旋挖鉆孔灌注樁孔底沉渣的質量控制

◎ 房召亮 中交一航局第三工程有限公司

1.工程概況

阿布扎比哈里發港集裝箱碼頭二期項目綜合樓工程建筑面積約5720 m2，共涉及到87根鉆孔灌注樁，根據各處施工條件合理選擇樁體規格，樁徑1m、0.75m、0.6m，樁長21m～23m。此外，建設區域的C&D區400延米碼頭軌道梁工程施工中依然采用鉆孔灌注樁結構形式，統一采取樁徑1m、樁長22m的尺寸標準，總量124根。

2.旋挖鉆孔灌注樁孔底沉渣的主要成因

2.1 樁孔孔壁塌落

導致樁孔孔壁塌落具體有以下五點：（1）雜填土層缺乏穩定性，易導致孔口表層發生塌落現象；淤泥層失穩現象明顯，主要受到提、放鉆具的影響，期間形成的抽吸作用將破壞土層穩定性。（2）鋼筋籠下放過程中垂直度未得到合理的控制，導致其刮蹭孔壁，產生的砂土進入孔內，形成孔底沉渣。（3）成孔后未緊跟澆筑作業，期間間隔時間較長，導致預先拌制的泥漿離析，投入使用后無法有效加固孔壁。（4）孔口周邊受到較明顯的集中荷載作用，導致孔壁受壓而垮塌。（5）鉆孔環節鉆具的轉速過快，伴有較明顯的擾動性影響，砂層液化明顯，存在不同程度的孔壁塌落現象。

2.2 泥漿沉淀

泥漿粘度不足，難以創造良好的懸浮效果，可見分層沉淀現象。在含砂率過高的情況下，該部分泥漿投入使用后將明顯增加孔底沉砂量。

2.3 鉆孔殘留

鉆具大范圍磨損或是發生變形，導致渣土泄漏，在孔底堆積后形成沉渣。加之鉆具結構的不合理性，鉆齒存在間隙時也將出現渣土殘留現象。

2.4 清孔工藝

清孔環節涉及到水泵裝置，其功率明顯過大，提供的強水流具有顯著的沖刷作用，導致孔壁失穩并剝落。清孔工藝和鉆具與實際施工情況不適配，此時孔底沉渣難以被有效清理干凈。

2.5 測量誤差

施工人員綜合素質偏低，例如在測量孔底沉渣厚度時難以保證所得結果的準確性，對樁孔作出錯誤的判斷，導致孔底大范圍的沉渣未得到有效的清理。

3.基于旋挖鉆孔灌注樁孔底沉渣的控制

孔底沉渣厚度為旋挖樁施工質量的重點影響因素，樁底強度和樁基沉降均與之息息相關，因此有必要加強對沉渣厚度的控制，確保其能夠滿足設計要求。

第一，以孔口土層的實際情況為基本依據，適當加大護筒埋設的深度，保證該裝置可穿過雜填土層。孔內水位需得到合理的控制，相比于地下水位而言高出部分至少應達到1.5m。鉆進速度約70cm/s，鑒于砂層穩定性不足的特點，在該處鉆進時需適當降低轉速，避免砂層發生液化現象。在樁底處設置預埋注漿管，將樁基灌注作業落實到位后，再對樁底注漿，達到補強的效果。

第二，混凝土初灌量應得到合理的控制，以混凝土灌面為基準，要求導管下口埋入的深度需達到0.8m或適當增多，發揮出混凝土灌注期間的沖擊力作用，全面清除孔底沉渣。鋼筋籠下放以及鉆具提升或下降過程中均要合理控制垂直度，以免與孔壁發生碰撞，應保證垂直度誤差在1%以內。合理優化鋼筋保護層墊塊的結構形式，宜使用具有可轉動特性的圓形墊塊，從而緩解與孔壁的碰撞問題。

第三，安排專員組織泥漿的配制和質量檢查工作，清孔過程中需要將具體問題、處理方法、清孔次數等方面的信息記錄到位。泥漿比重為重點控制指標，以1.13～1.18較為合適，具體需以實際地質條件為重要依據，視工程實際在區間內合理調整。此外，粘度應穩定在19Pa·s～21Pa·s，在此參數下的泥漿具有較強的護壁能力。配置泥漿分離機，利用該裝置有效分離大顆粒物質，直至實測含砂率＜4%為止。

第四，鉆具的選型應緊密結合現場地層條件，加強對實際情況的檢查，避免轉動底與固定底間隙過大的情況。清孔施工時所用水泵裝置的功率應得到合理的控制，避免因水流作用而導致孔壁受嚴重的沖刷。清孔過程中，需適當修整樁底巖面，保證其具有平整性，再利用撈砂平斗將孔內堆積的沉渣撈出。正、反循環清孔工藝較為可行，但在實際應用中需注重對泥漿參數的控制。

第五，為最大限度減少沉渣對成樁質量所造成的不良影響，在澆筑混凝土前需再次檢查沉渣，保證其厚度被控制在許可范圍內，否則需二次清孔。沉渣測量采取的是用測繩捆綁重鐵并下放的方式。

4.工藝試驗

正式施工前需組織工藝性試驗，施工直徑為0.8m、1.0m的樁各1根，前者所用泥漿的比重為1.10，泥漿粘度20Pa·s；后者施工所用泥漿的比重為1.10～1.15，泥漿粘度提升至20Pa·s～23Pa·s。根據實際施工效果評價清孔方法等各項工藝的合理性。

4.1 試樁施工分析

4.1.1 施工內容

①直徑0.8m樁體的施工情況：按照上述所提的工藝參數組織施工，發現砂層冒泡，說明局部存在塌孔現象。鑒于此，通過摻入膨潤土的方式調節泥漿比重，使其達到1.13，冒泡現象消失。隨鉆孔作業的逐步推進，到達23.6m的深度時，實測結果表明沉渣厚度約25cm，通過正循環清孔工藝處理沉渣，實測結果表明沉渣厚度縮減至4cm左右。鋼筋籠及導管有序下放，沉渣厚度達到12cm左右，通過對現場作業情況的分析，認為與間隔時間過長有關，期間護壁由于未得到有效的防護而剝落，因此組織二次清孔作業。經上述處理后，沉渣厚度＜5cm時可澆搗。

②直徑1.0m樁體的施工情況：按泥漿比重1.10、粘度20Pa·s施工，期間無異常現象，但深度達到22.8m后發現沉渣厚度明顯偏大（約20cm）。鑒于此，通過截齒鉆具工具清孔，實測厚度約10cm，再利用撈砂平斗清理孔底沉渣，可以發現厚度已下降至4cm內。調整泥漿比重至1.10，并將粘度提高至23Pa·s，將預先預制成型鋼的鋼筋籠及導管安裝到位，經再次測量后可知沉渣厚度在5cm以內，滿足質量要求，可組織混凝土澆筑作業。

4.1.2 試樁檢驗結果

經試樁施工后，于10d后組織抽芯檢測。所得結果表明：兩類樁體的芯樣均具有完整性，直徑0.8m的樁實測沉渣厚度為3.8cm，相比于直徑1.0m樁的2.0cm沉渣厚度而言相對更高，但總體來看均可滿足要求。

4.2 施工工藝對比分析

（1）正循環清孔：清孔時間較長（首次清孔長達1.5h），此過程中護壁由于受到浸泡而塌落。

（2）鉆具清孔：相比之下，清孔時間相對較短，孔壁塌落的概率較低。施工期間使用到截齒鉆具，利用該工具可有效處理孔底巖面，提高其平整性，但經過清孔處理后必須做好泥漿比重和粘度的調整工作，否則易影響成樁質量。

（3）鑒于砂層厚度較大的特點，若采用反循環清孔工藝，將存在明顯的水流抽吸作用，形成的負壓會導致孔壁失穩而塌落，因此并非可選方式。

通過對上述所提清孔工藝的分析，采用與直徑1.0m試驗樁一致的工藝，制得鉆孔灌注樁。取6根樁展開靜載試驗，實測結果表明沉降值為12mm～26mm不等。并選取25根樁，分別取芯樣并展開分析，可見芯樣完整且無夾渣現象，沉渣厚度均得到有效的控制，最大3.5cm，施工質量滿足要求，表明成樁工藝具有可行性。

5.結束語

旋挖鉆孔灌注樁的應用有助于提高基礎穩定性，給工程建設創設良好的條件。但孔底沉渣厚度必須得到有效的控制，否則易對施工質量造成負面影響。工程實踐中，需從現場地質條件出發，采取相適應的處理措施，減小沉渣厚度，提高成樁質量。