鉆孔灌注樁施工質量問題成因、防控及技術處理措施

王小軍 張麗霞

王小軍 張麗霞

中國水利水電第十一工程局有限公司基礎分局 河南 鄭州 450001

【摘 要】本文通過對鉆孔灌注樁施工各工序的質量問題及產生的原因等進行匯總整理和分析，探討了針對這些問題的防控和處理措施，結合鄭州市三環(huán)路快速化工程基樁（摩擦樁）施工案例提出了一些行之有效的解決辦法，僅供灌注樁施工技術管理人員參考。

【關鍵詞】施工質量問題成因；防控和處理措施

鉆孔灌注樁施工方案需根據地質條件、場地條件、設計圖紙、工程工期、單位技術裝備、安全文明施工等要求制定并結合實際情況進行修訂，施工工序主要有測量放線定樁位、埋設護筒、鉆機就位、泥漿制作、鉆孔、鋼筋籠加工、吊放鋼筋籠、下放導管、水下砼灌注、后壓漿、基樁檢測等。施工中需嚴格控制每道工序的質量，各道工序可能造成質量缺陷的成因較復雜，要進行綜合分析，將關鍵點、難點作為控制的重點，采取行之有效的措施進行處理。一旦出現(xiàn)缺陷樁，處理難度、成本代價極高，每一位從事基樁施工的技術管理人員需引起高度重視。

一、鉆孔偏斜成因分析、防控及處理措施

灌注樁鉆孔設備重點根據工程地質、場地條件進行選擇，常見的鉆孔設備有旋挖鉆機、正反循環(huán)鉆機、沖擊鉆機等，施工設備不同，鉆孔質量控制點也有所不同，但鉆孔傾斜的結果是鋼筋籠吊放不進孔內。鉆機安放不穩(wěn)和地基沉降、鉆桿導架或桅桿不垂直、鉆桿彎曲、鉆進速度控制不合理等是造成鉆孔偏斜的主要成因。

樁位處地基較軟，必須進行加固。北環(huán)花園路段高架橋墩臺施工均在綠化帶內，長期進行花木澆水，表層土沁水飽和，施工前墩臺部位及臨時路面鋪設厚達60cm的磚渣進行加固，個別基樁施工旋挖鉆機履帶或回轉鉆機支腿方木下鋪設鋼板進行加固，確保鉆機安放穩(wěn)定，避免傾斜。

旋挖鉆機桅桿調錘分手動調錘和自動調錘兩種，一般桅桿的相對零位為豎直方向，在相對零位±5°范圍內實現(xiàn)自動調錘，超出相對零位±5°范圍時進行手動調錘至±5°范圍內再進行自動調錘，通過鉆機顯示器的工作畫面可以進行操作控制，鉆進過程中隨時注意垂直控制儀表，開鉆成孔后可通過探籠對鉆機電氣設備控制裝置的精確度進行校核，若達不到要求重新調整相對零位或進行檢修。

回轉鉆機調錘必須采用經檢定的水準尺進行，調垂后各支腿的液壓缸必須鎖死。鉆進過程必須根據地層軟硬情況控制進尺，尤其在軟硬結合部位必須低速鉆進，北環(huán)高架基樁施工中就有旋挖鉆機在粉土與粉沙流沙結合層處由于未控制好鉆進速度，出現(xiàn)鉆頭偏位，鉆桿整體傾斜，無法起拔，割調鉆桿打撈鉆頭等情況，損失慘重。

二、樁徑偏小成因分析、防控及處理措施

塑性土層吸水膨脹、鉆頭直徑小等是造成樁徑偏小的主要成因。塑性土遇水膨脹，隔離水與塑性土只有泥漿在孔壁形成的泥皮，所以鉆進中確保泥漿性能、加大泥漿泵量，鉆孔后短時間形成泥皮，孔壁不滲水就會減少膨脹，保證孔徑。

旋挖鉆機上下反復起鉆，對樁孔變小部位能夠起到反復切削的作用，一般影響樁徑偏小，主要由于鉆頭尺寸偏小造成，在開鉆前必須對鉆頭直徑進行檢測，施工過程中經常檢查鉆頭磨損情況，及時補焊鉆頭。

回轉鉆機開鉆后不斷加鉆桿直至設計孔深，鉆頭磨損情況不好檢查，應根據實際情況加大鉆頭直徑，尤其在鉆進硬層情況下，必須提鉆補焊鉆頭，在花園路立交段施工中就遇到姜石層，在鉆穿過程中多次提鉆補焊鉆頭。在出現(xiàn)樁徑變小的情況下，采取上下反復掃孔的方法，以擴大孔徑，處理好后快速下籠澆筑。

三、塌孔成因分析、防控及處理措施

塌孔的處理很麻煩又較復雜，處理成本高耗時長。塌孔分孔口坍塌和孔內坍塌兩種情況。

（1）孔口坍塌

孔口坍塌主要成因有4個方面，一是護筒埋深淺，二是護筒周圍未用粘土填封緊密而漏水，三是粘泥粘在旋挖鉆機的鉆頭上造成糊鉆，鉆頭提升太快，形成負壓抽吸。四是安放鋼筋籠的吊筋、橫擔或澆筑架直接壓護筒上，造成護筒移位引起孔口坍塌。

在北三環(huán)花園路以東樁基開始施工時護筒埋深為3.5m，但經過施工發(fā)現(xiàn)有幾根基樁因護筒埋深不足出現(xiàn)孔口坍塌后，加長到4.5m，之后孔口坍塌現(xiàn)象大為減少。

北環(huán)高架橋基樁鉆孔時，一部分需鉆穿原路基碎石墊層、廢棄的雨水涵、自來水管等，施工中將路基碎石墊層、廢棄的雨水涵、自來水管挖除，采用壤土或粘土換填壓實后再埋設護筒，隔離了地面水的滲漏，徹底解決了護筒周邊的滲漏水問題。

糊鉆造成鉆頭與孔壁之間緊密相貼，泥漿不能快速占據起鉆的空間而形成負壓，若在孔口段（尤其是護筒底部2m范圍內）不降低鉆頭提升速度，極易造成孔口坍塌。采取的措施一是及時清理糊在鉆頭表面的粘泥，二是在粘土層中鉆進投入碎石、磚頭等，三是在筒狀鉆頭上開孔并緊靠孔位在旋轉的反方向焊接一塊1-2cm厚的鋼板條，將粘泥阻擋并從孔內進入鉆頭。

對下籠和澆筑過程中保護護筒穩(wěn)定尤為重要，切忌鋼筋籠的吊筋、橫擔和澆筑架直接壓在護筒上，防止護筒部位坍塌。

孔口坍塌處理方法比較多，常見的處理方法有抽排孔內泥漿并回填粘土或黃土（回轉鉆進切忌回填石塊等雜物），孔口段回填黃土摻一定的白灰或水泥，等待時間超過7-15天后二次開孔進行基樁施工。在三環(huán)工程中有幾根基樁針對這種情況采取了有效的處理，對S183-2孔口全斷面塌方6m多深情況下，根據現(xiàn)場場地，采取分段拼接護筒安放至原孔位并下壓至土層，抽排護筒外泥漿后回填，，一天后開鉆成孔，澆筑完后拼接的底部護筒留在孔內，孔口護筒拔出，這個施工的重點是控制拼接護筒如何安放在原孔位。

針對護筒周邊小范圍塌方，應及時快速處理，防止塌方進一步擴大，常采取沿護筒周邊坍塌區(qū)域下壓馬道板并固定，在護筒外回填鐵絲捆扎的多袋袋裝土并壓實，確保護筒穩(wěn)定，N168-2、N178-3、S176-1等均采取了有效的處理。塌孔快速處理的方法在三環(huán)工程中有應用，在塌孔回填后，樁位周邊挖出基坑，基坑深度基本至孔壁未坍塌高程，一般在4m深左右，基坑底部整平壓實后布設￠10mm的鋼筋網片，縱橫間距30cm，澆筑10-15cm的混凝土筏板，但在基樁處按照設計樁徑預留孔洞，凝固后將護筒安放在筏板上，校準護筒后對周邊進行回填壓實開鉆，能在短時間對塌孔進行處理。

（2）孔內坍塌

孔內坍塌成因較復雜，既跟工程地質水文條件有關，施工工藝也是非常重要的影響因素，引起混凝土灌注量的增加。

常造成孔內坍塌的成因有以下幾種情況：一是孔內某一段出現(xiàn)承壓水，降低了靜水頭壓力，造成泥漿靜壓力與孔壁側壓力之間形成壓差，出現(xiàn)坍塌。二是在軟淤泥、粉砂、流沙層中鉆進速度太快或停留在一處空轉時間太久。三是鉆孔成孔后未能及時灌注混凝土，等待時間太長。四是在軟淤泥、粉砂、流沙層中鉆進，相鄰孔間距太小，造成孔壁坍塌。五是鉆孔周圍的地層上部受到巨大的的荷載擾動，北環(huán)路花園路以東南側的基樁距主車道只有2m左右，夜間重型車輛高速行駛，對樁孔的穩(wěn)定造成一定的影響。六是在采取回轉鉆機進行軟淤泥、粉砂、流沙層鉆進過程中必須采取正循環(huán)的施工工藝，切忌使用反循環(huán)的施工工藝，在鉆機大泵量抽吸下，易形成大的空腔。

旋挖鉆機防止孔內坍塌常見處理措施是加適量大泥漿密度，及時補充新鮮漿液，保持孔內漿液面始終高于地下水位1.5m以上，降低鉆進速度，減小鉆壓等。采取承臺間基樁跳鉆法。成孔后及時灌注混凝土。鉆孔過程中輕度的孔內坍塌加大泥漿比重，嚴重的坍塌需回填粘土至塌孔以上，待孔壁穩(wěn)定后低速重新鉆進。安放鋼筋過程中孔內輕度坍塌，需延長二次清孔時間，洗孔后最終泥漿密度適當大些，泥漿太稀會造成沉渣太厚。若澆筑過程中出現(xiàn)坍塌，將造成夾泥甚至引發(fā)斷樁，只能采取斷樁處理措施進行處理，所以要嚴防澆筑過程中坍塌。

四、鋼筋籠上浮成因、防控及處理措施

混凝土自導管流出后產生的沖擊力非常大，推動鋼筋籠上浮。采取的措施主要有：一是應隨時掌握砼澆筑標高及導管埋深，當孔內砼接近鋼筋籠時（北環(huán)保通路東風渠鋼便橋基樁鋼筋籠為懸掛式），應保持埋管較深，放慢灌注速度，當鋼筋籠進入砼面2～3m后，應適當提升導管至鋼筋籠以上，減少導管埋置深度，增大鋼筋籠在下層砼中的埋置深度。二是當發(fā)現(xiàn)鋼筋籠開始上浮時，應立即停止?jié)仓?，并準確計算導管埋深和砼面深度，允許情況下提升導管后澆筑，上浮現(xiàn)象可消除。三是縮短灌注時間，保持連續(xù)灌注，避免中間過長時間的停等，造成混凝土與鋼筋籠之間握裹力加大后提拉上浮。

五、夾泥層成因、防控和處理措施

坍塌和導管堵塞是造成夾泥甚至引發(fā)斷樁的主要原因?？卓诨蚩變忍镏苯佣逊e孔內砼面，堆積最薄的部位為混凝土上返的薄弱部位，