(zhuǎn)角[1，2]。

1.3 測量放樣

專業(yè)測量人員按照建設(shè)單位提供的基線和水準(zhǔn)點，制作施工平面控制網(wǎng)，通過極坐標(biāo)法對所有樁孔進行放樣。為了確保放樣精度，需對每根樁進行3 次定位（第一次定位挖埋護筒，第二次定位校正護筒，第三次用十字交叉法在護筒上定出樁位），并經(jīng)業(yè)主和監(jiān)理單位驗收達標(biāo)后才能進行后續(xù)施工。

1.4 埋設(shè)護筒

埋設(shè)護筒時要確保準(zhǔn)確穩(wěn)定，埋深一般控制為1～1.5 m，坍塌較深的樁孔要適當(dāng)增加埋設(shè)深度，護筒內(nèi)徑略大于鉆頭直徑（沖擊成孔或沖抓成孔時約大200 mm，回轉(zhuǎn)鉆成孔時約大100 mm），用黏土回填護筒四周并夯打密實。護筒材質(zhì)主要有木質(zhì)、鋼質(zhì)和鋼筋混凝土3 種，但多為鋼質(zhì)。

1.5 泥漿制備

制備泥漿時黏度控制為10～25 s，最大含砂率不超過6%，最小膠體率95%，最大失水量30 ml/min，pH 控制為 8±1。

2 造孔

2.1 造孔方法

常用的造孔方法有沖抓鉆進法、沖擊鉆進法、沖擊反循環(huán)鉆進法、正循環(huán)鉆進法和泵吸反循環(huán)鉆進法。造孔時施工平臺要鋪設(shè)臺版、枕木，確保鉆機穩(wěn)定、水平、周正，鉆具對準(zhǔn)測放的中心開孔鉆進；嚴(yán)格控制成孔質(zhì)量，經(jīng)常查驗孔徑、孔型和孔斜；出渣時泥漿補給要及時，以避免發(fā)生塌孔；確保樁位孔口的最大偏差不超過5 cm，樁身垂直度控制在1%以內(nèi)。

2.2 清孔

清孔的目的是通過抽換孔內(nèi)泥漿，減少孔底沉淀層的厚度，確保灌注混凝土的質(zhì)量。常用的清孔方法有掏渣清孔、泵吸反循環(huán)清孔、空壓機清孔和正循環(huán)清孔等。要將孔底的沉淀沙土全部清除，灌注混凝土前孔底50 cm 范圍內(nèi)的泥漿含砂率控制為8%左右，漏斗黏度不超過28 s。

3 鋼筋籠制作與安裝

3.1 制作

制作前要進行除銹和調(diào)直（除螺旋筋外），并對焊接鋼筋進行可焊性和焊接質(zhì)量試驗。制作時要根據(jù)設(shè)計要求確定箍筋用料長度，將鋼筋切好備用；主筋保護層的厚度約為7 cm；綁孔或焊接鋼筋混凝土預(yù)制塊，在主筋外側(cè)焊接環(huán)筋（直徑≥1 cm）；為了防止變形，制作好的鋼筋籠要放于平整的地面上。鋼筋籠的長度超過10 m 時要分段制作，此時主筋接頭要錯開，同一截面內(nèi)的接頭數(shù)目不超過主筋總數(shù)的一半。多為搭接、綁條或坡口焊接，相鄰接頭間距要超過50 cm。加強筋和箍筋與主筋間分別通過電焊和綁扎連接。

3.2 安裝

將鋼筋籠用大型吊車吊起，對準(zhǔn)樁孔中心垂直放入孔內(nèi)，避免碰撞孔壁。下放受阻時杜絕強行下插，而要查明受阻原因。鋼筋籠入孔后通過單面焊接與上部鋼筋連接，焊接好后需冷卻1 min 才能放入孔中。安裝結(jié)束后，對鋼筋籠的位置、垂直度、焊縫質(zhì)量等進行驗收，驗收合格后才能灌注混凝土。

4 混凝土的配置與灌注

4.1 配置要求

水泥的初凝時間要超過3 h，樁身混凝土的密度為（2 350±50）kg/m3，坍落度為（20±2）cm，水泥的最少用量為360 kg/m3，且強度不低于32.5#。粗骨料可用碎石或卵石，粒徑不超過4 cm，且要控制在導(dǎo)管直徑的1/8 之內(nèi)，同時不能超過鋼筋最小凈距的1/3。細骨料多選用質(zhì)地堅硬的粗砂。為了提高混凝土的和易性，含砂率控制在40%～45%，水灰比不超過0.5。混凝土拌合用水是潔凈的天然水或自來水，與水泥發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的水約為水泥重量的1/5，其余的水起潤滑作用。為了改善水下混凝土的性能，需使用添加劑。樁身混凝土養(yǎng)護4 周后應(yīng)凝結(jié)密實，不能出現(xiàn)蜂窩、裂縫、夾層、空洞等，鋼筋與水泥砂漿粘結(jié)良好，不能出現(xiàn)脫粘露筋現(xiàn)象[3，4]。

4.2 混凝土灌注

混凝土灌注多采用導(dǎo)管灌注法。灌注導(dǎo)管多用鋼管制成，管壁最小厚度為3 mm，直徑為（2.5±0.5）cm。

灌注混凝土前要測定孔底沉渣厚度，厚度不達標(biāo)時要再次清孔。導(dǎo)管底部與孔底的距離一般控制在（40±10）cm，樁徑不超過 60 cm 時，可適當(dāng)拉大該距離。連續(xù)不間斷的灌注完首批混凝土后，要由專業(yè)人員測量混凝土面的深度，將充盈系數(shù)和導(dǎo)管埋設(shè)深度分別控制為1.1～1.2、（4±2）m。導(dǎo)管內(nèi)進水較多時要立刻停止灌注。提升導(dǎo)管時應(yīng)設(shè)置三角形加筋板，不能掛住鋼筋籠，也不能提出混凝土面。同一根樁的灌注須在4 h 內(nèi)完成，灌注結(jié)束后存在混凝土頂升困難現(xiàn)象時，以20 cm 左右的幅度上下串動導(dǎo)管。終灌時樁頂混凝土面要高于設(shè)計要求的樁頂至少50 cm。灌漿結(jié)束后要拔出護筒，并回填欠澆段。