特殊地質(zhì)條件下鉆孔灌注樁的施工及質(zhì)量控制

吳 麗

陜西建工機(jī)械施工集團(tuán)有限公司，陜西 西安 710032

在建設(shè)工程中，鉆孔灌注樁作為主要的樁基施工形式，可在特殊地質(zhì)條件下應(yīng)用，尤其是在山區(qū)多變的地質(zhì)中，常常出現(xiàn)斜面巖層等情況，當(dāng)鉆機(jī)施工中遇到斜面巖層時(shí)，便會(huì)增加施工難度，這時(shí)可采用鉆孔灌注樁的方式克服困難。在應(yīng)用過程中，應(yīng)對(duì)樁基平面、鉆進(jìn)速度、清孔、混凝土灌注等方面加強(qiáng)質(zhì)量控制，從而確保工程的整體質(zhì)量。

1 鉆孔灌注樁施工工藝

本文以某工程采用鉆孔灌注樁的方式進(jìn)行斜面巖施工處理，穿透巖層時(shí)采用沖擊鉆的施工機(jī)械，具體的工藝如下。

1.1 準(zhǔn)備階段

在正式施工開始之前，工作人員應(yīng)準(zhǔn)備施工所用的設(shè)施、設(shè)備，如鉆機(jī)、鉆具等等，還應(yīng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面優(yōu)化布置。在鉆孔技術(shù)應(yīng)用時(shí)，充分發(fā)揮鉆機(jī)的作用，工作人員還應(yīng)對(duì)鉆機(jī)設(shè)備的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行綜合分析，與地質(zhì)參數(shù)相結(jié)合，為后續(xù)施工打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

1.2 定位與安裝

在灌注樁施工中，如若樁位不準(zhǔn)確將會(huì)影響整體施工質(zhì)量。在施工過程中，操作者應(yīng)準(zhǔn)確定位鉆孔中心，并采取合理手段對(duì)鉆機(jī)進(jìn)行安裝。在上述工作完成后，根據(jù)實(shí)際需求靈活調(diào)整鉆桿位置，并用千斤頂將機(jī)架頂起后精準(zhǔn)定位，堅(jiān)持“四點(diǎn)一線”的原則，也就是鉆桿、鉆頭、護(hù)筒與滑輪均處于同一條直線，使鉆機(jī)的垂直度與規(guī)定相符合［1］。

1.3 埋設(shè)護(hù)筒

當(dāng)鉆孔較深時(shí)，在地下水位以下的孔壁土在靜水壓力下會(huì)向孔內(nèi)坍塌、甚至發(fā)生流砂現(xiàn)象，如若孔內(nèi)水頭相比地下水位較高，可促進(jìn)孔內(nèi)靜水壓力提升，對(duì)孔壁起到保護(hù)作用。在施工過程中，護(hù)筒還可隔離地表水，保護(hù)地面孔口，將樁孔位置固定，使鉆頭的導(dǎo)向作用得到全面提升。采用厚度為3～5mm的鋼板制作護(hù)筒，直徑比樁徑大20～30cm，護(hù)筒長(zhǎng)度范圍為1.5～2m，頂端高度超過地面0.3～0.5m。

1.4 泥漿制作

對(duì)于泥漿來說，主要成分包括水、黏土與各類添加劑，主要是浮懸鉆渣。在應(yīng)用中，可對(duì)鉆頭冷卻處理，對(duì)鉆具進(jìn)行潤(rùn)滑，提高靜水壓力，避免坍孔現(xiàn)象產(chǎn)生。施工者應(yīng)立足于工程實(shí)際情況，根據(jù)地層現(xiàn)狀與施工要求，對(duì)泥漿粘稠度進(jìn)行調(diào)整和控制。對(duì)于砂礫土層來說，泥漿性能應(yīng)達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)，即酸堿度為PH8～10，黏度為20～28s，相對(duì)密度為1.45r，失水量為18%，含砂率為4%～6%。

1.5 鉆孔與清孔

開孔時(shí)，應(yīng)低錘密擊（錘度0.4～0.6m）。在護(hù)筒刃腳以下2m 范圍內(nèi)，采用小沖程1m 左右；強(qiáng)風(fēng)化和中風(fēng)化鈣質(zhì)板巖采用大沖程反復(fù)沖擊，直至樁孔深度滿足設(shè)計(jì)要求。進(jìn)入斜面巖后，應(yīng)立即回填片石至偏孔上方300～500 mm處，然后重新沖擊成孔，直至保證樁孔垂直，孔深達(dá)到設(shè)計(jì)要求，對(duì)于變層處和易于發(fā)生偏斜的部位，應(yīng)采用低錘輕擊，間斷沖擊的辦法穿過，以保持孔形良好。在清孔方面，應(yīng)滿足以下質(zhì)量指標(biāo)，孔底沉淀厚度為45～55cm，泥漿含砂率為4～8%，泥漿相對(duì)密度為1.15～1.25r，黏度為18～20s。

2 鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的控制措施

根據(jù)樁承載原理與質(zhì)量通病，提出質(zhì)量控制的有效措施，主要體現(xiàn)在樁基平面、鉆進(jìn)速度、清孔、混凝土灌注等方面，具體措施如下。

2.1 樁基平面

在測(cè)量放樣方面，施工之前認(rèn)真閱讀施工圖與地質(zhì)勘查資料，對(duì)施工作業(yè)指導(dǎo)書進(jìn)行審批，由專業(yè)人員進(jìn)行質(zhì)量檢查后才可開鉆施工。當(dāng)定位與保護(hù)孔口護(hù)筒形成后，對(duì)樁基平面進(jìn)行三次復(fù)核，特別是單樁的樁基，對(duì)樁位控制具有重要作用。在成孔方面，斜面巖地質(zhì)下沖擊鉆孔過程中可能因回填土不密實(shí)、控制泥漿較重，導(dǎo)致泥漿護(hù)壁失敗，出現(xiàn)坍孔情況。對(duì)此，應(yīng)根據(jù)不均勻填料、土層情況等，對(duì)地質(zhì)資料進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)發(fā)現(xiàn)孤石后，及時(shí)調(diào)整鉆頭沖程與速度，以免鉆進(jìn)造成擴(kuò)孔、坍孔或卡錐現(xiàn)象；當(dāng)巖面不平，造成鉆頭傾斜，則要求復(fù)填。

2.2 鉆進(jìn)速度

鉆進(jìn)速度應(yīng)根據(jù)斜面巖地質(zhì)條件進(jìn)行調(diào)整，以免樁身出現(xiàn)頸縮等質(zhì)量問題。在鉆進(jìn)過程中，通過快速施工與合理的泥漿調(diào)配，形成泥漿護(hù)壁后，以免因滲水膨脹導(dǎo)致樁身縮頸病害產(chǎn)生。對(duì)于砂性地質(zhì)來說，鉆進(jìn)速度應(yīng)低于泥漿護(hù)壁形成速度，并適當(dāng)縮短成孔時(shí)間，在成孔后立即開展后續(xù)工作，以免鉆孔長(zhǎng)期暴露空氣中引發(fā)坍塌事故。

2.3 樁基清孔

2.3.1 泥漿比重控制

在成孔方面，孔內(nèi)泥漿在循環(huán)的過程中，在孔壁上形成泥漿膜，可將鉆孔中多個(gè)土層的空隙滲填密實(shí)，減少漏水概率。同時(shí)，還可延緩懸浮土粒沉降，便于沉渣處理。當(dāng)泥漿濃度增加時(shí)，可為懸浮、護(hù)壁、清渣帶來極大便利。但是，如若泥砂過稠，在成孔時(shí)很容易使沖錐被泥漿吸住，導(dǎo)致沖錐傾倒，出現(xiàn)卡錐情況。在灌注過程中，使?jié)仓枇μ嵘８鶕?jù)土層情況對(duì)泥漿比例靈活調(diào)整，在清孔過程中再次調(diào)整泥漿比例，使其始終處于最佳狀態(tài)。

2.3.2 清孔處理孔底沉渣

在成孔完畢后進(jìn)行首次清孔換漿，可使泥漿性能得以改善，在清孔結(jié)束后，對(duì)泥漿含砂率、泥漿比重、孔底沉渣厚度、膠體率等進(jìn)行檢查，檢驗(yàn)合格后辦理簽證。在二次清孔時(shí)，對(duì)鋼筋籠與混凝土導(dǎo)管進(jìn)行安裝，導(dǎo)管下放完畢后，距離孔底0.4m。通過二次清孔，要求樁底干凈，確保孔底沉渣厚度低于50mm，待清孔完畢后澆灌混凝土，控制在1.5～3h 范圍內(nèi)，通常不可超過4h，否則需要重新清孔。

2.4 混凝土灌注

在混凝土初灌階段，應(yīng)將0.8～1.2m 的導(dǎo)管埋入混凝土中。在灌注階段，派遣專人負(fù)責(zé)測(cè)量導(dǎo)管埋深。在混凝土不斷上升后，適當(dāng)提高或者拆卸導(dǎo)管，確保導(dǎo)管底端埋入混凝土面下方2～3m 處，使該層面處于垂直頂升狀態(tài)；在導(dǎo)管提升過程中，盡量不要觸碰到鋼筋籠，并采取措施避免其上浮。水下混凝土應(yīng)連續(xù)灌注，并嚴(yán)格控制最終混凝土灌注量，在樁頂浮層去除后，應(yīng)確保設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高、混凝土質(zhì)量符合標(biāo)準(zhǔn)。

3 結(jié)論

綜上所述，在特殊地質(zhì)條件下，鉆孔施工難度增加，應(yīng)積極引入鉆孔灌注樁技術(shù)，科學(xué)把握準(zhǔn)備階段、埋設(shè)護(hù)管、泥漿制作、鉆孔清孔各項(xiàng)工藝，從多個(gè)角度著手做好質(zhì)量控制工作，使整體工程質(zhì)量與效率得到顯著提升。