泥漿護壁鉆孔灌注樁施工工藝和質量控制

周峰 王芳

鉆孔灌注樁是采用不同的鉆孔方法,在地層中按要求形成一定形狀的井孔,達到設計標高后,將鋼筋骨架吊入井孔中,再灌注混凝土成為樁基礎的一種工藝。目前,在國內基礎工程領域中,鉆孔灌注樁基礎已占據了重要地位,廣泛應用于房屋建筑、水工建筑和橋墩基礎的施工,并向大直徑、多樣化方向發展。但在施工時,如果對混凝土鉆孔灌注樁施工質量不做嚴格控制,就容易出現質量缺陷,據統計,國內灌注樁施工中樁身出現質量缺陷的概率達20%[1]。本文針對信陽市河區兩個小高層泥漿護壁鉆孔灌注樁施工過程中出現的質量問題進行分析,找出造成質量問題的原因,并提出如何采取防治措施[2,3]。

1 淺談泥漿護壁鉆孔灌注樁的施工工藝

1)成孔工藝流程。樁孔確定→護筒埋置→鉆孔機就位與安裝→泥漿配制方法及成孔泥漿性能控制→鉆孔→檢查質量→孔底清理→孔口蓋板→移鉆孔機。

2)澆筑混凝土工藝流程。移蓋板測孔深、垂直度→鋼筋籠制作與吊放→導管連接與下放→混凝土配制與攪拌→澆筑混凝土(隨澆隨振)→插樁頂鋼筋。

3)樁孔確定方法。采用經緯儀和鋼卷尺進行精確定位,樁機在施工過程中有可能碰撞樁位,使樁位發生錯動,因此鉆機在鉆孔前技術人員應重新校對孔位,以確保樁位的準確性。

4)護筒的埋置。護筒內徑應大于鉆頭100 mm;護筒位置應埋設正確和穩定,套管與孔壁之間應用黏土填實,套管中心與樁孔中心線偏差不大于50 mm;套管埋設深度:在黏性土中不宜小于1 m,在砂土中不宜小于1.5 m,并應保持孔內泥漿面高出地下水位1 m以上。

5)鉆機就位與安裝。鉆孔機就位時,必須保持平穩,不發生傾斜、位移,為準確控制鉆孔深度,應在機架上或機管上作出控制的標尺,以便在施工中進行觀測、記錄。

6)泥漿配制。要控制泥漿比重,并使泥漿循環利用。在砂土和較厚的夾砂層中成孔時,泥漿相對密度應控制在1.1～1.3;在穿過砂夾卵石層或容易坍孔的土層中成孔時,泥漿的相對密度應控制在1.3～1.5。

7)鉆孔。鉆進速度,應根據土層情況、孔徑、孔深、供水或供漿量的大小、鉆機負荷以及成孔質量等具體情況確定。鉆孔時不要讓泥漿水位下降,當鉆至持力層后,設計無特殊要求時,可繼續鉆深1 m左右,作為插入深度(也即保證入巖深度至少1 m)。施工中應經常測定泥漿相對密度。

8)孔底清理。清孔過程中,必須及時補給足夠的泥漿,并保持漿面穩定,成孔后必須保證0.5 h沖孔時間,以確保沖孔干凈、無淤泥雜質。

9)檢查質量。確保樁徑滿足設計要求,入巖深度至少達到1 m,實際孔深有效樁長滿足設計要求,保證沖孔干凈。

10)鋼筋籠制作與吊放。鋼筋籠的長度達到設計要求、箍筋間距滿足設計要求、鋼筋焊接嚴格按照規范要求保證不脫焊;鋼筋籠吊放前應綁好砂漿墊塊,吊放時要對準孔位,吊直扶穩,緩慢下沉,鋼筋籠放到設計位置時,應立即固定,防止上浮;樁頂上的插筋一定要保持垂直插入,有足夠錨固長度和保護層,防止插偏和插斜。

11)導管連接與下放。導管按先長后短,分節組裝(導管底部距孔底30 cm～50 cm)。

12)混凝土的配制與攪拌。每批材料必須有出廠合格證和抽檢試驗報告,砂采用中砂或粗砂,含泥量不大于5%;石子采用粒徑為0.5 cm～3.2 cm的卵石或碎石,含泥量不大于2%;水泥宜采用325號～425號普通硅酸鹽水泥或礦渣硅酸鹽水泥。混凝土嚴格按照實驗室配合比進行配制,每盤攪拌時間不少于2 min,首次混凝土灌入量要保證導管埋入混凝土內0.8 m～1.2 m,隨混凝土的灌注要及時提升和拆卸導管,保證導管埋入混凝土深度2 m～3 m,但不得大于 6 m。

2 如何控制鉆孔的質量要求

1)確保樁孔垂直度、樁徑。鉆機就位時,現場技術人員應用水平尺測量,保證鉆機安裝時水平,不發生偏移傾斜,使樁孔垂直度偏差不大于1%。鉆機開鉆前用鋼卷尺量測樁徑,使樁徑允許偏差在-0.1d且不大于-50 mm。

2)確定鉆孔深度。通過測量鉆桿長度來控制鉆孔深度,鉆孔深度=各鉆桿長度+主鉆桿長度-余尺-地面距鉆盤的距離。

3)確定鉆孔達到入巖深度。入巖三看:a.看是否達到等高線標高,根據地質勘察報告資料,繪制中風化基巖持力層頂板標高等值線,施工中鉆孔深度要達到等高線附近方可進行辨別;b.看鉆進情況,根據現場觀察,入巖后往往鉆進較平穩,不會出現跳鉆別鉆現象,鉆進速率在強風化層中一般為20 cm/h～50 cm/h,在中風化中砂巖中小于20 cm/h,鉆進速率一般與樁機型號、鉆頭種類及鉆機磨損程度有關;c.看鉆進返渣,強風化層巖樣一般棱角不明顯,多為次棱及圓棱,粒徑一般為5 cm～12 cm,硬度較低,礦物風化蝕變較強,多見石英及長石顆粒;中風化層巖樣多為棱角形及刀刃形,粒徑3 cm～8 cm,硬度較高,礦物較新鮮,碎石層巖樣一般成分較雜。

4)清孔控制。觀察清孔過程中,必須及時補給足夠的泥漿,并保持漿面穩定;觀察成孔后鉆機不鉆進在原位進行空轉清孔,鋼筋籠吊裝完畢后,安置導管或氣泵管二次清孔,保證清孔干凈。

5)鋼筋籠的控制。觀察鋼筋表面是否光滑,不粗糙,無毛刺,是否銹蝕;用鋼卷尺測量控制鋼筋箍筋間距及錨固長度是否滿足設計要求;用鋼筋棍敲打焊接好的鋼筋籠,以保證焊接牢固;觀察鋼筋籠的焊接是否滿足要求(梅花形焊、焊縫寬、焊縫厚、是否焊透)。

3 根據信陽市紅盾小區樁基工程實例淺談泥漿護壁鉆孔灌注樁

信陽市紅盾小區1號樓,2號樓位于羊山大道與312國道交叉口東南角,兩個工程均采用框架剪力墻結構,基礎采用泥漿護壁鉆孔灌注樁。兩工程土質分層大致相同,但由于1號樓地勢起伏不大,因此在鉆孔過程中較容易鉆進,而且以一根樁為圓心的周圍其他樁達到入巖深度1 m之后,樁成孔深度不會發生太大變化,因此樁孔實際孔深較易控制。如:樁徑均為600 mm,有效樁長14.00 m,鋼筋籠長為有效樁徑的 2/3(其中預留筋長 600 mm),主筋 8φ 16,加強筋 φ 10@2 000,螺 旋筋 φ 6.5@150,上部筋2.00 m φ 6.5@100,然而在施工過程中要特別加強沖孔時間,以保證成孔干凈。

2號樓起伏較大,即使相鄰的兩根樁成樁,實際孔深也會發生明顯變化,根據記錄:2-210,鉆成實際孔深19.05 m,有效樁長14.27 m,鋼筋籠長度 10.2 m;2-221鉆成實際孔深14.97 m,有效樁長10.19 m,鋼筋籠長6.6 m。因此,為了確保工程質量,設計圖紙和會審紀要中明確指出:此施工過程中的所有樁,必須達到入巖深度1 m,同時滿足有效樁長最小為9 m,鋼筋籠長仍為有效樁長的 2/3,樁徑 600 mm,主筋 8φ 16,加強筋 φ 10@2 000,箍筋加密區φ 6.5@100,非加密區φ 6.5@150,但由于有效樁長的不同,造成鋼筋籠的長短不一(6.6 m,9 m,10 m等),這造成鋼筋加工的難度,影響鋼筋焊接質量控制。

在灌注樁的施工過程中,我們經常遇到以下情況,當鉆機鉆到勘察報告推算出的深度時,根據現場鉆機情況(從鉆孔速度、返漿顏色、返漿顆粒大小)推知其并未達到中風化泥漿中砂巖,而且未滿足入巖1 m的要求,原因是:根據勘察資料繪制中風化基巖持力層板標高等值線,由于等高線是根據鉆孔資料推測繪制而成,當中風化巖面起伏較大時,可能相差很大,在施工過程中我們要根據現場情況具體問題具體分析,保證入巖深度,并采用雙控施工方法。所謂“雙控”即樁長和樁壓力必須同時滿足要求。

[1] 劉建萍,陳 偉.鉆孔灌注樁在施工中的質量控制[J].山西建筑,2006,32(19):111-112.

[2] 張旭峰.灌注樁后壓漿施工中應注意的事項[J].山西建筑,2006,32(4):127-128.

[3] 王建新.鉆孔灌注樁施工的質量控制[J].山西建筑,2008,34(11):161-162.

[4] 肖 眾.鉆孔灌注樁的施工技術及質量控制研究[J].山西建筑,2008,34(35):233-234.

[5] 刁鋒平.鉆孔灌注樁施工過程的異常現象及防治措施[J].山西建筑,2009,35(6):154-155.