鉆孔灌注樁施工技術(shù)控制要點(diǎn)

吳健 蒯震宇

摘要：孔灌注樁具有施工工藝簡單，適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。在當(dāng)前的公路和鐵路橋梁工程施工中，鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的應(yīng)用越來越廣泛。如何保證樁基礎(chǔ)的施工質(zhì)量，快速高效的進(jìn)行樁基礎(chǔ)施工，已越來越受到人們的重視。

關(guān)鍵詞：橋梁樁基礎(chǔ) ， 鉆孔灌注樁， 施工技術(shù) ， 質(zhì)量控制

1 施工工藝

鉆孔灌注樁技術(shù)目前在我國樁基礎(chǔ)施工中被普遍使用，而正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔方法以其成樁直徑靈活、噪音小、洞壁摩阻力大、土質(zhì)適用性強(qiáng)，對周圍土層結(jié)構(gòu)影響小等優(yōu)點(diǎn)，在樁基礎(chǔ)工程施工中得到越來越多的青睞。正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔的工作原理是：用泥漿泵把泥漿輸進(jìn)空心鉆桿，從鉆桿底部射出。泥漿在冷卻鉆頭的同時(shí)帶動(dòng)鉆渣懸浮上升，溢出流入孔外的泥漿溜槽，經(jīng)過沉淀池沉淀凈化，泥漿再循環(huán)使用。

正循環(huán)回鉆適用于粘性土粉砂細(xì)中粗砂，含少量礫石、卵石（含泥量少于20%的土、軟巖，孔徑為80～250cm，孔深為30～100m，其優(yōu)點(diǎn)是鉆進(jìn)與排渣同時(shí)連續(xù)進(jìn)行，成孔速度較快，鉆孔深度較大。

1.1 工藝流程

采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔成樁工藝：①樁位放樣； ②埋設(shè)護(hù)筒； ③注泥漿； ④鉆進(jìn)取土； ⑤清孔； ⑥吊放鋼筋籠； ⑦拼接導(dǎo)管； ⑧二次清孔； ⑨混凝土灌注； ⑩拔出護(hù)筒。（施工工藝流程圖如下）

圖2-1 鉆孔灌注樁施工工藝流程圖

2 常見問題預(yù)防及處理

2.1 坍孔

⑴ 造成原因：

①泥漿稠度小，護(hù)壁效果差，出現(xiàn)漏水；或護(hù)筒埋置較淺，周圍封堵不密實(shí)；或護(hù)筒底部的粘土層厚度不足，護(hù)筒底部漏水等原因，造成泥漿水頭高度不夠，對孔壁壓力減少。

②泥漿相對密度過小，致使水頭對孔壁的壓力較小。

⑵ 預(yù)防措施：

①在鉆孔附近，不要設(shè)臨時(shí)通行便道，禁止有大型設(shè)備作業(yè)。在陸地上埋置護(hù)筒時(shí)，應(yīng)在底部夯填50cm厚的粘土，在護(hù)筒周圍也要夯填粘土，并注意夯實(shí)，護(hù)筒周圍要均勻回填，保證護(hù)筒穩(wěn)固和防止地面水的滲入。

②水中振動(dòng)沉入護(hù)筒時(shí)，應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料，將護(hù)筒沉穿淤泥及透水層，護(hù)筒之間的接頭要密封好，防止漏水。

③應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)單位提供的地質(zhì)勘探資料，根據(jù)地質(zhì)情況的不同，選用適宜的泥漿比重、泥漿粘度及不同的鉆進(jìn)速度。

④鉆孔時(shí)要連續(xù)作業(yè)，無特殊情況中途不得停鉆。

⑶處理措施：

①如有輕微坍孔時(shí)，可采取增大泥漿比重、提高泥漿水位的措施，保證水頭壓力。

②坍孔部位不深時(shí)，可改用深埋護(hù)筒，將護(hù)筒周圍回填、夯實(shí)，重新鉆孔。

③若發(fā)生嚴(yán)重坍孔，應(yīng)馬上退出鉆機(jī)。重新用粘土回填，待回填土密實(shí)后重新鉆孔。

2.2 擴(kuò)孔和縮孔

⑴ 擴(kuò)孔比較多見，一般表現(xiàn)局部的孔徑過大。在地下水呈運(yùn)動(dòng)狀態(tài)、土質(zhì)松散地層處或鉆錐擺動(dòng)過大，易于出現(xiàn)擴(kuò)孔。擴(kuò)孔發(fā)生原因與坍孔相同，輕則為擴(kuò)孔，重則為坍孔。若只孔內(nèi)局部發(fā)生坍塌而擴(kuò)孔，鉆孔仍能達(dá)到設(shè)計(jì)深度則不必處理，只是混凝土灌注量大大增加。若因擴(kuò)孔后繼續(xù)坍塌影響鉆進(jìn)，應(yīng)按坍孔事故處理。

⑵ 縮孔即孔徑的超?？s小，一般表現(xiàn)為鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)發(fā)生卡鉆、提不出鉆頭或者提外鳴叫的跡象?？s孔原因有兩種，一種是鉆錐焊補(bǔ)不及時(shí)，嚴(yán)重磨耗的鉆錐往往鉆出較設(shè)計(jì)樁徑稍小的孔，另一種是由于地層中有軟塑土，俗稱橡皮土，遇水膨脹后使孔徑縮小。各種鉆孔方法均可能發(fā)生縮孔。為防止縮孔，前者要及時(shí)修補(bǔ)磨損的鉆頭，后者要使用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁并須快轉(zhuǎn)慢進(jìn)，并復(fù)鉆二三次，或者使用卷揚(yáng)機(jī)吊住鉆錐上下、左右反復(fù)掃孔以擴(kuò)大孔徑，直至使發(fā)生縮孔部位達(dá)到設(shè)計(jì)要求為止。對于有縮孔現(xiàn)象的孔位，鋼筋籠就位后須立即灌注，以免樁身縮徑或露筋。

2.3 埋鉆和糊鉆

糊鉆和埋鉆常出現(xiàn)于正反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)中，糊鉆的特征是在細(xì)粒土層中鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)尺緩慢，甚至不進(jìn)尺出現(xiàn)憋泵現(xiàn)象。預(yù)防和處理辦法，對正反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆，可清除泥包，調(diào)節(jié)泥漿的相對密度和粘度，適當(dāng)增大泵量和向孔內(nèi)投入適量砂石解決泥包糊鉆。選用刮板齒小、出漿口大的鉆錐。嚴(yán)重糊鉆，應(yīng)停鉆，清除鉆渣。對鉆桿內(nèi)徑、鉆渣進(jìn)出口和排渣設(shè)備的尺寸進(jìn)行檢查計(jì)算。

2.4鉆孔漏漿

⑴ 漏漿原因

①護(hù)筒埋置太淺，回填土夯實(shí)不夠，致使刃腳漏漿。

②護(hù)筒制作不良，接縫不嚴(yán)密，造成漏漿。

③水頭過高，水柱壓力過大，使孔壁滲漿。

⑵ 處理辦法：護(hù)筒漏漿，應(yīng)按前述有關(guān)護(hù)筒制作與埋設(shè)的規(guī)范規(guī)定辦理。如接縫處漏漿不嚴(yán)重，可由潛水工用棉絮堵塞，封閉接縫。如漏水嚴(yán)重，應(yīng)挖出護(hù)筒，修理完善后重新埋設(shè)。

2.5 導(dǎo)管進(jìn)水

⑴主要原因

①首批砼儲(chǔ)量不足或雖儲(chǔ)量夠，但導(dǎo)管底口距孔底間距過大，砼下落后不能埋沒導(dǎo)管底口，以至泥水從底口進(jìn)入。

②導(dǎo)管接頭不密封，接頭間橡皮墊被高壓氣囊擠開，或焊縫破裂，水從接頭或焊縫中流入。

③導(dǎo)管提升過猛，或測深出錯(cuò)，管底口超出砼面，底口涌入泥水。

⑵預(yù)防和處理方法

①引起的導(dǎo)管進(jìn)水，應(yīng)立即將導(dǎo)管提出，將散落在孔底的砼拌和物利用旋挖筒或泥漿泵清出。不得已時(shí)，將鋼筋籠提出采取復(fù)鉆清除，然后重新實(shí)施水下砼灌注。

② 、③引起的導(dǎo)管進(jìn)水，視具體情況，拔換導(dǎo)管下新管，或用原導(dǎo)管插入續(xù)灌，但灌注前應(yīng)將導(dǎo)管內(nèi)的水和沉渣用吸泥和抽水的方法吸干。若采取續(xù)灌，續(xù)灌砼配合比應(yīng)增加水泥量，提高稠度后灌入導(dǎo)管內(nèi)，在灌入前將導(dǎo)管進(jìn)行小幅度抖動(dòng)或掛振搗器予以振動(dòng)片刻，使原混凝土損失的流動(dòng)性得以彌補(bǔ)。以后灌注的砼可恢復(fù)正常的配合比。

2.6卡管

⑴ 剪球時(shí)卡管

原因有：一是剪球制作不合理，塞球直徑與導(dǎo)管直徑差別太小；一是剪球前砂漿或細(xì)石料滲入導(dǎo)管與球壁之間造成堵塞。

處理方法：主要采用比漏斗長2m左右，Φ20～25mm的鋼筋捅塞球，使砼下落；或利用機(jī)械振動(dòng)使混凝土下落。

⑵ 混凝土本身的原因：

主要是砼塌落度過小、流動(dòng)性差、夾有大顆粒骨料、拌和不均勻，以及運(yùn)輸中產(chǎn)生離析導(dǎo)管漏水、導(dǎo)管接縫漏水、雨天運(yùn)送混凝土未加遮蓋等致使混凝土中水泥被沖走，粗骨料集中而造成導(dǎo)管堵塞。

首批混凝土的要求：灌注的第一斗混凝土塌落度以控制在水下混凝土塌落度規(guī)范要求的高限為宜，為確保剪球順利，首先要對高性能混凝土的坍落度、泌水率、含氣量等進(jìn)行檢測，混凝土的工作性達(dá)到要求時(shí)方可進(jìn)行灌注。

處理方法：采用長Ф25mm以上的長鋼筋或鋼管沖搗管內(nèi)混凝土，用吊繩抖動(dòng)導(dǎo)管，用重錘敲擊導(dǎo)管表面等。如混凝土仍不能下落，則視事情（經(jīng)濟(jì)比選），考慮是否按照“二次砍球法”處理。

2.7灌注混凝土?xí)r坍孔

在灌注過程中，如發(fā)現(xiàn)井孔護(hù)筒內(nèi)水（泥漿）位忽然上升溢出護(hù)筒，隨即驟降并冒出氣泡，應(yīng)懷疑是塌孔征象，可用測探錐探測。

塌孔原因：護(hù)筒底角漏水，孔內(nèi)水位降低；護(hù)筒周圍堆放重物或機(jī)械振動(dòng)；清孔后未及時(shí)澆注砼，放置時(shí)間過長。

預(yù)防措施：灌注混凝土?xí)r禁止大型設(shè)備在附近作業(yè)，若澆注工作準(zhǔn)備工作不充分，暫時(shí)不要清孔，情況合格后及時(shí)澆注砼。

發(fā)生塌孔后，應(yīng)查明原因，采取相應(yīng)措施，如保持水頭或加大水頭、移開重物或機(jī)械振動(dòng)等。然后用吸泥機(jī)吸出塌入孔中的泥土。若不繼續(xù)塌孔，可恢復(fù)正常灌注；若塌孔仍不停止，塌孔部位較深，宜將導(dǎo)管拔出，將混凝土鉆開抓出，保存孔位，回填沙礫黏土，日后重新鉆孔成樁。

2.8埋管

澆筑過程中，發(fā)生埋管有兩種可能：

①籠制作質(zhì)量差，部分鋼筋脫離主筋后插入導(dǎo)管吊環(huán)（此情況一般會(huì)浮籠）。處理方法：轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管，使導(dǎo)管和鋼筋分離并居鉆孔中心，再繼續(xù)澆筑。

②導(dǎo)管埋深過大或混凝土初凝造成導(dǎo)管內(nèi)外摩檫力增大。

預(yù)防：嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深（不得大于6m且不小于2m），活動(dòng)導(dǎo)管，防止砼初凝。

處理方法：查明原因，盡可能增大拔力、正反搖動(dòng)、拔起導(dǎo)管（但要防止拔漏導(dǎo)管）。

以增加骨架在導(dǎo)管口以下的埋置深度，從而增加混凝土對鋼筋骨架的握裹力。

3 結(jié) 論

灌注樁屬于隱蔽基礎(chǔ)工程，影響灌注樁施工質(zhì)量的因素多且復(fù)雜，對其施工過程每一環(huán)節(jié)都必須要嚴(yán)格要求，充分詳盡考慮各種影響因素，如地質(zhì)因素、鉆孔工藝、護(hù)壁、鋼筋籠的上浮、混凝土的配制、灌注質(zhì)量等，從旋挖鉆機(jī)開鉆直到水下混凝土澆筑前，孔壁的穩(wěn)定始終決定著能否成樁，控制好泥漿質(zhì)量、保證孔壁、孔口不坍塌是其中關(guān)鍵工序。整個(gè)樁基礎(chǔ)的質(zhì)量控制，就是在孔壁穩(wěn)定、順利成樁的情況下保證樁身不偏位，保證水下混凝土的灌注質(zhì)量。對成品樁的質(zhì)量檢測主要從樁身偏位、鋼筋籠偏位、混凝土強(qiáng)度、單樁承載能力等幾個(gè)方面全面進(jìn)行檢測判定。

參考文獻(xiàn)（References）：

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⑵張宇寧，常乃超等編著.鐵路混凝土工程施工技術(shù)指南（TZ210—2005）[M].北京：中國鐵道出版社，2006.

⑶陳唯一，盛黎明等編著.客運(yùn)專線鐵橋涵工程施工施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)（TZ210—2005）[M].北京：中國鐵道出版社，2006.

作者簡介：吳健 男 （1979-09-01）漢 江蘇海門 東南大學(xué)畢業(yè) 本科學(xué)歷 土木工程（道路與橋梁方向）

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