鉆孔灌注樁施工的質量控制

鄭 松

1 工程概況

泰達西區綜合服務區工程位于天津市東麗區軍糧城鎮，總建筑面積近52萬m2，其中三組團建筑面積6.3萬m2，由7棟 22層框架剪力墻結構住宅樓組成，基礎全部采用鉆孔灌注樁，樁徑600 mm，樁長30 m，總樁數749根。本工程鉆孔灌注樁數量多，工期要求緊，成樁質量要求高。

2 鉆孔灌注樁施工工藝

1)施工準備。施工準備包括:選擇鉆機、鉆具、場地布置等。鉆機是鉆孔灌注樁施工的主要設備，可根據地質情況和各種鉆孔機的應用條件來選擇，本工程根據實際情況選擇潛水鉆孔機。2)鉆孔機的安裝與定位。安裝鉆孔機的基礎如果不穩定，施工中易產生鉆孔機傾斜、樁傾斜和樁偏心等不良影響，因此要求安裝地基穩固。對地層較軟和有坡度的地基，可用推土機推平，再墊上鋼板或枕木加固。為防止樁位不準，施工中很重要的是定好中心位置和正確的安裝鉆孔機，對有鉆塔的鉆孔機，先利用鉆機的動力與附近的地籠配合，將鉆桿移動大致定位，再用千斤頂將機架頂起，準確定位，使起重滑輪、鉆頭或固定鉆桿的卡孔與護筒中心在一垂線上，以保證鉆機的垂直度。鉆機位置的偏差不大于2 cm。對準樁位后，用枕木墊平鉆機橫梁，并在塔頂對稱于鉆機軸線上拉上纜風繩。3)泥漿制備。鉆孔泥漿由水、黏土(膨潤土)和添加劑組成。具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具，增大靜水壓力，并在孔壁形成泥皮，隔斷孔內外滲流，防止坍孔的作用。調制的鉆孔泥漿及經過循環凈化的泥漿，應根據鉆孔方法和地層情況來確定泥漿稠度，泥漿稠度應視地層變化或操作要求機動掌握，泥漿太稀，排渣能力小，護壁效果差;泥漿太稠會削弱鉆頭沖擊功能，降低鉆進速度。4)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，首先要注意開孔質量，為此必須對好中線及垂直度，并壓好護筒。鉆好的孔應及時清孔，下放鋼筋籠和灌注水下混凝土。鉆孔的順序也應事先規劃好，既要保證下一個樁孔的施工不影響上一個樁孔，又要使鉆機的移動距離不要過遠和相互干擾。5)清孔。在終孔檢查完全符合設計要求時，應立即進行孔底清理，避免隔時過長以致泥漿沉淀，引起鉆孔坍塌。清孔方法視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。6)灌注水下混凝土。清完孔之后，就可將預制的鋼筋籠垂直吊放到孔內，定位后要加以固定，然后用導管灌注混凝土，灌注時混凝土不要中斷，否則易出現斷樁現象。

3 鉆孔灌注樁施工要點

1)成孔的垂直度。鉆孔灌注樁的垂直度是保證承載能力的重要指標，垂直度的檢測應該是保證樁身質量的重要環節。為避免鉆孔傾斜，在鉆機就位和鉆孔過程中，要隨時注意校核鉆桿的垂直度，發現傾斜及時糾正。對于地基不均勻，土層呈斜狀分布和土層中夾有大的孤石或其他硬物的情形，施工前必須作好準備。在不均勻地層中鉆孔時，使用自重大的鉆機和剛度大的鉆桿則較為有利。進入不均勻硬層、斜狀巖層和碰到孤石時，鉆速要打慢擋。處理大孤石和堅硬巖石，采用自重大的復合式牙輪鉆或換用沖擊鉆都是有效的方法。2)成孔的深度。a.如測量有誤則達不到設計深度。一般施工隊伍常用的測繩一經水泡就會出現收縮現象，有的收縮量可達1%左右，測50 m的孔就會產生0.5 m左右的誤差。采用細鋼絲測繩要當心數標松動錯位。避免誤測的辦法是在施工現場設置長度標記作為準繩，每次終孔都把測繩拿去核實。b.鉆孔入巖深度達不到設計要求。更多的是由于地層分布不均勻，如巖層分布成傾斜狀或起伏變化劇烈導致判斷失誤。入巖深度的控制因鉆孔工藝不同而有所區別。反循環工藝和沖擊鉆成孔的樁，可采用巖樣鑒別法。3)鉆孔的孔徑。在湖、塘、溝、谷與河漫灘地段新近沉積的黏性土和粉土中鉆孔容易出現縮孔現象。尤其要重視液性指數IL＞0.75呈現軟塑狀態和流塑狀態的黏性土，而在 IL＞1.0呈流塑狀態的淤泥質軟土層成孔縮孔現象更不可避免。與孔徑有關的質量問題有:a.由于孔徑小于規范要求，樁的截面縮小，承載能力降低，實際上降低了樁的安全系數。b.軟弱土層一般都在地層上部，縮頸現象也發生在此段，而樁的內力也是上段大，容易造成樁身抗壓強度不夠而破壞。c.由于孔徑達不到要求，導致鋼筋籠無保護層，樁的抗壓彎能力減弱或喪失。4)孔內的泥漿。在鉆孔灌注樁的施工中，泥漿質量差，會形成如下的不良后果:a.形成不了護壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脫落，導致孔壁穩定性差，在砂性土地層易于塌壁，在流塑狀黏土層則易于縮孔。b.泥漿稠度大、比重大，含砂率高，形成的泥皮質量差、厚度大，大大降低樁的側摩阻力。c.稠漿在鋼筋籠鋼筋上沉積粘附，導致鋼筋與混凝土握裹力降低。泥漿比重過大，使得混凝土水下灌注阻力增大，降低混凝土的流動半徑，使混凝土骨料大部分堆積在樁芯部位，而鋼筋籠外幾乎無骨料，不僅樁身質量不好而且樁的側摩阻力也難以發揮。故對泥漿質量的管理決不是個小問題，一定要按規范要求嚴格控制。5)孔內的沉渣與沉淤。沉淤的控制主要是提高泥漿質量和減少空孔時間。沉渣的清除采用反循環成孔工藝能達到較好的效果，速度能達到2 m/s～3 m/s，是正循環的40倍以上，故攜渣能力強。為此，本工程采用正循環成孔，反循環清孔的工藝。此法現場只需增加一臺6 m3的空壓機即可，費用不大，簡便易行，效果良好。6)混凝土的灌注。成孔后孔內混凝土的灌注是最后一道也是最關鍵的一道工序。在保證混凝土質量合格的前提下，導管法水下灌注混凝土質量難以控制。要克服很大的灌入阻力保證混凝土樁身質量，必須有相當大的沖擊力，沖擊力越大，完成混凝土灌注的時間越短，混凝土樁身越均勻。由于混凝土是由水泥、砂、石子配制的混合料，不同材料、不同粒徑則摩擦系數不一樣，因此僅靠靜力平衡產生的超壓力緩慢流淌，則易造成混凝土粗骨料在樁芯堆積，隨半徑增大而遞減。樁身不勻，則影響樁身混凝土的抗壓強度和樁的承載能力。

4 提議重視的幾點建議

經檢測，泰達西區綜合服務區三組團鉆孔灌注樁，靜載試驗結果全部滿足單樁承載力設計要求;低應變檢測結果，一類樁695根，占93%，二類樁54根，占7%，未出現三類樁，滿足設計要求。通過鉆孔灌注樁在泰達西區綜合服務區三組團的實際操作及檢測結果證明，為了提高建設工程鉆孔灌注樁的質量，施工中應從以下幾個方面進行嚴格控制并不斷進行研究、改進和提高:1)對施工單位鉆孔設備鉆頭的切削性能、泥漿的處理設備等與施工效率和質量有關的機具、儀器等都應進行檢查。2)不同的施工方法其效率和質量有很大的差異，施工時應從施工方法著手進行預先控制。3)認真研究質量檢測設備的準確性和可靠性，如大小應變動測的適用范圍等。檢測結果不準確易引起糾紛，處理不當會降低安全度，留下工程隱患。4)提高和完善管理水平，應強調過程控制和事前控制為主，建議擬定系統化的動態管理制度和方法。5)健全質量管理制度、提高質量意識，樹立質量第一和預控為主的觀念不斷更新質量理念。

[1] JGJ 94-94，建筑樁基技術規范[S].

[2] 《樁基工程手冊》編寫委員會.樁基工程手冊[M].北京:中國建筑工業出版社，1995.

[3] 全國監理工程師培訓教材編寫委員會.工程建設質量控制[M].北京:中國建筑工業出版社，2000.

[4] 趙志遠.鉆孔灌注樁的施工質量問題及措施[J].山西建筑，2009，35(21):212-213.