沖擊成孔灌注樁樁底零沉渣施工方法

劉 昌 學(xué)

(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì)，山東 煙臺(tái) 264000)

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沖擊成孔灌注樁樁底零沉渣施工方法

劉 昌 學(xué)

(山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第三地質(zhì)大隊(duì)，山東 煙臺(tái) 264000)

介紹了沖擊成孔灌注樁的適用范圍，從泥漿配制、成孔過程、孔深與沉渣測(cè)量、清渣、灌注等方面，闡述了沖擊成孔灌注樁樁底零沉渣施工方法，并總結(jié)了施工中的注意事項(xiàng)，指出該施工技術(shù)提高了樁的承載力、穩(wěn)定性以及抗震能力。

灌注樁，零沉渣，泥漿，導(dǎo)管

0 引言

沖擊成孔泥漿護(hù)壁灌注樁施工，分為正循環(huán)和反循環(huán)。反循環(huán)施工孔底干凈，但設(shè)備成本高，密封性能要求高。正循環(huán)設(shè)備簡(jiǎn)單，孔底清渣不容易清理干凈，清孔時(shí)間長(zhǎng)。正循環(huán)適應(yīng)性強(qiáng)，應(yīng)用更為廣泛。現(xiàn)代高層建筑已成主流，樁底沉渣量直接影響著樁的承載力大小。規(guī)范范圍內(nèi)樁底的少量沉渣同樣會(huì)造成樁基礎(chǔ)的微量不均勻沉降，降低了高層建筑整體的穩(wěn)定性及抗震能力。現(xiàn)詳敘正循環(huán)施工沖擊成孔灌注樁樁底零沉渣施工方法，反循環(huán)施工類同，不做介紹。鉆孔成孔后泥漿循環(huán)，傳統(tǒng)清渣方法是全孔調(diào)漿，清渣。在此基礎(chǔ)上做了改進(jìn)，灌注前突出調(diào)整孔底以上1 m～2 m孔內(nèi)泥漿參數(shù)，達(dá)到較好的懸浮孔底局部沉渣能力，最大限度降低樁底沉渣，以達(dá)到零沉渣效果。

1 沖擊成孔灌注樁適用范圍

適用一般地層，填土、淤泥、粘土、粉土、砂土、砂礫、基巖等地層，特別適用于硬巖層，孔底零沉渣施工工藝適用所有沖擊成孔灌注樁中。

2 泥漿的配制

泥漿是一個(gè)非常重要的施工指標(biāo)，鉆進(jìn)施工時(shí)相對(duì)密度控制在1.2 g/cm3～1.5 g/cm3，粘度25 s～30 s，含砂率小于10%。灌注前調(diào)到1.10 g/cm3～1.20 g/cm3，含砂率4%～6%，粘度20 s～22 s。 泥漿配置采用原土或加粘土用鉆頭在孔底錘擊造漿，每進(jìn)尺幾米向護(hù)筒內(nèi)添加粘土和水。在接近較厚的砂層時(shí)提前加粘土多備泥漿，保持泥漿池有充足泥漿，有利于穿過砂層。砂層很厚也可采用專門制備泥漿補(bǔ)充，采用相對(duì)密度較大的泥漿有利于循環(huán)泥漿攜帶泥砂排出孔外，同時(shí)有利于孔壁穩(wěn)定，成孔后或在接近成孔時(shí)，相對(duì)密度過大泥漿可適當(dāng)提前逐步緩慢加水調(diào)整泥漿參數(shù)，有利于縮短清渣時(shí)間。

3 成孔過程

向孔內(nèi)不斷加入粘土和補(bǔ)充加水，通過鉆頭錘擊造漿，泥漿循環(huán)向孔外排渣。施工中每隔5 m～10 m用鉆頭上下拉動(dòng)孔壁幾次，刮去較厚的泥皮。

4 孔深、沉渣的測(cè)量

4.1 終孔深度測(cè)量誤差

孔底的沉渣及測(cè)量工具及測(cè)量者的經(jīng)驗(yàn)不足等原因造成孔深測(cè)量數(shù)值不準(zhǔn)。

4.2 解決方法

孔深及持力層達(dá)到設(shè)計(jì)要求，停止鉆進(jìn)，停泵，鉆頭下落孔底，采用小行程、小力度吊緊鋼絲繩，錘擊孔底沉渣，使孔底大顆粒沉渣破碎成小顆粒易懸浮狀態(tài)，而不再增加孔深。經(jīng)3 min～5 min后，人站在井口周圍，雙腳感覺到錘擊造成地面震動(dòng)較清脆時(shí)，立即拉出錘頭。下測(cè)繩測(cè)錘測(cè)量井深，由于孔內(nèi)剛錘擊完成，孔內(nèi)干凈，測(cè)錘放入孔底，手握測(cè)繩，上下活動(dòng)測(cè)量井深，手感覺到“鐺鐺”的清脆感覺時(shí)，說明孔底干凈。在護(hù)筒不同的方向取三個(gè)位置點(diǎn)取平均數(shù)作為孔深，記錄孔深數(shù)值。測(cè)井時(shí)手感覺不到清脆時(shí)，說明孔底有沉渣。向孔內(nèi)填加40 cm～60 cm厚粘土，停泵，重新下錘擊打造漿，懸浮孔底沉渣。一般錘擊5 min～10 min采用相同方法，小行程、小力度吊緊鋼絲繩，錘擊孔底沉渣，不再增加孔深，當(dāng)雙腳感覺清脆振動(dòng)時(shí)，提錘量井，記錄孔深。當(dāng)孔底沉渣仍然較多，測(cè)錘測(cè)不到孔底時(shí)，重復(fù)以上步驟，向孔內(nèi)加粘土造漿，直到測(cè)準(zhǔn)孔深為止。

4.3 動(dòng)態(tài)孔深

錘擊清孔過程中，孔深有變化時(shí)，按動(dòng)態(tài)方法確定終孔實(shí)際孔深。

4.4 沉渣的厚度測(cè)量

清孔完成后測(cè)量孔深，用終孔實(shí)際孔深減去現(xiàn)在孔深即是現(xiàn)在的沉渣厚度。每次用測(cè)繩測(cè)井都要用鋼尺矯正測(cè)繩的長(zhǎng)度。

5 成孔后的清渣方法

1)成孔并量取孔深及沉渣厚度后，循環(huán)孔內(nèi)泥漿，沉淀沉渣并撈砂。

根據(jù)孔深、孔徑、孔內(nèi)泥漿的含砂率及泵量大小，一般需要幾個(gè)小時(shí)清孔。暫不加水稀釋，以保證泥漿有較好懸浮大顆粒砂礫的能力。用手試或用儀器測(cè)出的泥漿含砂率較低時(shí)，特別是大顆粒砂礫幾乎沒有了，再開始慢慢從護(hù)筒出漿口外向循環(huán)槽加水稀釋，一旦加水過快或在孔口加水，孔底沉渣很快就沉積起來。清孔過程中時(shí)常測(cè)量孔底沉渣，通過調(diào)整孔內(nèi)泥漿指標(biāo)逐漸達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，停止沖孔，拉出鉆頭，測(cè)量孔內(nèi)沉渣。

2)第一種情況。

清孔過程中發(fā)現(xiàn)沉渣較多，傳統(tǒng)方法是重新沖孔，效率低。現(xiàn)改進(jìn)方法，將鉆頭落入孔底，停泵，用小行程，小力度吊緊鋼絲繩錘擊孔底沉渣，使孔底大顆粒變成細(xì)小易懸浮小顆粒狀。一般3 min～5 min后，雙腳感覺振動(dòng)較清脆時(shí)，鉆頭提離孔底，向孔底泵入事先配好的新泥漿或向孔底投放粘土，按沉渣厚度的3倍～5倍確定投放粘土量，一般40 cm～60 cm厚度量即可。下鉆頭沖擊造漿破碎并懸浮孔底沉渣，一般10 min～15 min即可完成。孔底1 m～2 m范圍內(nèi)沉渣得到充分破碎和懸浮，再開泵循環(huán)排渣，幾個(gè)小時(shí)后測(cè)量孔底沉渣厚度，沉渣多，仍重復(fù)采用以上方法。

3)第二種情況。

當(dāng)測(cè)得沉渣厚度小于5 cm時(shí)，停泵15 min后孔底沉渣厚度基本不變時(shí)，說明孔內(nèi)基本干凈，此時(shí)再下鋼筋籠，下導(dǎo)管二次清孔后灌樁就能保證孔底沉渣量符合設(shè)計(jì)要求。

4)為了達(dá)到零沉渣效果，還需要以下步驟。

a.第一步：刮泥皮，孔壁較厚泥皮，容易造成縮徑和下籠時(shí)泥皮刮落孔底，采用合格直徑的探孔器或在鉆頭上焊1圈～2圈設(shè)計(jì)樁徑大小的鋼筋圈，上下活動(dòng)，刮掉多余泥皮，泥皮落入孔底。泥皮刮好后要去掉鋼筋圈，防止卡錘。

b.第二步：加粘土，孔底局部調(diào)漿，向孔底泵入新配泥漿1 m～2 m或向孔底填加厚度40 cm～60 cm粘土，等待30 min～60 min讓孔內(nèi)較大顆粒沉渣充分沉淀到孔底，同時(shí)及時(shí)補(bǔ)充井口泥漿面下落的部分高度，防止井口坍塌。停泵，鉆頭下落孔底，采用小行程、小力度吊緊鋼絲繩錘擊孔底沉渣方法使孔底大顆粒沉渣破碎成小顆粒易于懸浮狀態(tài)，造漿的同時(shí)不再增加孔深，使孔底2 m左右以內(nèi)的泥漿重新調(diào)和達(dá)到更好的懸浮效果，一般可保持2 h左右孔底基本無沉渣。

6 下籠、下導(dǎo)管灌注

1)導(dǎo)管使用前先做水密承壓實(shí)驗(yàn)，做好編號(hào)，按編號(hào)順序接導(dǎo)管。

下籠要吊正，平穩(wěn)放入孔內(nèi)。導(dǎo)管安裝完成后檢查絲扣松緊程度，按以往經(jīng)驗(yàn)，連續(xù)上導(dǎo)管過程中，前幾節(jié)部分已松動(dòng)，需從下而上二次上緊導(dǎo)管絲扣。下完導(dǎo)管，測(cè)量沉渣，合格就不必二次沖孔。經(jīng)上述步驟的施工，可保持2 h左右孔底基本無沉渣。水下混凝土灌注前，要重新對(duì)孔深、孔徑、標(biāo)高、垂直度、孔底沉渣等指標(biāo)復(fù)核。復(fù)核合格立即開始連續(xù)灌注，達(dá)不到要求的立即處理。當(dāng)沉渣超標(biāo)，采用導(dǎo)管二次清孔。

2)二次清孔的樁常出現(xiàn)以下情況。

導(dǎo)管內(nèi)外液面高差不一，導(dǎo)管內(nèi)泥漿面高于護(hù)筒內(nèi)漿面，嚴(yán)重的會(huì)使泥漿面順導(dǎo)管上涌到上部料斗里造成灌注困難，不利于灌注時(shí)沖刷孔底沉渣。

a.原因。由于加水過快，孔底泥漿相對(duì)密度遠(yuǎn)高于導(dǎo)管沖孔時(shí)的泥漿相對(duì)密度，停泵后，泥漿順導(dǎo)管向上反流。

b.防止與解決方法。采用優(yōu)質(zhì)泥漿，灌注前向孔底泵入相對(duì)密度1.2左右新泥漿。調(diào)泥漿時(shí)，加水應(yīng)逐漸調(diào)整，不可過快。當(dāng)出現(xiàn)泥漿順導(dǎo)管上升過高時(shí)，卸開導(dǎo)管，讓導(dǎo)管上口落入井口泥漿面附近，待回流停止再安裝，灌注前，再測(cè)一次沉渣厚度，合格后再灌樁。

3)灌注。

在本視頻中，來自中國(guó)出生缺陷監(jiān)測(cè)中心、全國(guó)婦幼衛(wèi)生監(jiān)測(cè)辦公室的朱軍教授強(qiáng)調(diào)，如果不加大防控力度，出生缺陷總量勢(shì)必增加，并給出了數(shù)據(jù)來支持這一說法。

灌注前檢查混凝土坍落度，控制在180 mm～220 mm。導(dǎo)管落入孔底探底后提起，離孔底30 cm～50 cm。在保證孔不坍塌的情況下，適當(dāng)降低護(hù)筒內(nèi)泥漿面高度，從而提高首灌壓力差。提前交底清楚，關(guān)鍵是操作人員的協(xié)調(diào)與配合。根據(jù)計(jì)算，保證首灌量，孔底導(dǎo)管埋深1.0 m以上，連續(xù)灌注，適當(dāng)增大首灌量。首灌完成后，保證底管埋深1.0 m的情況下，上下活動(dòng)導(dǎo)管，使導(dǎo)管底口在離孔底30 cm～50 cm范圍內(nèi)上下活動(dòng)幾次，以提高孔底清渣能力。導(dǎo)管埋深2 m～6 m，勤卸導(dǎo)管。

7 砂層復(fù)雜情況

遇到砂層很厚，孔內(nèi)含砂量較多時(shí)，為防止孔坍塌及提高對(duì)砂土的懸浮能力，適當(dāng)提高泥漿相對(duì)密度和粘度。也可配撈渣筒加快撈渣能力。砂層較厚更適合于下籠灌注前加粘土孔底局部再造漿工藝，提高孔底以上1 m～2 m局部范圍懸浮沉渣能力。

8 注意事項(xiàng)

1)護(hù)筒埋設(shè)要牢固，周圍用粘土分層回填夯實(shí)，保持水頭壓力。

2)刮泥皮要平穩(wěn)輕刮，防止鉆頭歪倒破壞孔壁。

3)孔外加水調(diào)漿過程逐漸調(diào)整，不可加水過快，以免造成孔內(nèi)沉渣過多。

4)首灌配合非常重要，是關(guān)系到零沉渣成敗的關(guān)鍵。

9 優(yōu)點(diǎn)

1)孔底局部再造漿測(cè)井工藝能準(zhǔn)確測(cè)量孔底沉渣厚度。

2)清孔時(shí)孔底局部再造漿工藝，提高了孔底懸浮砂土的能力，減少了沖孔清渣時(shí)間。

3)灌前的孔底局部再造漿工藝，提高了孔底懸浮砂土的能力。多數(shù)情況下不需要導(dǎo)管二次清孔，有利于防止鋼筋籠上浮現(xiàn)象。

4)零沉渣樁的承載力、穩(wěn)定性及抗震能力大大提高。

[1] JTS 167—4—2012，港口工程樁基規(guī)范[S].

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

[3] 張向華.談反循環(huán)成孔灌注樁施工[J].山西建筑，2012，38(36):89-90.

The construction method of impact bored pile bottom zero sediment

Liu Changxue

(TheThirdGeologicalBrigade,ShandongGeologyandMineralExplorationandDevelopmentBureau,Yantai264000,China)

This paper introduced the application scope of impact bored pile, from slurry manufacture, hole forming process, hole depth and sediment measurement, slag, priming and other aspects, elaborated the zero sediment construction method of impact bored pile bottom, and summarized the matters needing attention in construction, pointed out the construction technology improved the bearing capacity, stability and seismic capacity of pile.

bored pile, zero sediment, slurry, conduit

1009-6825(2016)27-0063-02

2016-07-18

劉昌學(xué)(1968- )，男，工程師

TU473.14

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