鉆孔灌注樁施工技術分析

□龍鈐煜

一、工程特點

據勘察資料顯示，工程現場地面存在一塊大巖石。按探土報告此地點面層是很厚的散石層，以及基巖最深點距離地面約30m。對選擇有關地基的種類有很大的影響。因為該工程的位置部分位于斜坡上，所以有關斜坡需要地盤平整。設計上采用直徑1.8m鉆孔樁及擴展式基礎，允許基巖承載力為3000K/m2。

由于本工程地質條件和埋深較深，基礎設計為：直徑1.8m鉆孔灌注鋼筋混凝土抗拔樁，共計235根，總樁長7755m，設計樁長暫定33m。樁必需深入巖石層達三倍直徑的深度并需保證以下特征值：樁底單位面積阻力特征值必需大于5000kPa;石層樁單位面積側摩擦力必需大于l 000kPa;在樁端1.5m抽取的巖石樣板，其抗壓強度必需大于20MPa。進行鉆孔灌注樁工程：直徑1.8m，包括打入臨時套筒和永久套筒；清除套筒內的土和石：按照設計圖紙放入鋼筋籠，包括所有的連接和附件等材料；用于鉆孔灌注樁的B40、3級混凝土；音波測試(SIT)的金屬鋼管；安裝金屬鋼管，用于試驗樁與巖層的連接。

二、施工方法

沖擊鉆孔，沖抓鉆孔和回轉鉆削成孔等均可采用泥漿護壁施工法。該施工法的過程是：平整場地→泥漿制備→埋設護筒→鋪設工作平臺→安裝鉆機并定位→鉆進成孔→清孔并檢查成孔質量→下放鋼筋籠→灌注水下混凝土→拔出護筒→檢查質量。

(一)鉆孔機的安裝與定位

安裝鉆孔機的基礎如果不穩定，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2cm。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。

(二)埋設護筒

鉆孔成敗的關鍵是防止孔壁坍塌。當鉆孔較深時，在地下水位以下的孔壁土在靜水壓力下會向孔內坍塌、甚至發生流砂現象。鉆孔內若能保持地下水位高的水頭，增加孔內靜水壓力，防止坍孔。護筒除起到這個作用外，同時有隔離地表水、保護孔口地面、固定樁孔位置和鉆頭導向作用等。

制作護筒的材料有木、鋼、鋼筋混凝土三種。護筒要求堅固耐用，不漏水，其內徑應比鉆孔直徑大(旋轉鉆大約20cm，潛水鉆、沖擊或沖抓錐大約40cm)，每節長度約2～3m，一般常用鋼護筒。

(三)泥漿制備

鉆孔泥漿由水、粘土(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凈化的泥漿，應根據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。

(四)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。在施工中要注意不斷添加泥漿和抽渣(沖擊式用)，還要隨時檢查成孔是否有偏斜現象。采用沖擊式或沖抓式鉆機施工時，附近土層因受到震動而影響鄰孔的穩固。所以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，一般可采用順序鉆孔。

(五)清孔

鉆孔的深度、直徑、位置和孔形直接關系到成孔質量與樁身曲直。為此，除了鉆孔過程中密切觀測監督外，在鉆孔達到設計要求深度后，應對孔深、孔位、孔形、孔徑等進行檢查。在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。當摩擦樁孔壁容易坍塌時，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；當孔壁不易坍塌時，不大于20cm。對于柱樁，要求在射水或射風前沉渣厚度不大于5cm。清孔方法視使用的鉆機不同而靈活應用。通?？刹捎谜h旋轉鉆機、反循環旋轉機真空吸泥機以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥機清孔，所需設備不多，操作方便，清孔也較徹底，但在不穩定土層中應慎重使用。

(六)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，否則易出現斷樁現象。

三、鉆孔樁的質量控制

為了保證鉆孔樁的質量，必須按以下措施操作：嚴格按設計要求及有關規范、標準進行施工。根據設計施工圖測量放線、定樁位并做好標識，在施工前應重新校核樁位。鉆孔在終孔和清孔后，對孔徑、孔形和傾斜度，應采用專用儀器測定。當缺乏上述儀器時，可采用外徑D等于鉆孔L樁鋼筋籠直徑加10mm(但不得大于鉆頭直徑)，長度不小于4～6D的鋼筋檢孔器吊入鉆孔內檢測，檢測結果應報請監理工程師復查。如經檢查發現有缺陷，例如中心線不符、超出垂直線、直徑減小、橢圓截面、孔內有漂石等，應就這些缺陷書面報告監理工程師，并采取適當措施，予以改正。對于嵌巖樁，還應檢查嵌巖深度和孔底巖石是否發生變化，承包人應將施工記錄和收集的地質樣品提交監理工程師檢驗。嵌巖樁必須滿足圖紙要求的嵌巖深度，樁底巖層強度應不低于圖紙規定強度。經檢驗確認成孔滿足要求時，應立即填寫成孔檢查單，并經監理工程師簽認后，即可進行下道工序工作。

四、鋼筋骨架

樁的鋼筋骨架，應緊接在混凝土灌注前，整體放入孔內。如果混凝土不能緊接在鋼筋骨架放入之后灌注，則鋼筋骨架應從孔內移去。在鋼筋骨架重放前，應對鉆孔的完整性，包括孔底松散物的出現，重新進行檢查。

鋼筋骨架應有強勁的內撐架，防止鋼筋骨架在運輸和就位時變形，在頂面應采取有效方法進行固定，防止混凝土灌注過程中鋼筋骨架上升。支承系統應對準中線防止鋼筋骨架傾斜和移動。

鋼筋骨架上應事先安設控制鋼筋骨架與孔壁凈距的混凝土墊塊，這些墊塊應可靠地以等距離綁在鋼筋骨架周徑上，其沿樁長的間距不超過2m，橫向圓周不得少于4處?；蛘卟捎闷渌行Х椒ㄒ员ＷC圖紙要求的保護層得到滿足。鋼筋骨架底面高程允許偏差為±50mm。

鋼筋骨架制作和吊放的允許偏差：主筋間距l0mm;箍筋間距±20mm；骨架外徑±l0mm;骨架傾斜度±0.5%；骨架保護層厚度±20mm；骨架中心平面位置20mm;骨架頂端高程±20mm。

五、 水下混凝土的灌注

混凝土一般用鋼導管灌注。導管管徑視樁徑大小而定，由內徑200～350mm的管子組成，用裝用墊圈的法蘭盤連接管節。導管應進行水密、承壓和接頭抗拉試驗。在灌注混凝土開始時，導管底部至孔底應有250～400mm的空間。首批灌注混凝土的數量應能滿足導管初次埋置深度≥l.0m和填充導管底部間隙的需要。在整個灌注時間內，出料口應伸入先前灌注的混凝土至少2m，以防止泥漿及水沖入管內，且不得大于6m。應經常量測孔內混凝土面層的高程，及時調整導管出料口與混凝土表面的相應位置，并始終予以嚴密監視，導管應在無水進入的狀態下填充。如為泵送混凝土，泵管應設底閥或其它裝置，以防水和管中混凝土混合。泵管應在樁內混凝土升高時，慢慢提起。管底在任何時候，應在混凝土頂面以下2m。輸送到樁中的混凝土，應一次連續操作。初凝前，任何受污染的混凝土應從樁頂清除。

灌注混凝土時，溢出的泥漿應引流至適當地點處理，以防止污染環境或堵塞河道和交通。處于地面或樁頂以下的井口整體或剛性護筒，應在灌注混凝土后立即撥出；處于地面以上能拆除的護筒部分，須待混凝土抗壓強度達到5MPa后拆除。當使用合護筒灌注混凝土時，應逐步提升護筒，護筒底面應保持在混凝土頂面以下1～2m。混凝土應連續灌注，直至灌注的混凝土頂面高出圖紙規定或監理工程師確定的截斷高度才可停止澆筑，以保證截斷面以下的全部混凝土均達到強度標準。灌注的樁頂標高應比設計高出一定高度，一般為0.5～l.0m，以保證混凝土強度，多余部分應在接樁前必須鑿除，樁頭應無松散層?；炷凉嘧⑦^程中，如發生故障應及時查明原因，并提出補救措施，報請監理工程師經研究后，進行處理。