淺談旋挖鉆孔灌注樁樁基施工質(zhì)量控制

摘 要:旋挖鉆機因具有環(huán)境污染小、施工速度快、成孔質(zhì)量好、操作靈活方便、安全性能高及適用性強等優(yōu)勢，已廣泛應用于樁基工程施工中。本文通過對旋挖鉆孔成樁工藝施工，以及對旋挖鉆成孔常見事故處理措施的研究，探討旋挖鉆孔樁質(zhì)量控制要點。

關(guān)鍵詞:旋挖鉆孔樁 樁基 質(zhì)量控制 措施

中圖分類號:TU7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)07(b)-0108-02

旋挖鉆機具有環(huán)境污染小、施工速度快、成孔質(zhì)量好、操作靈活方便、安全性能高及適用性強等優(yōu)勢，可進行干作業(yè)成孔或泥漿護壁成孔，泥漿護壁成孔是通過泥漿循環(huán)來保護孔壁并排出渣土而成孔，不論地下水位高低均可適用。旋挖鉆機成孔直徑可達1.5～4m，成孔深度可達60～90m，可以滿足各類大型基礎(chǔ)施工的要求，在樁基施工特別是城市樁基施工中具有非常廣闊的前景。

1 旋挖鉆孔樁施工工藝

旋挖鉆機是一種多功能、高效率的灌注樁樁孔的成孔設備，可以實現(xiàn)桅桿垂直度的自動調(diào)節(jié)和鉆孔深度的計量;旋挖鉆孔樁施工是利用筒式鉆斗底部的斗齒，在液壓油缸的加壓下鉆進，切削土體，并壓入容器內(nèi)，然后由鉆桿提出筒式鉆頭，至孔口后快速回轉(zhuǎn)倒土。護壁泥漿采用優(yōu)質(zhì)膨潤土、燒堿、纖維素等根據(jù)地質(zhì)情況按一定比例配制而成，并隨著旋挖鉆進用泥漿泵持續(xù)注入孔內(nèi)，起到靜壓護壁作用，以保證水頭壓力，如此反復循環(huán)完成成孔作業(yè)。成孔達到設計深度和質(zhì)量要求后，安裝鋼筋籠和導管，灌注水下混凝土。

旋挖鉆孔樁施工工藝流程:樁基定位→泥漿制作→鉆機就位→埋設護筒→鉆孔→清渣→鋼筋籠制安→安裝導管→混凝土灌注→拔出護筒。

2 灌注樁施工質(zhì)量控制措施

2.1 樁基定位

根據(jù)施工給定的坐標點將軸線坐標控制點引到不受施工影響的固定位置，采用全站儀坐標法來進行樁的中心位置放樣，放樣后四周設護樁并復測，誤差控制在5mm以內(nèi)。樁位用10mm、長度35～40cm鋼筋打入地面30cm作為樁的中心點，然后在樁位周圍做上標記，既便于尋找又可防止機械移位時破壞樁點。同時通知甲方人員、監(jiān)理人員、相關(guān)工程技術(shù)人員進行樁位、原始地面標高的復核。

2.2 泥漿制作

在旋挖鉆孔灌注樁的施工過程中，為了防止塌孔，穩(wěn)定孔內(nèi)水位及便于夾帶鉆渣，采用澎潤土制備泥漿進行護壁。泥漿護壁是利用泥漿與地下水之間的壓力差來控制水壓力，以確保孔壁的穩(wěn)定，泥漿的比重起到保持這種壓力差的關(guān)鍵作用，如果鉆孔中的泥漿比重過小，泥漿護壁就容易失去阻擋土體坍塌的作用;如果泥漿的比重過大，則容易使泥漿泵產(chǎn)生堵塞甚至使混凝土的置換產(chǎn)生困難，使成樁質(zhì)量難以得到保證，要根據(jù)工程的具體情況，合理控制不同土層中泥漿的指標。

2.3 埋設鋼護筒

護筒埋設長度根據(jù)現(xiàn)場土質(zhì)情況確定，護筒底口埋入原土不宜小于500mm，護筒頂一般高于原地面0.3m，以便鉆頭定位及保護樁孔。護筒埋設前，用十字鋼筋環(huán)架扣在筒頂，通過原復位測量標志設定的外引點，拉十字交叉點，對環(huán)心進行樁位偏差調(diào)整，經(jīng)確認護筒平面位置的偏差不超過50mm，豎直傾斜度不大于0.5%，護筒定位完畢，周邊用粘性土回填和分層夯實，復核樁基的坐標及原始地面標高，做好相關(guān)記錄。

2.4 鉆孔

鉆孔前應先根據(jù)設計要求測算出孔深，以便當鉆機達到設計標高時能采用測繩測量，確保鉆孔深度。在利用旋挖鉆鉆孔時應先在護筒內(nèi)注入泥漿，并開始緩慢鉆進，注意放斗要穩(wěn)，提斗要慢，特別是在孔口5～8m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監(jiān)控垂直度，如有偏差及時糾正，而且必須保證每挖一斗的同時及時向孔內(nèi)注漿，隨時觀察孔內(nèi)泥漿高度，一般應高出護筒底口1m以上，使孔內(nèi)水頭保持一定壓力，保證護壁的質(zhì)量。

隨時根據(jù)不同地質(zhì)情況調(diào)整泥漿指標和旋挖速度，當鉆進深度達到護筒下2m后，方可按正常速度鉆進。根據(jù)不同層次的土質(zhì)結(jié)構(gòu)選擇不同的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和進尺進行控制，在砂層鉆進和進入強風化層后，因土層太硬會引起鉆錐跳動及偏斜、加大鉆桿擺動，故應選擇低檔慢速，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速參數(shù)取值13～40v/min，成孔深度按設計要求進行控制。鉆進中應經(jīng)常注意通過聽動靜、觀現(xiàn)象和憑操作感來發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)的異常情況，當出現(xiàn)鉆桿跳動、機架搖晃、鉆不進尺、漏漿跑漿或孔口地面塌陷時，應及時停鉆，查明原因，排除故障或作出處理后再恢復施工。

2.5 清孔

清孔是保證灌注樁質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)，通過清孔能確保樁孔的質(zhì)量、孔底沉渣厚度、孔壁泥垢以及泥漿中含渣量等符合樁孔要求。當鉆孔到達設計孔深前，最后一次下鉆時采用減壓吊鉆，并掃孔2～3圈，將孔底鉆渣盡可能取出，并保證孔底大致平整。在水下混凝土澆筑前，應復查樁底沉渣厚度，不滿足要求時進行二次清孔，以使混凝土灌注前孔底沉渣厚度符合驗收要求，保證混凝土成樁質(zhì)量。

2.6 鋼筋籠制安

在鋼筋籠制作和安裝時應當采取合理措施，避免安裝鋼筋籠時刮傷孔壁，這樣可以大大降低沉渣厚度，并有效防止塌孔的發(fā)生。這就要求嚴格控制鋼筋籠的制作質(zhì)量，鋼筋籠的長度與配筋規(guī)格應按設計圖紙要求進行加工，重點是控制鋼筋籠外徑和直線度，且主筋搭接以及縱橫筋交叉點的焊接質(zhì)量必須滿足要求。鋼筋籠的吊裝應采用3點起吊，并保持鋼筋籠軸線重合，鋼筋籠要垂直對中緩慢落入樁孔就位，按設計深度進行安裝，及時固定位置，鋼筋籠應安裝護塊，以確保鋼筋籠就位及保護層厚度，這樣既可避免鋼筋籠在安裝時碰撞孔壁，又可保證混凝土保護層厚度均勻以及鋼筋籠在灌注樁體內(nèi)的位置正確。

2.7 導管安裝

導管使用前要進行試連接，確保導管無漏水、漏氣、變形現(xiàn)象，以免在混凝土灌注過程中出現(xiàn)導管進水、漏漿事故發(fā)生，影響混凝土灌注質(zhì)量。以實際孔底標高和孔口架之間的距離來配置需要導管長度，并預留30～50cm的懸空高度。導管安裝應在鋼筋安裝之后馬上進行，避免樁孔孔壁泥土脫落，增加樁孔沉渣量。用吊機吊放導管時，要確保其居于孔的中心位置，下放速度要慢，防止卡掛鋼筋籠骨架。

2.8 混凝土灌注

在混凝土澆筑前，應按照具體情況擬定澆筑計劃，并根據(jù)導管布置以及混凝土澆灌量，確定導管與混凝土高度上升量的關(guān)系，預先擬定好泵送混凝土量以及拔出導管的時間，保證鋼筋籠在灌注過程中不出現(xiàn)上浮和下沉的現(xiàn)象。由于樁內(nèi)混凝土不能振搗，主要靠混凝土的自重壓密和混凝土的流動成型，必須控制好配合比、澆筑速度以確保混凝土的質(zhì)量，隨時檢查混凝土的塌落度，塌落度控制在18～22cm，首批混凝土的數(shù)量應能滿足導管埋置深度≥1m，以及填充導管底部的要求。

混凝土開始澆筑后，應保證混凝土連續(xù)灌注，隨著樁中混凝土不斷上升，做好灌注記錄，并緩慢將導管向上提升。在灌注過程中，導管的埋置深度應控制在2～6m，嚴禁將導管拔出混凝土面，當導管內(nèi)的混凝土不飽滿時，應慢慢地灌注，嚴禁在導管內(nèi)形成高壓氣帶。澆筑過程中要根據(jù)規(guī)范要求，對混凝土抽樣檢查，以保證灌注樁的抗壓強度滿足規(guī)范要求。

由于混凝土澆筑到頂時殘留泥漿會與混凝土混合，灌注的樁頂標高應比設計標高高出50～100cm，以確保樁頂混凝土的質(zhì)量。

3 施工常見質(zhì)量問題預防和處理技術(shù)措施

旋挖鉆孔灌注樁施工較常見的質(zhì)量問題有:護筒冒水、塌孔、超徑、孔底沉渣過多、斷樁等。

3.1 護筒冒水

護筒外壁冒水，嚴重的會引起地基下沉、護筒傾斜和位移，造成樁孔偏斜，甚至無法施工。

原因分析:埋設護筒時周圍填土不密實，或護筒內(nèi)外水位差太大，或鉆頭起落時碰撞護筒。

防治措施:埋設護筒時坑底與四周要選用最佳含水量的粘土分層夯實;在護筒適當高度開孔，使護筒內(nèi)保持有1～1.5m的水頭高度;起落鉆頭時防止碰撞護筒。

3.2 塌孔

塌孔是鉆孔灌注柱施工中的常見事故，成孔中或成孔后，孔壁不同程度塌落。塌孔的特征是孔內(nèi)水位突然下降，孔口冒出氣泡，出渣量顯著增加而不見進尺，鉆機負荷顯著增加等。

原因分析:泥漿性能不符合要求;出渣后未及時補充泥漿;添加泥漿的管口直接對著土層沖刷;地下水位較高，地下出現(xiàn)流沙、淤泥;護筒底腳周圍漏水或鉆機直接接觸護筒由于振動使孔口坍塌;鉆孔過程中造成了護壁四周散土層的擾動;在松軟沙層中鉆進進尺太快;護筒周圍堆放重物或機械震動;吊車吊起鋼筋籠不豎直、下放不穩(wěn)定，碰撞孔壁，造成泥皮或孔壁的破壞等。

防治措施:改善泥漿性能;出渣后及時補充泥漿;改正添加泥漿的方法，管口直對護筒壁添加;如地下水位較高，采取升高護筒的辦法，增大水頭;在松散粉砂土或流砂中鉆進時，應控制進尺速度，選用高質(zhì)量泥漿;在松散易塌土層中適當深埋護筒，密實回填土;嚴格規(guī)范操作，盡量保持勻速向下進行切土，防止施工過程對土層擾動過大;移開重物、排除振動;保證鋼筋籠制作質(zhì)量，防止變形;吊放鋼筋籠要對準孔位，吊直扶穩(wěn)，緩緩下沉，防止碰撞孔壁。

3.3 超徑

旋挖鉆機在軟流塑地層和松散地層鉆孔過程中常會出現(xiàn)超徑問題，超徑不但浪費材料影響質(zhì)量，嚴重時會造成孔內(nèi)事故。

原因分析:泥漿質(zhì)量不合格，泥漿比重、粘度或含砂率達不到技術(shù)要求，孔內(nèi)泥漿面低于地下水位，使泥漿不能有效的護壁;在軟流塑和松散地層，孔內(nèi)地下水滲入，造成軟流塑層流陷，松散坍塌，鉆頭和四周的泥土粘連，形成泥包鉆頭現(xiàn)象，當提鉆時出現(xiàn)活塞效應，使鉆頭周邊的部分泥土抽吸到鉆頭下部;鉆頭和鉆桿的連接零件長時間使用磨損，使連接間隙變大，當旋轉(zhuǎn)鉆進時，鉆頭和鉆桿形成一定的角度，使鉆頭的回轉(zhuǎn)直徑大于鉆頭直徑，成孔直徑大于設計孔徑等原因造成超徑。

防治措施:為保證工程質(zhì)量，防止鉆孔超徑，在施工過程中要嚴格控制泥漿質(zhì)量，保持孔內(nèi)泥漿面的高度，增加對孔壁的壓力;在軟流塑地層，進尺要小于正常地層的進尺，每次提鉆時，要及時清除鉆頭周圍附著的粘土，減少鉆頭與周圍粘土的粘連，避免或減少提鉆時活塞效應所產(chǎn)生的阻力;經(jīng)常檢查鉆頭和鉆桿的連接零件，及時修補磨損零件，減少連接間隙。

3.4 孔底沉渣過多

孔底殘留泥砂過厚或孔壁泥土塌落在孔底。

原因分析:清孔未凈，清孔泥漿比重過小;鋼筋籠吊放未垂直對中，碰刮孔壁泥土塌落孔底，待灌時間過長，泥漿沉淀，又不采取措施再清孔。

防治措施:終孔后鉆頭提離孔底10～20cm，保持慢速空轉(zhuǎn)，維持循環(huán)清孔時間不少于30min;采用優(yōu)質(zhì)泥漿清孔，控制泥漿比重和粘度;鋼筋籠垂直對中緩慢放入孔中;成孔后待灌時間一般不超過3h，并盡可能加快灌注速度、縮短灌注時間。混凝土灌注前應復測樁底沉渣厚度，如不滿足要求，必須二次清孔。

3.5 斷樁

混凝土凝固后不連續(xù)，中間被碎石泥土等雜物充填的間斷樁，影響了樁本身的整體性，降低了樁體強度和承載力。

原因分析:混凝土塌落度損失大和澆灌過程不連續(xù)是造成斷樁的重要原因，灌注中發(fā)生堵塞導管又未能處理好，或灌注中發(fā)生導管卡掛鋼筋籠、埋導管、嚴重塌孔而處理不良時，都會造成混凝土樁身夾泥中斷;灌注時間過長，首批混凝土已初凝，而后灌注的混凝土與泥漿相混，或?qū)Ч苓M水，未及時作良好處理，均會在兩層混凝土中產(chǎn)生部分夾有泥漿渣土而造成斷樁。

防治措施:試配確定混凝土配合比，混凝土應具良好的和易性，塌落度損失應滿足灌注要求，灌注過程應連續(xù)、快速，灌注過程中經(jīng)常檢測混凝土拌和物指標，確保符合要求;導管的抗拉強度能承受其自重和盛滿混凝土的重量，內(nèi)徑應一致，其誤差小于±2mm，內(nèi)壁光滑無阻，導管在澆灌前進行試拼，做水密性試驗，嚴格控制導管埋管深度與拔管速度，及時測量混凝土澆灌深度，防止出現(xiàn)埋管、卡管及其它情況。

4 結(jié)語

旋挖鉆孔灌注樁在城市建設中得到了廣泛的應用，因地質(zhì)情況的復雜性，每個項目每個樁孔的地質(zhì)情況都可能不同，在具體項目施工時需要根據(jù)相關(guān)的地質(zhì)資料和設計要求針對不同的樁孔采取相應的質(zhì)量控制措施，并隨時根據(jù)個別樁孔出現(xiàn)的特殊情況采取應急處理措施，確保旋挖鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量符合要求。