長螺旋鉆孔壓灌樁樁頭缺陷探討

郭雄斌

0 引言

長螺旋鉆孔壓灌樁成樁工藝是國內(nèi)外近年開發(fā)的適應性強，且使用較廣的一種新工藝，適用于粘性土、粉土、砂土、填土、非密實的碎石類土、強風化巖等，屬非擠土成樁工藝，該工藝有穿透力強、低噪聲、無振動、無泥漿污染、施工效率高、質(zhì)量穩(wěn)定等特點。

2008年，長螺旋鉆孔壓灌樁作為灌注樁施工的成熟工藝，首次寫進JGJ 94-2008建筑樁基技術(shù)規(guī)范。但隨著壓灌樁的廣泛應用，施工中經(jīng)常出現(xiàn)各種各樣的質(zhì)量問題，樁頭缺陷問題尤為突出。

1 工程實例

本工程為國外某項目樁基工程，有關(guān)的具體條件、參數(shù)如下。

1.1 地層

主要(原始)地層特征如下:

①層Qml4:素填土，成分雜亂，主要以粘性土、粉土、粉細砂為主，松散;濕 ～ 飽和;填土厚度為4.8 m ～7.4 m。

②層Qal4:主要為粘性土，以灰色或褐色為主，硬塑。最大揭露厚度為25.5 m。

場地平均標高:14.60 m;地下水穩(wěn)定水位標高:12.3 m。

1.2 樁基參數(shù)

基樁分別為樁長20 m，17 m和樁徑600 mm，450 mm進行組合;樁距6.0 m，樁頂標高14.00 m;混凝土強度 C35。

鋼筋籠鋼筋通長配置，樁徑600 mm主筋8Φ16，樁徑450 mm主筋6Φ16;箍筋配置樁頂下3 m φ8@100，以下φ8@200;加勁筋Φ16@2 000;鋼筋保護層厚度55 mm。

1.3 施工機械

成孔采用宇通步履式Y(jié)TZ-26長螺旋鉆機;插筋器振動管為壁厚10 mm直徑152 mm的無縫鋼管，總長22 m;偏心振動錘型號:DZ15Y。

2 出現(xiàn)問題:樁頭缺陷

鑿除超灌混凝土，約1%樁頭出現(xiàn)缺陷，其中約0.3%表現(xiàn)為樁頭剖面呈“橫剖的煮雞蛋”形態(tài)，即樁頭中間有一個直徑約等同專用插筋器振動管直徑的砂漿柱，其余樁頭夾泥。

3 問題分析

對比和分析施工過程，出現(xiàn)上述問題大致有如下方面原因。

3.1 振插鋼筋籠和振動管拔出

振插鋼筋籠的常規(guī)作法是起吊鋼筋籠豎直位于鉆孔中間，然后依靠鋼筋籠和專用插筋器重力插入鋼筋籠，當鋼筋籠插入受阻，開啟偏心振動錘振動直至鋼筋籠插至設計標高，振插鋼筋籠見圖1。

鋼筋籠插至設計標高，拔出振動管。為保證基樁混凝土的密實度，拔出振動管時邊拔邊振動。

振插鋼筋籠和拔出振動管過程中有一個至關(guān)重要的指標:振動時間，振動時間的長短受成孔、鋼筋籠和混凝土三個因素影響。

1)成孔。

其關(guān)鍵指標是垂直度和孔徑，這是保證鋼筋籠能否順利插入的前提。

2)鋼筋籠。

主要是鋼筋籠的剛度、形態(tài)，因為鋼筋籠要經(jīng)過搬運、插入振動管、起吊安裝等工序，尤其是對于長度較長、剛度較小的鋼筋籠，其設計形態(tài)越難保證。

3)混凝土。

主要是混凝土的坍落度、粘聚性、保水性和流動性等指標，指標對比見圖2，圖3。

圖1 振插鋼筋籠

圖2 綜合質(zhì)量較差混凝土

圖3 綜合質(zhì)量較好混凝土

三個因素中任何一個指標出現(xiàn)問題，都直接影響鋼筋籠的順利插入，鋼筋籠插入受阻被迫開啟振動，受阻越早，振插時間越長。振動管是振動波能量的載體，尤其是內(nèi)部振動波的反射、干擾等可能引起混凝土共振，更容易引起混凝土離析，樁頭出現(xiàn)“橫剖的煮雞蛋”形態(tài)。

3.2 混凝土

除了保證混凝土的粘聚性、保水性和流動性等主要指標，還要考慮混凝土的原材料、外加劑和配合比。

原材料關(guān)鍵是粗骨料，粗骨料的形狀、粒徑直接影響混凝土的流動性，這不僅影響混凝土的壓灌，也影響鋼筋籠的插入。同時，為增加混凝土的和易性、流動性和保水性，建議摻加粉煤灰摻合料;為保證混凝土的質(zhì)量和各項指標，建議加入泵送劑、減水劑等外加劑。其次是混凝土配合比，該項目為國外項目，混凝土采用當?shù)厣唐坊炷粒渑浜媳扰c國內(nèi)不同，主要是砂率較大，砂(SAND/Namalco Sand 09)含量960 kg/m3大于碎石(ROCK/Namalco 20 mm 09)含量800 kg/m3，這可能是樁基項目樁頭出現(xiàn)砂漿柱的重要原因。

3.3 場地硬化

工程實例中樁頭夾泥，分析原因應該是振動管和鋼筋籠帶泥。實例中施工場地未硬化，導致樁頭夾泥主要原因是拔出的振動管直接接觸場地。

振動管拔出后內(nèi)外粘附有混凝土砂漿，一般清除砂漿是開啟振動錘振動，但振動并不能完全清除振動管粘附的砂漿。場地未硬化，振動管直接接觸場地泥土，管外粘附場地泥土，陰雨天粘附泥土更嚴重;還有振動管放倒時管端部可能插入土塞。振動管插入鋼筋籠，因為有鋼筋籠的“保護”，再次實施清理幾乎無法完成。尤其夜間施工，由于照明原因，甚至連振動管內(nèi)插入的土塞都發(fā)現(xiàn)不了。

另外是鋼筋籠帶泥，鋼筋籠運至施工場地，場地未硬化，鋼筋籠接觸、粘附場地泥土和成孔渣土的幾率大大增加，尤其是陰雨天施工。

振插鋼筋籠時，在混凝土自重壓力的作用下，振動管內(nèi)外和鋼筋籠粘附的泥土隨鋼筋籠的插入而上升(上浮)，最終導致個別樁頭夾泥。

3.4 其他原因

如:樁頂標高、施工場地標高、混凝土超灌高度等。

長螺旋鉆孔壓灌樁成孔時，渣土在孔口形成1 m左右高度的“土包”，見圖1，由于施工機械、混凝土泵管、電纜和安全方面的原因，渣土一般都不能立即清理。為避免渣土坍塌掩埋孔口，影響鋼筋籠插入，混凝土大多都壓灌至渣土形成的孔口。插入鋼筋籠前，需要及時清理掉入混凝土中的泥塊，以免鋼筋籠將泥塊帶入樁身。

振插鋼筋籠時，由于鋼筋籠和振動管體積，孔內(nèi)混凝土溢出，混凝土振密后拔出振動管，混凝土面下降(見圖2，圖3)，孔口渣土極易坍塌，造成樁頭夾泥。

實際施工時，若場地標高距樁頂標高太小，成孔渣土容易掉入(陷入)樁頭造成樁頭夾泥，同時混凝土超灌高度也小，混凝土浮漿或離析也可造成樁頭缺陷。

4 結(jié)語

長螺旋鉆孔壓灌樁施工中，我們有許多成熟的經(jīng)驗和措施來保障工程的質(zhì)量，現(xiàn)場要做的不僅是嚴格的執(zhí)行，更多是要根據(jù)項目實際情況、工藝流程和所有環(huán)節(jié)來修正和完善保證措施，制定全面、詳細、可行的項目作業(yè)指導書，以指導項目保質(zhì)保量，順利實施。

［1］ JGJ 94-2008，建筑樁基技術(shù)規(guī)范［S］.

［2］ GB 50119-2003，混凝土外加劑應用技術(shù)規(guī)范［S］.

［3］ JGJ 55-2000，普通混凝土配合比設計規(guī)程［S］.

［4］ JGJ 52-2006，普通混凝土用砂、石質(zhì)量及檢驗方法標準［S］.

［5］ 《工程地質(zhì)手冊》編委會.工程地質(zhì)手冊［M］.第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2003.

［6］ 許曉紅.鉆孔樁的質(zhì)量問題及其處理［J］.山西建筑，2010，36(23):98-99.