鉆孔灌注樁施工的質量控制

鄭 松

1 工程概況

泰達西區(qū)綜合服務區(qū)工程位于天津市東麗區(qū)軍糧城鎮(zhèn)，總建筑面積近52萬m2，其中三組團建筑面積6.3萬m2，由7棟 22層框架剪力墻結構住宅樓組成，基礎全部采用鉆孔灌注樁，樁徑600 mm，樁長30 m，總樁數(shù)749根。本工程鉆孔灌注樁數(shù)量多，工期要求緊，成樁質量要求高。

2 鉆孔灌注樁施工工藝

1)施工準備。施工準備包括:選擇鉆機、鉆具、場地布置等。鉆機是鉆孔灌注樁施工的主要設備，可根據(jù)地質情況和各種鉆孔機的應用條件來選擇，本工程根據(jù)實際情況選擇潛水鉆孔機。2)鉆孔機的安裝與定位。安裝鉆孔機的基礎如果不穩(wěn)定，施工中易產生鉆孔機傾斜、樁傾斜和樁偏心等不良影響，因此要求安裝地基穩(wěn)固。對地層較軟和有坡度的地基，可用推土機推平，再墊上鋼板或枕木加固。為防止樁位不準，施工中很重要的是定好中心位置和正確的安裝鉆孔機，對有鉆塔的鉆孔機，先利用鉆機的動力與附近的地籠配合，將鉆桿移動大致定位，再用千斤頂將機架頂起，準確定位，使起重滑輪、鉆頭或固定鉆桿的卡孔與護筒中心在一垂線上，以保證鉆機的垂直度。鉆機位置的偏差不大于2 cm。對準樁位后，用枕木墊平鉆機橫梁，并在塔頂對稱于鉆機軸線上拉上纜風繩。3)泥漿制備。鉆孔泥漿由水、黏土(膨潤土)和添加劑組成。具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內外滲流，防止坍孔的作用。調制的鉆孔泥漿及經過循環(huán)凈化的泥漿，應根據(jù)鉆孔方法和地層情況來確定泥漿稠度，泥漿稠度應視地層變化或操作要求機動掌握，泥漿太稀，排渣能力小，護壁效果差;泥漿太稠會削弱鉆頭沖擊功能，降低鉆進速度。4)鉆孔。鉆孔是一道關鍵工序，在施工中必須嚴格按照操作要求進行，才能保證成孔質量，首先要注意開孔質量，為此必須對好中線及垂直度，并壓好護筒。鉆好的孔應及時清孔，下放鋼筋籠和灌注水下混凝土。鉆孔的順序也應事先規(guī)劃好，既要保證下一個樁孔的施工不影響上一個樁孔，又要使鉆機的移動距離不要過遠和相互干擾。5)清孔。在終孔檢查完全符合設計要求時，應立即進行孔底清理，避免隔時過長以致泥漿沉淀，引起鉆孔坍塌。清孔方法視使用的鉆機不同而靈活應用。通常可采用正循環(huán)旋轉鉆機、反循環(huán)旋轉機真空吸泥機以及抽渣筒等清孔。6)灌注水下混凝土。清完孔之后，就可將預制的鋼筋籠垂直吊放到孔內，定位后要加以固定，然后用導管灌注混凝土，灌注時混凝土不要中斷，否則易出現(xiàn)斷樁現(xiàn)象。

3 鉆孔灌注樁施工要點

1)成孔的垂直度。鉆孔灌注樁的垂直度是保證承載能力的重要指標，垂直度的檢測應該是保證樁身質量的重要環(huán)節(jié)。為避免鉆孔傾斜，在鉆機就位和鉆孔過程中，要隨時注意校核鉆桿的垂直度，發(fā)現(xiàn)傾斜及時糾正。對于地基不均勻，土層呈斜狀分布和土層中夾有大的孤石或其他硬物的情形，施工前必須作好準備。在不均勻地層中鉆孔時，使用自重大的鉆機和剛度大的鉆桿則較為有利。進入不均勻硬層、斜狀巖層和碰到孤石時，鉆速要打慢擋。處理大孤石和堅硬巖石，采用自重大的復合式牙輪鉆或換用沖擊鉆都是有效的方法。2)成孔的深度。a.如測量有誤則達不到設計深度。一般施工隊伍常用的測繩一經水泡就會出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，有的收縮量可達1%左右，測50 m的孔就會產生0.5 m左右的誤差。采用細鋼絲測繩要當心數(shù)標松動錯位。避免誤測的辦法是在施工現(xiàn)場設置長度標記作為準繩，每次終孔都把測繩拿去核實。b.鉆孔入巖深度達不到設計要求。更多的是由于地層分布不均勻，如巖層分布成傾斜狀或起伏變化劇烈導致判斷失誤。入巖深度的控制因鉆孔工藝不同而有所區(qū)別。反循環(huán)工藝和沖擊鉆成孔的樁，可采用巖樣鑒別法。3)鉆孔的孔徑。在湖、塘、溝、谷與河漫灘地段新近沉積的黏性土和粉土中鉆孔容易出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象。尤其要重視液性指數(shù)IL＞0.75呈現(xiàn)軟塑狀態(tài)和流塑狀態(tài)的黏性土，而在 IL＞1.0呈流塑狀態(tài)的淤泥質軟土層成孔縮孔現(xiàn)象更不可避免。與孔徑有關的質量問題有:a.由于孔徑小于規(guī)范要求，樁的截面縮小，承載能力降低，實際上降低了樁的安全系數(shù)。b.軟弱土層一般都在地層上部，縮頸現(xiàn)象也發(fā)生在此段，而樁的內力也是上段大，容易造成樁身抗壓強度不夠而破壞。c.由于孔徑達不到要求，導致鋼筋籠無保護層，樁的抗壓彎能力減弱或喪失。4)孔內的泥漿。在鉆孔灌注樁的施工中，泥漿質量差，會形成如下的不良后果:a.形成不了護壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脫落，導致孔壁穩(wěn)定性差，在砂性土地層易于塌壁，在流塑狀黏土層則易于縮孔。b.泥漿稠度大、比重大，含砂率高，形成的泥皮質量差、厚度大，大大降低樁的側摩阻力。c.稠漿在鋼筋籠鋼筋上沉積粘附，導致鋼筋與混凝土握裹力降低。泥漿比重過大，使得混凝土水下灌注阻力增大，降低混凝土的流動半徑，使混凝土骨料大部分堆積在樁芯部位，而鋼筋籠外幾乎無骨料，不僅樁身質量不好而且樁的側摩阻力也難以發(fā)揮。故對泥漿質量的管理決不是個小問題，一定要按規(guī)范要求嚴格控制。5)孔內的沉渣與沉淤。沉淤的控制主要是提高泥漿質量和減少空孔時間。沉渣的清除采用反循環(huán)成孔工藝能達到較好的效果，速度能達到2 m/s～3 m/s，是正循環(huán)的40倍以上，故攜渣能力強。為此，本工程采用正循環(huán)成孔，反循環(huán)清孔的工藝。此法現(xiàn)場只需增加一臺6 m3的空壓機即可，費用不大，簡便易行，效果良好。6)混凝土的灌注。成孔后孔內混凝土的灌注是最后一道也是最關鍵的一道工序。在保證混凝土質量合格的前提下，導管法水下灌注混凝土質量難以控制。要克服很大的灌入阻力保證混凝土樁身質量，必須有相當大的沖擊力，沖擊力越大，完成混凝土灌注的時間越短，混凝土樁身越均勻。由于混凝土是由水泥、砂、石子配制的混合料，不同材料、不同粒徑則摩擦系數(shù)不一樣，因此僅靠靜力平衡產生的超壓力緩慢流淌，則易造成混凝土粗骨料在樁芯堆積，隨半徑增大而遞減。樁身不勻，則影響樁身混凝土的抗壓強度和樁的承載能力。

4 提議重視的幾點建議

經檢測，泰達西區(qū)綜合服務區(qū)三組團鉆孔灌注樁，靜載試驗結果全部滿足單樁承載力設計要求;低應變檢測結果，一類樁695根，占93%，二類樁54根，占7%，未出現(xiàn)三類樁，滿足設計要求。通過鉆孔灌注樁在泰達西區(qū)綜合服務區(qū)三組團的實際操作及檢測結果證明，為了提高建設工程鉆孔灌注樁的質量，施工中應從以下幾個方面進行嚴格控制并不斷進行研究、改進和提高:1)對施工單位鉆孔設備鉆頭的切削性能、泥漿的處理設備等與施工效率和質量有關的機具、儀器等都應進行檢查。2)不同的施工方法其效率和質量有很大的差異，施工時應從施工方法著手進行預先控制。3)認真研究質量檢測設備的準確性和可靠性，如大小應變動測的適用范圍等。檢測結果不準確易引起糾紛，處理不當會降低安全度，留下工程隱患。4)提高和完善管理水平，應強調過程控制和事前控制為主，建議擬定系統(tǒng)化的動態(tài)管理制度和方法。5)健全質量管理制度、提高質量意識，樹立質量第一和預控為主的觀念不斷更新質量理念。

[1] JGJ 94-94，建筑樁基技術規(guī)范[S].

[2] 《樁基工程手冊》編寫委員會.樁基工程手冊[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，1995.

[3] 全國監(jiān)理工程師培訓教材編寫委員會.工程建設質量控制[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社，2000.

[4] 趙志遠.鉆孔灌注樁的施工質量問題及措施[J].山西建筑，2009，35(21):212-213.