鉆孔灌注樁的施工工藝研究

摘要: 鉆孔灌注樁基礎作為深基礎的一種，由于它具有適應性強、對鄰近建筑物影響較小、抗震性能強、施工噪音小、無振動、所需設備簡單、操作方便、施工安全等優點，在世界范圍內得到了廣泛的應用。筆者結社自身工作實踐，探討和研究了鉆孔灌注樁的施工工藝。

關鍵詞: 鉆孔灌注樁;施工工藝;深基礎

引言

鉆孔灌注樁是目前公路橋梁中廣泛采用的基礎形式，具有適應性強、成本適中、施工簡便等特點。鉆孔灌注樁適用于除淤泥及流砂地質以外的任何地質情況，如砂性土、粘性土、碎石、卵石等。鉆孔灌注樁還能適用于不同的水文條件，深水水流平衡時可采用架設平臺的方法施工，淺水時可采用圍堰筑島的方法施工，同時樁結構的不同還可以適應不同荷載性質和上部結構特征。采用鉆孔灌注樁施工還可以加快施工速度。

施工工藝

一、鉆孔

1、施工準備

鉆機進場后，應對鉆機及相應機械進行檢查維修，并進行運轉調試。施工隊伍要合理配置場地，做好樁機就位時的場地整理，鋼筋棚的規劃設置工作。陸地樁采用推土機配合人工平整場地、清除雜物。水中樁則打入木樁搭設水中平臺，或采用圍堰的方法。鋼筋加工場地高出地面10cm以上，并且地面要求硬化處理，成型鋼筋籠架空放置，高出地面20cm以上。并準備數根木樁，用來護樁。相應的探孔器、測繩等也應逐步落實就位。

2、測量定位

采用全站儀進行放樣。放樣完成后采用換復測和拉距(縱、橫向)檢查的辦法反復定測，確保正確無誤，然后設置十字型護樁。注意在埋設護樁時必須用水泥砂漿(或砼)包裹，并標識明確，鉆機就位前認真核對樁位。

3、鉆孔準備

埋設護筒: 護筒采用鋼護筒，壁厚在6mm以上，陸地樁護筒埋置深度在2m以上，水中樁護筒刃腳插入粘土中，深度不小于2m。護筒埋設水平偏差小于5cm，豎直傾斜不大于1%。在護筒四個方向對稱設置定位鋼筋，以檢測鋼筋籠是否偏位，同時護筒底部和四周所填粘質土必須分層夯實，護筒高度宜高出地面0.3m，若在水中，則應高出最高水位1.5m。

泥漿的制備:泥漿由粘土和水拌和而成，必要時摻入一定比例的外加劑，使制備的泥漿滿足以下列指標:比重1.2~1.05，粘 度16~22秒，含砂率8~4%。在橋旁設置制漿池、沉淀池，并用循環槽連接。制漿池的尺寸可以根據樁徑大小、樁長的長短來靈活的制備。

4、鉆機就位

安裝鉆機時，要求轉盤中心同鉆架上的起吊滑車在同一垂直線上，鉆桿位置偏差不得大于2cm。安裝鉆機底座應支墊平穩，以防鉆機傾斜或位移。鉆機就位后，其護筒底標高及轉盤標高必須由現場技術員親自測量，并對測繩進行標驗。在鉆機就位后，應把相應的鉆機銘牌、所施工的樁號、日期、負責人等填寫完善，掛在鉆機旁。

5、鉆孔

開鉆準備工作完成后，經監理工程師對鉆機位置、水平度、垂直度及鋼筋籠等檢驗合格后，方可進行開鉆。開始鉆孔時，應稍提鉆桿，在護筒內旋轉造漿，開動泥漿泵進行循環，待泥漿均勻后，以低檔、慢速開始鉆機，使護筒腳處有牢固的泥漿護壁。鉆至護筒腳下100厘米后，方可按土質情況以正常速度鉆進。鉆進過程中應經常注意土層變化，每進尺2m，或在土層變化處應撈取渣樣，判斷土層，記入鉆孔記錄表并與地質剖面圖核對。

6、清孔

鉆孔達到圖紙規定深度后，開始清孔。

清孔結束后，沉淀厚度應符合圖紙要求。

二、灌注水下砼

1、鋼筋骨架及導管的安裝

鋼筋骨架應嚴格按設計圖紙制做，在現場采用整體制做制作成型，運至井邊吊裝放到井下。鋼筋骨架吊裝時，應有臨時加強措施，防止鋼筋骨架在吊裝過程中變形。吊裝中應使鋼筋骨架保持垂直穩定，緩慢下放，不碰觸井壁;鋼筋吊裝就位后，應做好定位檢查工作，保證定位準確。并采取措施進行固定，防止在砼灌注過程中鋼筋骨架上升、移位。導管吊裝:吊裝時導管應始終保持垂直，并位于井孔中心，不得斜靠鋼筋骨架。

2、水下砼的灌注

灌注砼前，再次探測孔底泥漿沉淀厚度，如大于設計規定值時，應再次采取清孔措施，但應注意孔壁的穩定，防止坍孔;運至現場的砼應檢查其均勻性和坍落度，如不符合要求不得使用;首批砼灌注時，導管下口距孔底為20-40cm，導管埋入砼中應不少于1m，并應檢查導管內確無漏水現象。水下砼灌注工作應連續作業，自起始澆注至全部樁孔澆注完成，中間不得停止作業或間斷操作，拆卸導管時間應盡量縮短，并應事先做好夜間照明措施;在灌注過程中應隨時探測井孔內砼的位置與導管下口的位置，以計算導管埋置深度。導管埋深最少2m，最大不應超過6m。探測砼表面高度時使用測探錘;在整個灌注過程中，都應認真記錄。把砼灌注情況包括灌注時間、砼埋置深度、導管拆除、砼坍落度以及天氣情況、灌注過程中發生的問題等記錄清楚。

灌注過程中砼在不同部位時注意事項:砼面接近鋼筋骨架下口時，使導管保持稍大的埋深，并放慢灌注速度，以減少砼的沖擊力，防止鋼筋骨架上浮;砼表面進入鋼筋骨架一定深度后，應適當提升導管，以增加砼對下部鋼筋骨架的埋深，增加握裹力;在灌注將近結束時，應設法加大砼沖擊力，進一步稀釋泥漿，盡可能掏出部分沉淀渣，使灌注工作順利進行;砼最后灌注高度一般要高出設計高程0.5-1.0m，以便基坑開挖后鑿除。在撥除最后一節導管時應放慢速度，防止泥漿擠入導管下孔口。砼灌注后，應立即撥出整體式剛性護筒。砼灌注是整個灌注樁的中心環節，從灌注一開始就必須認真注意，嚴格要求進行，防止出現任何事故。一旦出現差錯，發生事故，無論在灌注之初、灌注中期和后期發生問題，都應采取相應措施和辦法，進行處理。

3施工中應做好以下七方面的工作

隨著公路建設的飛速發展，公路等級的提高，市場競爭的激烈，在施工中要達到各項規范的要求。具體做法是:分項分部工程不達到標準不準進行下道工序的施工;質量與材料控制、過程控制要全部達到規范標準的要求;合理的進度安排、優良的技術措施為保證施工質量打下基礎。同時還應建立“四檢”制度，即:各工種的自檢、工種間的相互交接檢查以及質控人員的專業檢查、最后由監理驗收。

施工中應做好以下工作:

1、鉆機安裝就位后精心調平，確保施工中不發生傾斜位移。

鉆機就位前，對鉆機的各項準備工作進行檢查，鉆機就位后，底座平整，立架牢固，以免在鉆進運行中產生位移和沉陷。在鉆進過程中要經常檢查鉆機，如有傾斜或位移，要及時糾正。

2、做好終孔前的清孔工作，并盡量縮短清空后至灌注前的時間。

清孔的目的是抽換孔內泥漿，清除孔內的鉆渣和孔底沉淀層，盡量減少孔底的沉淀厚度，以保證鉆孔樁水下混凝土的灌注質量保證原有基樁承載力，并給混凝土灌注創造良好的條件，使探測準確，從而保證導管底端與孔底的距離準確。鉆孔時決不能以加深孔底深度的方法代替清孔。如果不清孔，或者清孔不徹底，則泥漿濃度過大，使孔底沉淀加厚，影響混凝土灌注的順利進行且降低基樁的承載力。同時，鋼筋骨架表面粘著一層薄的泥漿膜，減小鋼筋與混凝土之間的粘著力，影響樁的強度。在實際施工中清孔后泥漿比重控制在1.03~1.1之間最為合適。

3、重視灌注前的準備工作

在灌注之前，仔細檢測孔底標高，使沉淀厚度既不影響設計樁長又滿足規范要求。實踐證明，在開始灌注混凝土時導管底部距孔底在0.3~0.4米左右高度最佳。如果導管底端距孔底過低，則混凝土沖不出導管，導致灌注失敗。而導管底端距離孔底過高，會使混凝土埋深小或混凝土埋不住導管，使導管進水出現斷樁事故。此外，在首批混凝土灌注前，由質控人員認真檢查混凝土的和易性也非常重要，如果混凝土不符合要求應打回，以確保首批混凝土的順利灌注。

4、加強混凝土現場質量控制，保證混凝土有良好的塌落度和施工連續性。

混凝土是橋梁工程的重要建筑材料之一，而且又是唯一能在施工過程中實行現場控制確保其各種性能指標的材料。因此，混凝土灌注直接關系到橋梁的質量，由于在施工過程中，每棵樁的灌注需要一定時間，所以在灌注時如果把和易性差的混凝土、初凝硬化了的混凝土倒入導管中，失去流動性的混凝土就會導致灌注混凝土失敗，出現斷樁事故，造成嚴重后果。這樣不僅影響施工進度，還會給施工造成很大的經濟損失。所以保證混凝土質量是完成灌注樁的關鍵，那么怎樣才能保證混凝土質量呢?

⑴集料宜采用天然無棱角的顆粒，且具備良好的級配。

⑵控制最大粒徑，骨料最大粒徑不應大于導管內徑的1/6~1/8和鋼筋最小凈距的1/4，同時卵石最大為40mm、碎石最大為25mm。

⑶細骨料宜采用級配良好的中砂。混凝土的含砂率宜采用40%~50%，水灰比宜采用0.5~0.6。

⑷通過0.25mm篩孔的集料的重量為集料總重的6~10%。

⑸水泥初凝時間不宜早于2.5小時，水泥標號不宜低于325號(即32.5MPa)，每立方米混凝土水泥用量不應少于350kg。

⑹施工塌落度控制在18~22之間。

施工使用的配合比一定要通過實驗室混凝土配合比試驗后方可使用。工地施工中還要控制現場砂、石的含水量，使施工配合比趨近于設計值。在實際施工中，質控人員除用塌落度控制混凝土的和易性外，還應在水泥用量、骨料級配等各方面嚴格控制。經常校正拌和機械計量儀器，使各材料用量盡量準確，這樣才能更有效地保證灌注混凝土的順利完成。

5、保證導管埋置深度

施工中保證導管的埋置深度，避免提升導管時，把導管拔漏造成斷樁事故。在灌注后期，考慮到樁底沉渣和樁壁不穩定顆粒由于混凝土的沖擊與流動，一部分沉渣和不穩定顆粒將混入混凝土上面，使表層混凝土上面有一層較厚而且比重較大的泥漿，使測深出現誤差，應適當加大導管埋置深度，保障混凝土的灌注質量，使混凝土內無沉渣等雜物。

6、防止鋼筋骨架上浮

在混凝土灌注過程中，有時會出現鋼筋骨架上浮現象。在混凝土澆筑過程中，當混凝土未灌注到鋼筋骨架前，盡量加快混凝土的灌注速度，來縮短混凝土的灌注時間，使表層混凝土接近骨架底端，混凝土有良好的和易性。當混凝土面上升至鋼筋籠底部附近時，應放慢澆筑速度，以免鋼筋籠隨混凝土面上升而造成鋼筋籠的上浮。當混凝土進入鋼筋骨架4~5m以后，適當提升導管，減小導管埋置深度，以增加鋼筋骨架在導管口以下的埋置深度，從而增加混凝土對鋼筋骨架的握裹力。

7、施工中易出現的問題及對策

遇有坍孔，應仔細分析，查明原因和位置，然后進行處理。坍孔不嚴重時，可回填至坍孔位置上，并采用改善泥漿性能、加高水頭、埋深護筒等措施，繼續鉆進。坍孔嚴重時，應立即將鉆孔全部用砂或砂礫加粘土回填，待回填物沉積密實后，重新開鉆。發生孔口坍塌時，可立即拆除護筒并回填鉆孔，重新埋設護筒再鉆。

灌注混凝土時經常出現:

1、首批混凝土灌注后導管進水，應將灌注的混凝土吸出，重下導管，重新灌注。

2、在混凝土面處于井孔水面以下不很深的情況下導管進水時，可采用導管底部設置防水塞，將導管重新插入混凝土內，恢復灌注。

3、灌注開始不久發生導管堵塞時，可用長桿沖搗或用附著式振搗器振動導管。

4、灌注過程中如發生坍孔，要查明原因，采取加大水頭、排除振動等。然后用吸泥機吸出坍入的泥土，如不繼續坍孔，可恢復灌注。

5、灌注開始后不久發生故障，用前述方法處理無效時，應及時將導管拔出，將已灌注的混凝土吸出，將鋼筋骨架抽出，然后重新清孔、吊裝鋼筋骨架和灌注混凝土。

參考文獻:

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