淺談鉆孔灌注樁施工技術

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摘 要：由于鉆孔灌注樁工藝環(huán)節(jié)較多，容易出現(xiàn)質量事故，施工人員須保持認真的工作態(tài)度，加強對鉆孔灌注樁各個環(huán)節(jié)的質量控制。本文著重就鉆孔灌注樁的施工工藝、施工準備、砼灌注過程的質量控制及常見 的故障處理進行了簡單討論和分析，并提出了一些相應的措施。
關鍵詞：鉆孔灌注樁    施工   質量控制    故障處理
在工程基礎中，鉆孔灌注樁已被廣泛應用，尤其是房屋建筑、水工建筑、橋墩基礎施工，具有施工簡單、易操作、速度快、承載力大等優(yōu)點。但在施工過程中工藝環(huán)節(jié)較多，有測量、機械操作、鋼筋加工、砼拌制和灌注等多種工作，技術含量高、影響因素多，一環(huán)不慎，便會有質量事故發(fā)生，因而需要加強對施工準備、成孔、清孔、下鋼筋籠、灌注水下砼等施工過程進行質量監(jiān)控，采取各種有效預防措施，保證或提高鉆孔灌注樁的成樁質量。
1、工藝流程及施工準備
1.1、工藝流程
施工前必須全面撐握鉆孔灌注樁的施工工藝，因鉆孔設備不同其施工工藝流程也不一樣，現(xiàn)以GPS100型回旋鉆機成孔為例，其主要施工工藝流程為：場地平整             孔位測定               護筒埋設               
鉆機就位            開鉆成孔           提鉆          第一次清孔       
 檢孔            鋼筋籠吊放           下導管              第二次清孔           水下
  混凝土灌注             提拔導管             成樁
1.2主要準備工作
（1）必須預審施工組織設計
工程開工前，施工單位應提前向監(jiān)理部報送施工組織設計（專項施工方案）進行審查，其中包含施工方法、主要技術指標及控制措施。經(jīng)監(jiān)理工程師審核后完善施工組織設計方案。
（2）必須認真把好測量定位關
測量定位是整項工作的關鍵，在思想上必須有足夠重視，是關系到孔位的準確性，鉆孔的垂直度及基準面的標高。施工單位在具體操作過程中，須嚴格按三檢制的要求層層落實，及時與監(jiān)理方溝通，與監(jiān)理方認真復核、驗收相結合，嚴格控制偏差在設計或規(guī)范允許范圍內。
（3）必須把護筒、鉆機安裝穩(wěn)固、準確
護筒有固定樁位、鉆孔導向、保護孔口和隔離孔內外表層水的作用。在制作過程中要求堅固、耐用、不易變形、不漏水、裝卸方便和能重復使用等功能。一般采用帶法蘭的鋼質護筒，由3-5毫米厚鋼板制作，在護筒外側上、中、下部各焊一道加勁肋增加剛度，防止變形，形狀可以做成整體或兩半圓。埋置時應保證平面位置正確，偏差不得大于5 cm，且高出施工最高水位1.0-2.0m；在水下埋設的護筒應沿著導向架借助自重、射水、震動或錘擊等方法將護筒下沉至穩(wěn)定深度。
鉆機是鉆孔、吊放鋼筋籠、灌注混凝土的支架，要安裝穩(wěn)定、安全。應能承受鉆具和其它輔助設備的重量，并具有一定的剛度，在鉆進中或其它操作時，不易產生晃動，高度由鉆具長度和鋼筋骨架節(jié)長度決定，一般為8-12米；底盤的長度應根據(jù)高度穩(wěn)定性決定。主要受力構件的斷面尺寸，由施工中出現(xiàn)的最大負荷計算決定，安全系數(shù)不宜小于3。在鉆孔過程中，成孔中心必須對準樁位中心，鉆機架必須保持平穩(wěn)，不發(fā)生位移、傾斜和沉陷；安裝就位時，詳細測量后底座用枕木墊實塞緊，頂端用纜風繩固定平穩(wěn)，并在鉆孔過程中經(jīng)常檢查，以保證轉盤面水平、鉆機機架垂直，進而確保樁身的垂直度和孔徑。
2、質量控制
2.1鉆孔質量控制
首先應根據(jù)孔徑和孔位所在的地質情況，選用鉆機型號和性能，選擇合適的鉆錐。在鉆孔過程中，應采取減壓鉆進，孔底承受的鉆壓不能超過鉆桿、鉆錐和壓塊重量之和的60%，以避免和減少斜孔、彎孔和擴孔現(xiàn)象。
在成孔時應盡量避免孔底沉渣過多、孔壁坍塌、擴徑和縮徑等不良現(xiàn)象來影響樁基承載能力。其控制方法如下：
（1）孔底沉渣控制
孔底沉渣是影響樁承載能力的重要因素，按規(guī)定，水下砼灌注摩擦樁樁底沉渣厚度應≤0.5D，但在實際施工過程中，常有樁底沉渣不能滿足要求的現(xiàn)象發(fā)生，主要原因是泥漿性能不符合要求（主要指標是泥漿比重和粘度）。實際施工時，施工單位應根據(jù)當?shù)氐牡叵滤桓叩秃偷貙臃€(wěn)定情況來確定泥漿的比重和粘度，切勿盲目設置。若泥漿設置過稀，則攜渣能力不夠；若泥漿設置過稠，則孔壁會形成一層厚厚的泥皮，降低了摩擦樁的承載力。第一次清孔時必須不斷補充新鮮泥漿，將孔內含砂量大、性能差的泥漿置換出來；二次清孔時宜用泵吸及循環(huán)清孔（若采用正循環(huán)清孔，要排出巖渣和泥團，須加大泥漿比重和粘度，并且清孔的速度慢）。鉆孔結束后，應對終孔進行驗收，須嚴格檢測鉆桿和鉆頭或測繩長度的準確性，杜絕以超深來抵消孔底淤積。
（2）孔壁坍塌控制
出現(xiàn)未知的不良地質情況、鋼護筒未按規(guī)定埋設、泥漿粘度不夠、護壁效果不佳、孔口周圍排水不良或下放鋼筋籠及升降機具時碰撞孔壁等，都能產生孔壁坍塌、堆鉆、卡鉆事故。為解決和避免此類現(xiàn)象：首先，必須熟悉工程地質報告，對鉆孔的地質情況做到心中有底。其次，按規(guī)定埋設鋼護筒，保證孔口排水良好；鋼筋籠焊接牢固、成籠圓直，下放時必須保持順直，防止偏斜。再次，出現(xiàn)特殊地層時采用優(yōu)質沖洗液護壁，或用正循環(huán)鉆進、反循環(huán)排渣來抑制不穩(wěn)定段地層的坍塌。最后，在不穩(wěn)定的地層中，不要過早換漿，可在下完鋼筋籠后第二次清孔時替換高比重的泥漿，并及時灌注混凝土，減少沉渣時間，確保樁身質量。
（3）擴徑和縮徑控制
擴徑、縮徑都是由于成孔直徑不規(guī)則出現(xiàn)擴孔或縮孔及其它不良地質現(xiàn)象引起的。擴孔一般是鉆頭振動過大、偏位或孔壁坍塌造成的；縮徑是由于鉆頭磨損過甚、焊接不及時或地層中有遇水膨脹的軟土、粘土泥巖造成的。擴徑會增加砼灌注量，縮徑會減小樁的承載能力，故必須采取有力措施加以控制。為避免擴徑現(xiàn)象：首先，應先檢查鉆機是否固定、平穩(wěn)，采用減壓鉆進，防止鉆頭擺動或偏位，成孔過程中要徐徐鉆進，以利形成良好的孔壁。其次，要始終保持適當?shù)哪酀{比重和足夠的孔內水位，確?？變饶酀{對孔壁有足夠的壓力。為解決縮徑現(xiàn)象，工作人員應及時詳細了解地質資料，判別是否有遇水膨脹等不良土層。如有應采用失水率小于3~5ml/30min的優(yōu)質泥漿進行護壁，經(jīng)常校正鉆頭直徑，確保鉆頭直徑比成孔直徑小于20~25mm。
3、砼灌注質量控制
3.1灌注前質量控制
（1）原材料控制
在工程中所采用的原材料質量必須進行嚴格控制，特別是黃砂要過篩去除各種雜質，細度模數(shù)符合規(guī)范要求；碎石要沖洗干凈，級配符合設計要求。水泥要正規(guī)廠家生產，三證俱全。待黃砂、碎石、水泥符合試驗要求后方可使用，拌制時須嚴格按試驗單中配合比配制，決不能有一絲馬虎。
（2）主要環(huán)節(jié)控制
對各項操作機械均需進行嚴格檢查，包括：漏斗底口的隔水設施、翻斗車的性能、攪拌機的試運轉、吸泥泵、清水泵、高壓水管及備用發(fā)電機等各種處理故障的設備，以防萬一。導管使用前應分清長短、分別編號，以利于計量埋深值，每次澆筑卸管后均應立即沖洗干凈。按《規(guī)范》要求，首批混凝土的數(shù)量應滿足導管初次埋置深度≥1.0m ，因而須準確計量導管上口漏斗的斗容量。容量不夠的，應及時采取措施加以調整，保證首灌混凝土的沖擊力和排淤能力。開澆前還應測量孔底沉淀厚度，保證不大于規(guī)定值。如果超過規(guī)定值，應再次清孔。 3.2灌注過程中的質量控制
（1）坍落度控制
混凝土的坍落度對成樁質量有直接影響，坍落度合理的混凝土應是拌和均勻、和易性好、內阻小、初凝時間長、潤滑性好且有較好的觸變性能，它可有效地保證混凝土灌注性、連續(xù)性和密實性，一般控制在18~20cm的范圍內。根據(jù)經(jīng)驗，除首批混凝土數(shù)量滿足埋深要求外，可適當增加一點水泥量及含砂量，以保證其和易性和流動性，使以后澆入的混凝土容易頂升；若首批混凝土的初凝時間早于灌注全部砼所需的時間，則首批混凝土中還得摻入緩凝劑，以保障質量。
（2）導管埋深控制
導管底端在混凝土面以下的深度是否合理關系到成樁的質量，必須予以嚴格控制.，提升時須符合以下原則：①每次卸掉的導管長度應和澆入的混凝土上升高度相對應；②必須保證導管埋深在2~6m范圍內。這就要求我們每次下料后，都應準確測定混凝土面的上升高度，計算導管埋深，從而確定導管拆卸的節(jié)數(shù)并作好拆卸記錄，防止導管拔出砼面而成斷柱。
（3）鋼筋籠上浮控制
在混凝土澆至鋼筋籠位置時，應放慢混凝土澆筑速度，使導管有較大的埋深，待混凝土表面進入鋼筋骨架一定深度后，再提升導管口控制在最小埋深，使導管口高于鋼筋籠底骨架一定距離繼續(xù)灌注，防止鋼筋籠被頂托上升。
（4）樁頂質量控制
《規(guī)范》規(guī)定樁頂標高應預加0.5~1.0m ，需開挖基坑后鑿除質量不高的一部分樁頭，進而保證樁頂設計標高和樁身砼質量。在灌注樁施工中，要想保證樁頭的質量，必須控制好最后一次灌注量，樁頂不得偏低，鑿出浮漿高度后必須保證暴露的樁頂砼達到設計強度值。
4、常見故障處理
在鉆孔灌注樁施工過程中往往會遇到坍孔、卡管、掉物等故障，一般可分別采用回填重鉆、淤泥吸拔、叉鉤打撈等方法解除故障。下面將淺談卡管及導管進水處理：
（1）卡管處理
混凝土和易性、流動性差造成離析；導管進水造成砼離析；各種機械故障引起混凝土澆筑不連續(xù)，在管中停留時間過長等均會導致卡管。要解決卡管現(xiàn)象主要有以下幾種方法：①卡管位置在地面下不遠，可采用ф25以上的鋼筋直徑?jīng)_搗；②在導管外加焊鐵板，利用導管下落時鐵板與其它卡座的撞擊，振動疏通；③錘擊導管法蘭，吊繩上下拌動等兼可疏通。
（2）導管進水處理
導管進水一般是首灌砼量不足或導管口提升過高以至無埋深或誤測導致導管提升至砼面外。其處理辦法是①第一種原因進水，用導管作為吸管，用空管吸泥的方法將孔內混凝土吸出，重新灌注；②第二種原因進水，若表面砼沒初凝，可將導管重新插入砼中，用泥漿泵抽出管內的泥漿，重新澆灌砼；若表面砼已超過初凝時間，則作為廢樁；③若導管已離樁頂不遠時，可在以后基礎開挖中埋入護筒，清除沉渣及軟弱砼層，安裝同樣直徑的模板，澆筑砼至設計標高。
5、結束語
施工人員要認真學好專業(yè)基礎知識，自覺實踐，一絲不茍，認真總結，正確應用有關規(guī)范；熟悉地質資料、設計圖紙、相關文件及各項技術要求，不斷提高自身的業(yè)務素質和技術水平，抓好施工準備、成孔、清孔、水下砼灌注等各個環(huán)節(jié)的質量控制，采取各種有效的措施，保障灌注樁的成樁質量。