淺談鉆孔灌注樁的施工控制

張曉明

(淮北信和水利建筑工程有限公司 工程部，安徽 淮北 235000)

淺談鉆孔灌注樁的施工控制

張曉明

(淮北信和水利建筑工程有限公司 工程部，安徽 淮北 235000)

鉆孔灌注樁施工原理簡單，工藝復雜，施工過程控制較為困難，但其造價低、施工快，對各種地質(zhì)條件的適應性強，在工程建設中被大量應用。但在施工過程中如果控制不當，就會出現(xiàn)塌孔、縮徑、夾渣或斷樁等質(zhì)量問題。因此，在施工中要采取措施，必須特別注意成樁的每一道施工工序，加強質(zhì)量控制和檢驗，以確保工程質(zhì)量。

鉆孔灌注樁；水下混凝土灌注；施工控制

鉆孔灌注樁是在泥漿護壁條件下，利用鉆孔機械直接在樁位上成孔，采用導管法灌注水下混凝土而成的樁，按成孔設備和方法屬于非擠土樁。它在施工中具有無噪音、無振動、無擠土，對周圍環(huán)境干擾和影響小等優(yōu)點，尤其適合市區(qū)內(nèi)施工。[1]目前鉆孔灌注樁在橋梁工程及高層建筑工程中應用比較廣泛,其施工原理比較簡單，但其施工過程較為復雜。在施工過程中影響成樁質(zhì)量的因素較多，如果控制不當，就會出現(xiàn)塌孔、縮徑、夾渣或斷樁等質(zhì)量問題。現(xiàn)就鉆孔灌注樁的施工控制淺談如下：

1 施工準備工作

鉆孔樁施工提前做好樁位放樣，整理場地，布設施工便道，工作平臺或筑好圍堰，做好施工場地平整，安設施工設備，準備各項工程用料，落實供電、供水，待準備就緒后開始施工。

2 鉆孔樁施工泥漿循環(huán)系統(tǒng)制備

在黏土層和粉質(zhì)粘土層中鉆孔時，可采用清水鉆進以原土自造泥漿護壁。在砂土層或流砂層中成孔時，則應采用制備的泥漿護壁。泥漿制備要依據(jù)工程地質(zhì)情況、施工機具、施工工藝和地下土層情況進行配比設計，泥漿中所用的土可選用膨潤土或高塑性粘土，也可以加入甲基纖維素外加劑。

規(guī)劃布置施工現(xiàn)場時，應首先考慮泥漿循環(huán)系統(tǒng)的安設，以保證循環(huán)作業(yè)時，泥漿流動順暢。泥漿循環(huán)系統(tǒng)由泥漿循環(huán)池、沉淀池、循環(huán)槽、泥漿泵等組成，沉淀池深2.0m左右，泥漿池深1～1.5m，池四周及流槽均用磚砌筑，流槽內(nèi)側(cè)用水泥砂漿抹面。

3 鉆孔

3.1 鉆孔施工準備

根據(jù)建設單位提供的坐標控制點和相應的高程點，用全站儀準確放出鉆孔樁位置，并測量該處的水平標高，以控制鉆孔樁標高。

鋼護筒一般采用4～8mm厚的鋼板制作。鋼護筒內(nèi)徑宜大于鉆頭直徑100～200mm，為便于泥漿循環(huán),上部開設溢水孔。每節(jié)高2.0m，若鋼護筒埋深超過2.0m，則采用接長焊接辦法。

正確控制護筒底部和頂部的標高。護筒埋入深度不應小于1m(粘土)～1.5m(砂土)，置于較密實的土層中。護筒頂面宜高出施工水位或地下水位2m，并宜高出施工地面0.3m。鋼護筒采用挖孔埋設，在護筒周圍填筑粘土之前準確定位護筒中線和垂直度，經(jīng)檢查符合要求后，分層對稱夯實粘土。

3.2 鉆孔泥漿的性能和指標

(1)泥漿比重為1.05～1.25。

(2)漏斗粘度為16～28S。

(3)含砂率小于4%。

(4)膠體率大于95%。

(5)失水量小于30ml/30min。[2]

(6)PH值：8～10；

泥漿須充分拌制均勻。

3.3 鉆機就位

鉆機就位必須水平、穩(wěn)固，檢查鉆機平臺水平情況，將鉆桿對準鉆孔樁位，特別注意鉆桿的垂直度。使鉆機回轉(zhuǎn)中心對準護筒中心，其偏差小于20mm。

3.4 鉆孔施工

鉆機開鉆前要再次檢查各種機具、設備狀態(tài)情況以及水、電管路的暢通情況，確保正常使用。開鉆時應低速鉆進，不能過猛或突然變速，起落鉆頭速度均勻。鉆孔時，孔內(nèi)水位宜高出護筒底部0.5m以上或高出地下水位以上1.5～2m。[3]施工中要常檢查鉆機平臺的平整度和鉆桿的垂直度，發(fā)現(xiàn)偏差立即調(diào)整，防止鉆孔偏斜。

鉆孔應一次成孔，不得中途停頓。

在成孔過程中應根據(jù)不同地質(zhì)條件，隨時檢查泥漿密度。注入的泥漿密度宜控制在1.15左右，攜帶鉆渣排出泥漿的密度宜為1.25～1.45，流砂層等不良地層應適當增大泥漿密度。

鉆進過程中，對進尺情況進行記錄，分析鉆進地層情況，合理及時的調(diào)整各種參數(shù)。鉆進速度應根據(jù)土質(zhì)情況、孔徑、孔深和供水、供漿量的大小確定，在淤泥和淤泥質(zhì)粘土中不宜大于1m/min，在較硬的土層中以鉆機無跳動、電機不超荷為準。[4]保持鉆機穩(wěn)定。

施工中出現(xiàn)異常情況時應立即停鉆檢查，待采取相應措施后再進行鉆進。

當鉆孔接近設計深度時，應控制鉆進速度防止超鉆。測量孔深并核實地質(zhì)資料，判定是否進入要求的地層，必須滿足設計要求。

4 成孔檢查、清孔

當鉆孔達到設計深度或設計標高時，成孔驗收合格確認達到設計要求后，及時進行清孔。

用原土造漿的鉆孔，清孔可用射水法，將鉆頭提起30～50cm，只轉(zhuǎn)不進。對于使用制備泥漿的鉆孔，采用換漿法清孔。[5]49

清孔后的泥漿相對密度應小于1.10，含砂率不得大于2%，黏度不得大于20Pa·s。清孔后沉渣厚度設計未規(guī)定時，摩擦樁不應大于300mm；端承樁不應大于100mm。

5 鋼筋籠制作與吊裝

鋼筋加工前應復試合格，鋼筋籠制作場地應平整堅實，為防止變形采取臨時加固措施。鋼筋籠長度超過12m時應分段制作、分段吊放，采用焊接連接。外側(cè)設置鋼筋保護層。吊放入孔時不得碰撞孔壁，就位后應采取加固措施固定鋼筋籠的位置，將兩根DN50鋼管點焊在鋼筋籠的頂?shù)跞ι喜⒐潭ㄔ阢@機平臺兩側(cè),保持鋼筋籠與鉆孔同心。防止鋼筋籠墜落或灌注混凝土時上浮。

6 水下混凝土灌注

6.1 下導管

采用導管法灌注水下混凝土，導管直徑20～30cm，每節(jié)長2m。使用前編號并進行試拼、試壓，不得漏水。吊裝時導管應位于井孔中央，并應在灌注混凝土前進行升降試驗，導管最下口與孔底的距離一般控制在300～500mm之間。導管上口設置隔水板和儲料斗，儲料斗口中蓋鋼板，掛細鋼絲，灌注時用吊車吊出。

6.2 水下混凝土灌注

下導管后、灌注混凝土前進行二次清孔，符合要求后，方可開始灌注。

水下混凝土灌注時，首批混凝土必須保證導管初次埋深和填充導管底部的需要，導管首次埋入混凝土灌注面以下不得少于1.0m。水下混凝土要具有良好的和易性，坍落度在180～220mm。

水下混凝土灌注是確保成樁質(zhì)量的關鍵工序。灌注時要連續(xù)進行，不得中斷。每根樁的灌注時間不宜超過8小時。灌注時要檢測混凝土頂面的上升高度，隨時掌握導管埋入深度，一般埋管深度控制在2～6m左右，導管埋入過深會導致堵管現(xiàn)象，提升太快會導致將導管提出混凝土面，產(chǎn)生斷樁。

每根樁灌注后的標高應比設計樁頂標高高出0.5～1.0m，以確保樁上浮漿鑿除后，有郊樁身混凝土質(zhì)量滿足設計要求。

7 施工中常見問題及防治措施

7.1 塌孔

7.1.1 主要原因

塌孔產(chǎn)生的原因主要是地層較復雜、鉆進速度太快、護壁泥漿的性能差、吊放鋼筋籠時碰撞孔壁、成孔后放置時間過長沒有灌注混凝土等原因引起。

7.1.2 防治措施

鉆孔樁穿過回填層和砂礫石層、流砂層時，應減緩鉆孔速度；加大泥漿比重和黏度，若孔內(nèi)自然造漿不能滿足要求，可采用增加黏土粉、膨潤土、燒堿的方法，并對泥漿進行除砂處理，以改善泥漿的性能，控制泥漿的比重和含砂率；吊放鋼筋籠時，盡量輕放，減少對孔壁的觸碰；加強工序之間的銜接，縮短放置時間，盡快灌注水下混凝土。

7.2 鉆孔歪斜

7.2.1 主要原因

鉆孔中在軟硬土層交界處或巖面傾斜處，鉆頭受力不均勻。鉆桿彎曲，鉆機底座不平整。

7.2.2 防治措施

在軟硬土層交界處鉆孔時控制進尺，減小轉(zhuǎn)速、鉆壓；施工場地壓實整平；鉆架上設導向架和扶正器。經(jīng)常檢查校正。

7.3 堵管

7.3.1 主要原因

灌注導管破損、灌注時間隔時間長、導管下口距離孔底太近、混凝土配制質(zhì)量差、灌注中導管埋深太大等。

7.3.2 防治措施

灌注前專人檢查導管和接縫情況；水下混凝土灌注盡可能連續(xù)進行；導管最下口與孔底的距離控制在300～500mm之間；控制混凝土拌和、運輸質(zhì)量；灌注中埋管深度控制在2～6m左右。

7.4 鋼筋籠上浮

7.4.1 主要原因

灌注不連續(xù)，孔內(nèi)混凝土表面已經(jīng)結(jié)塊，灌至鋼筋籠底部時被結(jié)塊混凝土托起；由于導管提升鉤掛；混凝土表面接近鋼筋骨架底部時，灌注速度太快； 清孔不到位，泥漿中懸浮砂粒沉在孔內(nèi)混凝土表面形成密實砂層，托起鋼筋骨架。

7.4.2 防治措施

改善混凝土流動性能、初凝時間，以防止砼初凝后結(jié)塊；澆到鋼筋籠底部時，適當控制導管埋深不提升，待鋼筋籠有一定的埋深后，再提升導管至骨架底部以上，以免鋼筋籠上浮；灌注前進行二次清孔。

7.5 夾渣、斷樁

7.5.1 主要原因

首批混凝土初灌量不足；導管拔管長度控制失誤；混凝土離折；砂粒沉積后被裹入混凝土中等。

7.5.2 防治措施

認真計算首批混凝土需用量；灌注混凝土時要專人量測、合理拔管，隨時掌握埋管深度；控制混凝土質(zhì)量；提高清孔質(zhì)量，控制泥漿含砂率。

8 樁身檢測

在水下混凝土灌注過程中，每根樁至少做三組抗壓試件，以便檢測混凝土的強度。混凝土強度達到設計強度應由具有相應資質(zhì)的檢測單位進行樁基承載力和完整性檢測。

鉆孔灌注樁具有節(jié)約鋼材、造價較低，方便進行水下施工，[5]209且可做成大直徑、大深度的樁，使單樁承載能力大幅提高等優(yōu)點，在工程建設中大量使用。但在施工過程中影響成樁質(zhì)量的因素較多，因此，必須特別注意成樁的每一道施工工序，加強質(zhì)量控制和檢驗，以確保工程質(zhì)量。

[1] 方先知.建筑施工[M].武漢：武漢大學出版社，2004:67.

[2] 龔曉南.樁基工程手冊(第二版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2016:548.

[3] 行業(yè)標準.城市橋梁工程施工與質(zhì)量驗收規(guī)范(CJJ2—2008)[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009:76.

[4] 建筑施工手冊編寫組.建筑施工手冊(第五版)[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2013:932.

[5] 毛鶴琴.土木工程施工[M].武漢：武漢理工大學出版社，2012.

[6] 國家標準.建筑地基處理技術(shù)規(guī)范[S].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

2017-07-01

張曉明(1973—)，男，安徽淮北人，工程師，研究方向：鉆孔施工技術(shù)。

TU473.14

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1671-8275(2017)06-0140-03

文 月