復雜地質環境下沖孔灌注樁施工質量控制

吳剛

摘 要：本文主要針對復雜地質環境下沖孔灌注樁施工質量控制展開了探討，通過結合具體的工程實例，對施工場地地質情況以及易出現的質量問題作了系統的分析，并詳細闡述了沖孔樁成孔質量控制重點，以期能為沖孔灌注樁的施工提供有益的參考借鑒。

關鍵詞：沖孔灌注樁；質量控制；復雜地質

0 引言

沖孔灌注樁是要求在較短時間內快速完成混凝土灌注，其施工工序環節較多，要求技術較高，所以為了保證工程的施工質量，為了防止斷樁等重大質量事故的發生，其做好施工質量管理、質量控制和采取事故預防措施至關重要。但是在復雜地質的環境下，沖孔灌注樁的施工質量會受到一定的影響，需要相關工作部門做好相應的質量控制措施，以保障灌注樁的施工質量。

1 工程概況

某工程建筑面積約62000m2，由8棟樓組成，地上層數15-16層，地下1層。二期工程地基基礎設計等級為乙級，樁基安全等級為二級，基礎采用沖孔灌注樁，以中-微風化花崗巖為持力層，樁端需進入持力層一倍樁徑，樁鋼筋籠沿樁身通長設置，樁身混凝土強度等級為C30水下砼。

2 場地地質情況以及易出現的質量問題分析

2.1 復雜地質

根據由當地勘測院提供的前期巖土工程勘察報告顯示本工程具有淤泥超厚、局部沙層厚、各種巖層起伏變化大的地質特征，沖孔樁孔深最深處達到65m以上。

2.2 水文地質條件

本工程場地北側處于一河汊，河底高程約為1.9～2.5m，場地內地下水主要為雜填土中的上層滯水，粗砂層中的承壓水，以及巖層中網狀孔隙裂隙水，地下水位穩定埋深約為羅零高程2.5～5.9m。

2.3 復雜地質常見質量問題

（1）本工程表層雜填土層超厚，最深處達到地面以下5.8m，并且雜填土中含有大量的條石和亂毛石，給沖孔樁開孔帶來極大的困難。

（2）碎塊狀強風化花崗巖層厚以及巖石夾層多，不利于持力層的判定，極有可能對成孔質量造成難以彌補的影響，若判定不清將會造成重大質量事故。

（3）軟土層厚，本工程場地地面以下6m-20m、30-50m左右為淤泥層和淤泥質土層，呈飽和，流塑狀，該軟弱土質層易發生沖孔樁成孔縮徑和坍塌現象。

（4）局部砂層厚，本工程場地地面以下16m-34m左右為粗砂層，在沖孔過程中易造成塌孔、卡錘的現象。

（5）巖層起伏大，巖層結構起伏較大時，當沖孔樁達到巖面時，由于巖層面角度陡峭，這時極易出現沖孔偏位、卡錘的現象。

（6）軟硬地層分布復雜，成孔沖擊施工過程垂直度難以控制。

（7）樁長較長，成孔較深，加大成孔難度以及地下不可控的風險。

3 沖孔樁成孔質量控制重點

復雜地質條件下，沖孔灌注樁成孔施工的難度相應增加，本工程采用的沖擊鉆成孔施工控制更為復雜。結合前期勘察報告中數據及以往施工經驗，對沖孔灌注樁成孔施工質量控制要點作如下具體分析：

3.1 泥漿質量控制

在沖孔灌注樁的施工中，泥漿質量控制發揮了至關重要的作用。由于本工程復雜的地質條件，因此在成孔施工中必須嚴格控制泥漿質量。

（1）泥漿制作，由于本工程的淤泥層和砂層超厚的特點，在制作泥漿的過程中應適當加入膨潤土，提高泥漿的粘度，可在孔壁形成泥皮隔斷孔內外滲流，起到防止塌孔的作用。

（2）泥漿循環，應根據地層情況來確定泥漿稠度，配制鉆孔循環的泥漿，其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。

（3）泥漿置換，在進入強風化、中風化、微風化時應采用制備泥漿，同時加大泥漿比重，加大泥漿的攜渣能力。由于進入風化層后，泥漿含砂率較高及攜渣能力較大，在泥漿循環時采取濾砂和濾渣措施：一方面及時清理泥漿池內沉渣，另一方面采用在排漿溝上設過濾網或采用濾砂筒。

3.2 沖擊成孔的質量控制要點

（1）開孔控制

由于本工程表層土為雜填土，雜填土埋深約2～5m，其中存在著大量亂毛石和條石，因此開孔時，樁錘應低錘密擊，減少對周邊土層的擾動，防止毛石的滑落造成卡鉆。

（2）主要土層、巖層沖程控制

根據以往施工經驗，成孔過程中沖程大，則沖擊力大，對孔壁的擾動力大。由于軟土的觸變性，很容易因外力擾動而造成結構破壞，呈流塑狀.造成孔壁坍塌。因此，在沖擊成孔鉆進至軟土層時要用小沖程反復沖孔造壁，沖程宜控制在0.5～1.Om范圍。根據地勘資料顯示，本工程的粗砂層厚薄不一、分布不均。根據該種特點，粗砂層較薄的情況下，可加大泥漿比重，沖擊成孔時采用小沖程反復沖擊的方法，使泥漿擠入孔壁周圍的土層，以增加孔壁穩定性的目的；粗砂層較厚的情況下，宜加大泥漿比重，并且采用中沖程，沖程宜控制在2～3m范圍，以減少沖擊成孔過程對孔壁砂層的反復擾動，保證孔壁的穩定。

由于本工程的巖層埋深較深，當鉆進至入強風化巖巖層時，孔深約在50m附近，孔內泥漿對鉆頭沖擊的阻力加大，此時宜加大沖程，但不宜超過3m。當發現有輕微卡錘現象時，應立即降低沖程，采用低錘密擊或間斷沖擊，以免造成卡鉆。

（3）主要土層、巖層鉆進速度控制

鉆進速度與沖擊頻率有關，較快的沖擊頻率會造成對孔壁軟土層的持續擾動，控制沖擊頻率，可使軟土的結構能在沖擊間隙內恢復，可有效預防塌孔。

在淤泥土層中沖擊成孔時，鉆進速度過快，易造成塌孔。根據以往沖擊成孔的施工經驗，鉆進至淤泥層時，沖擊頻率宜控制在2O～30次/min范圍內，鉆進速度2～3m/h。

在粗砂層中沖擊成孔時，可適當加快鉆進速度，以縮短在砂層的停留時間，減少塌孔。根據以往沖擊成孔的施工經驗，鉆進至粗砂層時，沖擊頻率宜控制在30～35次/min，鉆進速度1～2m/h。

在強風化巖層中沖擊成孔時，可適當提高沖擊頻率，由于強風化巖巖層的穩定，基本不存在塌孔的現象。根據以往沖擊成孔的施工經驗，鉆進至強風化巖層時，沖擊頻率宜控制在35～40次/min范圍內，鉆進速度0.5～1.5m/h。

（4）持力層判定

本工程以中-微風化花崗巖做為持力層，而持力層巖面的判定需以巖樣為主以地勘標高為輔。正常的巖面判定做法為在孔口撈取泥漿循環的泥漿攜渣，檢查攜渣中的巖樣。

由于本工程部分沖孔樁孔深達到60m以上，判定持力層所需巖樣難以隨泥漿循環攜帶至孔口，為保證質量需結合如下幾個步驟綜合判定：

①采用掏渣筒進行孔底掏渣，檢查掏渣筒的巖樣，掏渣筒中的中-微風化花崗巖的巖樣比例需大于碎塊狀強風化花崗巖比例；

②參考地勘報告，繪制樁孔巖面標高圖，需沖孔至地勘巖面標高；

③每小時進尺小于20cm。

同時滿足以上3個要求方可判定入持。

本工程現場實際情況中，場地內存在部分碎塊狀強風化花

崗巖（巖2）和一些巖石夾層，質地也極其堅硬，其巖樣色澤與中-微風化花崗巖接近，施工中常發現未鉆進至地勘標高，則已出現中-微風化的巖樣，干擾持力層的判定，此時判定持力層需以參照地勘標高為主，必要時需聯系業主和設計單位進行補勘。對于相鄰地勘點間距較遠的位置、巖面起伏較大的位置以及巖面難以判定的位置，需提前聯系業主和設計單位進行補勘，以保證成孔質量。

4 結語

綜上所述，沖孔灌注樁有許多優點，但成樁質量也受到多種因素的干擾和制約，嚴重時會導致樁身承載力下降，甚至造成病樁、斷樁等重大質量事故。特別是在復雜地質的施工環境下，必須要做好相應的質量控制措施，在保障沖孔灌注樁施工質量的同時，減少施工意外事故的發生。

參考文獻

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