鉆孔灌注樁施工工藝及質(zhì)量問題的防治措施

李建明，張 嵐

菏澤市公路局，山東 菏澤 274000

1 工程簡介

內(nèi)蒙古博牙高速第17合同扎敦河大橋，全長487m，16跨。樁徑1.5m，60棵，樁長14m; 樁徑1.2m，24棵，樁長18m。全部按摩擦樁設計，冰凍深度為3m，地面1m范圍為黑腐植土，1m～5m為圓礫，再往下為強或弱風化巖。大橋中間3跨長年流水，水位高，圓礫透水性強。根據(jù)地質(zhì)條件，優(yōu)先選用沖擊鉆機。采用4臺沖擊鉆機，鉆錘重10T。

2 鉆孔灌注樁施工工藝

2.1 施工前準備工作

1）場地平整，清除雜物，回填土夯打密實；

2）挖泥漿池、沉淀池、儲水池，準備合格粘土；

3）用發(fā)電機發(fā)電，扎敦河中可取水；

4）放出樁位埋設護筒。用鋼尺復合縱、橫、對角樁位的間距，引出護樁；

5）埋設護筒，頂端高出地面30cm～50 cm，埋深不小于2.5m，護筒內(nèi)徑比樁徑大20cm～40cm，上下垂直，護筒中心線平面偏差小于5cm。用鋼質(zhì)護筒，鋼板厚0.8cm～1.0cm。護筒用挖掘機埋設，人工輔助就位。護筒底部和四周所填土必須分層夯實；

6）整平壓實鉆孔平臺，使鉆機墊穩(wěn)，在鉆孔過程中要始終保持鉆機的穩(wěn)定性。

2.2 鉆孔作業(yè)

1）鉆孔應分班連續(xù)進行，初期鉆進速度不要太快，在孔深達到5m以后，鉆進速度加快；

2）鉆進過程中，經(jīng)常試驗泥漿指標變化情況，并注意調(diào)整鉆孔內(nèi)泥漿高度。泥漿每小時檢查一次，并做好記錄。在底層變化處應撈取渣樣并保存，與地質(zhì)剖面圖核對，如不符合及時上報監(jiān)理人員；

3）經(jīng)常檢查機具運轉(zhuǎn)情況，發(fā)現(xiàn)異常情況立即查清原因，及時處理；

4）經(jīng)常注意觀察鉆孔內(nèi)附近地面有無開裂或護筒、鉆機是否傾斜；

5）鉆孔過程中，經(jīng)常檢查鉆孔的傾斜度，應符合施工規(guī)范要求；

6）在鉆孔過程中泥漿指標控制為：比重1.2g/cm3～1.4g/cm3，黏度18 Pas～22 Pas，砂率≤4%；

7）在成孔之前，鉆機放慢鉆進速度，做到邊清渣邊鉆進。（成孔后泥漿指標控制為：比重1.03g/cm3～1.1g/cm3，黏度17 Pas～20 Pas，砂率≤2%。沉渣控制為：≤30 cm）。絕不允許出現(xiàn)用超鉆的方式代替沉渣厚度；

8）鉆至設計深度時，要由監(jiān)理工程師在現(xiàn)場與施工單位有關人員共同判斷并準確測定孔深。以此作為終孔標高的依據(jù)；

9）成孔檢測時用探孔器檢測成孔的傾斜度（≤1%）以及是否有縮徑現(xiàn)象，如有縮徑現(xiàn)象及時處理。探孔器的長度為孔徑的4倍～6倍。

2.3 清孔

清孔方法有換漿法、抽漿法、空壓機噴射、掏渣法等，本工程采用掏渣法：1）終孔檢驗合格后，立即進行清孔作業(yè)，清孔過程中必須始終保持孔內(nèi)原有水頭高度以防塌孔；2）清孔時將附著于護筒的泥漿清洗干凈，并將孔底鉆渣及泥砂等沉淀物清除；3）掏渣時提升掏砂筒要平穩(wěn)，不得碰撞護筒或孔壁；4）清至孔底沉渣的厚度符合設計規(guī)定值（≤30 cm）時，即可終止清孔。

2.4 鋼筋籠的安裝及吊裝過程

1）鋼筋的各項指標要符合規(guī)范要求，使用前應將表面油漬、鐵銹清除干凈。鋼筋籠運進場后檢查總長度、鋼筋間距、籠子直徑、焊接部位是否合格及有無變形；

2）嚴格按規(guī)范程序進行焊接，選擇合格焊條，一定要做到焊縫飽滿，鋼筋順直。同一截面上兩接頭間距大于35d。焊縫厚度≥0.3d，寬度≥0.7d，主筋對焊加強筋2m一道，焊縫焊渣敲凈，鋼筋籠在安裝過程中不能變形；

3）在下放鋼筋籠過程中，用吊車的主勾吊起吊筋的橫擔，副勾吊起鋼筋籠的中心，升主勾放副勾，直至鋼筋籠垂直，中心與孔位中心在同一軸線上，緩緩放入孔中，避免鋼筋籠碰到孔壁；

4）鋼筋籠頂端要焊吊筋，吊筋長度要計算好，以確保鋼筋籠到設計標高。就位后，吊筋支承在護筒頂?shù)恼砟旧?，不能直接放在護筒上。在吊入鋼筋骨架后，灌注水下混凝土前，應再次檢查孔內(nèi)泥漿性能指標，如超過規(guī)定，應進行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土；

5）根據(jù)圖號GY1-5聲測管是樁基根數(shù)的25%布置，以等邊三角形的形式固定在箍筋內(nèi)側(cè)。為保證聲測管在灌注過程中不堵塞，在聲測管的頂部和底部用8cm×8cm×1cm鋼板焊接封閉。

2.5 澆注水下砼

1）導管使用前試拼，做水密承壓試驗，導管接頭做抗拉試驗。一套導管灌注20根樁后必須做一次封閉試驗，15分鐘不漏水為宜。導管使用時，底管要大于4m，其余導管不應大于3m，根據(jù)孔徑大小選擇導管直徑。導管試壓后依次給導管編序，以免使用中出現(xiàn)誤差；

2）導管安裝時底部應高出孔底25cm～40cm。首批灌注砼埋置導管深度＞1m，在灌注過程中導管埋深保持在2cm～6m。在灌注中，為防止鋼筋骨架上浮，當灌注混凝土頂面距鋼筋骨架底部1m左右時，應降低砼的灌注速度，當混凝土拌合上升到骨架底口4m以上時，提升導管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢復正常灌注速度。應經(jīng)常檢測探孔內(nèi)混凝土面的位置，及時調(diào)整導管埋深；混凝土應有良好的和易性，在運輸和灌注過程中應無顯著離析、泌水現(xiàn)象；

3）在灌注過程中砼坍落度為18cm～22cm，以防堵管；

4）灌注過程中砼要連續(xù)澆注，中斷時間不超過30min。澆灌的樁頂標高應高出設計標高1m左右。

3 鉆孔和混凝土灌注中出現(xiàn)問題及防治措施

在本合同74根樁基施工中，不同程度出現(xiàn)一些質(zhì)量問題。出現(xiàn)塌孔3次，鉆頭被卡1次，鋼筋籠上浮1次，鉆孔偏斜1次，有2根出現(xiàn)斷樁。對出現(xiàn)的問題認真分析原因，總結(jié)經(jīng)驗，減少類似問題的發(fā)生。

3.1 塌孔

鉆進過程中，如孔內(nèi)水位急劇下降，不斷出現(xiàn)氣泡，或泥漿突然漏失，出渣量加大，鉆機負荷加大，則表示有塌孔現(xiàn)象。本合同地下水位高，砂礫透水強，易出現(xiàn)塌孔情況。

1）造成原因：地層情況分析不明；或泥漿比重小，護壁不好，護筒內(nèi)水位不高；或鉆進速度太快、空鉆時間過長、成孔后待灌時間過長和灌注時間過長等；

2）防治措施：對地質(zhì)情況作到心中有數(shù)，隨時觀察鉆進情況；深埋護筒，用不透水性土填實護筒周圍；提高泥漿的比重和粘度；經(jīng)常補水，保持護筒內(nèi)水頭高度。成孔前，做好各方面準備工作，成孔后，要及時灌注，盡量縮短混凝土的灌注時間。若塌孔嚴重，應回填密實后，重新鉆孔。

3.2 鉆孔偏斜

成孔后樁孔偏離設計樁位或出現(xiàn)較大垂直度、傾斜度不符合標準，稱為鉆孔偏斜。輕者造成鋼筋籠吊入困難，重者影響樁的承載受力情況，成為事故隱患。

1）造成原因：鉆機安裝不穩(wěn)，產(chǎn)生不均勻沉降作業(yè)；地基軟弱或軟硬不均勻；土層中含有大的孤石；

2）防治措施：整平夯實鉆孔場地，在鉆機下墊枕木；鉆機的轉(zhuǎn)盤、底座水平與鉆架起吊滑輪在一條豎直線上，同時在鉆機上安裝導向架；在不均勻地層中鉆孔時，采用自重大、鉆桿剛度大的鉆機。遇到復雜地層時，要慢速鉆進，也可回填片石夯實后鉆進。

3.3 沖擊鉆頭被卡

1）造成原因：土層較粘或地層本身為泥巖或泥灰?guī)r等；大沖程并松繩進尺造成鉆頭傾倒；未及時補焊鉆頭，而補焊后的鉆頭直徑較大；孔內(nèi)落入石塊或其它物體；鉆錐不轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動很小或地層不均勻；

2）防治措施：若鉆頭向下有活動余地，可使鉆頭向下活動并轉(zhuǎn)至孔徑較大方向提鉆，也可松一下鋼絲繩，使鉆頭轉(zhuǎn)動一個角度，有可能將鉆頭提出；用專門加工的工具將頂住孔壁的鉆頭撥正；多次重復向上沖撞卡錐部位；用打撈鉤抓住鉆頭與鋼絲繩同時提動并注意擺動試探；用小掏渣筒撈出埋住鉆頭的下落物再提錐； 用小量防水炸藥放到鉆頭底后引爆從而震松鉆頭處的土石提出鉆頭。

3.4 孔底沉淀超厚

鉆孔形成后，常常會造成孔底沉淀超厚，使樁尖部承載力降低，甚至斷樁。

1）造成原因：清孔方法簡單不當，只注意孔底的粗粒鉆渣，忽略泥漿相對密度；清孔時未清徹底；孔內(nèi)泥漿少沉渣未全部浮起；清孔后未及時灌注，使沉渣加厚；

2）防治措施：鉆好孔后，保持鉆機空鉆循環(huán)；用優(yōu)質(zhì)泥漿，泥漿的比重和粘度應符合規(guī)范要求；采取淘渣法清孔，結(jié)合二次清孔，清渣效果較好；盡快清孔，盡快灌注，減少停置時間。

3.5 剪球時卡管

在灌注水下混凝土時，經(jīng)常會發(fā)生剪球時卡管的現(xiàn)象。

1）造成原因：球塞直徑與導管直徑差別太小，剪球時砂漿或細石料滲入導管與球塞之間造成堵塞；混凝土塌落度過小或拌合不均勻；

2）防治措施：選擇好球塞直徑，與導管有1cm～2cm差別，或用一定長度的鋼筋捅球塞，或機械振動使混凝土下落；第一斗混凝土塌落度采用設計的高限，剪球完成后用正常配合比。

3.6 鋼筋籠上浮

在灌注過程中，鋼筋籠的位置升高，造成整體上移。

1）造成原因：混凝土粗集料粒徑過大，砂率過小，凝結(jié)時間小；鋼筋籠在吊裝時扭曲、不順直；鋼筋籠掛在法蘭連接的導管上，；澆筑的混凝土自導管流出后沖擊力很大，推動了鋼筋籠的上??；清孔未徹底，沉渣不斷加厚，使鋼筋籠未到孔底；

2）防治措施：采用優(yōu)質(zhì)混凝土配合比，增大砂率，添加緩凝劑；鋼筋籠外加定位筋，吊裝時小心操作，確保順直；選擇絲扣連接的導管；加強對混凝土灌注高度的測量，盡量在允許埋深內(nèi)較深埋管，避免大量混凝土翻起；清孔要徹底，可采取二次清孔；若發(fā)現(xiàn)鋼筋籠稍微上浮，應停止提升導管，單向旋轉(zhuǎn)導管，切斷與鋼筋籠的連接。

3.7 斷樁

混凝土樁不是一個整體，樁身有斷裂面或混凝土缺失。成樁后，可通過聲測管樁檢發(fā)現(xiàn)。

1）造成原因：集料級配差，砼和易性差造成的離析卡管；攪拌設備故障而無備用設備引起砼澆注間歇，時間超過砼初凝時間；導管埋深過大，起吊能力不足，不能提出導管；有異物掉入導管內(nèi)，造成卡管；澆注混凝土時，導管上下活動過多，露出混凝土面，或機械故障造成夾渣，出現(xiàn)樁身混凝土斷開；澆注混凝土時，從導管外直接倒入灌注混凝土，混凝土離析，造成混凝土疏松；混凝土初凝時間太短，處理卡管事故后，混凝土已初凝；

2）防治措施：控制混凝土的配合比，使混凝土有良好的和易性和流動性，應加入緩凝劑，增大初凝時間；導管的拆卸長度應根據(jù)混凝土高度導管的埋深而定，切勿起拔過多；準備充足的材料和備用設備，設備故障及時維修，使混凝土順利灌注；施工使控制好混凝土灌注速度，避免混凝土離析。

3）斷樁補救方法：（1）當確定為無法補救的斷樁后，首先將導管拔出，然后看砼面是否進入鋼筋籠，當砼面未進入鋼筋籠或進入鋼筋籠＜3m時，應試圖把鋼筋籠用吊車拔出；整個鋼筋籠無法一次性拔出時，則考慮單根逐次拔出。拔主筋前先盡量將部分螺旋筋拔出，以減小拔主筋時的阻力，然后在每根主筋上焊吊環(huán)，逐個用起重機拔出；最后用鉤子或磁鐵將散落在孔底的加強筋或螺旋筋撈出。當確定孔底無散落的鋼筋時，重新穩(wěn)鉆機，將已灌注的砼鉆出，待清孔后灌注;

（2）當斷樁的位置距孔口高度（＜10m）時，可考慮采用鋼護筒護壁、人工下挖的方法進行。根據(jù)斷樁位置和水文地質(zhì)條件，選擇鋼板的厚度，并根據(jù)樁直徑制作成長度適當?shù)匿撟o筒，在護筒互相垂直的四個方向焊上吊環(huán)。用吊車將鋼護筒就位后，人工進入到鋼筒內(nèi)挖土，護筒根據(jù)挖土的情況，徐徐下沉，必要時可在鋼護筒上配重，當?shù)叵滤惠^高時應輔以泥漿泵排水。當護筒下到已灌注的砼面以下20cm時，將鋼筋沖刷干凈，砼表面鑿毛并清理干凈后，立刻用準備好的砼封底，并緊接著分層進行澆注、振搗，直到達到設計樁頂標高。

4 結(jié)論

以上僅就鉆孔灌注樁施工中常出現(xiàn)的問題進行分析，但受地質(zhì)條件、施工方法、施工組織、工人經(jīng)驗等各方面因素的影響，還可能出現(xiàn)這樣那樣的質(zhì)量問題，應超前預防，規(guī)范施工，不斷總結(jié)經(jīng)驗，創(chuàng)新方法，以保證樁基的質(zhì)量。

[1]周國鈞，等編.灌注樁設計施工手冊[M].北京地震出版社，1993.

[2]公路橋涵施工技術規(guī)范（JTJ041---2000）.人民交通出社.