談反循環(huán)成孔灌注樁施工

張向華

(陜西建工集團(tuán)機(jī)械施工有限公司，陜西 西安 710043)

近年來，隨著我國(guó)建筑業(yè)的迅速發(fā)展，高層建筑越來越多，高層建筑對(duì)地基承載力的要求越來越高，高層建筑的樁基礎(chǔ)采用了反循環(huán)成孔灌注樁基礎(chǔ)。反循環(huán)成孔灌注樁施工原理是利用砂石泵的抽吸作用，在鉆桿內(nèi)腔形成負(fù)壓，在孔內(nèi)沖洗液和大氣壓力的作用下，孔壁與鉆桿內(nèi)腔的沖洗液流向孔底，將孔底的鉆渣帶進(jìn)鉆桿內(nèi)腔，再經(jīng)過砂石泵的抽吸作用流到地面沉淀池內(nèi)，等沉淀鉆渣后，沖洗液再流向孔內(nèi)，形成反循環(huán)。孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度后進(jìn)行清孔，待沉渣厚度在規(guī)范要求范圍之內(nèi)安放鋼筋籠、下導(dǎo)管，最后進(jìn)行水下混凝土灌注即成樁。

1 反循環(huán)成孔灌注樁適用范圍

反循環(huán)成孔灌注樁適用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土、砂礫、基巖等地層。

2 反循環(huán)成孔灌注樁的特點(diǎn)

反循環(huán)成孔混凝土灌注樁的特點(diǎn):振動(dòng)小、噪聲低，成孔時(shí)間短，效率高，清孔徹底，可有效克服孔底沉渣和孔壁泥皮過厚而導(dǎo)致承載力折減的質(zhì)量通病，提高樁基的豎向承載力。

3 反循環(huán)成孔灌注樁施工工藝

3.1 施工工藝流程

施工工藝流程見圖1。

3.2 操作要點(diǎn)

3.2.1 泥漿循環(huán)系統(tǒng)

1)為保證泥漿的供應(yīng)質(zhì)量，在施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置制漿池、貯漿池及沉淀池。泥漿傳送采用泥漿槽和泥漿泵。

2)施工時(shí)，在基坑周圍設(shè)一圈循環(huán)槽，循環(huán)槽寬為800 mm，深為800 mm。在施工過程中便于泥漿就近進(jìn)入循環(huán)系統(tǒng)。

3.2.2 埋設(shè)護(hù)筒、泥漿制備

1)護(hù)筒采用鋼板制作，要求平面圓順，縱向平直，直徑比樁徑大100 mm，在護(hù)筒頂部開設(shè)20 cm×20 cm的溢漿口。護(hù)筒埋設(shè)均采用人工挖孔，十字交叉法定位下入，護(hù)筒中心線應(yīng)對(duì)準(zhǔn)樁位中心，偏差不得大于20 mm，并保證護(hù)筒垂直，護(hù)筒外圍粘土分層回填夯實(shí)。

2)采用原土造漿，鉆至砂層之前配置泥漿，砂層鉆進(jìn)時(shí)減小鉆進(jìn)速度。

圖1 反循環(huán)成孔灌注樁施工工藝流程

3.2.3 鉆機(jī)就位

在埋設(shè)好護(hù)筒和備足護(hù)壁泥漿后，安裝鉆機(jī)設(shè)備，鉆頭對(duì)準(zhǔn)樁位，檢查鉆桿垂直度，鉆機(jī)平臺(tái)的水平度。保證鉆具中心和護(hù)筒中心重合，其偏差不應(yīng)大于20 mm。

3.2.4 鉆孔

1)將鉆頭提高距離孔底20 cm～30 cm，通過砂石泵的抽吸作用，在鉆桿內(nèi)腔形成負(fù)壓，在孔內(nèi)沖洗液和大氣壓力的作用下，孔壁與鉆桿內(nèi)腔的沖洗液流向孔底，將孔底的鉆渣帶進(jìn)鉆桿內(nèi)腔，再經(jīng)過砂石泵的抽吸作用流到地面沉淀池內(nèi);等沉淀鉆渣后，沖洗液再流向孔內(nèi)，形成反循環(huán)。

2)鉆孔前先向孔內(nèi)注入泥漿，只空鉆而不進(jìn)尺，使泥漿與孔壁充分接觸。泥漿比重指標(biāo)依地質(zhì)情況而定，一般控制在1.2～1.4 左右。

3)開孔時(shí)鉆機(jī)輕壓慢轉(zhuǎn)，隨著深度增加而適當(dāng)增加壓力和速度，在土質(zhì)松散層時(shí)采用比較濃的泥漿護(hù)壁，且放慢鉆進(jìn)速度和轉(zhuǎn)速，輕鉆慢進(jìn)以控制塌孔。待導(dǎo)向部位或鉆頭全部進(jìn)入地層后，方可加速鉆進(jìn)。

4)采用減壓鉆進(jìn)，即鉆機(jī)的主吊鉤始終要承受鉆具的重力，而孔底承受的鉆壓應(yīng)不超過鉆具之和(考慮浮力)的80%。

3.2.5 清孔

1)孔深要求:要求成孔深度比設(shè)計(jì)計(jì)算孔深大30 mm～50 mm。2)沉渣厚度標(biāo)準(zhǔn):當(dāng)孔深達(dá)到要求后，以鉆桿長(zhǎng)度加上鉆頭高度可記錄為H;則H值為實(shí)際孔深，拔出鉆頭后，在樁體中間測(cè)出孔深L1，則L－L1為沉渣厚度。3)沉渣處理:停止進(jìn)尺后，將鉆頭提起20 cm～30 cm，并保持泥漿的正常循環(huán)，將鉆孔內(nèi)懸浮較多的泥漿換掉，清孔時(shí)間根據(jù)泥漿比重及清孔過程中測(cè)量沉渣厚度來定。

3.2.6 鋼筋籠制作及安放

1)鋼筋籠制作:根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算箍筋用料長(zhǎng)度、主筋分段長(zhǎng)度，將所需鋼筋調(diào)直后用切割機(jī)成批切好備用，切斷允許偏差為±10 mm。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求進(jìn)行鋼筋籠制作。

2)鋼筋籠安放:把制作好的鋼筋籠放入孔內(nèi)，安放時(shí)要對(duì)鋼筋籠中心進(jìn)行定位，采用四根鋼筋對(duì)稱焊在護(hù)筒上，以保證鋼筋籠頂面標(biāo)高和中心位置偏差在允許誤差范圍內(nèi)。

3.2.7 導(dǎo)管安裝、二次清孔

1)導(dǎo)管安裝前要進(jìn)行水密、承壓試驗(yàn)，保證在澆筑過程中不漏水，吊裝就位時(shí)導(dǎo)管應(yīng)位于孔口中央，導(dǎo)管下口至孔底距離宜為30 cm～50 cm。

2)當(dāng)導(dǎo)管安裝完畢，灌注混凝土前應(yīng)再次測(cè)量沉渣厚度，沉渣厚度超標(biāo)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行二次清孔，清孔至沉渣厚度達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，轉(zhuǎn)入混凝土灌注作業(yè)。

3.2.8 水下混凝土灌注

1)在澆筑水下混凝土前須對(duì)孔深、孔徑、垂直度、孔底沉渣厚度等項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行復(fù)核，若有不符要求之項(xiàng)，要經(jīng)過處理后才可澆筑混凝土，其坍落度應(yīng)控制在16 cm～22 cm。

2)澆筑混凝土?xí)r，各工序連續(xù)施工，鋼筋籠放入孔中后4 h內(nèi)必須灌注混凝土，整個(gè)單樁混凝土的灌注時(shí)間不宜超過8 h。

3)導(dǎo)管底部距孔底保持30 cm～50 cm，整根導(dǎo)管頂面高出水面3 m左右，與漏料連接，導(dǎo)管的第一節(jié)底管長(zhǎng)度應(yīng)不小于4 m，第一次澆筑混凝土?xí)r，應(yīng)保證導(dǎo)管底端埋入混凝土中的深度不小于0.8 m，且連續(xù)供料。

4)在實(shí)際澆灌混凝土過程中，經(jīng)常檢查導(dǎo)管埋置深度。要連續(xù)澆灌混凝土，不得中斷，導(dǎo)管埋置深度最小不得小于2 m，最大不得大于8 m。

4 反循環(huán)樁施工中出現(xiàn)的問題和防治措施

4.1 護(hù)筒冒水

原因:埋設(shè)護(hù)筒周圍土不密實(shí)，或護(hù)筒水位差太大，或鉆頭起落時(shí)碰撞。

防治措施:在埋護(hù)筒時(shí)，坑地與四周選用最佳含水量的粘土分層夯實(shí)，在護(hù)筒的適當(dāng)高度開孔，使護(hù)筒內(nèi)保持1.0 m～1.5 m的水頭高度。鉆頭起落時(shí)，應(yīng)防止碰撞護(hù)筒。發(fā)現(xiàn)護(hù)筒冒水時(shí)，應(yīng)立即停止鉆孔，用粘土在四周填實(shí)加固。

4.2 縮徑

原因:塑性土膨脹。

防治措施:成孔時(shí)，應(yīng)加大泵量，加快成孔速度，快速通過，在成孔一段時(shí)間后，孔壁形成泥皮，孔壁不會(huì)滲水，亦不會(huì)引起膨脹;如出現(xiàn)縮徑，采用上下反復(fù)掃孔的辦法，以擴(kuò)大孔徑。

4.3 孔壁坍陷

原因:鉆孔速度過快，空鉆時(shí)間較長(zhǎng)，成孔后待灌時(shí)間較長(zhǎng)。

防治措施:提升下落錘、放鋼筋骨架時(shí)保持垂直上下;護(hù)筒周圍用粘土填封密實(shí)以防漏水，鉆進(jìn)中及時(shí)添加泥漿密度，不要使進(jìn)尺過快或空轉(zhuǎn)時(shí)間過長(zhǎng)。輕度塌孔，加大泥漿比重和提高水位;嚴(yán)重塌孔，用粘土膏投入，待孔壁穩(wěn)定后采用低速鉆進(jìn)。

4.4 沉渣量過大

原因:清孔不徹底;清孔后，待灌時(shí)間較長(zhǎng)，使泥漿沉積。

防治措施:清孔時(shí)，不斷用測(cè)繩和測(cè)錘測(cè)量，如果不符合要求，要繼續(xù)進(jìn)行清孔，直到沉渣量符合規(guī)范要求。

4.5 斷樁

原因:受地下水活動(dòng)的影響或?qū)Ч苊芊獠涣迹瑳_洗液浸入混凝土水灰比增大，形成樁身中段出現(xiàn)混凝土不凝體;由于在澆筑混凝土?xí)r，導(dǎo)管提升和提拔過多，露出混凝土面，或因待料等原因造成夾渣，出現(xiàn)樁身中巖渣沉積成層，將混凝土樁上下分開的現(xiàn)象;澆筑混凝土?xí)r，沒從導(dǎo)管內(nèi)灌入，而從孔口直接倒入的辦法灌注混凝土，產(chǎn)生混凝土離析造成凝固后不密實(shí)堅(jiān)硬。

防治措施:成孔后孔底進(jìn)行徹底清孔，清孔時(shí)間應(yīng)根據(jù)沉渣情況而定，沉渣量符合規(guī)范要求后要及時(shí)灌注混凝土。混凝土灌注過程中要連續(xù)、快速，提升導(dǎo)管要控制混凝土面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋深。灌注混凝土?xí)r要保證導(dǎo)管的密封性。

5 結(jié)語

反循環(huán)成孔灌注樁在西部地區(qū)已應(yīng)用于多項(xiàng)工程，反循環(huán)成孔灌注樁具有提高單樁承載力，提高工程樁質(zhì)量的優(yōu)點(diǎn)，所以，反循環(huán)成孔灌注樁施工工藝可在具備條件的工程中推廣。

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

[2] GB 50202-2002，建筑地基基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[3] JGJ 18-2003，鋼筋焊接及驗(yàn)收規(guī)程[S].

[4] GB 50204-2002，混凝土結(jié)構(gòu)工程施工質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范[S].

[5] DBJ/T 61-29-2005，J 10692-2006，建筑地基基礎(chǔ)工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)[S].