旋挖鉆鉆孔灌注樁的質量控制措施

劉龍 宋鵬飛 王飛騰 張宇

【摘 要】 旋挖鉆鉆孔灌注樁可以穿越各種土質復雜或軟硬變化較大的土層 如各類黏性土、砂土、碎礫石土、風化巖及多夾層的巖層 對地基進行加固處理 ，其對承載力的適應范圍廣 為300～20000kN ，施工機具簡單 ，且施工安全性好等諸多優點 ，因而在地基加固工程中得到廣泛地應用。但由于鉆孔灌注樁的施工環節較多 ，技術要求高 ，工藝較復雜 ，需要在一個較短的時間內快速完成水下灌注混凝土隱蔽工程的灌注 ，無法直觀的對質量進行控制 ，人為因素的影響較大 ，若稍有疏忽 ，很容易出現一些質量病害 ，甚至造成病樁、斷樁等重大質量事故 ，危及樁基工程的安全。以下從分析樁基病害的成因入手 ，介紹一些控制樁身質量病害的技術措施 。

1、旋挖鉆鉆孔灌注樁常見的質量問題

旋挖鉆鉆孔灌注樁在承受垂直荷載壓力的時候 ，以樁頂位置所受的壓力最大 ，下部承受的壓力相對較小。但旋挖鉆鉆孔灌注樁的成樁工藝與實際受力狀況相反 ，往往是上部混凝土的強度低 ，中下段混凝土的強度高 ，若不嚴格控制 ，容易出現樁上段強度達不到質量要求的情況。除此之外 ，還容易出現縮頸、孔壁塌落、孔底沉淤、樁身空洞、蜂窩、夾泥等質量缺陷 ，造成樁基承載力的下降 ，影響到工程結構的安全。

2、影響成樁質量的原因分析

2.1 影響樁身上部強度的原因分析

1、按照施工規范的規定 ，鉆孔后要徹底清除孔底的淤泥 ，但在實際施工過程中 ，很難將淤泥徹底清除 ，于是在澆灌第一斗混凝土進行封底施工時 ，孔底沉積的淤泥必然混入混凝土中。由于用導管灌注的水下混凝土是從下往上頂升的 ，先灌入的混凝土頂升于孔的上面 ，這樣就容易出現樁上段強度較低的現象。

2、澆灌混凝土時 ，若導管插入混凝土之內過深 ，澆注速度又較快 ，則容易在孔體深部沉積較多的骨料 ，加上振搗過程所造成的混凝土的離析 ，也容易導致樁體上部強度較低的質量問題。

2.2 影響其他樁身質量的原因分析

1 混凝土澆注施工中 ，若導管插入混凝土內過淺 <1.5m ，則成樁過程中混凝土的上升就不是頂升式的 ，而是攤鋪式的 ，這時 ，泥漿、泥塊就容易混入混凝土中 ，進而影響到樁身的質量。除此之外 ，若設計的樁身直徑過小 ，則混凝土上翻時就會受到孔壁的限制 ，從而使樁體產生空洞、蜂窩缺陷。

2 鉆孔灌注樁的承載力主要表現為樁周摩阻力 ，而樁周摩阻力與孔壁形狀和護壁質量密切相關。在施工過程中 ，孔壁的形狀是由鉆頭旋轉速度、鉆桿下降速度和土質等因素決定的 ，泥漿性能 包括容重、黏度膠體率、砂率等指標 愈好、高程越高 ，越能保護好護壁 ，其樁周摩阻力愈大 ，但施工難度加大 ，費用也相應提高。

3 在鉆孔成孔、拆除鉆桿泥漿、停止循環至吊放鋼筋籠、澆灌水下混凝土的全過程中 ，施工環節多 ，時間長 ，會在孔底淤積較厚的淤泥而影響成樁質量。靜置的時間越長 ，淤積的淤泥越多。

4 混凝土在水下澆灌的過程中 ，其流動性、初凝時間、黏聚性能會變得更差 ，若稍有疏忽 ，很容易產生空洞、蜂窩、離析、夾泥甚至斷樁的質量缺陷。

3 成樁質量的控制

3.1 樁上段強度的保證措施

為保證樁上段強度達到要求 ，應從下述幾方面采取相應的質量保證措施：

1 依據樁徑和樁底的濃度 ，正確確定出第一斗混凝土的體積 ，一般可取 1.5～2.0m ，也可以按樁身的設計體積的10%加以控制。

2 成樁質量與樁身的澆注高度有關 ，一般控制成樁高度高出設計樁頂標高 0.5～1.0m。待鑿去高出部分的混凝土后 ，剩余部分不應有浮漿和夾泥 ，混凝土標號應符合設計要求 ，否則要返工重澆。

3 導管插入混凝土內的長度應適宜 ，一般為2～6m，長樁可相應有所增加。

3.2 樁身質量的保證措施

1 工程施工前 ，應先做 2 個以上的試驗鉆孔 ，通過檢測鉆孔的孔徑、垂直度、孔壁穩定性和孔底沉淤等指標 ，用以核對所選設備、工藝方法是否符合技術要求。檢測時 ，孔壁的穩定時間應≮12h，檢測數目≮2 個。對一些重要工程 ，可視情況相應增加測徑數量。

2 護壁用的泥漿應滿足護壁要求 ，液面需高于地下水位0.5m以上 ，有條件時 ，以高于地下水位 2m以上更好。若護壁的泥漿膠體率低、砂率大 ，則不僅護壁性能差 ，而且因其容重較大 ，勢必產生沉淀速度過快的問題。一般來講 ，當在黏土或亞黏土中成孔時 ，可注入清水以原土造漿護壁 ，控制排碴泥漿的相對密度在1.1～1.2 之間；當在砂性土質或較厚的夾砂層中成孔時 ， 應控制泥漿的相對密度在1.1～1.3之間；在砂夾卵石或容易坍孔的土層中成孔時 ，應控制泥漿的相對密度在 1.3～1.5 之間。施工過程中 ，應經常測定泥漿的相對密度、黏度、含砂率和膠體率等指標 ，使澆注前孔底500mm以內泥漿的相對密度≯1.25，含砂率≯8%，黏度≯28Pa·s。對一些直徑 <1m 的小直徑樁 ，即使在泥漿停止循環期間 ，也要使孔內保持合理的泥漿液面。

3 在混凝土灌注前的一段時間里 ，須保證孔壁的穩定性 ，不能有縮頸或孔壁塌落現象發生。為保證孔底沉渣厚度達到規范的技術要求摩擦樁≤300mm ，以免影響樁的承載力 ，鉆孔到設計持力層以后 ，要對泥漿進行循環稀釋來降低相對密度 ，以清除泥漿中懸浮的砂子、石渣。除此之外 ，還要使用真空泵通過管道伸向樁底吸走端部沉渣 ，要求嚴格時 ，在安放鋼筋籠后、下放導管之前仍要進行吸渣處理。

4 吊放入孔的鋼筋籠不得碰撞壁孔 ，不得有變形損壞。吊放后 ，先將鋼筋籠在垂直位置上固定好 ，然后進行第二次清孔 ，檢測孔底的淤泥厚度 ，符合規定后 ，于0.5h之內開始混凝土的灌注施工。

3.3 混凝土灌注施工的技術要點

因為水下混凝土施工的隱蔽性強 ，很容易產生松散、離析、縮頸等混凝土質量缺陷 ，因此 ，必須著重控制水下混凝土的澆注質量 ，包括選好原材料、做好配合比、改進工機具、嚴格按操作規程施工等方面。

1 完成鉆孔到混凝土澆灌過程的作業時間要緊湊 ，不宜過長；混凝土的漿體濃度要恰當 ，澆灌量不得低于設計值 ，不然會降低泥漿的置換率造成夾泥。

2 導管口距孔底要保持 400mm左右的距離 ，旋轉時要精確測量 ，反復校核。當球塞被壓出導管并灌下一定數量的混凝土后 ，應將導管緩慢下降100～200mm，使灌注初期導管被混凝土埋入的深度盡可能加大 ，以保證底層的混凝土質量。

3 在灌注過程中 ，要嚴格把握施工進度和時間 ，經常地略微提升導管 ，以使混凝土均勻注入。導管埋入混凝土的深度一般控制在 1～3m之間且不得<1m，每間隔15～20min，要對混凝土面和導管沉入深度進行一次測量和校核。

4 若施工過程中發生了混凝土堵塞導管的現象 ，一般是由于材料規格或配合比選取不當 ，或者是因為導管漏水漏漿導致管內混凝土與管壁的摩擦力增大、流動性降低造成的 ，要分清原因有針對性地加以解決 ，切不要無控制地靠提管消除堵塞。

3.4 樁身質量的驗收

灌注樁質量的檢驗內容和方法應符合規范的規定 ，通常檢測承載力采用樁荷試驗或大應變動測法 ，而檢驗樁身質量一般是通過對鉆芯樣實施超聲波檢測進行檢驗 ，抽查數量不少于總樁數的 10%，若工程需要時 ，還可相應增加檢驗數量直至逐根檢查。

4 結語

旋挖鉆鉆孔灌注樁有許多優點 ，但由于施工環節多 ，工藝復雜 ，成樁質量有可能受到多種因素的干擾和制約 ，嚴重時會導致樁身承載力的明顯降低 ，甚至造成病樁、斷樁等重大質量事故。為了確保成樁質量和樁基工程的安全 ，必須對鉆孔灌注樁的施工全過程進行嚴格的質量控制和檢測 ，發現問題及時采取措施予以補救。