泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工工藝及質(zhì)量控制

□耿攀攀　□劉　照　□郭曉蕓（河南方正水利工程咨詢有限公司）

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泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工工藝及質(zhì)量控制

□耿攀攀□劉照□郭曉蕓（河南方正水利工程咨詢有限公司）

摘要：泥漿護(hù)壁成孔主要是采用機械鉆孔的方法，利用泥漿保護(hù)和穩(wěn)定孔壁。具有適應(yīng)性強、成本適中、施工簡便、成樁后承載力高等優(yōu)點，其施工過程為地下隱蔽工程，成樁后不宜開挖，施工質(zhì)量好壞直接影響結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和安全，極易造成質(zhì)量事故和留下安全隱患。文章通過對泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工工藝的解析，分析施工過程中可能存在的質(zhì)量問題，淺談泥漿護(hù)壁成孔灌柱樁施工工藝和質(zhì)量控制。

關(guān)鍵詞：泥漿護(hù)壁；灌注樁；質(zhì)量控制

0　引言

泥漿護(hù)壁成孔灌注樁是利用泥漿護(hù)壁，鉆孔時通過循環(huán)泥漿將鉆頭切削下的土渣排出孔外而成孔，而后吊放鋼筋籠，水下灌注混凝土而成樁。施工工藝流程如下：

1　測定樁位

灌注樁成孔前要先平整清理好施工場地，再測量放線。根據(jù)測量控制樁以及鉆孔樁樁位坐標(biāo)，用全站儀準(zhǔn)確放出樁位，并做好護(hù)樁。設(shè)置樁基軸線定位點和水準(zhǔn)點，根據(jù)樁位平面布置施工圖，定出每根樁的位置，并做好標(biāo)志。施工前，樁位要檢查復(fù)核，防止因外界因素影響而造成偏差或偏移。

2　埋設(shè)護(hù)筒

埋設(shè)護(hù)筒時，先挖去樁孔處表土，將護(hù)筒埋入土中，其埋設(shè)深度，粘土中應(yīng)≥1 m，砂土中應(yīng)≥1.50 m。其高度要滿足孔內(nèi)泥漿液面高度的要求，孔內(nèi)泥漿面應(yīng)保持高出地下水位1 m以上。采用挖坑埋設(shè)時，坑的直徑應(yīng)比護(hù)筒外徑大0.80～1.00 m。護(hù)筒中心與樁位中心線偏差應(yīng)≤50 mm，對位后應(yīng)在護(hù)筒外側(cè)填入粘土并分層夯實。固定樁孔位置，防止地面水流入，保護(hù)孔口，增高樁孔內(nèi)水壓力，防止塌孔，成孔時引導(dǎo)鉆頭方向。護(hù)筒采用δ≥6 mm鋼板卷制，護(hù)筒直徑分別為1.40，1.80 m，長度為2.50 m。內(nèi)徑比鉆頭直徑大100～200 mm，頂面高出地面應(yīng)≥0.30 m，上部開1～2個溢漿孔。中心豎直線與樁中心線重合，采用實測定位法進(jìn)行控制。

3　泥漿制備

泥漿的作用是護(hù)壁、攜砂排土、切土潤滑、冷卻鉆頭等，其中以護(hù)壁為主。泥漿制備方法要根據(jù)土質(zhì)條件確定：在粘土和粉質(zhì)粘土中成孔時，可注入清水，以原土造漿，排渣泥漿的密度應(yīng)控制在1.10～1.30 g/cm3；在其他土層中成孔，泥漿可選用高塑性(Ip≥17)的粘土或膨潤土制備；在砂土和較厚夾砂層中成孔時，泥漿密度應(yīng)控制在1.10～1.30 g/cm3；在穿過砂夾卵石層或容易塌孔的土層中成孔時，泥漿密度應(yīng)控制在1.30～1.50 g/cm3。泥漿拌制采用拌漿機在泥漿池拌制足夠的護(hù)壁泥漿，通過現(xiàn)場試驗確定泥漿所用粘土及膨潤土摻量，確保泥漿質(zhì)量達(dá)到規(guī)范要求。施工中應(yīng)經(jīng)常測定泥漿密度，并定期測定粘度、含砂率和膠體率。泥漿的控制指標(biāo)為粘度18～22s、含砂率≤8%、膠體率≥90%，為了提高泥漿質(zhì)量可加入外摻料，如增重劑、增粘劑、分散劑等。施工中廢棄的泥漿、泥渣應(yīng)按環(huán)保的有關(guān)規(guī)定處理。

4　鉆機就位及成孔方法

4.1鉆機就位

鉆機到位后，要先檢查、調(diào)整底座和頂端的平衡，以免鉆進(jìn)過程中產(chǎn)生位移和沉陷。鉆機頂部的起重滑輪、鉆頭中心與鉆孔樁的中心偏差應(yīng)≤2 cm。經(jīng)專業(yè)技術(shù)人員復(fù)查，確認(rèn)無誤后方可安裝鉆機。

4.2成孔方法

回轉(zhuǎn)鉆成孔是國內(nèi)灌注樁施工中最常用的方法之一。按排渣方式不同分為正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆成孔和反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆成孔兩種。

4.2.1正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆成孔

正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆成孔法采用鉆機回轉(zhuǎn)裝置帶動鉆桿和鉆頭回轉(zhuǎn)切削破碎巖土，由泥漿泵往鉆桿輸進(jìn)泥漿，泥漿沿孔壁上升，從孔口溢漿孔溢出流人泥漿池，經(jīng)沉淀處理返回循環(huán)池。正循環(huán)成孔泥漿的上返速度低，攜帶土粒直徑小，排渣能力差，巖土重復(fù)破碎現(xiàn)象嚴(yán)重，較適用于填土、淤泥、粘土、粉土、砂土等地層，卵礫石含量≤15%，粒徑<10 mm的部分砂卵礫石層和軟質(zhì)基巖及較硬基巖也可使用。對于樁孔直徑≤1000 mm、鉆孔深度≤40 m的一般砂土層，用硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)時，轉(zhuǎn)速取40～80 r/min，較硬或非均質(zhì)地層中轉(zhuǎn)速可適當(dāng)調(diào)慢；對于鋼粒鉆頭鉆進(jìn)時，轉(zhuǎn)速取50～120 r/min，大樁取小值，小樁取大值；對于牙輪鉆頭鉆進(jìn)時，轉(zhuǎn)速一般取60～180 r/min，在松散地層中，應(yīng)以沖洗液暢通和鉆渣清除及時為前提，靈活確定鉆壓；在基巖中鉆進(jìn)時，可以通過配置加重鋌或重塊來提高鉆壓；對于硬質(zhì)合金鉆鉆進(jìn)成孔，鉆壓應(yīng)根據(jù)地質(zhì)條件、鉆桿與樁孔的直徑差、鉆頭形式、切削具數(shù)目、設(shè)備能力及鉆具強度等因素綜合確定。

4.2.2反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆成孔

該方法由鉆機回轉(zhuǎn)裝置帶動鉆桿和鉆頭回轉(zhuǎn)切削破碎巖土，利用泵吸、氣舉、噴射等措施抽吸循環(huán)護(hù)壁泥漿，挾帶鉆渣從鉆桿內(nèi)腔抽吸出孔外的成孔方法。根據(jù)抽吸原理不同可分為泵吸反循環(huán)、氣舉反循環(huán)和噴射（射流）反循環(huán)三種施工工藝，泵吸反循環(huán)是直接利用砂石泵的抽吸作用使鉆桿的水流上升而形成反循環(huán)；噴射反循環(huán)是利用射流泵設(shè)出的高速水流產(chǎn)生負(fù)壓使鉆桿內(nèi)的水流上升而行程反循環(huán)；氣舉反循環(huán)是利用送人壓縮空氣使水循環(huán)，鉆桿內(nèi)水流上升速度與鉆桿內(nèi)外液柱重度差有關(guān)，隨孔深增大效率增加。當(dāng)孔深<50 m時，宜選用泵吸或射流反循環(huán)；當(dāng)孔深>50 m時，宜采用氣舉反循環(huán)。

5　清孔

當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計要求深度并經(jīng)檢查合格后，及時對樁孔的中心位置、孔徑傾斜度，孔深等進(jìn)行測定，符合設(shè)計和規(guī)范要求后，應(yīng)采用換漿法及時進(jìn)行清孔。清除孔底沉渣以減少樁基的沉降量，提高承載能力，確保樁基質(zhì)量。清孔方法有真空吸泥渣法、射水抽渣法、換漿法和掏渣法。

清孔應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)才算合格：一是對孔內(nèi)排出或抽出的泥漿，用手摸捻無粗粒感覺，孔底500 mm以內(nèi)的泥漿密度<1.25 g/cm3（原土造漿的孔則應(yīng)<1.10 g/cm3）；二是在澆筑混凝土前，孔底沉渣允許厚度符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，即端承樁≤50 mm，摩擦端承樁、端承摩擦樁≤100 mm，摩擦樁≤300 mm。

6　吊放鋼筋籠

清孔后應(yīng)立即安放鋼筋籠、澆筑混凝土。鋼筋籠接長宜采用單面搭接焊，做到上下節(jié)焊接主筋同軸線。鋼筋焊接接頭要相互錯開，同一截面內(nèi)焊接接頭數(shù)<總鋼筋數(shù)量的50%。下籠到位后，檢查頂面和底部標(biāo)高，其偏差應(yīng)<5 cm，籠中心平面位置偏差應(yīng)<2 cm。檢查調(diào)整合格后牢固定位，防止混凝土灌注過程中浮籠。

為了防止鋼筋籠變形，可在鋼筋籠上每隔2 m設(shè)置一道加強箍，并在鋼筋籠內(nèi)每隔3～4 m裝一個可拆卸的十字形臨時加勁架，待吊放入孔后拆除。吊放鋼筋籠時應(yīng)保持垂直、緩緩放人，防止碰撞孔壁。若造成塌孔或安放鋼筋籠時間過長，應(yīng)進(jìn)行二次清孔后再澆筑混凝土。

7　混凝土灌注

鉆孔灌注樁混凝土灌注采用導(dǎo)管法進(jìn)行水下混凝土灌注。其施工工藝如下：一是在進(jìn)行水下混凝土灌注前，先要探測孔底沉淀物厚度，使其嚴(yán)格控制在規(guī)范要求的范圍以內(nèi)；如果沉淀厚度超過規(guī)范規(guī)定的要求30 cm，則要進(jìn)行二次清孔直至符合規(guī)范要求，再進(jìn)行混凝土施工。二是混凝土導(dǎo)管一般采用直徑為30 cm的無縫鋼管，要保證其內(nèi)壁光滑圓順，底節(jié)長5 m，中間節(jié)長3 m，鋼管之間采取有螺紋絲扣快速接頭進(jìn)行連接。三是導(dǎo)管吊裝采用16t吊機進(jìn)行施工，吊裝時導(dǎo)管底端到孔底距離要控制在0.25～0.40 m。四是配備水泵、吸泥漿機、高壓射水管等設(shè)備，以保持井孔水頭高度和及時處理灌注時出現(xiàn)的故障。五是混凝土配合比通過試驗確定，其強度比設(shè)計要求高配一級。水泥用量每立方應(yīng)≥350 kg，混凝土坍落度控制在16～22 cm之間，骨料采用中(粗)砂，礫石保證級配良好，最大粒徑應(yīng)<4 cm。六是混凝土采用拌和站拌制，混凝土攪拌運輸車運輸，混凝土輸送泵送入孔。七是混凝土灌注時，應(yīng)認(rèn)真計算第一次灌注所需混凝土用量并一次備足，保證首批混凝土入孔后使導(dǎo)管埋入混凝土中的深度>1 m。之后正常灌注時保持導(dǎo)管埋入混凝土2～6 m之間。灌注過程不得中途停頓，保證每小時灌注量>2.50 m。導(dǎo)管隨灌隨拔，并派專人隨時測量導(dǎo)管埋入混凝土的深度，做好記錄。八是混凝土面上升到鋼筋籠內(nèi)3～4 m后再提升導(dǎo)管，使導(dǎo)管底端高于鋼筋籠底端，以免鋼筋籠上浮，提升導(dǎo)管時嚴(yán)禁碰撞鋼筋籠。九是灌注的樁頂高度要保證高出設(shè)計標(biāo)高0.50 m，最后樁頭鑿除浮漿，確保樁頭混凝土質(zhì)量。十是施工中造成斷樁的，應(yīng)立即報告監(jiān)理工程師，研究補救措施，按批準(zhǔn)的施工方案進(jìn)行施工，決不擅自草率處理。

8　結(jié)語

泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁在不同的土質(zhì)條件下所配制泥漿比重非常關(guān)鍵，無論采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆成孔還是采用反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆成孔的灌注樁，泥漿護(hù)壁的成敗，都是保證工程質(zhì)量的重要前提。本文根據(jù)不同地質(zhì)條件給予解析，對泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工過程中的質(zhì)量控制尤為重要。

（責(zé)任編輯：劉長垠）

收稿日期：2016-01-09

中圖分類號：U455. 55+1

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1673-8853（2016）02-0047-02