鉆孔灌注樁施工質量控制

【摘  要】  本文討論了鉆孔灌注樁成樁環(huán)節(jié)多，施工過程容易出現(xiàn)質量事故，必須重視施工全過程質量監(jiān)控。鉆孔灌注樁質量控制主要分成孔質量控制、成樁質量控制以及樁身質量檢驗三個方面。成孔質量控制包括樁位定位質量控制、垂直度質量控制、孔樁護壁質量控制；成樁質量控制包括清孔質量控制、鋼筋籠制作及安放質量控制、混凝土拌合質量控制、混凝土澆灌質量控制；樁身質量檢驗包括混凝土試塊強度質量檢驗、樁身動測。就鉆孔灌注樁的施工準備工作、成孔、清渣、鋼筋籠制作及放置、灌注混凝土等以及事故處理等環(huán)節(jié)的質量程序和關鍵點質量控制方法進行討論和分析，提出了保證鉆孔灌注樁施工質量的控制措施?，F(xiàn)著重對成孔過程中出現(xiàn)的出現(xiàn)樁位偏差過大、淤泥質土層、坍孔、孔壁滲水、鋼筋籠的制作及放置、樁體混凝土離析、樁體混凝土強度等常見的問題給鉆孔灌注樁施工帶來許多困難，通過對鉆孔灌注樁基礎的工程實踐中，積累了一些經(jīng)驗，取得良好的效果，以期和同行切磋和交流。
【關健詞】  鉆孔灌注樁；施工；質量控制；控制措施

引    言

鉆孔灌注樁由于其直徑范圍廣，鉆孔深度大，最大可達到100m，并可以穿入較硬的中等風化巖層，因此鉆孔灌注樁單樁豎向極限承載力最大可達到千噸計，是其它任何樁無法比擬的，因此它是高層及超高層建筑的首選選項。鉆孔灌注樁是無噪聲、非擠土樁、無振動、無地面隆起和側移現(xiàn)象，能夠貼近已建建筑物施工，而且對周圍環(huán)境危害少、群樁效應少，能夠隨地層變化而調節(jié)樁長度和配盤等優(yōu)點。但目前我國灌注樁，特別是泥漿護壁鉆孔灌注樁施工水平還較低，樁身質量畢竟不象預制樁那樣穩(wěn)定可靠，又受到較大程度的施工工藝、現(xiàn)場管理、施工操作等因素影響，使某些樁樁側摩阻力和樁端承載力不能正常發(fā)揮。由于這種樁的受力變形和破壞機理至今尚未完全搞清楚，設計計算理論滯后，理論計算的承載能力大多低于實際試驗的結果。城市中施工現(xiàn)場泥漿的排放，目前也沒有得到很好解決，影響市容衛(wèi)生。有些城市的環(huán)保部門制定了嚴格的制約措施。目前影響鉆孔灌注樁發(fā)展的原因還有施工工期長，造價高等缺點。為適應城市建設、市政改造、旅游業(yè)和生產(chǎn)的發(fā)展，高層、超高層建筑拔地而起，逐漸而起。隨著高層建筑逐漸向超高層建筑發(fā)展，各地普遍存在滿足超高層建筑地基承載力及變形要求的持力層埋藏較深的問題，基礎一般形式往往不得不采用非擠土、無噪聲、大直徑超長灌注樁樁基。目前我國灌注樁，特別是泥漿護壁鉆孔灌注樁施工設備、工藝較落后、施工隊伍技術素質差，造成灌注樁工程質量得不到保證，從而嚴重影響灌注樁承載力的正常發(fā)揮。

第一章  鉆孔灌注樁工藝、優(yōu)缺點

一、材料及準備工作
       1、材料質量要求
        粗骨料：應采用質地堅硬的卵石、碎石其粒徑宜用15～25mm。卵石不宜大于50mm，碎石不宜大于40mm。含泥量不大于2%，無垃圾及雜物。細骨料：應選用質地堅硬的中砂，含泥量不大于5%，無垃圾、草根、泥塊等雜物。水泥：宜用32.5級或42.5級的普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，使用前必須查明其品種、強度等級、出廠日期，應有出廠質量證明，到現(xiàn)場后分批見證取樣，復試合格后才準使用。
        2、成孔前準備工作
       用作樁基的工程樁施工前應做試成孔，試成孔數(shù)每個場地不應少于二個。
        用試成孔核對地質資料，檢驗所選的設備、機具、施工工藝及技術要求是否合適。
        如滿足設計要求時，試成孔的泥漿密度，通過不同地層選用的鉆速、鉆壓，鉆頭直徑、形式等施工工藝參數(shù)即為施工時選擇工藝參數(shù)的依據(jù)。
        3、成孔要求
       機具就位平整垂直，護筒埋設牢固并且垂直，保證樁孔成孔的垂直。還要控制孔內的水位高于地下水位1.0m左右，防止地下水位高后上起坍孔。發(fā)現(xiàn)輕微坍孔的現(xiàn)象應及時調正泥漿的比重和孔內水頭。泥漿的比重按土質情況的不同而不同，一般控制在1.1～1.5的范圍內。成孔的快慢與土質有關，應靈活掌握鉆進的速度。成孔時發(fā)現(xiàn)難于鉆進或遇到硬土、石塊等，應及時檢查，以防樁孔出現(xiàn)嚴重的偏斜、位移等。

 第二章  鉆孔灌注樁施工中的質量保證措施

根據(jù)施工經(jīng)驗，在施工過程中存在的質量問題及相應對策簡介如下：
        一、成孔質量保證措施
        1、泥皮問題
        超長鉆孔灌注樁成孔時往往需要穿透多層地層，遇到復雜地層及各種機械故障等，成孔時間較長，有時成孔時間多達1天或更多。基樁孔壁往往粘附著具有一定厚度的泥皮，從而影響基樁側摩阻力及承載力的正常發(fā)揮。改善及消除泥皮主要方法有以下幾點：
        （1）根據(jù)地層情況造反合適的施工工藝，縮短成孔時間。
        （2）保證泥漿的質量，對于不能自行造漿質量較差的土層，要采用高塑性土或膨潤土等進行人工造漿。
        （3）成孔至設計標高后進行掃孔以清除泥皮問題。
        （4）采用優(yōu)質泥漿進行全置換式清孔，泥漿性能參見下表：

項目	相對密度	粘度	含砂率	膠體率	失水率	泥皮厚度	PH值
性能指標	1.15-1.25	18-25s	<6%	>95%	<30ml/30min	1-3mm/30min	7-9

2、孔壁坍塌及處理
        在鉆孔過程中，由于遇到粉細砂層，見水液化膨脹的土層等不穩(wěn)定性土層會出現(xiàn)坍孔及埋鉆現(xiàn)象，如果處理不及時或處理方法不當就會造成連續(xù)大量塌方。發(fā)現(xiàn)塌孔先向孔內補漿，首先確?？變饶酀{高度。確保循環(huán)泥漿的比重、粘度，必要時用膨潤土拌制。停鉆并將鉆頭提起，靜止一段時間觀測孔壁變化，如果穩(wěn)定可恢復鉆進，繼續(xù)鉆孔施工；如果繼續(xù)塌方，只能用黃粘土回填，過一周時間，重新鉆孔。
        3、縮孔現(xiàn)象及處理方法
        軟土地層中在10M左右有一層軟塑狀態(tài)或局部流塑狀態(tài)的粘土層。鉆孔時常出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象。在成孔起鉆時，鉆頭難已拉起，在下放鋼筋籠時無法放到位。只好重新掃孔，掃孔時雖然局部掃孔，但鉆桿必須接至至孔底清孔，否則局部掃孔時掉入孔底的渣質無法清除，這樣一來就造成了成孔時間過長，重復勞動，延誤工期等重大經(jīng)濟損失。解決辦法就是在鉆孔時力求掌握地質報告提供的各土層特性，在鉆到有可能縮頸的土層時要放慢鉆進速度、提高轉速，調制性能優(yōu)良的泥漿護壁。
        4、清孔問題
        清孔是清除孔底沉渣、降低孔壁泥皮厚度的重要手段，是鉆孔灌注樁必不可少的一道工序。因為孔底沉渣的厚度直接影響鉆孔灌注樁樁端阻力的正常發(fā)揮，孔壁泥皮厚度直接影響鉆孔灌注樁的樁側摩阻力的正常發(fā)揮。
        （1）清孔問題及改進辦法
        鉆孔樁大部分是端承摩擦樁，清孔方法采用正循環(huán)泥漿排渣清孔法。此方法簡單易行，可以提高成樁效率，縮短工期等優(yōu)點，但此清孔法最大的缺陷就是泥漿的壓力小，清孔的效果差。建議對孔深大于40m的孔，采用泵吸反循環(huán)或氣舉反循環(huán)清孔工藝進行清孔。由于泵吸反循環(huán)驅動壓力一般不大于一個大氣壓，因此當孔深較深時效率就低。而氣舉反循環(huán)卻是利用桿（管）內外液柱的重量差來驅動液體，故其效率隨孔深的增加而提高。所以，對孔深大于50m的孔應采用氣舉反循環(huán)清孔。清孔要求采用優(yōu)質泥漿進行樁孔全置換式清孔、即要求孔口出口泥漿性能接近優(yōu)質泥漿性能。采用上述方法清孔，根據(jù)施工經(jīng)驗，一般在灌注前可不需進行二次清孔即可滿足設計要求。
        （2）孔底沉渣的測定及改進方法
        第二次清孔結束后（在各項泥漿指標均滿足的情況下）進行沉渣測定。首先將帶測針的測餅通過導管放入孔底，記錄測繩的讀數(shù)，然后拉起測繩，將測針取下來，再將測餅沿導管放入孔底，記錄測繩的讀數(shù)。30cm減去兩次測量的差值即為沉渣厚度。這樣測出的沉渣數(shù)據(jù)存在一定的誤差：第一、拉測繩人的手動松緊程度產(chǎn)生誤差；第二、鉆孔孔底為錐尖形狀，測針、測餅的著入點也會產(chǎn)生誤差。針對以上兩種情況，施工單位一般都由施工經(jīng)驗豐富的施工人員進行孔底的沉渣測定。沉淀土厚度測量辦法可在清孔后取開口樣盒吊到孔底，待到灌注混凝土前取出，測量沉淀在混凝土盒內的渣土厚度。
        5、混凝土灌注問題
        混凝土灌注樁水下混凝土質量是影響基樁承載力的重要因素，因此水下混凝土灌注是成樁過程中最重要的環(huán)節(jié)之一。
        （1）水下鉆孔灌注樁混凝土配合比
        由于超長灌注樁具有混凝土灌注量大、灌注深度深等特點，因此在灌注過程中，混凝土在導管中落差較大，具有加速混凝土離析的現(xiàn)象。所以，為保證水下混凝土灌注質量，應適當增加水泥用量（水灰比保持不變）、以增強混凝土的和易性。對設計樁身強度為C25的混凝土，水泥用量、沙用量均需控制。
        （2）首灌注問題
        首灌是水下混凝土灌注的關鍵環(huán)節(jié)，直接影響到成樁質量及堅向承載力。因此在保證首灌量滿足規(guī)范要求的前提下，還需保證首灌混凝土的質量及返漿的順暢。由于超長大直徑灌注樁一般首灌量大，而工程中常常采用混凝土球塞，由于孔較深，在首灌中往往會出現(xiàn)球塞與混凝土不能同時到達孔底（重力不同造成的時間差），從而產(chǎn)生混漿現(xiàn)象，使首灌混凝土質量得不到保證。因此，對于大直徑超長灌注樁，建議采用橡膠球膽作球塞，同時在球塞下可放入0.2m³左右的膨脹珍珠巖、或采用陶?；炷燎蛉Ｊ坠鄷r導管離孔底距離不應太大，能保證混凝土暢通流出即可，大約30-50cm。
        （3）混凝土灌注
        （4）鋼筋籠上浮問題
        （3）（4）都屬常識問題，不詳述。
        二、樁身質量保證措施
        1、斷樁
        產(chǎn)生的原因：
        （1）混凝土拌和物發(fā)行離析使樁身中斷。
        （2）灌注中，發(fā)生堵塞導管又未能處理好；或灌注中發(fā)重型導管卡掛鋼筋籠，埋導管，嚴重坍孔，而處理不良時，都會演變?yōu)闃渡韲乐貖A泥，混凝土樁身中斷的嚴重事故。
        （3）灌注時間過長，首批混凝土已初凝，而后灌注的混凝土沖破頂層與泥漿相混；或導管進水，未及時作良好處理，均會在兩層混凝土中產(chǎn)生部分夾泥漿渣土的截面。
         防治措施：
         導管要有足夠的搞拉強度，能承受其自重和盛滿混凝土的重量；內徑應一致，其誤差應小于±2mm，內壁須光滑無阻，組拼后須用球塞、檢查錘作通過試驗；導管最下端一節(jié)導管長度要長一些，一般為4m，其底端不得帶法蘭盤。導管在澆灌前要進行試拼，并做好水密性試驗。嚴格控制導管進而深與拔管速度，導管不宜進埋入混凝土過深，也不可過淺。及時測量混凝土澆灌深度，嚴防導管拔空。經(jīng)常檢測混凝土拌合物，確保其符合要求。
         2、縮徑
        產(chǎn)生的原因：
        （1）清孔不徹底，泥漿中含泥塊較多，再加上終灌拔管過快，引起樁頂周邊夾泥，導致保護層厚不足。
        （2）孔中水頭下降，對孔壁的靜水壓力減小，導致局部孔壁土層失穩(wěn)坍落，造成混凝土樁身夾泥或縮頸。孔壁坍落部分留下的窟窿，成樁后形成護頸。
        防治措施：
        使用直徑合適的鉆頭成孔，根據(jù)地層變化配以不同的泥漿。成孔施工時應重視清孔，在清孔時要做到清渣而不表泥，預防清孔后的在澆筑的過程中局部坍塌，導致縮徑的產(chǎn)生。
        3、樁頂局部冒水、樁身孔洞
        產(chǎn)生的原因：
        （1）水下混凝土灌注過程中，導管埋深過大，導管內處混凝土新鮮程度不同，再加上灌注過程中上下活動導管過于頻繁，致使導管活動部位的混凝土離析，保水性能差而泌出大量的水，這些水沿著導管部位最后灌入的、最為新鮮的混凝土往上冒，形成通道（即樁身孔洞）。
        （2）水下混凝土灌注過程中，混凝土傾倒入導管速度過快過猛，把空氣悶在導管中，在樁內形成高壓氣包。高壓氣包在其自身浮力或導管起拔等外力的作用下，氣包便滯留在樁身內，最終形成樁身孔洞。另外，有一些樁在余樁截后，樁身內殘余的高壓氣體，因通道打開而順樁身的細小縫隙釋放出來。這時常會攜帶部分遺留在氣包內的水往上冒，出現(xiàn)“樁頂冒氣泡”的怪現(xiàn)象。
        （3）水下混凝土灌注時間過長，最早灌入孔內的混凝土坍落度損失過大，流動性變差，終灌導管起拔后會留下難以愈合的孔洞。
        （4）加適當緩凝劑，確?；炷猎诔跄巴瓿伤鹿嘧ⅰ?BR>        4、樁頭問題
        產(chǎn)生的原因：
        （1）清孔不徹底，樁頂浮漿過深過厚，影響下混凝土灌注時測量樁頂位置的精度。
        （2）導管起拔速度過快，尤其是樁頭直徑過大時，如未經(jīng)插搗，直接起拔導管，樁頭很容易出現(xiàn)混凝土中間高、四周低的“爛樁頭”。
        （3）澆筑速度過快，導致孔壁局部坍塌，影響測量結果。
        5、灌注混凝土時樁孔坍孔
        灌注水下混凝土過程中，發(fā)現(xiàn)護筒內泥漿水位忽然上升溢出護筒，隨即驟降并冒出氣泡，為坍孔征兆。如用測深錘探測混凝土面與原深度相差很多時，可確定為坍孔。
        產(chǎn)生的原因：
        灌注混凝土過程中，孔內外水頭未能保持一定高差。在潮汐地區(qū)，沒有采取措施來穩(wěn)定孔內水位。護筒刃腳周圍漏水；孔外堆放重物或有機械振，使孔壁在灌注混凝土時坍孔。導管卡掛鋼筋籠及堵管時，均易發(fā)生坍孔。
        防治措施：
        灌注混凝土過程中，要采取各種措施來穩(wěn)定孔內水位，還要防止護筒及孔壁漏水。用吸泥機吸出坍入孔內的泥土，同時保持或加大水頭高度，如不再坍孔，可繼續(xù)灌注。如用上法處治，坍孔應不停時，或坍孔部位較深，宜將導管、鋼筋籠拔出，回填粘土，重新鉆孔。
        6、孔位傾斜

第三章    結  語

在軟土地基上進行鉆孔灌注樁作業(yè)比在其它地區(qū)作業(yè)難度大，施工質量難控制，這就要求我們在施工前要認真熟悉設計圖紙及有關施工、驗收規(guī)范，核查地質和有關灌注樁方面的資料，對施工過程中可能會發(fā)生的一些問題及時進行分析處理，做到科學組織，精心施工，嚴格管理，施工質量是完全有保證的，這些所謂的質量通病也是完全可以避免的。

顏文玉

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