鉆孔灌注樁施工工藝及質量問題的防治措施

李建明，張 嵐

菏澤市公路局，山東 菏澤 274000

1 工程簡介

內蒙古博牙高速第17合同扎敦河大橋，全長487m，16跨。樁徑1.5m，60棵，樁長14m; 樁徑1.2m，24棵，樁長18m。全部按摩擦樁設計，冰凍深度為3m，地面1m范圍為黑腐植土，1m～5m為圓礫，再往下為強或弱風化巖。大橋中間3跨長年流水，水位高，圓礫透水性強。根據地質條件，優先選用沖擊鉆機。采用4臺沖擊鉆機，鉆錘重10T。

2 鉆孔灌注樁施工工藝

2.1 施工前準備工作

1）場地平整，清除雜物，回填土夯打密實；

2）挖泥漿池、沉淀池、儲水池，準備合格粘土；

3）用發電機發電，扎敦河中可取水；

4）放出樁位埋設護筒。用鋼尺復合縱、橫、對角樁位的間距，引出護樁；

5）埋設護筒，頂端高出地面30cm～50 cm，埋深不小于2.5m，護筒內徑比樁徑大20cm～40cm，上下垂直，護筒中心線平面偏差小于5cm。用鋼質護筒，鋼板厚0.8cm～1.0cm。護筒用挖掘機埋設，人工輔助就位。護筒底部和四周所填土必須分層夯實；

6）整平壓實鉆孔平臺，使鉆機墊穩，在鉆孔過程中要始終保持鉆機的穩定性。

2.2 鉆孔作業

1）鉆孔應分班連續進行，初期鉆進速度不要太快，在孔深達到5m以后，鉆進速度加快；

2）鉆進過程中，經常試驗泥漿指標變化情況，并注意調整鉆孔內泥漿高度。泥漿每小時檢查一次，并做好記錄。在底層變化處應撈取渣樣并保存，與地質剖面圖核對，如不符合及時上報監理人員；

3）經常檢查機具運轉情況，發現異常情況立即查清原因，及時處理；

4）經常注意觀察鉆孔內附近地面有無開裂或護筒、鉆機是否傾斜；

5）鉆孔過程中，經常檢查鉆孔的傾斜度，應符合施工規范要求；

6）在鉆孔過程中泥漿指標控制為：比重1.2g/cm3～1.4g/cm3，黏度18 Pas～22 Pas，砂率≤4%；

7）在成孔之前，鉆機放慢鉆進速度，做到邊清渣邊鉆進。（成孔后泥漿指標控制為：比重1.03g/cm3～1.1g/cm3，黏度17 Pas～20 Pas，砂率≤2%。沉渣控制為：≤30 cm）。絕不允許出現用超鉆的方式代替沉渣厚度；

8）鉆至設計深度時，要由監理工程師在現場與施工單位有關人員共同判斷并準確測定孔深。以此作為終孔標高的依據；

9）成孔檢測時用探孔器檢測成孔的傾斜度（≤1%）以及是否有縮徑現象，如有縮徑現象及時處理。探孔器的長度為孔徑的4倍～6倍。

2.3 清孔

清孔方法有換漿法、抽漿法、空壓機噴射、掏渣法等，本工程采用掏渣法：1）終孔檢驗合格后，立即進行清孔作業，清孔過程中必須始終保持孔內原有水頭高度以防塌孔；2）清孔時將附著于護筒的泥漿清洗干凈，并將孔底鉆渣及泥砂等沉淀物清除；3）掏渣時提升掏砂筒要平穩，不得碰撞護筒或孔壁；4）清至孔底沉渣的厚度符合設計規定值（≤30 cm）時，即可終止清孔。

2.4 鋼筋籠的安裝及吊裝過程

1）鋼筋的各項指標要符合規范要求，使用前應將表面油漬、鐵銹清除干凈。鋼筋籠運進場后檢查總長度、鋼筋間距、籠子直徑、焊接部位是否合格及有無變形；

2）嚴格按規范程序進行焊接，選擇合格焊條，一定要做到焊縫飽滿，鋼筋順直。同一截面上兩接頭間距大于35d。焊縫厚度≥0.3d，寬度≥0.7d，主筋對焊加強筋2m一道，焊縫焊渣敲凈，鋼筋籠在安裝過程中不能變形；

3）在下放鋼筋籠過程中，用吊車的主勾吊起吊筋的橫擔，副勾吊起鋼筋籠的中心，升主勾放副勾，直至鋼筋籠垂直，中心與孔位中心在同一軸線上，緩緩放入孔中，避免鋼筋籠碰到孔壁；

4）鋼筋籠頂端要焊吊筋，吊筋長度要計算好，以確保鋼筋籠到設計標高。就位后，吊筋支承在護筒頂的枕木上，不能直接放在護筒上。在吊入鋼筋骨架后，灌注水下混凝土前，應再次檢查孔內泥漿性能指標，如超過規定，應進行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土；

5）根據圖號GY1-5聲測管是樁基根數的25%布置，以等邊三角形的形式固定在箍筋內側。為保證聲測管在灌注過程中不堵塞，在聲測管的頂部和底部用8cm×8cm×1cm鋼板焊接封閉。

2.5 澆注水下砼

1）導管使用前試拼，做水密承壓試驗，導管接頭做抗拉試驗。一套導管灌注20根樁后必須做一次封閉試驗，15分鐘不漏水為宜。導管使用時，底管要大于4m，其余導管不應大于3m，根據孔徑大小選擇導管直徑。導管試壓后依次給導管編序，以免使用中出現誤差；

2）導管安裝時底部應高出孔底25cm～40cm。首批灌注砼埋置導管深度＞1m，在灌注過程中導管埋深保持在2cm～6m。在灌注中，為防止鋼筋骨架上浮，當灌注混凝土頂面距鋼筋骨架底部1m左右時，應降低砼的灌注速度，當混凝土拌合上升到骨架底口4m以上時，提升導管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢復正常灌注速度。應經常檢測探孔內混凝土面的位置，及時調整導管埋深；混凝土應有良好的和易性，在運輸和灌注過程中應無顯著離析、泌水現象；

3）在灌注過程中砼坍落度為18cm～22cm，以防堵管；

4）灌注過程中砼要連續澆注，中斷時間不超過30min。澆灌的樁頂標高應高出設計標高1m左右。

3 鉆孔和混凝土灌注中出現問題及防治措施

在本合同74根樁基施工中，不同程度出現一些質量問題。出現塌孔3次，鉆頭被卡1次，鋼筋籠上浮1次，鉆孔偏斜1次，有2根出現斷樁。對出現的問題認真分析原因，總結經驗，減少類似問題的發生。

3.1 塌孔

鉆進過程中，如孔內水位急劇下降，不斷出現氣泡，或泥漿突然漏失，出渣量加大，鉆機負荷加大，則表示有塌孔現象。本合同地下水位高，砂礫透水強，易出現塌孔情況。

1）造成原因：地層情況分析不明；或泥漿比重小，護壁不好，護筒內水位不高；或鉆進速度太快、空鉆時間過長、成孔后待灌時間過長和灌注時間過長等；

2）防治措施：對地質情況作到心中有數，隨時觀察鉆進情況；深埋護筒，用不透水性土填實護筒周圍；提高泥漿的比重和粘度；經常補水，保持護筒內水頭高度。成孔前，做好各方面準備工作，成孔后，要及時灌注，盡量縮短混凝土的灌注時間。若塌孔嚴重，應回填密實后，重新鉆孔。

3.2 鉆孔偏斜

成孔后樁孔偏離設計樁位或出現較大垂直度、傾斜度不符合標準，稱為鉆孔偏斜。輕者造成鋼筋籠吊入困難，重者影響樁的承載受力情況，成為事故隱患。

1）造成原因：鉆機安裝不穩，產生不均勻沉降作業；地基軟弱或軟硬不均勻；土層中含有大的孤石；

2）防治措施：整平夯實鉆孔場地，在鉆機下墊枕木；鉆機的轉盤、底座水平與鉆架起吊滑輪在一條豎直線上，同時在鉆機上安裝導向架；在不均勻地層中鉆孔時，采用自重大、鉆桿剛度大的鉆機。遇到復雜地層時，要慢速鉆進，也可回填片石夯實后鉆進。

3.3 沖擊鉆頭被卡

1）造成原因：土層較粘或地層本身為泥巖或泥灰巖等；大沖程并松繩進尺造成鉆頭傾倒；未及時補焊鉆頭，而補焊后的鉆頭直徑較大；孔內落入石塊或其它物體；鉆錐不轉動或轉動很小或地層不均勻；

2）防治措施：若鉆頭向下有活動余地，可使鉆頭向下活動并轉至孔徑較大方向提鉆，也可松一下鋼絲繩，使鉆頭轉動一個角度，有可能將鉆頭提出；用專門加工的工具將頂住孔壁的鉆頭撥正；多次重復向上沖撞卡錐部位；用打撈鉤抓住鉆頭與鋼絲繩同時提動并注意擺動試探；用小掏渣筒撈出埋住鉆頭的下落物再提錐； 用小量防水炸藥放到鉆頭底后引爆從而震松鉆頭處的土石提出鉆頭。

3.4 孔底沉淀超厚

鉆孔形成后，常常會造成孔底沉淀超厚，使樁尖部承載力降低，甚至斷樁。

1）造成原因：清孔方法簡單不當，只注意孔底的粗粒鉆渣，忽略泥漿相對密度；清孔時未清徹底；孔內泥漿少沉渣未全部浮起；清孔后未及時灌注，使沉渣加厚；

2）防治措施：鉆好孔后，保持鉆機空鉆循環；用優質泥漿，泥漿的比重和粘度應符合規范要求；采取淘渣法清孔，結合二次清孔，清渣效果較好；盡快清孔，盡快灌注，減少停置時間。

3.5 剪球時卡管

在灌注水下混凝土時，經常會發生剪球時卡管的現象。

1）造成原因：球塞直徑與導管直徑差別太小，剪球時砂漿或細石料滲入導管與球塞之間造成堵塞；混凝土塌落度過小或拌合不均勻；

2）防治措施：選擇好球塞直徑，與導管有1cm～2cm差別，或用一定長度的鋼筋捅球塞，或機械振動使混凝土下落；第一斗混凝土塌落度采用設計的高限，剪球完成后用正常配合比。

3.6 鋼筋籠上浮

在灌注過程中，鋼筋籠的位置升高，造成整體上移。

1）造成原因：混凝土粗集料粒徑過大，砂率過小，凝結時間小；鋼筋籠在吊裝時扭曲、不順直；鋼筋籠掛在法蘭連接的導管上，；澆筑的混凝土自導管流出后沖擊力很大，推動了鋼筋籠的上浮；清孔未徹底，沉渣不斷加厚，使鋼筋籠未到孔底；

2）防治措施：采用優質混凝土配合比，增大砂率，添加緩凝劑；鋼筋籠外加定位筋，吊裝時小心操作，確保順直；選擇絲扣連接的導管；加強對混凝土灌注高度的測量，盡量在允許埋深內較深埋管，避免大量混凝土翻起；清孔要徹底，可采取二次清孔；若發現鋼筋籠稍微上浮，應停止提升導管，單向旋轉導管，切斷與鋼筋籠的連接。

3.7 斷樁

混凝土樁不是一個整體，樁身有斷裂面或混凝土缺失。成樁后，可通過聲測管樁檢發現。

1）造成原因：集料級配差，砼和易性差造成的離析卡管；攪拌設備故障而無備用設備引起砼澆注間歇，時間超過砼初凝時間；導管埋深過大，起吊能力不足，不能提出導管；有異物掉入導管內，造成卡管；澆注混凝土時，導管上下活動過多，露出混凝土面，或機械故障造成夾渣，出現樁身混凝土斷開；澆注混凝土時，從導管外直接倒入灌注混凝土，混凝土離析，造成混凝土疏松；混凝土初凝時間太短，處理卡管事故后，混凝土已初凝；

2）防治措施：控制混凝土的配合比，使混凝土有良好的和易性和流動性，應加入緩凝劑，增大初凝時間；導管的拆卸長度應根據混凝土高度導管的埋深而定，切勿起拔過多；準備充足的材料和備用設備，設備故障及時維修，使混凝土順利灌注；施工使控制好混凝土灌注速度，避免混凝土離析。

3）斷樁補救方法：（1）當確定為無法補救的斷樁后，首先將導管拔出，然后看砼面是否進入鋼筋籠，當砼面未進入鋼筋籠或進入鋼筋籠＜3m時，應試圖把鋼筋籠用吊車拔出；整個鋼筋籠無法一次性拔出時，則考慮單根逐次拔出。拔主筋前先盡量將部分螺旋筋拔出，以減小拔主筋時的阻力，然后在每根主筋上焊吊環，逐個用起重機拔出；最后用鉤子或磁鐵將散落在孔底的加強筋或螺旋筋撈出。當確定孔底無散落的鋼筋時，重新穩鉆機，將已灌注的砼鉆出，待清孔后灌注;

（2）當斷樁的位置距孔口高度（＜10m）時，可考慮采用鋼護筒護壁、人工下挖的方法進行。根據斷樁位置和水文地質條件，選擇鋼板的厚度，并根據樁直徑制作成長度適當的鋼護筒，在護筒互相垂直的四個方向焊上吊環。用吊車將鋼護筒就位后，人工進入到鋼筒內挖土，護筒根據挖土的情況，徐徐下沉，必要時可在鋼護筒上配重，當地下水位較高時應輔以泥漿泵排水。當護筒下到已灌注的砼面以下20cm時，將鋼筋沖刷干凈，砼表面鑿毛并清理干凈后，立刻用準備好的砼封底，并緊接著分層進行澆注、振搗，直到達到設計樁頂標高。

4 結論

以上僅就鉆孔灌注樁施工中常出現的問題進行分析，但受地質條件、施工方法、施工組織、工人經驗等各方面因素的影響，還可能出現這樣那樣的質量問題，應超前預防，規范施工，不斷總結經驗，創新方法，以保證樁基的質量。

[1]周國鈞，等編.灌注樁設計施工手冊[M].北京地震出版社，1993.

[2]公路橋涵施工技術規范（JTJ041---2000）.人民交通出社.