淺談易塌地層樁基施工技術(shù)及常見問題處理方法

王山坡 趙志鋼

摘要：樁基施工在建筑工程基礎(chǔ)領(lǐng)域占有重要地位，是建筑工程基礎(chǔ)施工的重要方法。鉆孔、清孔、吊裝鋼筋骨架、澆注水下混凝土應(yīng)連續(xù)快速完成，施工過程嚴(yán)格控制技術(shù)要點(diǎn)，掌握常見問題的處理方法，對樁基施工質(zhì)量有著重要意義。本文結(jié)合易塌地層樁基施工情況，詳細(xì)介紹各個(gè)工序技術(shù)要點(diǎn)及常見問題的處理方法。

關(guān)鍵詞：易塌地層 ?樁基施工 ?問題 ?處理方法

1 工程概況

某黃河大橋引橋含B001-B020，共計(jì)20個(gè)墩，單墩鉆孔樁17根，共340根，均屬直徑1.5米摩擦樁。樁基施工的最大特點(diǎn)及難點(diǎn)為：地質(zhì)松散，地下水位高，且水位易變化，容易引發(fā)坍孔。據(jù)鉆孔揭示，該地區(qū)以第四河流相粉、細(xì)、中砂為主，其間多夾粉土、粉質(zhì)粘土薄層或透鏡體。特別是第二層為全新統(tǒng)沖積上層，巖性主要由軟塑的粉土、粉細(xì)砂組成，其屬于弱透水層或透水層。該深度范圍直接受大氣降水和黃河水的補(bǔ)給，地下水量豐富，以蒸發(fā)或向下滲透的形式排泄，其水位、水量不穩(wěn)定。水位變化時(shí)，易引發(fā)流沙現(xiàn)象發(fā)生，屬于易塌底層。

2 鉆孔方法的選定

引橋B001-020#墩為灘地墩，屬易塌地層，采用常規(guī)灘地施工方法，即正反循環(huán)旋轉(zhuǎn)法施工，即前20米由于地質(zhì)情況影響，要求采用正循環(huán)，泥漿性能要求高，可以防止坍孔;20米后要求使用反循環(huán)鉆進(jìn)，泥漿粘度小，形成較薄的泥皮，對摩擦樁質(zhì)量有保障。旋轉(zhuǎn)鉆孔的施工程序如下：護(hù)筒埋設(shè)，鉆機(jī)就位（開鉆、造漿、抽檢泥漿、鉆機(jī)水平檢查、鉆進(jìn)、一次清孔），終孔（檢查孔深、孔徑、沉淀、提鉆、移鉆機(jī)，復(fù)核孔深），下放鋼筋籠（接頭檢查），下放導(dǎo)管（導(dǎo)管長度、密封圈檢查、二次清孔），二次清孔，澆注水下混凝土。

3 鉆孔樁施工

3.1 鉆孔準(zhǔn)備 制作鋼護(hù)筒。護(hù)筒直徑宜大于孔徑20-

30cm。護(hù)筒長度大于2.0米。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)，護(hù)筒刃腳四周要換填足量密實(shí)黏土或水泥土并分層夯實(shí)。鉆孔樁施工對于易塌地區(qū)和水位較高的地區(qū)，應(yīng)注意的要點(diǎn)是：①保持孔內(nèi)水頭：孔內(nèi)水位高于護(hù)筒底腳0.5米以上或高于地下水位1.5-2.0米。對于低洼地區(qū)，可以換填修筑平臺(tái)以滿足孔內(nèi)水位要求。②提高泥漿性能：通過將泥漿比重加大對孔壁產(chǎn)生側(cè)壓力，從而防止塌孔。泥漿粘度可以增加泥皮，防止翻砂，阻隔滲漏，增強(qiáng)護(hù)壁。

3.2 鉆進(jìn)過程 對擴(kuò)孔、斜孔要求嚴(yán)格按照減壓鉆進(jìn)，并起落鉆頭速度均勻。減壓的鉆壓要小于鉆頭的80%（扣除水浮力），以中低速鉆進(jìn)，保證孔的垂直度，在變土層位置和護(hù)筒口位置更要采用低速鉆進(jìn)。

對于塌孔，要注意孔內(nèi)水頭變化，發(fā)現(xiàn)水位突然下降，要及時(shí)用測繩測量深度變化，確認(rèn)是否塌孔，如果不是很嚴(yán)重，可迅速向孔內(nèi)撒膨潤土或黏土或在漿液里加鋸末，增強(qiáng)護(hù)壁作用或經(jīng)循環(huán)堵塞新塌孔壁空隙。同時(shí)提高孔內(nèi)水頭，觀察孔口護(hù)筒周圍土層情況，發(fā)現(xiàn)土體出現(xiàn)裂紋或局部沉降情況，即可判斷護(hù)筒下沉或者孔壁坍塌。此時(shí)應(yīng)采取護(hù)筒跟進(jìn)，下內(nèi)護(hù)筒等方法進(jìn)行施工。若塌孔嚴(yán)重，應(yīng)盡快提出鉆頭采用黏土并加入適當(dāng)?shù)膲A和水泥進(jìn)行回填，回填高度應(yīng)高于塌孔處2-4米，待其固化后，提高泥漿比重快速穿越該地層，為了防止塌孔過程中埋護(hù)筒現(xiàn)象發(fā)生，給后期重鉆造成不便，可采用將護(hù)筒連接在鉆架上，不可固死，只用連接。

對于縮孔，一般發(fā)生在軟塑狀亞黏土地層中，若地質(zhì)圖顯示有該地層，經(jīng)過時(shí)，可采用小鉆壓，中等轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)成孔，控制進(jìn)尺。若已發(fā)現(xiàn)鉆孔縮徑時(shí)，可通過提高泥漿性能指標(biāo)，降低泥漿的失水率，以穩(wěn)定孔壁，同時(shí)在縮徑孔段進(jìn)行多次掃孔，以確保成孔孔徑。

3.3 成孔檢測 通過一次清孔，技術(shù)人員要用測繩測量孔深是否到位，并復(fù)核鉆桿長度，確保有效孔深滿足后，方可勻速提鉆。提鉆完畢，通過成孔質(zhì)量檢測儀器對孔的孔徑，孔深，垂直度，孔底沉淀厚度進(jìn)行檢查。成孔質(zhì)量檢測合格方可進(jìn)行下一道工序。一清要將孔底沉淀，泥漿比重，含砂率等指標(biāo)降低至規(guī)定范圍內(nèi)，為二次清孔做好準(zhǔn)備。

3.4 鋼筋籠安裝 鋼筋籠待檢查合格后可運(yùn)至現(xiàn)場，進(jìn)行孔內(nèi)安裝，安裝時(shí)要將吊機(jī)副鉤掛到籠上，防止主鉤意外造成鋼筋籠墜落事故。鋼筋籠運(yùn)輸過程中要支護(hù)十字支撐，吊裝時(shí)采用主副鉤結(jié)合，防止其骨架變形及端部彎曲。

每節(jié)籠子接好后要對聲測管進(jìn)行灌水，灌滿之后提出1-2米，觀察數(shù)分鐘，待確定聲測管內(nèi)水位不下降，方可進(jìn)行下節(jié)籠子的安裝，如水面下降，則提出籠子，查找漏水位置，進(jìn)行補(bǔ)焊。

3.5 清孔及下放導(dǎo)管 第一次下放導(dǎo)管前要先做水密試驗(yàn)，水密實(shí)驗(yàn)時(shí)水的壓力不小于井孔內(nèi)水深1.5倍壓力，進(jìn)行拉力實(shí)驗(yàn)時(shí)水壓力不能小于導(dǎo)管管壁可能承受的最大內(nèi)壓力Pmax（導(dǎo)管總重+管內(nèi)堵滿混凝土?xí)r重量總和），試驗(yàn)方法是：將拼裝好的導(dǎo)管兩端封閉，壓入計(jì)算的水壓力經(jīng)15分鐘不漏水即為合格。實(shí)驗(yàn)合格后將導(dǎo)管按順序進(jìn)行編號(hào)并標(biāo)定長度，按照編號(hào)下放導(dǎo)管。導(dǎo)管下放完畢，進(jìn)行反循環(huán)清孔，清孔后的泥漿比重不大于1.10，含沙率控制在2%以內(nèi)，粘度17-20s，通過測繩多點(diǎn)測量孔深，與一清時(shí)孔深相比較，確定孔底沉淀厚度，當(dāng)孔底沉淀厚度≤15cm，泥漿比重，含沙率達(dá)到規(guī)范要求時(shí)，可進(jìn)行報(bào)檢，為下一步澆筑混凝土作準(zhǔn)備。

3.6 澆筑混凝土 首先重要的是確定導(dǎo)管懸空，導(dǎo)管懸空要考慮的是首灌之后混凝土首埋達(dá)到要求。若懸空過小，可能造成砍球困難，下灰不順;懸空過大可能造成兩種情況：①洗澡混凝土過多，樁底質(zhì)量差。②導(dǎo)管沒有首埋，泥漿直接進(jìn)入導(dǎo)管，導(dǎo)致砍球失敗。規(guī)范要求懸空要在25-40公分，情況需要可以適當(dāng)變化。導(dǎo)管懸空確定后，要保證首灌混凝土有≥1.0米的埋深，且滿足填充導(dǎo)管底部的需要。首批混凝土灌入孔底后，立即探測孔底混凝土面的高度，計(jì)算出導(dǎo)管的埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。澆筑開始后要連續(xù)，緊湊進(jìn)行，嚴(yán)禁中途停工。要避免混凝土從導(dǎo)管口外邊落入孔內(nèi)（即從漏斗溢出或從漏斗處掉入孔底），使泥漿內(nèi)含有水泥而變稠凝固，浮漿過厚，致使測深不準(zhǔn)。

3.7 常見問題及處理方法 ①堵管：澆筑速度不易過快，避免發(fā)生氣堵。若發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管內(nèi)混凝土不滿時(shí)含有空氣，后續(xù)混凝土要徐徐灌入，不可大批量快速的下料，以避免孔內(nèi)形成高壓氣囊，造成導(dǎo)管內(nèi)混凝土壓力不夠而不能排出。氣堵可能引發(fā)的另一種結(jié)果是，高壓氣囊擠出導(dǎo)管節(jié)間的橡皮墊，而使導(dǎo)管漏水，進(jìn)而洗澡混凝土，造成嚴(yán)重的混凝土離析堵管。解決方法：a換大漏斗。向內(nèi)儲(chǔ)存大批量的混凝土料，從而加大對導(dǎo)管內(nèi)的混凝土壓力，當(dāng)氣囊上部的料重大到一定程度時(shí)，可使管內(nèi)混凝土向下排出，其間可升降導(dǎo)管或使導(dǎo)管快速下落，通過混凝土慣性，使混凝土流動(dòng)。b對于氣堵，也可以向?qū)Ч軆?nèi)插入排氣管的方法進(jìn)行針對性處理。c捶擊導(dǎo)管可以使混凝土與導(dǎo)管間的摩擦力減小，也可采用在導(dǎo)管內(nèi)混凝土上施加壓力的方法使混凝土流動(dòng)。d在混凝土澆筑過程中要求下灰過程要快速連續(xù)，若由于客觀因素，中間時(shí)間間隔較長時(shí)，要在保證導(dǎo)管埋深的基礎(chǔ)上，間斷性的上下提動(dòng)導(dǎo)管，防止已灌混凝土表面硬化或初凝。發(fā)現(xiàn)堵管要及時(shí)處理上報(bào)，以免貽誤戰(zhàn)機(jī)。②鋼筋籠上升：鋼筋籠上升原因：a導(dǎo)管上拔，導(dǎo)管鉤掛鋼筋籠所致，解決方法是旋轉(zhuǎn)導(dǎo)管，使其脫離鋼筋籠骨架后，移至孔位中心。b混凝土澆筑速度過快，使其下落沖出導(dǎo)管口時(shí)向上反沖，其頂托力大于鋼筋籠重力所致。此問題多發(fā)生在半素半鋼筋混凝土的鉆孔樁施工過程中。解決方法是改善混凝土的流動(dòng)性，初凝時(shí)間及澆筑工藝。也可采用的方法是：a將鋼筋籠上方連接在鋼護(hù)筒上或在籠頂增加配重，部分抵消混凝土的頂托力。b適當(dāng)加大初灌混凝土的塌落度及和易性，摻入緩凝劑以延長混凝土的初終凝時(shí)間，可避免鉆孔樁頂層形成強(qiáng)度較高的“硬殼”，減小混凝土面上升時(shí)對鋼筋籠的頂托作用。c當(dāng)混凝土拉近鋼筋籠頂時(shí)，上下升降幾次導(dǎo)管，將混凝土面上可能形成的硬殼破壞掉，減小頂托。同時(shí)，應(yīng)保持較大的導(dǎo)管埋深，放慢澆筑速度，以減小混凝土向上沖擊力。當(dāng)混凝土超過鋼筋籠底2米左右時(shí)，應(yīng)減小導(dǎo)管的埋深，使導(dǎo)管口處于鋼筋籠底標(biāo)高附近，并加快澆筑速度，以增加鋼筋籠的埋深。當(dāng)混凝土面高于鋼筋籠底2-4米后即可正常澆筑。

4 結(jié)語

易塌地區(qū)鉆孔樁施工能夠保持內(nèi)外水壓差，使用優(yōu)質(zhì)的泥漿，并在鉆孔過程中注意不同地層、不同鉆孔階段采用合理的鉆速、鉆壓，對于成孔的質(zhì)量有著很大的保證。本工程對易塌地層施工技術(shù)要點(diǎn)及常見問題：塌孔、擴(kuò)孔、縮孔、堵管、鋼筋籠上浮等進(jìn)行了介紹，希望能夠指導(dǎo)類似施工。

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