鉆孔灌注樁技術在高層建筑基礎中的應用

羅瑞忠

[摘要]首先,簡要介紹應用鉆孔灌注樁的高層建筑工程;然后,闡述鉆孔灌注樁的關鍵施工技術;最后,對施工中常見質量問題進行分析,并提出相應的處理措施。

[關鍵詞]鉆孔灌注樁 施工技術 高層建筑

中圖分類號:TU97文獻標識碼:A文章編號:1671-7597(2009)0920103-01

一、工程概況

某工程為商品房住宅小區,框剪結構,由2幢20層主樓組成,設計2層地下室。根據地質勘察報告,該場地巖土層自上而下可劃分為:

1.素填土,成分以粘性土為主;2.粉質粘土,系風化殘積土;3. 中風化鈣質頁巖,成分主要為泥質,次為鈣質,風化裂隙發育;4.硬塑粘土夾碎石,以粘土為主,碎石成分為中風化鈣質頁巖、中風化炭質頁巖,該層呈透鏡體;5.中風化炭質頁巖,主要成分為方解石、次為炭質。

分析場地的地層情況,確定該高層住宅樓樁基礎形式采用鉆孔灌注樁,第五層中風化炭質頁巖作為樁基礎持力層,工程樁總數為128根,樁徑為φ1000mm～φ2000mm,設計樁長為15～20m,樁身砼設計強度為C40,承載力設計值為7400～29000KN。

二、鉆孔灌注樁施工

鉆孔灌注樁施工工藝流程:排除障礙物、平整場地～泥漿制備～埋設護筒～放樣定位、搭設鉆機平臺～檢驗垂直度、安裝鉆機并定位～鉆孔～清孔并檢查成孔質量～鋼筋籠制作及安裝～二次清孔～安設導管～灌注砼～拔出護筒～養護(檢查質量)。下面介紹鉆孔灌注樁施工中的關鍵技術。

(一)鉆孔。鉆孔是一道關鍵工序,在施工中必須嚴格按照操作要求進行,才能保證成孔質量。1.鉆具聯結要牢固,鉛直,初期鉆進速度不要太快;2.鉆進過程中,經常測試泥漿指標變化情況,并注意調整鉆孔內泥漿濃度;3.經常檢查機具運轉情況,發現異常情況立即查清原因,及時處理;4.經常注意觀察鉆孔內附近地面有無開裂或護筒、樁架是否傾斜。

(二)清孔。鉆孔的深度、直徑、位置和孔形直接關系到成裝置量與樁身曲直。1.鉆孔到設計深度后,應對孔徑,孔偏斜度、孔深等進行驗收,在檢查完全符合設計要求時,應立即進行清孔,避免隔時過長以致泥漿沉淀,引起鉆孔坍塌;2.清孔方法是隨著使用的鉆機不同而靈活應用。通常可采用正循環旋轉鉆機、反循環旋轉機真空吸泥機以及抽渣筒等清孔;3.清孔時應保持鉆孔內泥漿面高于地下水位1.5-2.0m防止塌孔;4. 清孔達到要求,由監理工程師再次驗收孔深,泥漿和沉渣厚度。

(三)鋼筋籠制作與安裝。1.鋼骨架采用現場綁扎,鋼筋的進料、除銹、下料、彎制等均符合設計及規范要求;2.在下吊時注意骨架不得變形,因此綁扎或焊接點的密度要多;3.為確保保護層厚度可用預制砼墊塊綁扎與鋼架四周,預制砼墊塊厚度為容許的最小保護層厚度;4.鋼骨架放入時利用鉆孔機架緩慢放下,并控制好標高,當最后的砼初凝時,應割斷鋼骨架的吊環,使鋼骨架不影響砼收縮,避免鋼筋和砼分離;5.鋼筋骨架制作和吊放的允許偏差:主筋間距±10mm;箍筋間距±20mm;骨架傾斜度±0.5%;骨架外徑±10mm;骨架中心平面位置20mm;骨架保護層厚度±20mm;骨架頂端高程±20mm。

(四)灌注砼。1.灌注砼前,應進行終孔檢測。砼拌和物運至灌注地點時,應檢查其均勻性和坍落度,如不符合的要求,應進行第二次拌和,二次拌和仍達不到要求,不得使用。2.樁采用導管法輸入灌澆,導管為鋼管,直徑25cm,每節長為2M,導管入孔時絲扣接頭接長下放,當導管底部離澆搗處30～50公分時,停止接管,然后安裝漏斗,準備灌注砼。3. 在整個灌注時間內,出料口應伸入先前灌注的砼內至少2m,以防止泥漿及水沖入管內,且不得大于6m。4.砼應連續灌注,中斷時間不超過30分鐘,澆灌砼需每根樁一次澆搗完成。5.灌注的樁頂標高應比設計高出一定高度,一般為0.5-1.0m。6.砼灌制完成后,立即拔出護筒,拔出的護筒應清洗干凈,移至下一樁位埋設。

三、鉆孔灌注樁易發主要質量問題及對策

僅對本工程地質條件樁基施工造成的孔壁坍塌、樁身縮頸、鉆孔偏斜問題進行分析并給出防治措施。

(一)孔壁坍塌

1.原因分析。(1)泥漿比重不夠,未形成堅實可靠的護壁;(2)孔內水頭高度不夠,或孔內出現承壓水,降低了靜水壓力;(3)護筒埋置太淺,下端孔口坍塌;(4)在松砂層中鉆進時,進尺太快;(5)提住鉆頭鉆進時,回轉速度過快,空轉時間太長。

2.預防措施。(1)在松散粉砂土或流砂中鉆進時,應控制進尺,選用較大比重、粘度、膠體率的優質泥漿;(2)小心輕放鋼筋籠保護孔壁;(3)加強護筒固定措施;(4)嚴格控制沖程高度和炸藥用量。

3.處理方法。(1)如發生孔口坍塌,可回填,重新埋設護筒再鉆;(2)如發生孔內坍塌,判明坍塌位置,回填砂和粘土混合物到坍孔位置以上1-2米,如孔壁坍塌嚴重應全部回填,待回填物沉積密實后再行鉆進。

(二)樁身縮頸

1.原因分析。灌注砼過程中孔壁坍塌內擠:地層條件差,流砂、淤泥層厚;鋼筋籠外砼離析,充填不緊密;砼澆注中斷,導管上拔時管口脫離砼面,泥土擠入樁位。

2.預防措施。改變施工工藝,加速澆注砼進程;縮短成孔與澆注砼之間的停孔時間:改變砼塌落度。摻外加劑;嚴防導管管口超出砼面高程。

3.處理方法。不嚴重者核算其實際承載力;嚴重者補樁,以兩根較小直徑者代著原來一根直徑較大者,等代補樁;補錨桿靜壓樁。

(三)鉆孔偏斜

1.原因分析。(1)鉆孔中遇較大的孤石或探石頭;(2)擴孔較大處,鉆頭擺動偏向一方;(3)鉆機底座未安置水平或產生不均勻沉陷;(4)鉆桿彎曲,接頭不直。

2.預防措施。(1)安裝鉆機時要使轉盤、底座水平,起重滑輪緣、固定鉆桿的卡孔和護筒中心三者應在一條豎直線上,并經常檢查校正;(2)由于主動鉆桿較長,轉動時上部擺動過大。必須在鉆架上增添導向架,使其沿導向架向下鉆進;(3)鉆桿、接頭應逐個檢查,及時調正。主動鉆桿彎曲,要用千斤頂及時調直;(4)在有傾斜的軟、硬地層鉆進時,應吊住鉆桿控制進尺,低速鉆進。或回填片石、卵石沖平后再鉆進。

3.處理方法。查明鉆孔偏斜的位置和程度。一般可在偏斜處吊住鉆頭上下反復掃孔,使鉆孔正直。偏斜嚴重時,應回填砂粘土到偏斜處,待沉積密實后再鉆。沖擊鉆進時,應回填砂礫石和黃土待沉積密實后再鉆進。

四、工程檢測

對工程的鉆孔灌注樁主要采用了如下幾種檢測手段:1.成孔質量檢測,檢測數量300個。2.試樁載荷試驗,檢測試樁數量10根。3.高應變動力檢測,檢測數量20根。4.低應變動力檢測,檢測數量40根。

檢測結果:本工程的鉆孔灌注樁的檢測參數均滿足設計要求。

參考文獻:

[1]張忠亭等著,鉆孔灌注樁設計與施工,中國建筑工業出版社,2007年02月.

[2]張忠苗主編,樁基工程,中國建筑工業出版社,2007年12月.

[3]劉金波主編,建筑樁基技術規范理解與應用,中國建筑工業出版社,2008年09月.