鉆孔灌注樁施工工藝要點與質量控制研究

薛金泉

中泛建設集團有限公司（361000）

鉆孔灌注樁施工工藝要點與質量控制研究

薛金泉

中泛建設集團有限公司（361000）

隨著我國建筑建設的蓬勃發(fā)展，對工程建設質量的要求越來越高，鉆孔灌注樁的施工技術也發(fā)生了變化。筆者參建了廈門某大型綜合樓工程，現(xiàn)結合在軟土地區(qū)粉砂層作為樁端持力層的工程實踐對影響鉆孔灌注樁質量因素的鉆孔垂直度、孔深、孔徑、泥漿、砼灌注、樁頭質量等方面進行分析與研究。

鉆孔灌注樁；施工；質量控制

1 工程地質概況

廈門市某工程項目為商業(yè)綜合體,地下2層,地上18層（7層以上為酒店），其中地上1～4層為商業(yè)裙樓，建筑面積12.60萬m2，工程造價3.39億元。該地基土性質較差，抗剪強度低，承載力小,在以往的工程建設中，通常采用技術成熟、質量可靠、經(jīng)濟合理的預制方樁基礎。該場地屬于濱海淤積平原，地形平坦開闊，地勢較低，地層分布較穩(wěn)定，尤其是作為樁端持力層的③1層中密狀粉砂廣泛分布，埋深適中。根據(jù)勘察資料顯示，30m以內(nèi)淺土體通常可劃分為9個工程地質層，各土層的巖性特征及承載力參數(shù)見表1。

表1 地基土巖性特征及承載力承數(shù)一覽表

2 鉆孔灌注樁承載力分析

該工程獲得以前的試樁結果見表2中序號①、②所示，該結果表明，鉆孔灌注樁具有較低的承載能力，這個結果遠遠不同于勘察報告估算中的承載力結果，常見的誤差值通常能達到30%～40%之多。這么大的誤差值表明施工過程中樁基的質量是有問題的。下面針對施工過程中的鉆孔灌注樁存在的問題進行探討。

3 鉆孔灌注樁的施工質量分析及對策

在鉆孔灌注樁的施工過程中，施工單位應遵守國家規(guī)范。在施工現(xiàn)場中，地質的不同及施工單位在施工過程中不能做到全面兼顧，使得不同施工現(xiàn)場的鉆孔灌注樁具有不同的承載力。基于此種情況，施工單位在進行鉆孔灌注時，必須加強質量控制工作，即施工的質量控制的目標要滿足以下幾個: 1）成樁過程中如樁位、樁長、樁徑、成樁材料的質量以及孔底沉渣等質量指標。2）預留符合規(guī)范的混凝土試塊強度。3）樁身須是完整的、質地均勻的樁身具有良好的連續(xù)性,此外，不存在夾泥或者斷樁的問題。4）施工單位的樁要具有符合驗收指標的極限承載能力[1]。

循環(huán)鉆機成孔的施工流程為:鉆孔準備工作的場地平整→孔位及護籬的埋設→鉆機就位→鉆機執(zhí)行鉆孔工作→提鉆→鉆孔的第一次清洗→鉆孔首輪檢測→吊放鋼筋籠→將導管下放到鉆孔中→進行第二次清洗→實施在水下灌注的方法灌注混凝土→將導管拔出，完成樁的制成工作。在這幾個環(huán)節(jié)中，以下是特別需要注意的。

表2 鉆孔灌注樁靜載荷試驗成果表

3.1 孔的垂直度

鉆孔灌注樁的垂直度是保證承載力的重要一環(huán)。產(chǎn)生斜孔或彎曲狀孔的原因主要是:1）鉆機安裝就位穩(wěn)定性差，作業(yè)時鉆機安裝不穩(wěn)或鉆桿彎曲所致；2）地面軟弱或軟硬不均勻時；3）土層中夾有大的孤石或其他硬物等情形。對于這些情況，施工前必須認真作好準備，將場地夯實平整，軌道枕木宜均勻著地；在不均勻地層中鉆孔時，采用自重大、鉆桿剛度大的鉆機。進入孤石時，鉆速要打慢檔。另外,安裝導正裝置也是防止孔斜的簡單有效的方法。

3.2 孔深

是否已經(jīng)達到了設計中要求的鉆孔深度，對灌注樁的承載能力有著較大的影響。首先這是因為測繩本身是存在誤差的，其次不均勻的地質情況很可能會導致樁的深度測量產(chǎn)生錯誤判斷，通常樁端持力層在有較大的起伏變化時會出現(xiàn)這種情況。此外，測繩在水中長久的浸泡會有一定的收縮，故而需要在施工的場地或者其附近的地面上預留一個長度標記,當成測量準繩來減少孔深測量的誤差，并核實終孔。在地質層分布不均勻時，地層面會有較大的起伏變化，設計、施工及質檢這三個部門都應當對其進行嚴格考察并予以重視。將設計同實時的地質及地層情況進行比對，綜合考慮樁端的持力層等高線層及地質破面層等因素，保證孔深滿足指標規(guī)范及設計要求。

3.3 孔徑

遇到淤泥質軟弱土層或流塑狀態(tài)的黏性土層時，容易造成縮頸現(xiàn)象，而使孔徑達不到設計要求，造成樁的截面縮小，承載力降低，樁身抗壓強度不夠。另外，孔徑達不到要求，導致鋼筋籠無保護層，樁的抗壓彎能力削弱或喪失。糾正辦法:當鉆具在上拉下放感到受阻或放鋼筋籠困難時，應采用大一級鉆頭掃孔一次;也可采用處理孔斜的導正器法，在導正器上焊一定數(shù)量的合金刀片，在鉆進或起鉆時起到掃孔作用。

3.4 泥漿

在鉆孔灌注樁的施工中，無論對于成孔質量還是最終對樁的承載能力的發(fā)揮，泥漿質量都是重要因素。影響鉆孔灌注樁成樁質量的泥漿的性能指標主要是比重和黏度，泥漿質量差，其后果是:

1）若泥漿過稀，形成不了護壁泥膜或形成的泥皮黏附力差，易于脫落，導致孔壁穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生塌孔或縮頸，同時攜渣能力也不夠，影響樁端承載力的發(fā)揮。

2）若泥漿過稠，比重大，含砂率高，則孔壁會形成一層厚厚的泥皮，形成的泥皮質量差、厚度大，無形之中減少了樁徑，大大降低樁的側摩阻力。

3）稠漿黏附在鋼筋籠上并逐漸沉積，極大地影響了鋼筋及混凝土的握裹力。鋼筋籠上如有較大占比的泥漿,會增大混凝土在水下灌注的阻力，降低混凝土的流動半徑，如此樁心的位置會堆積很多混凝土骨料，而在鋼筋籠外屬于基本上沒有骨料留存的情況，這樣對樁身的質量造成較大的負面影響，此外，樁的側面摩擦阻力也會受到限制，從而影響整個樁的施工質量。故而在施工過程中，需要督促施工單位嚴格的遵守質量控制規(guī)范，做好泥漿質量的把關。泥漿的比重及黏度必須嚴格依照施工現(xiàn)場地下水位的高低程度及地層穩(wěn)定的情況進行合理的確定，如果地下水位比較高，那么泥漿的比重及黏度都可以設定的大些，以防止鉆孔坍塌，然而不能隨意的加大，如果過大也是不合適的，比重一般在1.1～1.2,黏度范圍在18～25 s較為合適。鉆孔施工結束后,施工單位在進行鉆孔首次清洗的過程中，不能間斷對鉆孔的泥漿補充，從而置換出鉆孔中質量較差，含砂量大的泥漿；在第二輪清洗鉆孔時可以采取泵吸反循環(huán)式而非正循環(huán)式的清洗方式，這是因為正循環(huán)的清洗方式需要將沉渣及泥團排出，要求泥漿的占比及黏度都比較大，另外，正循環(huán)的清洗方式速度比反式要慢得多。鉆孔工作完成后的驗收工作中，監(jiān)理人員必須嚴格依據(jù)鉆桿及鉆頭或者是測繩來判斷鉆孔深度，即測繩總長度及商都剩余長度的差值為鉆孔深度；此外，對鉆桿、鉆頭以及測繩長度的測量準確性也要嚴格把關，堅決避免采取超深的方式來抵消孔底淤積。

3.5 孔底沉渣

孔底沉渣是影響樁承載能力的重要因素，有關規(guī)范規(guī)定，水下灌注樁樁底沉渣厚度對端承樁不得超過100mm、摩擦樁為300mm，但在施工過程中，常有不少樁的樁底沉渣仍滿足不了要求。究其原因,造成沉渣過厚的主要原因是發(fā)生塌孔時，清孔時間不足，或是由于泥漿性能不符合要求，泥漿比重過小或泥漿注入量不足而難以將沉渣浮起。沉渣過厚使樁底存在軟弱隔層，導致樁端承載力喪失殆盡。

3.6 混凝土灌注

1）檢查驗收進場原材料的質保。（水泥出廠合格證、化驗報告、砂石化驗報告)，如發(fā)現(xiàn)實樣與質保不符，應立即取樣進行復查，對不合格的材料(如水泥、砂、石、水質)，嚴禁用于混凝土灌注樁。2）檢查施工單位在混凝土灌注前是否利用導管進行第一次清孔工作，結果是否符合規(guī)范要求。3）灌注前對樁孔質量、回淤沉磚厚度、泥漿指標、樁底標高進行全而檢查。4）控制原材料配合比、坍落度、碎石應控制不宜大于導管內(nèi)徑的1/6～1/8和鋼筋最小凈距的1/4，以20～40 cm為宜，骨料級配合理，坍落度宜控制在18～22 cm之間。5）控制第一批混凝土量，檢查混凝土的初存量能否保證首次填充的混凝土入孔后，使導管埋入混凝土的深度大于1m。混凝土導管的第一節(jié)底管應不小于2.5m。在灌注過程中，導管埋深宜控制在2～4m之間。澆灌混凝土時，要求承包人按施工規(guī)范控制導管最小埋置深度，做好導管長度記錄，每次拔導管前必須實測導管實際埋深，防止脫管，這項是防止斷樁的基本控制措施，現(xiàn)場監(jiān)理旁站時要經(jīng)常檢查記錄。6）鉆孔樁灌注混凝土過程必須連續(xù)灌注，一次完成。7）采取隔孔施工程序。8）當澆筑至鋼筋籠底部時，現(xiàn)場監(jiān)理、承包人及澆筑指揮人員(技術人員)要注意觀察鋼筋籠有無上浮情況，一般進入鋼筋籠底部時，應適當放慢澆筑速度；當發(fā)生鋼筋籠上浮時，應采取加壓措施，防止情況發(fā)展；出現(xiàn)異常情況，承包人、現(xiàn)場監(jiān)理要如實做好記錄，及時向總監(jiān)代表報告[2]。

3.7 樁頭質量

有關規(guī)范規(guī)定當鑿除樁頂浮漿層后，應保證設計的樁頂標高及樁身混凝土質量。在鉆孔灌注樁施工中，要想保證樁頭的質量，必須控制好最后一次灌注量，樁頂不得偏低，鑿出浮漿高度后必須保證暴露的樁頂混凝土達到設計強度值，這就要求灌注混凝土的高度要超過樁頂標高50 cm。在實際施工中，超灌量控制不當是經(jīng)常存在的問題，超灌量過大，造成浪費，超灌量不足，樁質量不能得到滿足。另外，在開挖樁頭檢測時發(fā)現(xiàn)，由于樁頂混凝土與孔內(nèi)泥漿有直接接觸，里面有時會裹有泥砂和浮漿等雜質，對樁頭質量產(chǎn)生極大影響。

4 樁基質量檢測

鉆孔灌注樁施工發(fā)生質量事故，往往出現(xiàn)在混凝土澆筑過程中，而且很難處理，有些樁基甚至無法彌補，所以應加強各個環(huán)節(jié)的控制，盡量避免事故的發(fā)生。一旦發(fā)生質量缺陷或事故，監(jiān)理人員首先應以“質量通知單”的形式通知施工單位，要求停止有質量缺陷部位和與其有關聯(lián)部位及下道工序的施工,必要時還應要求施工單位采取防護措施，并應迅速分析原因，采取果斷措施進行處理。工程實踐表明,鉆孔灌注樁的承載力與施工質量密切相關，因此，除了在施工過程中應加強質量監(jiān)控外，還必須重視樁基質量的檢測與驗收工作。

4.1 成樁完畢的監(jiān)理程序

1）檢測樁位偏差是否滿足設計與規(guī)范要求。

2）隨機無破損檢測或鉆探取芯試驗結果是否滿足設計與規(guī)范要求，并旁站對樁基質量檢測的其他檢測過程。

3）檢查試塊混凝土強度是否滿足設計與質量評定標準。

4）分項工程完工驗收，進入中間交工計量。

4.2 質量檢測

質量檢測可檢驗鉆孔灌注樁成樁后承載力能否達到設計要求，這是決定能否進行下一道工序施工的一個關鍵環(huán)節(jié)，往往會出現(xiàn)檢驗合格而實際卻發(fā)生質量事故的情形，除人為因素弄虛作假外，客觀來說是檢驗手段不當所致。目前，檢測鉆孔灌注樁合格與否的方法有靜載荷試驗法、取芯法、低應變動測法、高應變動測法、聲波透射法等，通過檢測，當發(fā)現(xiàn)樁身淺部有缺陷時，可采用開挖驗證；當發(fā)現(xiàn)樁身深部有缺陷或樁身混凝土質量有問題時，可采用鉆芯法驗證；當單樁承載力不能滿足設計要求時，應分析原因，并經(jīng)確認后擴大檢測范圍，確保不留下安全隱患。

5 結語

當前我國鉆孔灌注樁的施工技術比較成熟，其過程控制較為復雜,施工時使用的鉆孔設備不同，其控制方法也會有所差異，鑒于此，除上述幾點控制方法外，一般還應注意控制施工場地的平整度和鉆機就位情況。項目施工人員應認真學習先進的鉆孔灌注樁施工技術，掌握相關技術的操作規(guī)范，理解施工圖紙的設計意圖與技術操作標準，不斷提升自身技術水平與專業(yè)素質，按照已經(jīng)審批好的設計圖紙展開施工操作。在施工過程中應注意過程控制與施工準備，采取科學方法預防施工問題。

[1]趙雪濤,牟善紅.鉆孔灌注樁施工質量控制[J].價值工程, 2010(15).

[2]滕國華.鉆孔灌注樁質量控制要點及缺陷的防治辦法[J].科技信息,2011(19).

[3]羅志新.淺談高速鐵路鉆孔灌注樁施工質量控制要點[J].山西建筑,2010(16).