在含高嶺土的地層中施工灌注樁的技術措施

李興宇

[摘要]高嶺土是造漿粘土，在含有高嶺土的地層中，進行鉆孔灌注樁施工時，要采取降低泥漿粘度和排砂工作，控制好泥漿的各項性能，并要防止樁孔的縮徑，在二次清孔前進行掃孔，降低泥皮厚度，并采用反循環(huán)泥漿泵清孔。

[關鍵詞]高嶺土 造漿 浸泡 除砂 縮徑 露筋

[中圖分類號] F407.1 [文獻碼] B [文章編號] 1000-405X（2014）-12-64-1

0概述

西江大橋位于經(jīng)濟開發(fā)區(qū)西江源大道上，該橋設計長度104米，四墩二臺五跨，凈跨度20米，設計樁數(shù)24條，樁徑1.20米，4號墩設計為端承樁，其余墩臺設計為摩擦樁，設計樁長20—27米。該橋由個體施工隊進行了鉆孔灌注樁的施工，完工后經(jīng)檢測、開挖，發(fā)現(xiàn)大部分樁質(zhì)量不合格，主要表現(xiàn)在樁身鋼筋外露，由泥沙包裹，沒有保護層，部分有斷樁現(xiàn)象。根據(jù)這個情況，有關部門做出這批樁全部報廢決定。

此后由我公司承接了該橋樁基工程的施工，歷時三個月，圓滿地完成了該項目的樁基礎工程。

1巖土工程地質(zhì)情況

根據(jù)巖土工程地質(zhì)勘察報告，該橋橋址地層情況如下：

（1）卵石層

分布于整個河床中，厚0.3-0.65米，堅硬，卵石量約80%，其余為中粗砂。

（2）殘積土

中粗砂混粘土，灰白色，含礫，礫石成份為石英，粘土主要為灰白色高嶺土，為點狀分布，廣見細脈狀、團塊狀高嶺土，厚度13-15米，松散，稍濕。

（3）強風化中細粒黑云母花崗巖

呈灰褐色，厚7-12米，風化作用強烈，風化裂隙發(fā)育，并充有粘土，長石完全風化，較軟。

（4）中風化中細粒黑云母花崗巖

灰黃色，堅硬，風化較弱。

2影響施工質(zhì)量因素分析

該橋樁基工程因前期施工質(zhì)量問題而造成報廢，根據(jù)這個情況，為了此次施工確保質(zhì)量合格，我們對該橋址地層對鉆孔灌注樁施工的影響因素進行了技術分析，并對前期施工失敗的原因進行了分析總結(jié)。

（1）地層對鉆孔灌注樁施工的影響因素

該橋址地層由五個地質(zhì)層構(gòu)成，對鉆孔灌注樁施工質(zhì)量影響最大的應是第二層殘積土，此層含有大量的高嶺土、粘土、中粗砂及礫石。

①該層由于卵石孔隙潛水的滲透影響，土層濕潤，顆粒間粘接不緊密，經(jīng)水浸泡會分散，如鉆進此層泥漿粘度太小，會產(chǎn)生坍塌現(xiàn)象。

②高嶺土是造漿粘土，鉆進此層時泥漿粘度會逐漸增大，此層中的砂粒會大部分懸浮泥漿中，施工中應做好排砂工作，并及時調(diào)整泥漿性能。

③高嶺土較松散，具有較強的吸水性，泥漿浸泡后高嶺土水化會產(chǎn)生一定的膨脹，同時高嶺土在浸泡后變軟，在重力和地層壓力的作用下，造成孔壁縮徑現(xiàn)象，由于高嶺土大量吸收泥漿中的水份，將在孔壁上形成較厚的泥皮，這幾種原

因造成的結(jié)果將會使鉆孔嚴重縮徑。

（2）前期樁基質(zhì)量事故分析

根據(jù)現(xiàn)場分析結(jié)果，并查閱、了解過去的施工情況，分析前期施工質(zhì)量事故的原因主要有這幾點：

①鉆孔縮徑，成孔后掃孔不徹底，泥漿含砂量太大，沒有在灌注前稀釋泥漿，清砂工作不徹底，在灌注時由于砂子沉淀太多，被不斷上升的砼擠向孔壁，在結(jié)束灌注前，泥漿含砂量很大，造成鋼筋籠被泥砂包裹，無砼保護層。

②由于灌注時砂子的沉淀，造成砼面上升的壓力加大，易發(fā)生堵管事故，導管拔出砼面后造成斷樁。

③另一種原因是泥漿太稀，灌注中造成塌孔現(xiàn)象，造成砼面上部砂子過多，因而產(chǎn)生斷樁和無砼保護層的質(zhì)量事故。

3施工中采取的技術措施和控制方法

根據(jù)該工程的情況我們選用了軌道移機式GPS-15型迴轉(zhuǎn)鉆機1臺，3PNL型泥漿泵1臺，6BS型反循環(huán)砂石泵1臺，雙腰帶籠式合金刮刀鉆頭2個和一個牙輪鉆頭。

（1）殘積土中有縮徑現(xiàn)象，選擇的鉆頭直徑比設計孔徑略大4-5厘米，且一徑到底。

（2）鉆機就位后，將合金鉆頭下入護筒內(nèi)，加入適量黃土，用低速進行迴轉(zhuǎn)攪拌，鉆頭要懸在孔底，不容許向下鉆進，攪至泥漿均勻后，開泵排出護筒內(nèi)的泥漿，如此反復制漿，泥漿池泥漿足夠后方可鉆進，制備的泥漿粘度為25—28秒，比重為1.20——1.25。

（3）在土層中鉆進時轉(zhuǎn)速宜選擇23—42轉(zhuǎn)/分鐘，在微風巖中宜選擇13轉(zhuǎn)/分鐘，采用3PNL型泥漿泵進行正循環(huán)沖孔，及時清除泥漿中的砂子，降低泥漿含砂量，并及時稀釋泥漿，防止泥漿粘度過大。

（4）終孔后，上鉆將鉆頭提至護筒內(nèi)，用低速進行掃孔，轉(zhuǎn)速13轉(zhuǎn)/分鐘，低速掃孔可以將長時間在孔壁上形成的厚泥皮和縮徑孔段掃除，保證孔徑，并可防止高速轉(zhuǎn)動時鉆頭擺動大造成孔徑超徑。掃孔進尺速度為0.5—1.0米/分鐘，掃到孔底后繼續(xù)迴轉(zhuǎn)20分鐘，將沉淀到底的泥皮等攪碎、沖起，并及時調(diào)整泥漿性能，粘度控制在20—25秒，比重1.15—1.2。

（5）起吊鋼筋籠采取防變形裝置，確保鋼筋籠不變形、不彎曲，可減少鋼筋籠對孔壁的碰撞。下好后，將進入護筒內(nèi)的籠頂部分用定位鋼筋準確固定，使籠中心與樁位中心重合確?；\頂標高和鋼筋保護層滿足設計。

（6）二次清孔主要是將下鋼筋籠時帶下的泥皮和沉淀的鉆渣等及時清除。此時，采用的是6BS型砂石泵進行反循環(huán)清孔，這樣可以提高清孔速度，減少清孔時間，防止縮徑及泥皮增厚，現(xiàn)場操作時一般只需10—20分鐘即可將孔底清洗干凈。清理干凈后立即進行砼灌注。

4工程質(zhì)量檢測情況

工程完工后，進行了樁頭開挖，經(jīng)檢查看到所有的樁開挖露出部位砼結(jié)構(gòu)較好，沒有出現(xiàn)縮徑、露筋現(xiàn)象，保護層厚度均勻，地區(qū)質(zhì)檢站對全部樁基進行了質(zhì)量檢測，采用大、小應變和抽芯取樣法檢測，檢測結(jié)果全部合格。