基于不良地質(zhì)條件下的鉆孔灌注樁施工技術研究

劉慶術 王科玄 婁金超 許少杰

北京市建設工程質(zhì)量第六檢測所有限公司 北京 100076

引言

大部分的鉆孔灌注樁施工過程中都會遇到人工雜填土、粉質(zhì)黏土、溶洞或者砂質(zhì)泥巖等各種復雜的地質(zhì)狀況，由于影響承裝的因素非常多，任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題都會影響到整個工程建設的質(zhì)量。所以，需要對承裝質(zhì)量進行精準的控制，在成樁過程中很容易受到樁孔傾斜、樁底沉渣超厚等質(zhì)量問題的影響，進一步影響到樁基的承載能力。所以，在實際施工過程中，必須針對影響成樁質(zhì)量的因素進行精準的控制，嚴格按照標準的施工流程進行作業(yè)，從根本上提高鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量。

1 工程概況

某大橋設計總長為4170m，在橋梁工程設置32m和24m簡支梁，連續(xù)梁3孔。由于整個橋梁的規(guī)模相對較大，對于基礎施工質(zhì)量也有著較高的要求，在施工過程中使用墩臺混凝土為30562m3，連續(xù)梁混凝土1265m3，由兩個作業(yè)組分別進行施工，鋼筋籠需要在現(xiàn)場進行制作，使用吊車設備經(jīng)過吊裝以后進入到孔內(nèi)[1]。

1.1 本項目所處區(qū)域的地質(zhì)情況

該橋梁工程施工現(xiàn)場地貌為河流沖積平原，地勢整體比較平坦，存在大量的農(nóng)田等場所，主要以白河沙為主，地表水非常豐富，在橋梁尾端以丘陵為主，伴隨著部分緩丘，施工區(qū)域內(nèi)其高差普遍為1.5～15m，施工現(xiàn)場大部分為沖積平原地帶，地表被第四系覆蓋，整個橋梁的下伏基由燕山區(qū)侵入巖和侏羅紀巖層地基組成。

1.2 不良地質(zhì)及特殊軟土

第一，在施工現(xiàn)場有大量的軟土區(qū)域，包含軟塑狀淤泥質(zhì)黏土，且含有部分軟塑粉質(zhì)黏土，這些都是典型的軟弱土層，其承載能力和強度相對較低，由于受到施工荷載以及開挖等因素的影響，地面出現(xiàn)了不均勻沉降以及坍塌等一系列施工問題，所以在施工過程中需要引起高度關注。第二，該橋梁工程施工過程中遇到熔巖地域，頻繁的地下活動下，巖基出現(xiàn)了發(fā)育溶洞，嚴重影響了周圍巖體的穩(wěn)定性，其承載能力相對較弱，所以也需要引起施工方的高度關注。因此，在本工程項目中使用鉆孔灌注樁施工技術。

2 鉆孔灌注樁技術

2.1 施工準備

在正式開始施工之前，需要對水準點和導線點進行再次勘測，確保其與設計部門的數(shù)值相一致，嚴格按照施工現(xiàn)場的狀況對其進行加密。結(jié)合現(xiàn)有的測量資料對高程點和樁位進行放樣，通過測量引出4個以上的護樁，確保護樁位置設置的科學性，并不會受到鉆孔的影響，使用混凝土進行澆筑。

2.2 護筒埋設

①護筒采用10～12mm鋼板制作，直徑1m，上部做1～2個溢漿孔，埋置深度可根據(jù)地表土質(zhì)特征進行選定，護筒埋置深度不小于3.0m，以達到穩(wěn)定孔口土體的目的。②護筒定位前應先對樁位進行復核，然后以樁位為中心，定出相互垂直的十字控制樁線，并作十字栓樁控制。③鉆機就位后，先鉆一個比護筒直徑略大的孔，深度比護筒略淺50cm，然后將護筒吊放入孔內(nèi)采用旋挖鉆機將其壓入，護筒周圍孔隙填入土并夯實，同時用十字線校正護筒中心及樁位中心，使之重合一致，并保證其護筒中心位置與樁中心偏差小于20mm。④埋設護筒頂應比原始地面高出200mm，以達到控制地面渣土及漿液流入孔內(nèi)的目的，護筒周圍用黏土分層夯實[2]。

2.3 成孔階段

鉆進過程中需要進一步控制好鉆進的速度，特別是護筒腳處，使用低擋慢速進行鉆進，確保在腳處形成堅固的泥皮，當?shù)竭_角處下2m的位置時，可以使用正常的速度進行鉆進。如果土內(nèi)出現(xiàn)漏漿的現(xiàn)象，需要立即提起鉆具，向孔內(nèi)回填黏土，將黏土擠入孔壁堵住漏漿的孔隙，穩(wěn)定住泥漿以后繼續(xù)進行鉆進。如果鉆進的過程中出現(xiàn)傾斜的現(xiàn)象，還可以使用低速往復的方式進行修正，如果修正效果不好，可以在孔內(nèi)回填粘土塊，直到0.5～1m的位置，然后再進行重新鉆進。鉆進過程中出現(xiàn)塌孔的現(xiàn)象，需要立即停止鉆孔工作，并且回填粘土塊來加大泥漿的比例，等孔壁穩(wěn)定以后進行再次鉆進。針對有傾斜軟硬地層進行，鉆進時可以吊住鉆桿，使用低速鉆進的方式。在鉆孔過程中如果遇到流沙、流泥相對比較嚴重，而且地下水位較高的區(qū)域，可以使用比重、膠體率較大的優(yōu)質(zhì)泥漿，或者在泥漿中加入粉土塊碎石，將其擠入孔壁內(nèi)，等到水泥漿充分凝固以后再次進行鉆進。如果鉆孔過程中遇到溶洞，首先需要探查溶洞的大小，有無地下水出現(xiàn)。如果孔洞相對較小，漿液流失相對較小，可以一邊補充漿液一邊施工；如果孔洞較大，產(chǎn)生的泥漿流失量也較大，需要立即提升鉆頭，防止出現(xiàn)孔壁坍塌的現(xiàn)象，并且及時向孔內(nèi)回填黏土或者袋裝水泥，使用鉆頭旋轉(zhuǎn)向下施壓，保證黏土和水泥形成混合漿液，將其壓入到溶洞內(nèi)進行堵漏，等水泥進行徹底的凝固以后，再次進行鉆進。

2.4 清孔

到達設計的鉆孔深度以后，經(jīng)過仔細檢查合格后可以進行清孔處理，一般來說，清孔處理主要選擇取碴筒取撈碴的方式，需要及時補充足夠量的泥漿，防止出現(xiàn)塌孔的現(xiàn)象。當孔底沉淀層的厚度超過技術要求時，需要再次進行清孔處理，清空以后泥漿的含砂率、比重都能夠滿足施工技術的相關要求即可。

2.5 鋼筋籠制作、安裝

制作鋼筋籠之前，首先需要將施工中用到的原材料全部運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，利用模板進行分段制作，在制作主筋之前，首先需要將原材料進行有效的處理，防止出現(xiàn)局部彎折的現(xiàn)象。一般來說，制作主筋的時候使用整根鋼筋為宜，而且保證鋼筋接頭錯開，其間距至少要達到35d的標準，根據(jù)工程項目建設的要求需要至少達到50cm。為了能夠進一步提高鋼筋籠焊接和綁扎的穩(wěn)定性，需要確保焊縫的保和度，完成鋼筋籠的分段作業(yè)以后，將其運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場，在下放的時候，還需要采取有效的連接措施。完成分段制作以后，對鋼筋籠進行搭接焊處理，搭接的區(qū)域需要向內(nèi)彎折，嚴格按照結(jié)合鋼筋軸線一致的原則，單面焊接的長度需要達到10d及以上的標準，雙邊焊需要至少達到5d的標準。

2.6 安裝導管

施工過程中，需要結(jié)合鉆樁的直徑以及混凝土的澆注速度來確定好導管的直徑，確保三者能夠相適應。在正式開始作業(yè)之前，首先需要進行導管的試拼工作，同時還應該對導管進行水密性試驗。完成導管安裝以后，其軸線偏差不能夠超過0.1米或者需要小于鉆孔的5‰，導管長度需要根據(jù)孔的深度以及作業(yè)平臺的高度來確定。安裝完導管，其底部距離孔底應留有0.3～0.4m的間隙[3]。

2.7 混凝土灌注

混凝土灌注過程中，首批灌注的數(shù)量應能夠滿足導管第一次埋設深度1m以上的位置。在灌注過程中需要確保具備足夠的能量，將樁底的沉渣沖散。在施工過程中，隨時對孔內(nèi)的混凝土高度進行檢查，來調(diào)整導管埋設的深度，控制好孔內(nèi)混凝土進入到鋼筋籠的速度。如果混凝土高出鋼筋骨架底部4m的位置，需要快速提升導管，當導管超過鋼筋籠架底2m位置時，需要加快混凝土灌注的速度。拔除導管的時候，需要根據(jù)混凝土灌注的具體時間以及本身凝固的時間來確定。

具體注意事項如下：第一，完成鋼筋籠安裝以后，應對隱蔽工程進行驗收。第二，應保證混凝土具備良好的合一性，其他落度應控制在18～22cm。第三，在混凝土澆筑過程中，需要使用250～300mm直徑的導管，導管的接頭利用鍵銷式快速接頭，正式使用之前，還需要對導管進行拼裝和試壓，壓力應控制在0.6～1Mpa，如果發(fā)現(xiàn)導管的密封圈出現(xiàn)破損，應立即更換。第四，選擇的隔水塞應具備良好的隔水性，能保證水能夠迅速排出，在導管內(nèi)放置球毯作為隔水塞。第五，灌注過程中導管的埋藏深度應控制5～8m，不能夠?qū)Ч馨纬龅交炷撩?，應由專門的工作人員對導管的埋藏深度以及管內(nèi)外混凝土的高度進行認真的測量，并且準確填寫澆筑記錄。第六，混凝土澆筑過程中必須保證施工的連續(xù)進行，每一根的澆筑時間需要嚴格按照混凝土初凝的時間進行精準的控制。第七，進行最后一次混凝土澆筑時，需要控制好澆筑的量，樁頂不能夠偏低，上一層混凝土與下一層混凝土接觸的浮漿層必須要鑿除，所以在澆筑過程中需要保證混凝土的高度超過設計的澆筑高度1.6m，才能夠保證樁頭的質(zhì)量，超過設計標高的部分，需要使用風鎬進行鑿除。

3 施工質(zhì)量控制

3.1 成孔質(zhì)量

第一，控制好樁身的垂直度。鉆孔工作開始以后，需要定期對鋼絲繩、鉆具以及鉆桿的垂直程度進行校驗，確保鉆孔的垂直程度能夠符合工程建設的要求，同時還可以利用鋪設枕木的方式，來保證整個樁身的穩(wěn)定性，確保鉆孔的中心、鉆機天車以及中位處于同一直線上。第二，控制好鉆孔的深度以及位置。完成護筒定位以后，需要對護筒中心和樁位的中心偏差進行再次復合，確保其控制在50mm以內(nèi)成孔的過程中，需要對鉆孔的深度進行精準的記錄，取出鉆具以后還需要再次檢測成孔的深度，保證其深度能夠滿足施工的要求。第三，控制好鉆孔的速度。在實際施工過程中需要根據(jù)具體的地質(zhì)條件，調(diào)節(jié)好泵量，盡量減少縮頸現(xiàn)象的出現(xiàn)，一旦出現(xiàn)縮孔的問題，還需要進行反復掃孔來擴大孔徑，以此來緩解縮孔的問題[4]。

3.2 清孔質(zhì)量

從根本上提高清孔的質(zhì)量，能夠確保鉆孔灌注樁的承載能力，符合工程建設的要求，清孔的主要內(nèi)容是清除孔內(nèi)的塵渣。為了能夠有效提高清孔作業(yè)質(zhì)量，通常需要對鉆孔進行兩次清理，第一次是在完成成孔以后，第二次是在完成鋼筋籠的安裝以后，這樣就可以對鋼筋籠安裝后產(chǎn)生的塵渣進行清理，防止其對樁基產(chǎn)生影響。為了能夠有效提高清孔的效率，還可以使用泥漿置換的方式，適當降低泥漿的密度，一般控制在1.15～1.2之間，然后對孔內(nèi)的塵渣進行測試，反復提起測錘，使用拍打孔底的方式來判斷沉渣量。

3.3 混凝土灌注質(zhì)量

混凝土灌注過程中，首先需要控制好骨料的質(zhì)量，一般會選擇直徑小于40mm的碎石，其含金量不能夠超過2%。達到成孔的標準以后，需要立即開始混凝土的灌注工作，并且對孔內(nèi)的沉渣厚度進行再一次的檢查，如果厚度不合格需要立即停止灌注工作。然后對灌注的導管進行水密性試驗，對導管的質(zhì)量進行反復的檢驗，防止出現(xiàn)混凝土離析的現(xiàn)象。將導管放入到橡皮球內(nèi)，橡皮球的直徑需要與導管的內(nèi)徑相一致，將樁用沙包作為隔水栓，其直徑應小于1m。另外，灌注的實際標高還應該超過設計的標高，只有這樣才能夠切實提高混凝土灌注的總體質(zhì)量[5]。

4 結(jié)束語

工程項目建設過程中，進行鉆孔灌注樁施工之前，需要認真考慮各種有可能影響施工質(zhì)量的因素，分析在施工過程中有可能遇到的問題，制定有針對性的解決措施。施工過程中，嚴格按照技術規(guī)范以及施工方案的內(nèi)容，加大對施工關鍵點的關注力度，切實提高鉆孔灌注樁的應用水平，保證工程項目建設的有序進行。