大直徑超長鉆孔灌注樁成孔施工質(zhì)量控制

李立偉，支學訓(xùn) ，裴秋波

（1.湖北省工程咨詢股份有限公司，湖北 武漢 430000；2.中交二公局第一工程有限公司，湖北 武漢 430000； 3.黃岡市公路管理局，湖北 黃岡 438000）

引言

樁基礎(chǔ)屬隱蔽工程，其質(zhì)量好壞決定樁基礎(chǔ)的施工成敗[1]。而鉆孔灌注樁施工的關(guān)鍵在于成孔和混凝土灌注施工兩道工序。

1 鉆孔施工原理

本項目鉆孔施工擬采用正轉(zhuǎn)反吹及氣舉反循環(huán)相結(jié)合的鉆進施工工藝，見圖1。引孔階段（護筒內(nèi)）鉆機采用正轉(zhuǎn)反吹施工工藝鉆進，充分利用淤泥質(zhì)黏土層進行造漿，并及時調(diào)整泥漿指標（泥漿比重1.03～1.20,黏度≥20 S,含砂率≤4%）。

圖1 大直徑超長鉆孔灌注樁

2 泥漿制備

采用淡水輕質(zhì)環(huán)保泥漿護壁，在鋼護筒內(nèi)造漿為主，并結(jié)合優(yōu)質(zhì)泥漿和穩(wěn)定的制作工藝，確保滿足成孔質(zhì)量方面要求。鑒于淤泥質(zhì)黏土和黏土層造漿能力較強，及時添加PAM及純堿，改善泥漿性能，且PHP及純堿的添加應(yīng)在排漿之后進行。泥漿性能指標要求見表1。

表1 泥漿性能指標要求

3 鉆進設(shè)備組合

鉆進設(shè)備組合為KTY4000型轉(zhuǎn)盤式液壓鉆機（功率285 kW）+空氣壓縮機（185 kW）+泥漿分離器（55 kW）+泥漿泵（22 kW）。

4 鉆進成孔速度控制

根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)情況，隨時間調(diào)整鉆機扭力，控制進尺速度。

4.1 護筒內(nèi)鉆進階段

（1）護筒內(nèi)鉆進。采用正轉(zhuǎn)“正轉(zhuǎn)反吹法”鉆進施工，主要目的是引孔、造漿調(diào)漿。護筒內(nèi)底口1 m以上宜采用帶鋼絲刷的鉆頭鉆進，選擇高轉(zhuǎn)速大泵量，鉆進進尺一般可達到0.8 m/h。（2）泥漿控制。施工區(qū)域上部地層以粉質(zhì)黏土、粉土為主，在鉆進時，重點監(jiān)測泥漿的性能指標（泥漿比重1.03～1.20，黏度≥20 S，含砂率≤4%）。

4.2 護筒外非巖層鉆進

在非巖層內(nèi)施工，地質(zhì)情況變化頻繁，層面交界無規(guī)律，應(yīng)控制鉆進速度，及時調(diào)整鉆機水平度和垂直度，確保鉆孔垂直度。

對于砂層，采用輕壓、低檔慢速、大泵量、稠泥漿鉆進，每小時進尺不大于0.5 m；對夾砂卵石層，采用輕壓、低檔慢速、稠泥漿鉆進，鉆進進尺一般每小時進尺不大于0.3 m。

4.3 巖層鉆進

根據(jù)孔底鉆壓情況，采取相應(yīng)減壓鉆進或者加壓鉆進方式，達到最大鉆進效率。巖層施工過程中，及時提取巖樣。一次清孔過程中用氣舉反循環(huán)系統(tǒng)，漿液經(jīng)過沉淀箱、泥漿凈化器兩層過濾后，充分清除鉆渣、降低含砂量。

鉆進速度與鉆進壓力為影響巖層鉆進速度兩大重要因素。根據(jù)施工經(jīng)驗，鉆進壓力應(yīng)以平均把滾刀上的壓力為30～50 kN為宜；在花崗巖鉆進時，若巖石穩(wěn)定性好，轉(zhuǎn)速控制在：7～10 r/min，進尺一般可達到0.15～0.2 m/h；若巖石穩(wěn)定性差，轉(zhuǎn)速則必須嚴格控制≯5 r/min，進尺一般可達0.1～0.15 m/h。

5 鉆孔質(zhì)量控制

5.1 鉆機水平度和垂直度

基巖層鉆進采用大配重孔底加壓，慢鉆，且根據(jù)具體情況按照設(shè)計要求的鉆孔垂直度設(shè)置扶正器。項目配置三翼刮刀鉆頭長約6.0 m、鉆機平臺標高約+6.5 m，制定鉆進參數(shù)，進入巖層宜采用低壓慢轉(zhuǎn)速鉆進。在鉆進成孔時須配置扶正器（導(dǎo)向器）施工，具體為設(shè)置3個直徑比設(shè)計樁徑小5 cm扶正器，導(dǎo)向器間距控制標準滿足鉆孔垂直度偏差在≤0.5%范圍內(nèi)。

護筒內(nèi)鉆進時，不需要設(shè)置扶正器。直至鉆進至護筒底口，提鉆拆卸鋼絲刷時，將第一道扶正器（直徑2.10 m）設(shè)置在配置鉆桿上第一根鉆桿處。第二個扶正器（直徑2.10 m）設(shè)置在鉆頭以上第5根鉆桿處，即距第一個扶正器15 m。第三個扶正器（直徑2.45 m）設(shè)置在護筒內(nèi)，在鉆進時根據(jù)設(shè)計孔深變化，調(diào)整設(shè)置位置，必須滿足終孔時扶正器盡量接近護筒底部。

5.2 樁徑控制

每次下鉆前嚴格檢查鉆頭直徑，應(yīng)與設(shè)計樁徑匹配。根據(jù)設(shè)計圖紙，準確計算護筒底面標高和變截面標高。在此處減壓慢鉆, 控制好鉆進參數(shù)，盡量減少掃孔次數(shù)，從而有效控制護筒底口段孔壁的完整性和變截面上下段的孔徑。控制孔內(nèi)的泥漿指標，確保孔壁的穩(wěn)定。

5.3 孔深的控制

孔深參考設(shè)計圖紙?zhí)峁┑目椎讟烁撸鶕?jù)現(xiàn)場巖樣，確定入巖標高，入巖（中風化）深度H≥2.5D，D為鉆孔直徑。經(jīng)專業(yè)地質(zhì)工程師，監(jiān)理工程師和現(xiàn)場工程師三方判定，最后確認終孔標高，孔深測量以鉆具為主，測繩為輔。

5.4 成孔質(zhì)量檢查

當鉆孔達到孔底終孔標高后，提出鉆頭，采用超聲波成孔檢測儀DM-604對孔徑、垂直度、沉淀厚度、孔壁形狀進行檢測，經(jīng)監(jiān)理工程師驗收認可，最后確認終孔。如果有一項指標達不到《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG TF50-2011）要求，需重新下鉆處理，直到各項符合規(guī)范要求為止，方可進行下一道工序。

6 結(jié)語

（1）提出了基于淡水輕質(zhì)環(huán)保泥漿性能指標。（2）提出了樁孔深度、樁徑和樁孔的垂直度等鉆孔質(zhì)量控制措施。