建筑工程鉆孔灌注樁施工質(zhì)量管控探析

許良梅 （巢湖市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，安徽 合肥 238000）

0 前言

鉆孔灌注樁技術(shù)具備施工噪聲小、承載力大以及能適應(yīng)復(fù)雜的地質(zhì)條件等優(yōu)點(diǎn)，是現(xiàn)階段被廣泛應(yīng)用于建筑項(xiàng)目的樁基技術(shù)，但由于其施工工藝的復(fù)雜性和高度隱蔽性，使其施工質(zhì)量的管控成為整個(gè)建筑施工過程中的重難點(diǎn)。鉆孔灌注樁的施工需要大量的工種配合、投入多種機(jī)械，其成樁的質(zhì)量受多方面因素影響，成樁一般在10～20m，水下灌注混凝土存在不可預(yù)見性，操作不規(guī)范容易出現(xiàn)斷樁、偏位、縮頸等問題，對(duì)整體工程質(zhì)量危害很大。因此，需要建立有效的管理體系和各工序質(zhì)量的檢查制度，科學(xué)的應(yīng)對(duì)施工過程中出現(xiàn)的問題，控制好每個(gè)工序的施工質(zhì)量以保證成樁的質(zhì)量。

1 工程概況

巢湖市某住宅項(xiàng)目，樁基礎(chǔ)的直徑為Φ700和Φ800兩種，共計(jì)1061根（其中人防部分236根），有效樁長(zhǎng)約25～27m。建筑樁基設(shè)計(jì)等級(jí)為甲級(jí)，承壓樁主要用于住宅樓基礎(chǔ)，抗拔樁主要用于地庫(kù)基礎(chǔ)，樁端持力層為強(qiáng)～中風(fēng)化礫巖土層。本工程地質(zhì)條件較為復(fù)雜，經(jīng)過方案論證，樁基礎(chǔ)采用旋挖機(jī)鉆孔灌注樁的施工方案。

2 鉆孔灌注樁的特點(diǎn)及流程

2.1 鉆孔灌注樁的特點(diǎn)

灌注樁系是指在工程現(xiàn)場(chǎng)通過機(jī)械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁，依照成孔方法不同，灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類[1]。其中鉆孔灌注樁為現(xiàn)階段建筑工程基礎(chǔ)的主要施工方案，具有以下特點(diǎn)：

①灌注樁為整體一次性澆筑，整體性及連續(xù)性好，樁體無明顯力學(xué)結(jié)構(gòu)薄弱部位；

②鉆孔灌注樁的土質(zhì)條件適用范圍廣，適用于填土層、粘土層、粉土層、淤泥層、砂土層、巖溶發(fā)育巖層或裂隙發(fā)育的地層施工，對(duì)于土質(zhì)較硬的夾層，相對(duì)于管樁具有明顯優(yōu)勢(shì)；

③施工噪音小、無振動(dòng)、不擠土，對(duì)周邊建筑及地下管線設(shè)備危害較??；

④鉆孔灌注樁根據(jù)荷載計(jì)算制作鋼筋籠，相對(duì)于沉管灌注樁節(jié)約了鋼材；

⑤鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量控制和檢測(cè)難度大，容易出現(xiàn)斷樁、縮頸、鋼筋外露和夾泥等現(xiàn)象；

⑥樁身直徑大約為Φ600～Φ2000，樁身直徑較大，底部沉渣清理困難，削弱了底部承載力，容易發(fā)生沉降；

⑦鉆孔灌注樁的施工過程中會(huì)產(chǎn)生較多泥漿，若處理不當(dāng)容易造成場(chǎng)地污染。

2.2 鉆孔灌注樁的施工流程

本工程采用旋挖機(jī)鉆孔灌注樁的施工方案，其具體施工流程為：施工前準(zhǔn)備→測(cè)定樁位→埋設(shè)護(hù)筒→鉆機(jī)就位→鉆進(jìn)成孔→第一次清孔→檢測(cè)孔深、沉渣→下鋼筋籠→下導(dǎo)管→第二次清孔→檢測(cè)沉渣→安放隔水球→澆筑混凝土→拔出護(hù)筒→壓注水泥漿→養(yǎng)護(hù)成樁。

3 鉆孔灌注樁施工過程中主要工序的質(zhì)量控制

3.1 鉆孔階段的質(zhì)量控制

控制好鉆孔的施工質(zhì)量是確保灌注樁質(zhì)量的前提條件，鉆孔也是整個(gè)鉆孔灌注樁施工耗時(shí)最長(zhǎng)、機(jī)械參與最多的一道工序，成孔質(zhì)量的好壞主要由以下幾點(diǎn)決定。

3.1.1 施工機(jī)具的選擇

施工機(jī)具的選擇是成孔質(zhì)量的控制的首要條件，鉆機(jī)、鉆頭、鉆桿是鉆孔過程中主要的機(jī)具構(gòu)件，對(duì)于不同的地質(zhì)條件和孔徑，應(yīng)選取不同的規(guī)格設(shè)備。對(duì)于鉆機(jī)，要確保功率和扭矩充足，相對(duì)于較大樁徑的鉆孔，鉆機(jī)在鉆進(jìn)時(shí)受到的切削阻力也越大，要求的鉆機(jī)功率和扭矩也越大。灌注樁的設(shè)計(jì)直徑?jīng)Q定了鉆頭的直徑，由于在鉆進(jìn)過程中鉆桿難免晃動(dòng)而導(dǎo)致擴(kuò)孔，鉆頭的直徑一般比樁徑小5～6 cm。避免使用不對(duì)稱或鉆頭過尖的鉆頭，因?yàn)椴粚?duì)稱的鉆頭在鉆進(jìn)中容易偏斜而造成斜孔，鉆頭過尖會(huì)在孔底形成一個(gè)錐孔，而在其中埋藏大量不易清理的沉渣，而影響成樁的端部承載能力，導(dǎo)致成樁的抗荷載能力大打折扣。

3.1.2 樁位、深度、垂直度的控制

樁位經(jīng)測(cè)量確定后，應(yīng)嚴(yán)格確定護(hù)筒的位置，并控制護(hù)筒的中心與樁位的中心偏差小于50mm，保證回填土的密實(shí)性，防止在鉆孔過程中發(fā)生漏漿。由于鉆孔機(jī)具的作用，鉆孔周邊的土體在荷載作用下會(huì)發(fā)生標(biāo)高變化，為準(zhǔn)確控制成孔的深度，在開始鉆孔前應(yīng)保證底梁處于水平狀態(tài)，并對(duì)樁具的長(zhǎng)度作好記錄，以便在鉆孔過程中依據(jù)鉆桿在鉆機(jī)上的剩余長(zhǎng)度確定成孔的深度。為保證成孔的垂直精度，應(yīng)加強(qiáng)鉆機(jī)支撐底座的穩(wěn)固性，避免在施工過程中較大的晃動(dòng)而影響鉆頭的垂直度，并持續(xù)監(jiān)測(cè)校核鉆桿的垂直度，及時(shí)調(diào)整，以確保成孔的質(zhì)量。

3.1.3 鉆孔進(jìn)度的控制

鉆孔是整個(gè)鉆孔灌注樁施工過程中耗時(shí)最長(zhǎng)的一道工序，進(jìn)度不宜過快，在鉆進(jìn)初期由于鉆頭受到的阻力較大，在進(jìn)土5m之前，鉆頭容易承受的阻力較大容易產(chǎn)生偏位，應(yīng)采取低速鉆進(jìn)的方案，待鉆進(jìn)5m以上后，可根據(jù)土質(zhì)和現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)加快鉆進(jìn)速度，同時(shí)要保證鉆進(jìn)的連續(xù)性，盡快成孔。

3.2 清孔階段的質(zhì)量控制

由于在鉆孔過程中，孔底容易堆積鉆渣和沉淀土，孔底沉渣的存在大大影響樁體端部的承載能力，同時(shí)為了抽換孔內(nèi)的泥漿，需要進(jìn)行清孔操作。另外，清孔有利于孔內(nèi)測(cè)探的準(zhǔn)確性，為接下來灌注混凝土創(chuàng)造良好條件。為防止的孔底沉積物過多而不易清理，清孔應(yīng)在鉆孔結(jié)束后立即進(jìn)行。清孔的方法有多種，其中抽漿、換漿、掏渣和噴射為較為常用的方法[2]，項(xiàng)目應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定清孔的方法，同時(shí)為避免出現(xiàn)孔塌等現(xiàn)象，應(yīng)在清孔后及時(shí)灌注混凝土。

3.3 灌注混凝土階段的質(zhì)量控制

灌注樁的混凝土灌注環(huán)節(jié)是成樁質(zhì)量的決定環(huán)節(jié)，混凝土的強(qiáng)度等級(jí)和輔材的質(zhì)量決定成樁的強(qiáng)度，混凝土澆筑的連續(xù)性決定成樁的質(zhì)量，所以在材料選擇和技術(shù)控制方面要嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)[3]。在澆筑混凝土這一工序上主要應(yīng)著重關(guān)注以下幾點(diǎn)。

3.3.1 確保材料的質(zhì)量

混凝土及砂石料、水泥等輔材是成樁質(zhì)量好壞的決定性因素，應(yīng)根據(jù)成樁的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，確定混凝土的強(qiáng)度等級(jí)、塌落度、水泥配比等，要選用流動(dòng)性、可塑性、穩(wěn)定性、易密性好的混凝土，易于混凝土在鉆孔的狹小空間中流動(dòng)，保證成樁的密實(shí)性?？茖W(xué)的確定材料的配合比，避免灌注材料過于濃稠而導(dǎo)致導(dǎo)管堵塞，材料過于稀薄而導(dǎo)致樁身不成型或強(qiáng)度不夠。商品混凝土的供給時(shí)間應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的灌注進(jìn)度而定，商品混凝土到場(chǎng)過早，長(zhǎng)時(shí)間的放置會(huì)降低混凝土的塑形而影響樁身強(qiáng)度，混凝土到場(chǎng)過晚，會(huì)造成澆筑的不連續(xù)容易形成斷樁等問題。

3.3.2 保證混凝土灌注的連續(xù)性

鉆孔預(yù)制樁原則上是由混凝土一次性澆筑成型的，不能出現(xiàn)分段澆筑等操作，不然會(huì)出現(xiàn)斷樁。導(dǎo)管應(yīng)隨著澆筑的進(jìn)度適時(shí)調(diào)整高度，及時(shí)拆卸過長(zhǎng)的導(dǎo)管，保證導(dǎo)管埋入混凝土深度處于0.8至1.3m，當(dāng)導(dǎo)管埋設(shè)過深，孔內(nèi)的泥漿稠度高，混凝土灌注的阻力大，導(dǎo)致返漿困難而斷樁，當(dāng)埋管埋設(shè)較淺，導(dǎo)致導(dǎo)管內(nèi)混凝土壓力不足，泥漿擠入樁體，出現(xiàn)夾泥現(xiàn)象而斷樁，因此應(yīng)在條件允許的情況下，盡量提升灌注混凝土的速度[4]。

4 鉆孔灌注樁施工中常見問題及控制措施

4.1 孔壁坍塌

孔壁坍塌是鉆孔灌注樁施工過程中容易出現(xiàn)的問題，鉆頭在鉆進(jìn)過程中，泥漿的稠度低，或在松散的砂層中鉆速過快都很容易導(dǎo)致孔壁坍塌。所以在施工過程中要經(jīng)常往孔中投入石子、黏土等材料，以改善孔內(nèi)泥漿的粘稠度，遇到松散的砂層時(shí)，應(yīng)低速鉆進(jìn)。當(dāng)出現(xiàn)孔壁坍塌現(xiàn)象時(shí)，應(yīng)立即停止鉆進(jìn)，用泥漿、黏土補(bǔ)平塌孔部位后，方可繼續(xù)低速鉆進(jìn)。

4.2 導(dǎo)管堵塞

導(dǎo)致導(dǎo)管堵塞的原因很多，主要有以下幾點(diǎn)：

①導(dǎo)管密閉性不足時(shí)，導(dǎo)管中滲入水及空氣，形成壓力差導(dǎo)致堵塞；

②導(dǎo)管在施工中破損，孔內(nèi)水壓過大，水將導(dǎo)管內(nèi)的混凝土稀釋、離析，混凝土流動(dòng)性下降，吸附在導(dǎo)管內(nèi)壁從而導(dǎo)致堵塞；

③混凝土的砂、石、水等原材料配比不科學(xué)，導(dǎo)致混凝土離析，石料堆積在導(dǎo)管底部，水泥漿上浮形成壓力差，堵塞導(dǎo)管；

④澆筑混凝土不連續(xù)，間斷時(shí)間過長(zhǎng)，使已澆筑的水下混凝土凝固，而堵塞導(dǎo)管；

為了避免出現(xiàn)導(dǎo)管堵塞的問題，應(yīng)采用質(zhì)量較好的導(dǎo)管，施工時(shí)采取規(guī)范的操作避免導(dǎo)管破損，以保證導(dǎo)管的密閉性，應(yīng)連續(xù)灌注混凝土，避免處理問題的間斷時(shí)間過長(zhǎng)。當(dāng)出現(xiàn)導(dǎo)管堵塞的現(xiàn)象時(shí)，可采取提升導(dǎo)管減輕水壓的辦法或上下抖動(dòng)導(dǎo)管也可以采用附著式振動(dòng)器對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行振動(dòng)以達(dá)到清理堵物的效果[5]。當(dāng)導(dǎo)管出現(xiàn)破損時(shí)，應(yīng)及時(shí)處理導(dǎo)管，清孔后重新灌注混凝土，避免因小失大。

4.3 斷樁

斷樁是指鉆孔灌注樁在灌注混凝土的過程中，泥漿或砂礫進(jìn)入水泥混凝土，把灌注的混凝土隔開并形成上下兩段，造成混凝土變質(zhì)或截面積受損，從而使樁不能滿足受力要求。導(dǎo)致斷樁的因素很多，主要有以下幾點(diǎn)。

4.3.1 導(dǎo)管堵塞導(dǎo)致斷樁

當(dāng)出現(xiàn)導(dǎo)管堵塞時(shí)，清堵的時(shí)間過長(zhǎng)，在混凝土初凝前而不能疏通好，造成斷樁。或堵物清理難度大，不得不提升導(dǎo)管清理，引起斷樁。

4.3.2 孔內(nèi)形成夾層導(dǎo)致斷樁

當(dāng)出現(xiàn)孔壁坍塌而清理不到位，導(dǎo)管密閉性不足，滲入泥漿形成夾層，而導(dǎo)致斷樁?；虍?dāng)提升導(dǎo)管過猛，導(dǎo)管底部拔出混凝土面，泥漿覆蓋混凝土面導(dǎo)致斷樁。

4.3.3 灌注中斷引起斷樁

在混凝土灌注過程中，容易出現(xiàn)很多問題，處理的時(shí)間過長(zhǎng)或方式不當(dāng)，無法保證在混凝土初凝前繼續(xù)灌注混凝土，造成斷樁。

斷樁問題處理起來比較麻煩，當(dāng)斷樁問題嚴(yán)重或工程部位較為重要時(shí)，應(yīng)采取原位復(fù)樁的處理方式，對(duì)問題樁體徹底清理后，在原位重新澆筑一根新樁，原位復(fù)樁的方法處理斷樁問題比較徹底，但是處理費(fèi)用高，時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)樁體缺陷數(shù)量較少時(shí)，可采取接樁的處理措施，首先對(duì)樁進(jìn)行聲測(cè)，確定質(zhì)量合格的樁部位，接著根據(jù)地質(zhì)情況確定井點(diǎn)進(jìn)行降水、開挖，并用素混凝土進(jìn)行護(hù)壁，在挖至樁體合格處時(shí)，采用人工鑿毛，用混凝土挖孔法的施工方法進(jìn)行混凝土的澆筑。

5 結(jié)語(yǔ)

在我國(guó)城市化不斷推進(jìn)的過程中，高層建筑的數(shù)量與日俱增，對(duì)于高層建筑樁基工程而言，鉆孔灌注樁以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)被非常廣泛的應(yīng)用于新建項(xiàng)目中，鉆孔灌注樁施工屬于大型隱蔽工程，任何的施工差錯(cuò)，都會(huì)給整體工程帶來巨大的損失。施工企業(yè)應(yīng)以設(shè)計(jì)文件、施工方案以及相關(guān)質(zhì)量控制文件作為基礎(chǔ)，遵循施工規(guī)范要求進(jìn)行該項(xiàng)工作，通過技術(shù)控制管理等方式保障施工質(zhì)量。