鉆孔灌注樁質量保障措施及其通病分析

李俊楠

摘要：本文從分析樁基病害的成因入手,對一些控制樁身質量病害的技術方法進行了探討。對鉆孔灌注樁常見的質量通病和影響成樁質量的原因進行分析，此外從樁質量的控制上進行闡述。

關鍵詞：鉆孔灌注樁；質量通病；原因分析；質量控制

引言

鉆孔灌注樁在各類土木工程中廣泛應用，具有抗震性好、承載力大、施工噪音小、可以解決特殊地基沉載力等優點。鉆孔灌注樁可以穿越各種土質復雜或軟硬變化較大的土層對地基進行加固處理，其對承載力的適應范圍廣（為300～20000kN），且施工機具簡單，施工安全性好，因而在地基加固工程中得到廣泛地應用。但由于鉆孔灌注樁的施工環節較多，技術要求高，工藝復雜，需要在一個較短的時間內完成水下灌注混凝土隱蔽工程的灌注，無法直觀的對質量進行控制，人為因素影響較大，稍有疏忽，容易出現一些質量事故。以下從分析樁基病害的成因入手，介紹一些控制樁身質量病害的方法。

1 鉆孔灌注樁常見質量通病

鉆孔灌注樁在承受垂直荷載壓力的時候，以樁頂位置所受的壓力最大，下部承受的壓力相對較小。但鉆孔灌注樁的成樁工藝與實際受力狀況相反，往往是上部混凝土的強度低，中下段混凝土的強度高，若不嚴格控制，易出現樁上段強度達不到質量要求的情況。此外，還容易出現縮頸、孔壁塌落、孔底沉淤、樁身空洞、蜂窩等質量缺陷，造成樁基承載力下降，影響工程結構安全。

2 影響成樁質量的原因分析

2.1 影響樁身上部強度的原因分析

按照施工規范的規定，鉆孔后要徹底清除孔底淤泥，但在施工過程中，很難將淤泥徹底清除，于是在澆灌第一斗混凝土進行封底施工時，孔底沉積的淤泥必然混入混凝土中。由于用導管灌注的水下混凝土是從下往上頂升的，先灌入的混凝土頂升于孔的上面，這樣就容易出現樁上段強度較低的現象。

澆灌混凝土時，若導管插入混凝土內過深，澆注速度又較快，則易在孔體深部沉積較多的骨料，加上振搗過程所造成混凝土的離析，也容易導致樁體上部強度較低的質量問題。埋設護筒的周圍土不密實，或護筒水位差太大，或鉆頭起落時碰撞引起質量問題。孔壁坍陷的主要原因是土質松散，泥漿護壁不好，護筒周圍未用粘土緊密填封以及護筒內水位不高。鉆進速度過快、空鉆時間過長、成孔后待灌時間過長和灌注時間過長也會引起孔壁坍陷。鉆機安裝就位穩定性差，作業時鉆機安裝不穩或鉆桿彎曲所致；地面軟弱或軟硬不均勻；土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石或其它硬物等情形，以至造成成孔后樁孔出現較大垂直偏差或彎曲。清孔不干凈或未進行二次清孔；泥漿比重過小或泥漿注入量不足而沉渣難于浮起；鋼筋籠吊放過程中，未對準孔位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底；清孔后，待灌時間過長，使泥漿沉積，造成樁底沉渣量過多。

2.2 影響其他樁身質量的原因分析

混凝土澆注施工中，若導管插入混凝土內過淺（<1.5m），則成樁過程中混凝土的上升就不是頂升式的，而是攤鋪式的，這時，泥漿、泥塊易混入混凝土中，進而影響樁身質量。除外，若設計的樁身直徑過小，則混凝土上翻時就會受到孔壁的限制，從而使樁體產生空洞、蜂窩缺陷。

鉆孔灌注樁的承載力主要表現為樁周摩阻力，而樁周摩阻力與孔壁形狀和護壁質量密切相關。在施工過程中，孔壁的形狀是由鉆頭旋轉速度、鉆桿下降速度和土質等因素決定的，泥漿性能（容重、黏度膠體率、砂率等指標）愈好、高程越高，越能保護好護壁，其樁周摩阻力愈大，但施工難度加大，費用相應提高。在鉆孔成孔、拆除鉆桿泥漿、澆灌水下混凝土的全過程中，施工環節多，時間長，會在孔底淤積較厚的淤泥而影響成樁質量。靜置的時間越長，淤積的淤泥越多。

3 成樁質量的控制

3.1 樁上段強度的保證措施

依據樁徑和樁底的濃度，正確確定出第一斗混凝土的體積，一般可取1.5～2.0m3，也可以按樁身的設計體積的10%加以控制。成樁質量與樁身的澆注高度有關，一般控制成樁高度高出設計樁頂標高0.5～1.0m，待鑿去高出部分混凝土后，剩余部分不應有浮漿和夾泥，混凝土標號應符合設計要求。導管插入混凝土內的長度一般2～6m，長樁可相應增加。

3.2 樁身質量的保證措施

工程施工前，應先做2個以上試驗鉆孔，通過檢測鉆孔的孔徑、垂直度、孔壁穩定性和孔底沉淤等指標，以核對所選設備、工藝方法是否符合要求。檢測時，孔壁的穩定時間應≮12h，檢測數目≮2個。

護壁用泥漿液面需高于地下水位0.5m以上。若護壁的泥漿膠體率低、砂率大，則不僅護壁性能差，而且因其容重較大，產生沉淀速度過快的問題。一般來講，當在黏土或亞黏土中成孔時，可注入清水以原土造漿護壁，控制排碴泥漿的相對密度在1.1～1.2之間；當在砂性土質成孔時，應控制泥漿的相對密度在1.1～1.3之間；在砂夾卵石土層中成孔時，應控制泥漿的相對密度在1.3～1.5之間。施工過程中，應經常測定泥漿的相對密度、黏度、含砂率和膠體率等指標，使澆注前孔底500mm以內泥漿的相對密度≯1.25，含砂率≯8%，黏度≯28Pa.s。

在混凝土灌注前一段時間里，須保證孔壁的穩定性，不能有縮頸或孔壁塌落現象發生。為保證孔底沉渣厚度達到規范要求（端承樁≤50mm、摩擦端承樁及端承摩擦樁≤100mm、摩擦樁≤300mm），以免影響樁的承載力，鉆孔到設計持力層后，要對泥漿進行循環稀釋來降低相對密度，以清除泥漿中懸浮的砂子、石渣，用真空泵通過管道伸向樁底吸走端部沉渣。

吊放入孔的鋼筋籠不得碰撞壁孔，不得有變形損壞。吊放后，先將鋼筋籠在垂直位置上固定好，然后進行第二次清孔，檢測孔底的淤泥厚度，符合規定后，于0.5h之內灌注混凝土。使用的隔水栓直徑應與導管內徑相配，同時具有良好的隔水性能，保證順利排出。在混凝土灌注時，應加強對混凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必須具備良好的和易性，配合比應通過實驗室確定，坍落度宜為18-22cm，粗骨料的最大粒徑不得大于導管直徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4，且應小于40mm.為改善混凝土的和易性和緩凝，水下混凝土宜摻外加劑。應確保導管連接部位的密封性，導管使用前應試拼裝、試壓，以避免導管進水。鋼筋籠初始位置應定位準確，并與孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，縮短灌注時間，或摻外加劑，防止混凝土頂層進入鋼筋籠時流動性變小，混凝土接近籠時，控制導管埋深在1.5-2.0m.灌注混凝土過程中，應隨時掌握混凝土澆注的標高及導管埋深，當混凝土埋過鋼筋籠底端2-3m時，應及時將導管提至鋼筋籠底端以上。導管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m，不宜大于5m和小于1m，嚴禁把導管提出混凝土面。

成孔后，必須認真清孔，一般是采用沖洗液清孔，沖孔時間應根據孔內沉渣情況而定，沖孔后要及時灌注混凝土，避免孔底沉渣超過規范規定。灌注混凝土前認真進行孔徑測量，準確算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土澆注過程中，應隨時控制混凝土面的標高和導管的埋深，提升導管要準確可靠，嚴格遵守操作規程。嚴格確定混凝土的配合比，混凝土應有良好的和易性和流動性，坍落度損失應滿足灌注要求。

3.3 混凝土灌注施工的技術要點

因為水下混凝土施工隱蔽性強，很容易產生松散、離析、縮頸等質量缺陷，因此，必須選好原材料、做好配合比、改進工機具、嚴格按操作規程施工等方面。完成鉆孔到混凝土澆灌過程的作業時間要緊湊，不宜過長；混凝土的漿體濃度要恰當，澆灌量不得低于設計值。導管口距孔底要保持400mm左右的距離，旋轉時要精確測量，反復校核。當球塞被壓出導管并灌下一定數量混凝土后，應將導管緩慢下降100～200mm，使灌注初期導管被混凝土埋入的深度盡可能加大，以保證底層混凝土質量。在灌注過程中，要嚴把施工進度和時間，經常略微提升導管，使混凝土均勻注入。導管埋入混凝土的深度一般控制在1～3m，每隔15～20min要對混凝土面和導管沉入深度進行一次測量和校核。若施工過程中發生了混凝土堵塞導管，一般是由于材料規格或配合比選取不當，或是因為導管漏水漏漿導致管內混凝土與管壁的摩擦力增大、流動性降低造成。

3.4 樁身質量的驗收

灌注樁質量的檢驗內容和方法應符合規范規定，通常檢測承載力采用樁荷試驗或大應變動測法，而檢驗樁身質量一般是通過對鉆芯樣實施超聲波檢測，抽查數量不少于總樁數的10%。

結語

鉆孔灌注樁有許多優點，但由于施工環節多，工藝復雜，成樁質量有可能受到多種因素的干擾，嚴重時會導致樁身承載力明顯降低，甚至造成病樁、斷樁等重大質量事故。為了確保成樁質量和樁基工程的安全，必須對鉆孔灌注樁的施工全過程進行嚴格的質量控制和檢測，發現問題及時補救。

參考文獻

[1]《鉆孔灌注樁施工規程》/T 0155或鉆孔抽芯檢測標準.