旋挖鉆鉆孔混凝土灌注樁質量控制

龐淑梅

[摘 要]本文介紹了旋挖鉆機鉆孔的施工控制和灌注混凝土的質量控制，以及旋挖鉆施工常見事故原因分析和防治措施。

[關鍵詞]旋挖鉆機 鉆孔 混凝土灌注樁 質量控制

一、前言

XX高速公路W1、W2標段全長60公里。該工程橋梁全部采用鉆孔灌注樁基礎，含有直徑1.2m，1.3m，1.5m，1.8m五種規格，總數940根樁，樁長在25-30米之間。本段橋梁的主要地質分層情況如下：0-18m為含粘土質粉砂層；18－20.5m為砂礫層；20.5－21.5m為卵石層；21.5－29.5m以下為砂礫層。因工程量大，工期短，選用效率高、施工操作簡單的旋挖鉆機進行樁基成孔作業，以滿足工程進度要求。根據本工程的特點和工程量大小，我公司投入2臺旋挖鉆機 ，一臺為中國三一公司生產SR250旋挖鉆機、一臺德國寶峨公司生產BG25C旋挖鉆機。

二、成孔質量控制

旋挖鉆成孔效率高，沉渣少，垂直度由旋挖鉆機自動監測，但施工中如控制不好，也可能發生孔斜、孔彎、擴孔、縮孔現象，因此要重點做好鉆機、護筒定位、泥漿質量控制、鉆進速度控制和成孔保護監測工作。

（一）測量定位以及鉆機對位精度控制

鉆機定位要準確、水平、垂直、穩固，鉆桿導桿中心線、回旋盤中心線、護筒中心線在同一直線上。鉆機就位后，在鉆進過程中要防止位移和沉陷，必須保證鉆機履帶地基堅實穩固，避免施工平臺被水或泥漿浸泡；履帶要緊固，鉆進中不得移動鉆機。開鉆前可將點位用護樁引到不容易遭到破壞地方，同時在兩側履帶有明顯標志處外側地面設參考點，并測量其履帶上標高，并在施工過程中經常觀察其平面位置和水平位置的變化，一旦發生變化，應根據所引出的護樁重新調整鉆頭中心坐標。

采用極坐標法，使用電子全站儀和計算機，通過對施工放樣的數據進行解析計算，經復核編匯成數據表格；在現場對每個樁位進行計算、定位，定出十字控制線。樁位放線按結構測量標準實施，定位精度為5mm；鉆機對位精度控制在10mm以內。

（二）護筒埋置

護筒采用10mm的厚鋼板制作，長2.5m和3m。埋置時，使護筒頂高出地下水位1.5-2m且高出地面0.3m，護筒中心與樁位中心的偏差不大于10mm。護筒就位后對護筒垂直度進行調整、加固。

（三）泥漿質量控制

鉆斗鉆成孔法需在泥漿保護下鉆進，但鉆頭鉆進時，每孔要多次上下往復作業，如果對護壁穩定液管理不善，就可能發生坍孔事故。由于鉆斗鉆成孔法不采用循環法施工，一旦泥漿中含有沉渣，直到鉆孔終了，也不能排出孔外，全部留在孔底。若能很好地使用泥漿，能使孔底沉渣大大減少。恰當的泥漿性能對成孔至關重要。

根據工程特點，大直徑及超長鉆孔灌注樁對泥漿的要求較高，采用具有良好的物理性能、流變性能和穩定性能的泥漿，以滿足最容易坍塌的土層孔壁穩定為主要條件確定泥漿的施工配合比。泥漿成分：

粘土：采用粘粒含量大于50%，塑性指標大于20，含砂量小于5%的粘土；摻量為水的8%。

CMC：使地基土表面形成薄膜，降低失水量，摻入量在0.1% 以下；

FCI分散劑：使鉆渣顆粒聚集，加速沉淀，控制泥漿變質，摻量0.1-0.3%；

碳酸鈉：增加PH值，提高泥漿膠體率和穩定性，降低失水量，摻量0.1%-0.4%。

泥漿護壁是利用泥漿和地下水之間壓力差來控制水壓力，以確保孔壁穩定，所以泥漿的相對密度起到保持孔壁穩定和壓力差的關鍵作用，如果鉆孔中的泥漿相對密度過小，則容易失去阻擋土體坍埸的作用。如果泥漿相對密度過大，則容易使泥漿泵產生堵塞，甚至使混凝土的澆筑產生困難，使成樁質量難以得到保證。

在鉆進過程中及時向孔內補充泥漿，泥漿性能指標控制在：比重1.051.15，粘度18-20S，含砂率小于4%，泥漿面應高于地下水位1-1.5m以上，以維護孔壁穩定，同時保證文明施工，不使泥漿外溢。

（四）鉆斗升降速度的控制

鉆斗在孔內提升過程中泥漿在孔壁和鉆斗之間流動，若升降速度過大，則泥漿流動將加大對孔壁的沖刷，并在鉆斗底形成負壓，容易造成孔壁坍塌，因此需要控制鉆斗在空中的提升速度。鉆速按以下控制：

樁徑（mm）鉆斗升降速度(m/s)空斗升降速度(m/s)

1200 ≤0.7 ≤0.8

1300 ≤0.6 ≤0.8

1500 ≤0.6 ≤0.8

（五）清孔

盡量縮短成孔到灌注混凝土的時間。首先做好成孔后各道工序的準備工作。其次加大孔扣鋼筋籠連接的人員和設備的投入，必須保證兩到三部電焊機同時施焊，縮短焊接時間。再次，加快下導管的速度，可以在下導管前將兩到三節導管連接好，減少下導管時的連接次數。

成孔后若來不及灌注時，必須循環孔內泥漿，避免泥漿沉淀。循環泥漿還可以取到清孔的作用。

三、鋼筋籠質量控制

鋼筋籠整體制作，在骨架上端，根據骨架長度、直徑大小，均勻設置吊環；在骨架主筋外側綁扎控制保護層的混凝土方墊塊。

混凝土從導管底口流布出來向上升起時，向下的沖擊力轉變為向上的頂托力，會使鋼筋籠上浮。因此在灌注是應注意防止鋼筋骨架被頂托上升：混凝土表面接近鋼筋籠底部時，放慢混凝土灌注速度；混凝土表面接近鋼筋骨架時，導管保持較大埋深，導管底口與鋼筋骨架底端保持較大距離；混凝土表面進入鋼筋骨架一定深度后，提升導管使導管底口高于鋼筋骨架底端一定距離，但導管埋入混凝土面深度不得小于2m；混凝土表面進入鋼筋骨架一定深度后，提升導管使導管埋入混凝土面深度不得小于2m；提拔導管時，始終保持導管位置位于孔中央，防止法蘭盤掛鋼筋籠。

四、灌注混凝土質量控制

（一）首批混凝土

用導管法灌注水下混凝土時，首批灌注的混凝土始終處于后灌各批混凝土之頂層，并與水或泥漿接觸，成為后灌混凝土之隔水保護層，以保證后灌混凝土的質量。因此，要求首批混凝土從灌注開始至灌注完成，應始終保持必要的塑性和流動度，防止粘附于孔壁或鋼筋籠上，或被后灌混凝土頂破。所以首批混凝土初凝時間不得早于灌注樁全部混凝土灌注完成的時間。首批混凝土數量應能滿足導管初次埋置深度和填充導管底部間隙的需要。導管底離開孔底的間隙為0.2-0.4m，考慮孔底沉渣厚度，按0.4m計算。導管初次埋深大于1.0m。

灌注首批混凝土時應防止由于以下的原因引起導管進水：1、首批混凝土儲量不足，不能把導管底口封住；混凝土下落時，導管提升過猛，底口距孔底間隙過大，使混凝土流出導管底口時流速過快，甚至全部流出導管；導管接頭不嚴密。

首批混凝土灌注后導管進水時，應將混凝土拌合物用吸漿泵吸出，改正操作方法，重新灌注。在灌注混凝土面處于井孔水面以下不很深的情況下導管進水時，可采用底塞隔水，重新插入導管灌注混凝土。

（二）灌注混凝土

灌注混凝土時，應保持導管埋深不小于2m，不大于6m。埋深過淺，新灌注的混凝土可能頂破首批混凝土，冒到首批混凝土上面，將受到水洗的混凝土及其上面的泥漿沉淀裹入樁內，形成夾層、斷樁；在灌注后期，首批混凝土表面的泥漿沉淀增厚，在探測混凝土表面高度不精確的情況下，容易造成導管提漏、進水，造成夾層、斷樁。埋深過大，導管提升費勁，甚至造成埋管事故。

在灌注過程中，用不小于4kg的測錘經常測定已灌混凝土表面標高，據以決定導管埋深和是否需要提升導管。灌注將近結束時，用取樣盒取樣，鑒定良好混凝土面位置，達到設計標高后才可終灌。灌注的樁頂標高一般應比設計高出不小于0.5-1.0m，于基坑開挖后鑿除。

五、旋挖鉆施工常見故障、原因

（一）樁孔垂直度超差

樁孔垂直度超差的原因主要是：鉆機安裝水平傾斜、鉆桿不豎直、鉆斗底部的截齒或刃角磨損過大或遇到堅硬障礙物使鉆斗滑移偏向引起的，因此在鉆進時，要檢查鉆機、鉆桿和鉆斗，每鉆進3-5回次后應調整一次水平、垂直儀器，使氣泡居中；保持鉆桿豎直；鉆斗磨損嚴重時，及時修理或更換刃具。

（二）塌孔

鉆進時，要仔細觀察孔內水頭，如有水面突然下降，并有大量氣泡冒出，則可能孔壁坍塌。如護筒埋置不符合要求、泥漿水頭不夠、泥漿比重不符、鉆速過大、鉆進過快、放鋼筋籠時碰撞孔壁、地面上有重物或振動都可能引起孔壁坍塌，因此要在施工時應注意護筒埋置、泥漿配置、鉆進速度的控制，避免鋼筋籠碰掛孔壁，孔的四周盡量不堆放重物，施工時盡量減少振動的影響。

（三）樁端沉渣過多

鉆進結束后，應待泥漿充分沉淀后認真清除沉渣。在灌注混凝土前，要檢測一定沉淀層厚度，如不符合要求，用泵吸或反循環方式進行處理。

如鉆斗底蓋閘板封閉不嚴，裝在鉆斗底的土砂漏出，可能使泥漿劣化，因此在鉆進砂土地層時，必須使用合格的閘板。

如泥漿性能低，沉渣與混凝土的互換作用不好，導致樁端沉渣過多。泥漿的配置和監測必須規范進行。

（四）斷樁

斷樁的主要原因是灌注混凝土的時間失控，混凝土質量失控或泥漿與混凝土置換性不夠好造成。因此，在灌注時，要控制混凝土的灌注時間，確保混凝土的質量，按規配置泥漿，防止斷樁事故。

六、結束語

（一）旋挖鉆成孔速度快，成孔后，應盡快灌注混凝土，防止孔壁浸泡時間過長而坍孔。

（二）旋挖成孔水下灌注混凝土樁工藝復雜，影響成孔和成樁質量的因素很多，如果出現斷樁事故，較難處理，因此施工負責人要做好人員、材料、機械的組織安排，技術負責人做好技術交底，現場人員要加強責任心，按要求進行現場監測，做好施工記錄，如有異常現場，要及時匯報施工負責人，及時采取措施處理。

參考文獻

[1]公路橋涵施工技術規范，JTJ041-98

[2]蔣東元，旋挖成孔灌注樁施工技術，施工技術，2006，（6）