泥漿護(hù)壁成孔灌注樁的應(yīng)用和質(zhì)量控制

【摘要】旋挖成孔灌注樁因其施工效率高、地基適應(yīng)性強(qiáng)，適用于粉質(zhì)粘土、粘土、沙土、碎石及風(fēng)化程度較高的巖層中，但在淤泥質(zhì)粘土、人工填土、液化土等軟土或地下水豐富地區(qū)，因旋挖成孔后易出現(xiàn)塌孔、串孔、縮徑、樁底沉渣厚而導(dǎo)致樁身完整性和灌注質(zhì)量差的問題，使其在地基承載力差地層中的推廣應(yīng)用遇到了較大阻力。為保證軟弱地層地區(qū)工程樁的施工質(zhì)量，常采用泥漿護(hù)壁成孔工藝施工成樁。本文就泥漿護(hù)壁成孔灌注樁的應(yīng)用和施工質(zhì)量控制展開論述。

【關(guān)鍵詞】泥漿護(hù)壁成孔灌注樁；泥漿制備；質(zhì)量控制

1、引言

泥漿護(hù)壁成孔灌注樁成孔直徑大、孔深較深，適用于黏性土、砂土、軟質(zhì)巖層等地下水位較高的軟、硬土層。其施工過程較其他水下成孔澆筑混凝土工藝方便，且施工效率高、成樁質(zhì)量可靠，工程造價(jià)性價(jià)比高。根據(jù)成孔方式的不同，主要分為回旋鉆孔、潛水鉆孔、沖擊鉆孔和旋挖鉆孔泥漿護(hù)壁灌注樁?；臼┕すに嚍椋簻y(cè)量定位、泥漿制備、埋設(shè)護(hù)筒、裝機(jī)就位、鉆孔、泥漿循環(huán)、清孔、調(diào)放鋼筋籠、二次清孔、灌注混凝土。

受軟弱地質(zhì)條件影響，泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工過程中仍會(huì)出現(xiàn)孔壁坍塌、縮頸、孔底沉渣較厚致使樁承載力不夠、樁身夾泥形成斷樁、廢樁的情況。因此施工過程中，務(wù)必對(duì)施工工序采取嚴(yán)格的質(zhì)量控制措施，以保證成樁質(zhì)量。本文結(jié)合昆明滇池國際會(huì)展中心7號(hào)地塊的泥漿護(hù)壁旋挖鉆孔灌注樁的應(yīng)用和過程質(zhì)量控制進(jìn)行論述。

2、項(xiàng)目概況

昆明滇池國際會(huì)展中心7號(hào)地塊項(xiàng)目位于昆明市西南部，南距滇池200m，北距環(huán)湖東路1000m。項(xiàng)目地塊原為農(nóng)田，地形平坦，屬于滇池盆地湖沼相沉積平原地貌。地表大多為耕地，灌溉溝渠縱橫，地塊北側(cè)新近堆積雜填土厚度約1.0～4.0m，地塊南側(cè)較低，與地下水位齊平。項(xiàng)目擬建建筑物31棟，結(jié)構(gòu)形式為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等級(jí)為乙級(jí)。

3、施工工藝流程

本項(xiàng)目通過采用泥漿護(hù)壁旋挖成孔試樁試驗(yàn)，試樁施工過程可控，成樁質(zhì)量完整性好，經(jīng)檢測(cè)樁身質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。綜合分析認(rèn)為采用“泥漿護(hù)壁成孔”的工藝成樁可行。設(shè)計(jì)旋挖樁徑D=800mm，樁數(shù)為1443顆，有效樁長34m。施工工藝流程如下：

4、質(zhì)量控制措施

泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工過程中因樁孔壁不穩(wěn)定容易出現(xiàn)塌孔、縮徑及串孔的情況，而且工程樁沉渣厚度控制困難，可能導(dǎo)致工程樁成樁質(zhì)量不高，影響樁基承載力，造成工程質(zhì)量、安全隱患和經(jīng)濟(jì)損失。因此，做好各施工工序的質(zhì)量控制措施尤為重要。

4.1定位測(cè)量控制

場(chǎng)地平整完成后，每顆樁直接引用控制點(diǎn)，采用獨(dú)立的方式進(jìn)行測(cè)量定位，不能利用已完成的樁位點(diǎn)定位。定位點(diǎn)一般采用短鋼筋頭打入地下，做好標(biāo)識(shí)，并避免施工作業(yè)人員或設(shè)備對(duì)定位點(diǎn)造成損害或移動(dòng)。定位完成后需盡快進(jìn)行下道工序，若間隔時(shí)間過長，在開始下到工序前應(yīng)進(jìn)行復(fù)查，一般當(dāng)天施工的樁位當(dāng)天放線定位。

4.2護(hù)筒埋設(shè)質(zhì)量控制

護(hù)筒的主要作用是支撐孔口一定范圍內(nèi)的土體，對(duì)樁機(jī)鉆頭進(jìn)行定位、導(dǎo)向，并防止孔口周圍渣土（石）落入孔內(nèi)。使用的護(hù)筒應(yīng)堅(jiān)固、耐用、不易變形，一般采用鋼制護(hù)筒。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)根據(jù)定位點(diǎn)、護(hù)筒直徑（護(hù)筒內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭大10～20cm）以及埋設(shè)深度，對(duì)護(hù)筒的埋設(shè)區(qū)域進(jìn)行挖深，開挖范圍比護(hù)筒直徑大0.5～1.0m。護(hù)筒底一般低于施工最低水位0.1m～0.3m，護(hù)筒頂部標(biāo)高應(yīng)高出施工水位和地下水位1.5m～2.0m，護(hù)筒溢漿口應(yīng)高出地面0.2m～0.3m。護(hù)筒埋設(shè)時(shí)還應(yīng)保證護(hù)筒底在粘土層中，否則應(yīng)填粘土并夯實(shí)，厚度不小于0.5m。

4.3泥漿制備質(zhì)量控制

泥漿護(hù)壁是利用泥漿與地下水的壓力差來控制水壓與孔壁壓力，以確?？妆诘姆€(wěn)定。在鉆孔灌注樁施工中，泥漿不僅起到護(hù)壁作用，還起到清孔、排渣作用。泥漿制作應(yīng)采用粘性土，在有膨脹土的地區(qū)最好采用膨脹土，以便在鉆孔的過程中容易在孔壁形成泥漿膜。根據(jù)鉆到不同地層的地質(zhì)情況，適時(shí)調(diào)整泥漿指標(biāo)，并做好施工記錄。施工過程中，泥漿質(zhì)量嚴(yán)格按施工規(guī)范指標(biāo)進(jìn)行控制：粘度測(cè)定17～20min，含砂率不大于4%，膠體率不小于95%。并定期對(duì)泥漿池、循環(huán)溝進(jìn)行疏通，確保泥漿循環(huán)暢通。二次清孔時(shí)，泥漿比重應(yīng)維持在1.25左右，澆筑混凝土前，進(jìn)行泥漿置換處理，將泥漿比重控制在1.15左右。

4.4成孔質(zhì)量控制

樁機(jī)鉆進(jìn)成孔前，先將樁孔周邊墊平，使地面平整，確保樁機(jī)安放到位、機(jī)身平穩(wěn)。樁機(jī)就位時(shí)確保鉆桿中心和樁位中心在同一鉛垂線上，其對(duì)中誤差不得大于10mm。在鉆孔過程中，保持鉆桿垂直，嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，鉆進(jìn)過快，泥漿孔壁成膜跟不上，容易損害已成膜部分的孔壁。鉆孔過程中不宜中途停鉆，因特殊原因必須停鉆時(shí)，鉆頭應(yīng)提升至孔外，且泥漿循環(huán)不能停止，以避免泥漿沉淀造成塌孔。若在鉆孔過程中發(fā)現(xiàn)塌孔或孔身傾斜，應(yīng)采用粘土將鉆孔回填，回填厚度應(yīng)高出塌孔部位3m～5m?；靥詈蟠靥钔脸恋?～12小時(shí)后才可繼續(xù)鉆進(jìn)。

4.5清孔質(zhì)量控制

孔底沉渣是導(dǎo)致灌注樁承載力減小的主要原因之一。當(dāng)灌注樁成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高時(shí)，應(yīng)充分利用鉆桿在原位進(jìn)行第一次清孔，檢測(cè)孔底沉渣厚度小于規(guī)范要求時(shí)（端承樁≤50mm，摩擦樁≤300mm，摩擦端承或端承摩擦樁≤100mm。），立即吊放安裝鋼筋籠。在鉆頭提出孔口后，采用測(cè)繩測(cè)量孔深，通過鉆機(jī)記錄深度和測(cè)繩測(cè)量深度即可計(jì)算孔底成渣厚度。若沉渣厚度超出規(guī)范要求，應(yīng)從新下鉆清孔。使用測(cè)繩時(shí)，為提高測(cè)繩的測(cè)量精度，在使用前要預(yù)濕，重新標(biāo)定長度，并在使用中經(jīng)常復(fù)核。在鋼筋籠調(diào)放和導(dǎo)管下放完成，準(zhǔn)備澆筑混凝土前，應(yīng)進(jìn)行二次清孔，二次清孔主要采用低濃度比重的泥漿置換孔內(nèi)高濃度比重泥漿。二次清孔完成后，應(yīng)確?？椎?00cm范圍內(nèi)的泥漿比重小于1.25，含砂率≤8%，粘度≤28S。清孔完成后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行混凝土澆筑，避免出現(xiàn)塌孔、縮頸等現(xiàn)象。

4.6混凝土灌注質(zhì)量控制

成孔灌注樁澆筑混凝土均采用水下混凝土。澆筑導(dǎo)管應(yīng)接頭嚴(yán)密，無漏漿、漏水現(xiàn)象，澆筑時(shí)置于孔中央，導(dǎo)管底部距孔底300mm～500mm。為避免混凝土出現(xiàn)離析、導(dǎo)管底部流淌慢等情況，應(yīng)對(duì)混凝土質(zhì)量進(jìn)行控制。具體控制指標(biāo)為：通過試驗(yàn)確定配合比，前期坍落度宜為180mm～220mm，含砂率宜為40%～50%，并宜選用中粗砂，粗骨料的最大粒徑應(yīng)小于40mm 。第一批混凝土灌注量應(yīng)根據(jù)樁徑、導(dǎo)管埋入深度、導(dǎo)管長度計(jì)算確定方量，澆筑首批混凝土?xí)r應(yīng)連續(xù)進(jìn)行，不能有停頓，并保證導(dǎo)管底端有0.8m～1.3m埋入混凝土中。后期混凝土澆筑時(shí)，導(dǎo)管隨混凝土的澆筑緩慢向上提升，導(dǎo)管底端宜有2m～4m埋入混凝土中（埋入深度不宜大于5m，也不宜小于1m），嚴(yán)禁把導(dǎo)管底端提出混凝土面，確保不出現(xiàn)斷樁或樁身夾泥。當(dāng)灌注至樁頂標(biāo)高8～10m時(shí)，應(yīng)及時(shí)將塌落度調(diào)整至120～160mm，以提高樁身混凝土上部抗壓強(qiáng)度。灌注過程中，每灌注兩立方左右的混凝土測(cè)一次混凝土上升高度，確定每段樁體的充盈系數(shù)，樁身混凝土的充盈系數(shù)應(yīng)控制在1.05～1.3之間，超出該范圍，應(yīng)立即查明原因，并采取處理措施后才能繼續(xù)澆筑?；炷翝仓鎽?yīng)高出設(shè)計(jì)樁頂面0.5m～0.8m，保證澆筑混凝土的上部沖出樁身范圍，并在后期施工中鑿出。單樁混凝土灌注時(shí)間一般不得超過5小時(shí)，混凝土灌注完畢后，拔出護(hù)筒，清除孔口泥漿和混凝土殘漿，樁頂混凝土低于自然地面的應(yīng)及時(shí)回填或加蓋。

4.7工序銜接控制

由于泥漿成膜不能長期穩(wěn)定，泥漿在孔內(nèi)停滯時(shí)間過長會(huì)造成土顆粒沉淀、改變泥漿配比，致使孔壁兩側(cè)的壓力失衡，易造成塌孔、縮頸、孔底沉渣過厚等現(xiàn)象。因此，在整個(gè)施工過程中應(yīng)將各施工工序進(jìn)行緊密銜接，保證各工序能連續(xù)進(jìn)行，盡量避免過程中的停頓。在施工過程中，應(yīng)全程進(jìn)行跟蹤記錄，確保施工過程中出現(xiàn)異常情況時(shí)有據(jù)可行，做出準(zhǔn)確的判斷和處理，同時(shí)為后期樁基承載檢測(cè)時(shí)提供選擇依據(jù)，確保檢測(cè)樁均為最不利樁，保證承載力檢測(cè)的真實(shí)有效。

結(jié)語：

通過上述泥漿護(hù)壁成孔灌注樁質(zhì)量控制措施的應(yīng)用實(shí)施，昆明滇池國際會(huì)展中心7號(hào)地塊項(xiàng)目工程樁完工后，對(duì)抽取的150根工程樁采用聲波透射法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)，樁身完整性為I類樁102根，占檢測(cè)比例68.0%；完整性為II類樁48根，占檢測(cè)比例32.0%；無III、IV類樁。1443根工程樁采用低應(yīng)變法進(jìn)行樁身完整性檢測(cè)，樁身完整性為I類樁266根，占檢測(cè)比例18.4%；完整性為II類樁1177根，占檢測(cè)比例81.6%；無III、IV類樁。由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和不可復(fù)制性，以及地質(zhì)勘察的局限性，在施工過程應(yīng)深度理解樁身垂直度控制原理、泥漿護(hù)壁原理、水下混凝土澆筑原理，根據(jù)水文地質(zhì)情況及施工過程中出現(xiàn)的情況，對(duì)控制參數(shù)在合理范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以確保泥漿護(hù)壁成孔灌注樁的樁身質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]《建筑樁基技術(shù)規(guī)程》（JGJ94-2008）

[2]《建筑地基工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)》（GB50202-2018）

[3]《昆明滇池國際會(huì)展中心7#地塊巖土工程詳細(xì)勘察報(bào)告》

作者簡(jiǎn)介：

冮健，云南省城鄉(xiāng)建設(shè)投資有限公司 云南昆明；

黃兆滿，云南省城鄉(xiāng)建設(shè)投資有限公司 云南昆明；

呂麟郅，云南建投第二建設(shè)有限公司，云南昆明。