鉆孔灌注樁施工工藝研究

摘 要：因鉆孔灌注樁是隱蔽工程，因此，要求基礎(chǔ)施工隊(duì)伍在施工技術(shù)措施上要落實(shí)，并加強(qiáng)施工質(zhì)量管理，密切注意抓好施工過(guò)程中每一個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量，力爭(zhēng)將隱患消除在成樁之前。為達(dá)到了提高施工水平的目的，本文介紹鉆孔灌注樁的施工工藝，為灌注樁的質(zhì)量控制提供了依據(jù)。

關(guān)鍵詞：灌注樁；施工；檢測(cè)

中圖分類號(hào)：U4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1671-7953(2009)02-0044-04

鉆孔灌注樁的施工大部分是在水下進(jìn)行的，其施工過(guò)程無(wú)法觀察，成樁后也不能進(jìn)行開(kāi)挖驗(yàn)收。施工中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都將直接影響到整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度，甚至給投資者造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失和不良的社會(huì)影響［1］。第一它是整個(gè)工程的基礎(chǔ)；第二它是隱蔽工程，如果出現(xiàn)問(wèn)題處理起來(lái)比較困難，因此在施工前要認(rèn)真熟悉設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)施工、驗(yàn)收規(guī)范，核查地質(zhì)和有關(guān)灌注樁方面的資料，對(duì)灌注樁在施工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的一些問(wèn)題進(jìn)行分析后制訂出施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收實(shí)施方案和每根樁的施工記錄，以便有效地對(duì)樁基施工質(zhì)量加以控制［2］。

1 測(cè)量定位和護(hù)筒埋設(shè)

1.1 測(cè)量定位

軸線及樁位放樣，定位后要進(jìn)行復(fù)測(cè)，定位精度誤差不超過(guò)5mm。埋設(shè)護(hù)筒時(shí)由測(cè)量人員到場(chǎng)，用經(jīng)緯儀糾正中心后方能固定護(hù)筒，保證護(hù)筒的垂直度。鉆機(jī)定位、安裝必須水平，現(xiàn)場(chǎng)配備水平尺，當(dāng)鉆進(jìn)孔深達(dá)到5m左右時(shí)，用水平尺再次校核機(jī)架水平度，不合要求時(shí)隨時(shí)糾正［3］。

1.2 埋設(shè)護(hù)筒

護(hù)筒采用4mm的鋼板卷制而成，為防止鉆進(jìn)施工中護(hù)筒外圈返漿造成坍孔和護(hù)筒脫落，護(hù)筒埋入自然地面以下1～1.2m，進(jìn)入原狀土0.3～0.5m，護(hù)筒埋設(shè)位置應(yīng)準(zhǔn)確，其中心與樁位中心允許誤差不大于20mm，并應(yīng)保證護(hù)筒的垂直度和水平度。

2 成孔技術(shù)

2.1 隔孔施工

在鉆機(jī)就位之前，對(duì)埋設(shè)護(hù)筒的位置、深度和垂直度進(jìn)行復(fù)查，以確保樁位準(zhǔn)確。成孔時(shí)采用隔孔跳躍式流水操作，保證安全距離不小于4d，以防止對(duì)鄰樁影響。

2.2 確保樁身垂直成孔

垂直度是灌注樁順利施工的重要條件，因此在鉆架就位之后一定要檢查鉆機(jī)平臺(tái)平整和穩(wěn)固情況，確保樁身成孔垂直度。鉆孔灌注樁一般采用正循環(huán)三翼刮刀鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔，原土造漿護(hù)壁，正循環(huán)兩次清孔工藝。

2.3 鉆進(jìn)參數(shù)

根據(jù)樁孔施工地層特點(diǎn)及以往施工經(jīng)驗(yàn)鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)為：壓力10～30Kn，轉(zhuǎn)速30～60R/min，泵量1500～1800L/min；

樁孔上部孔段鉆進(jìn)時(shí)輕壓慢轉(zhuǎn)，盡量減小樁孔超徑。在易縮徑的粘土層中，應(yīng)適當(dāng)增加掃孔次數(shù)，防止縮徑。對(duì)“硬土層”采用大壓力慢轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)，以提高鉆進(jìn)效率。砂層中則用中等壓力，慢轉(zhuǎn)速并適當(dāng)增加泵量；

上述方法通過(guò)實(shí)踐證明是有效的，其優(yōu)點(diǎn)雖回轉(zhuǎn)阻力小，鉆進(jìn)較平穩(wěn)，有一定的導(dǎo)向能力和鉆進(jìn)效率。

2.4 樁孔質(zhì)量檢測(cè)

樁孔質(zhì)量參數(shù)包括：孔徑、孔深、鉆孔垂直度和沉渣厚度。

孔深：鉆孔前先用水準(zhǔn)儀確定護(hù)筒標(biāo)高，并以此為基點(diǎn)，按設(shè)計(jì)要求的孔底標(biāo)高確定孔深，以鉆具長(zhǎng)度確定孔深，孔深偏差保證在正負(fù)30cm以內(nèi)。

沉渣厚度：沉渣厚度以第二次清孔后測(cè)定量為準(zhǔn)。

孔徑：孔徑用孔徑儀測(cè)量，若出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象應(yīng)進(jìn)行掃孔后，符合要求方可進(jìn)行下道工序。

2.5 控制鉆進(jìn)速度和護(hù)壁泥漿指標(biāo)

控制鉆桿鉆進(jìn)速度，應(yīng)不大于1.00m/h，護(hù)壁泥漿相對(duì)密度控制在1.2～1.3左右。清孔時(shí)進(jìn)行泥漿密度復(fù)驗(yàn)，相對(duì)密度控制在1.15～1.2左右。

2.6 成孔檢查

成孔之后對(duì)孔徑、孔深和沉渣等檢測(cè)指標(biāo)進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，必須達(dá)到設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求后方可進(jìn)行下道工序施工。

3 護(hù)壁

3.1 泥漿護(hù)壁技術(shù)

鉆孔灌注樁施工一般采用原漿護(hù)壁，正循環(huán)成孔施工工藝，水下澆筑混凝土成樁。泥漿護(hù)壁是鉆孔灌注樁施工技術(shù)關(guān)鍵之一。泥漿護(hù)壁的好壞直接關(guān)系到鉆孔灌注樁的質(zhì)量，施工過(guò)程嚴(yán)格遵照設(shè)計(jì)要求和執(zhí)行《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》的規(guī)定工藝和控制質(zhì)量。泥漿護(hù)壁按土層的性質(zhì)可以用原土造漿，即鉆孔時(shí)直接注人清水使之與原位的粘土混合成護(hù)壁泥漿，也可用人工制備的泥漿。在砂層、砂夾層等易塌孔的土層中鉆孔，應(yīng)當(dāng)用人工制備的特殊泥漿。

泥漿的作用是護(hù)壁、攜砂、冷卻鉆頭和潤(rùn)滑，其中護(hù)壁和攜砂是主要的。

注入干凈泥漿的比重應(yīng)控制在1.1g/cm3左右，泥漿稠度過(guò)大會(huì)影響鉆進(jìn)速度，而泥漿過(guò)稀則不利于護(hù)壁和排渣。排出泥漿的比重應(yīng)控制在1.2～1.4 g/cm3左右；當(dāng)穿過(guò)砂夾卵石層或容易塌孔的土層時(shí)排出泥漿的比重可增大至1.3～1.5 g/cm3。泥漿除控制比重外，還應(yīng)定期測(cè)定它的粘度。在不同的土層中鉆孔，泥漿粘度要求是不同的，在混有砂土的淤泥層中，合適的泥漿粘度為20～23s；在砂土中為23～45s；在沙礫層中大于45。

3.2 泥漿的維護(hù)與管理

現(xiàn)場(chǎng)泥漿池體積每個(gè)150立方米，廢漿池1000立方米，確保每天造孔鉆進(jìn)的需要。

泥漿性能指標(biāo)：泥漿采用原土自然造漿，泥漿性能指標(biāo)見(jiàn)下表。

3.3 注意事項(xiàng)

鉆進(jìn)粘土層中時(shí)，因原土自然造漿較強(qiáng)，泥漿返出時(shí)，孔口部位適當(dāng)加入清水，防止泥漿稠化，增加鉆進(jìn)速度，但由于樁孔下部所要穿過(guò)的大部分為砂層，泥漿相對(duì)密度應(yīng)控制在1.20～1.30之間，以便攜帶砂子，保證孔壁穩(wěn)定。鉆進(jìn)中應(yīng)隨時(shí)測(cè)定泥漿性能，確保注入泥漿性能指標(biāo)。操作時(shí)要掌握好鉆機(jī)起重鋼絲繩與高壓管的松緊度，減少晃動(dòng)。加接鉆桿前，應(yīng)先將鉆具提離孔底，待泥漿循環(huán)2～3min后再停泵加接鉆桿［4］。

4 清孔方法

4.1 清孔

清孔是保證在不塌孔的情況下，將樁孔底部的沉渣盡量排除干凈。按規(guī)范規(guī)定，清孔后孔底殘留的沉渣厚度，對(duì)于端承樁不得大于l00mm，對(duì)于摩擦樁不得大于300mm。清孔方法主要有吸漿法和抽漿法兩種。吸漿法的作用系借助泥漿泵的功力將孔底的殘留鉆渣(土、砂、礫等)在泥漿循環(huán)過(guò)程中不斷排出，使孔內(nèi)保持較純的泥漿。抽漿法是用壓縮空氣，將高壓空氣經(jīng)膠管及U型噴嘴端接膠管，另一端放人灌漿導(dǎo)管內(nèi)吹動(dòng)鉆孔內(nèi)的含水沉渣，由灌漿導(dǎo)管?chē)姵觥ＭǔＧ蹇追謨纱芜M(jìn)行，既在鉆孔結(jié)束后清孔一次，待鋼筋籠、導(dǎo)管安放完畢后再清一次孔。第二次清孔后應(yīng)馬上灌注混凝土，中間耽擱時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。

4.2 第一次清孔

樁孔成孔后，應(yīng)進(jìn)行第一次清孔，清孔時(shí)應(yīng)將鉆具提離孔底0.3～0.5m，緩慢回轉(zhuǎn)，同時(shí)加大泵量，每隔10min停泵一次，將鉆具提高3～5m來(lái)回串動(dòng)幾次，再開(kāi)泵清孔，確保第一次清孔后孔內(nèi)無(wú)泥塊，相對(duì)密度達(dá)1.20左右。

4.3 第二次清孔

鋼筋籠、導(dǎo)管下好后，要用導(dǎo)管進(jìn)行第二次清孔，第二次清孔時(shí)間不少于30min，測(cè)定孔底沉渣小于10cm時(shí)，方可停止清孔。

測(cè)定孔底沉渣，應(yīng)用測(cè)錘測(cè)試，測(cè)繩讀數(shù)一定要準(zhǔn)確，清孔結(jié)束后，要盡快灌注混凝土，其間隔時(shí)間不能大于30min。第二次清孔注入漿相對(duì)密度為1.10左右，漏斗粘度18～25s，第二次清孔后泥漿相對(duì)密度控制在1.15左右不超過(guò)1.20。

5 鋼筋籠的制作與吊放

5.1 鋼筋籠制作

鋼筋籠的制作必須符合設(shè)計(jì)和施工規(guī)范要求。對(duì)鋼筋籠的規(guī)格和外形尺寸進(jìn)行檢查，控制偏差在允許范圍之內(nèi)，主筋采用單面焊接，搭接長(zhǎng)度大于等于10cm。加強(qiáng)筋與主筋點(diǎn)焊要牢固，制作鋼筋籠時(shí)在同一截面上搭焊接頭根數(shù)不得多于主筋總根數(shù)的50%。由于使用的鋼筋不同，焊條應(yīng)根據(jù)母材的材質(zhì)合理選用。

5.2 吊筋長(zhǎng)度計(jì)算

公式如下：L=L1-L2+S

式中L ——吊筋長(zhǎng)度；

L1——護(hù)筒的絕對(duì)標(biāo)高；

L2——鋼筋籠頂絕對(duì)標(biāo)高；

S——護(hù)筒上口至固定鋼管的距離。

5.3 鋼筋籠吊放

鋼筋籠吊放采用活吊筋，一端固定在鋼筋籠上，一端用鋼管固定于孔口。要特別注意鋼筋籠吊環(huán)長(zhǎng)度能否使鋼筋準(zhǔn)確地吊放在設(shè)計(jì)標(biāo)高上，這是由于鋼筋籠吊放后是暫時(shí)固定在鉆架底梁上的。

5.4 鋼筋籠入孔

鋼筋籠入孔時(shí)，應(yīng)對(duì)準(zhǔn)孔位徐徐輕放，要注意鋼筋籠能否順利下放，按標(biāo)準(zhǔn)安裝好保護(hù)層墊塊，避免碰撞孔壁。當(dāng)?shù)醴攀茏钑r(shí)，不能加壓強(qiáng)行下放，因?yàn)檫@將會(huì)造成塌孔、鋼筋籠變形等現(xiàn)象，應(yīng)停止吊放并尋找原因，如果是因鋼筋籠沒(méi)有垂直吊放而造成的，應(yīng)提出后重新垂直吊放；如果是成孔斜而造成的，則要求進(jìn)行復(fù)鉆糾偏，并在重新驗(yàn)收成孔質(zhì)量后再吊放鋼筋籠。下籠過(guò)程中如遇阻，不得強(qiáng)行下入，應(yīng)查明原因處理后繼續(xù)下籠。每節(jié)鋼筋籠焊接完畢后應(yīng)補(bǔ)足接頭部位的箍筋，方可繼續(xù)下籠。鋼筋籠吊筋固定以使鋼筋籠定位，避免澆筑混凝土?xí)r鋼筋籠上浮。

6 澆筑混凝土成樁技術(shù)

水泥應(yīng)符合規(guī)范要求，采用P#8226;O32.5r水泥并經(jīng)過(guò)試驗(yàn)合格，嚴(yán)禁使用快硬型水泥，水泥必須有出廠合格證書(shū)，如果水泥出廠日期超過(guò)三個(gè)月對(duì)水泥質(zhì)量有懷疑時(shí)應(yīng)視不同情況進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，復(fù)驗(yàn)合格后方可使用。水泥在運(yùn)輸及堆放過(guò)程中應(yīng)有防雨、防潮措施，不同品種、標(biāo)號(hào)、生產(chǎn)廠家的水泥嚴(yán)禁使用在同一根樁混凝土中并應(yīng)分別堆放。

6.1 混凝土攪拌

施工現(xiàn)場(chǎng)設(shè)混凝土攪拌站，混凝土原材料投量允許偏差：水泥、水、外加劑為±1%；砂、石±2%。原材料投料時(shí)應(yīng)依次加入石、砂、水泥和外加劑，混凝土攪拌時(shí)間不小于90s。混凝土攪拌過(guò)程中應(yīng)及時(shí)測(cè)試坍落度和制作試塊，拌好的混凝土應(yīng)及時(shí)澆筑，發(fā)現(xiàn)離析現(xiàn)象應(yīng)重新攪拌；混凝土應(yīng)及時(shí)澆筑，發(fā)現(xiàn)離析現(xiàn)象應(yīng)重新攪拌，混凝土坍落度控制在18～22cm。

混凝土在攪拌時(shí)由專職試驗(yàn)員負(fù)責(zé)控制混凝土配制工作，加料控制在允許偏差范圍之內(nèi)。按規(guī)范要求制作試塊，試塊為150mm×150mm×150mm，每根工程樁做二組試塊，脫模后放入標(biāo)養(yǎng)室養(yǎng)護(hù)，28天后進(jìn)行試驗(yàn)。

6.2 混凝土澆筑

鉆孔灌注水下混凝土的施工主要是采用導(dǎo)管灌注，混凝土的離析現(xiàn)象還會(huì)存在，但良好的配合比可減少離析程度，因此，現(xiàn)場(chǎng)的配合比要隨水泥品種、砂、石料規(guī)格及含水率的變化進(jìn)行調(diào)整。為防止發(fā)生斷樁、夾泥、堵管等現(xiàn)象，在混凝土灌注時(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土攪拌時(shí)間和混凝土坍落度的控制。導(dǎo)管下至距孔底0.5m處。導(dǎo)管使用前需進(jìn)行通球和壓水試驗(yàn)，確保無(wú)漏水、滲水時(shí)方能使用，導(dǎo)管接頭連接處須加密封圈并上緊絲扣。為確保隔水塞順利排出先加一定量的砂漿，剪球后不準(zhǔn)再將導(dǎo)管下放孔底。初澆量要保證導(dǎo)管在混凝土中0.8～1.3m。混凝土坍落度采用180mm～200mm，并隨時(shí)了解混凝土面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋入深度。澆筑混凝土過(guò)程中提升導(dǎo)管時(shí)，由各機(jī)配備的質(zhì)檢員測(cè)量混凝土的液面高度并做好記錄，嚴(yán)禁將導(dǎo)管提離混凝土面，導(dǎo)管深度控制在3～8m，不得小于2m。導(dǎo)管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m～6m，不宜大于10m和小于lm，嚴(yán)禁把導(dǎo)管底端提出混凝土面。當(dāng)灌注至距樁頂標(biāo)高8m～l0m時(shí)，應(yīng)及時(shí)將坍落度調(diào)小至120mm～160mm，以提高樁身上部混凝土的抗壓強(qiáng)度。灌注接近樁頂標(biāo)高時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制計(jì)算最后一次混凝土量，使樁頂標(biāo)高比設(shè)計(jì)標(biāo)高高1.0米左右。混凝土澆筑過(guò)程中應(yīng)防止鋼筋籠上浮，混凝土面接近鋼筋籠底部時(shí)導(dǎo)管埋深宜保持3m左右，并適當(dāng)放慢澆筑速度，當(dāng)混凝土面進(jìn)入鋼筋籠底端1～2m時(shí)可適當(dāng)提升導(dǎo)管，提升時(shí)要平穩(wěn)避免出料沖擊過(guò)大或鉤帶鋼筋籠。

7 結(jié)論

為了防止鉆孔灌注事故的發(fā)生，必須充分了解地質(zhì)情況。充分做好準(zhǔn)備工作，熟悉掌握每道工序的技術(shù)。隨時(shí)注意施工動(dòng)態(tài)，將事故消滅在萌芽狀態(tài)。一旦發(fā)生事故，采用合理處理方法，以減少損失和工期延誤。

參考文獻(xiàn)

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