提高鉆孔灌注樁質量的措施

鉆孔灌注樁屬于地下隱蔽工程，由于橋址處的水文和地質條件復雜，橋孔施工普遍存在流砂層坍孔、卵礫石成孔與護壁困難，在鉆孔樁施工中工序較多，工藝流程相互銜接緊密，環環相扣，不宜長時間中間停頓;主要工序的施工都在水下及地下進行，不宜監視;同時，影響施工正常進行和施工質量的因素多，難以全部預見，則不可避免出現諸如:坍孔、縮徑、樁端沉渣過厚和泥漿護壁增大、樁身夾泥和離析、鋼筋籠位置與標高不當等現象，總的來說，在同等條件下樁身直徑越小，出現質量隱患的概率越大。

1 坍孔

1．1 坍孔的原因

1)存在不穩定地層，當地層中砂礫、卵石層過厚，施工中孔內水流失，孔內水頭高度不夠，泥漿壓力不足引起坍孔。

2)地層中存在雜填土過厚，操作中不執行操作規程，野蠻施工，快速進尺，造成孔避周圍不堅實，從而在快速鉆進中發生坍孔。

3)護筒的埋置深度沒有根據實際地質條件和設計要求確定，由于埋置太淺，孔口坍塌或附近地面受水浸濕泡軟，當受到鉆機的沖擊振動時造成坍孔。

4)泥漿材料沒有依據鉆孔的工程地質和鉆機的性能要求選取，泥漿性能指標不符合要求，比重不夠未形成堅實泥皮有效保護孔壁而坍孔。

5)終孔檢查合格后，清孔會使泥漿比重、粘度等指標降低，清孔—灌注間隔停頓時間過久，孔壁地層應力產生蠕變，導致坍孔。

6)鋼筋籠的安裝過程中，操作不當使鋼筋骨架在吊入孔內時碰撞孔壁，導致坍孔。

1．2 防止坍孔的措施

1)地層中砂礫、卵石層過厚，孔內水頭高度不夠，泥漿壓力不足引起坍孔問題。

我國橋梁樁孔施工，因為受工程地質條件影響，多數都不得不穿過厚度不同的河床砂礫、卵石層。這些砂礫、卵石層普通具有松散、高孔隙比、高水頭性、高飽和、內摩擦角很小、內聚力為零等特點。所以了解掌握橋樁各孔的地質鉆探資料，根據資料進行設備、工藝、泥漿材料的選型以及合理施工方案的制定就成為施工準備階段的重要工作，在施工方案中分析各種不利因素，制定針對性措施。根據力學原理測算，為了保證當孔內支護力大于砂礫、卵石層側壓力，必須在孔內設置滿足壓力要求高度的水頭，水頭形成對孔壁的靜水壓力，在靜水壓力和孔壁圓環作用的組合作用下，孔壁始終保持穩定，同時能夠有效防止因施工中孔內水流失，孔內水頭高度不夠，泥漿壓力不足造成的流砂坍孔。

2)泥漿性能指標不符合要求，泥漿比重不夠未形成堅實泥皮有效保護孔壁而坍孔。

鉆孔泥漿由水、黏土(膨潤土)和添加劑組成，在成孔施工中，泥漿具有懸浮鉆渣、排渣、潤滑鉆具、冷卻鉆頭、增大靜水壓力、在孔壁形成泥皮、隔斷孔內外滲流等重要功能。因此泥漿比重的選擇及泥漿性能指標符合要求性就至關重要。在施工中如果使用泥漿比重太小，那么泥漿具有的懸浮鉆渣、排渣等能力會受到很大影響，同時泥漿護壁效果也大大降低;反之泥漿比重太大，鉆頭在鉆進中會由于泥漿太稠，阻力增大，鉆進速度將會受到影響，增加鉆進成本，同時孔壁泥漿增加了附著量，自重增加對平衡狀態不利，清孔時還會增加技術困難和經濟成本。最重要的是泥漿性能指標不符合要求，泥漿比重不夠未形成堅實泥皮有效保護孔壁而發生坍孔事故。

在施工中應按土的塑性指數和黏土顆粒含量來選擇黏土。通常采用塑性指數大于25、粒徑小于0．005 mm、顆粒含量大于50%的黏土，摻入碳酸鈉0．3%～0．4%，通過人工或泥漿攪拌機調和，儲存在泥漿池內，再用泥漿泵輸入鉆孔內。需要注意的是在砂性土、砂礫或卵石中鉆孔，事先需要準備充足數量的黏土(一般約為鉆孔體積的70%～80%)。泥漿材料的選定和基本配合比的確定應以最容易坍塌的土層為主，并通過試成孔做進一步修正，一般在黏性土中用比重1．0～1．3左右的泥漿，可收到滿意的效果，但是在砂礫、卵石層土中，一般要用比重為1．2～1．6的泥漿。比重過大或過小的泥漿將影響鉆進速度或導致坍孔。所以，泥漿比重和粘度的選擇調制在鉆孔中起著非常重要的作用。

3)護筒的埋置深度沒有根據實際地質條件和設計要求確定，當受到鉆機的沖擊振動時造成坍孔問題。

護筒能隔離地表水、保護孔口地面、穩定孔壁、防止坍孔。護筒埋設深度樁孔施工有重要影響，一般在黏土中埋設不宜小于1 m，砂土中不宜小于1．5 m，埋置太淺，護筒根部土體會因失穩而發生流土、管涌現象;埋置太深，又會造成鋼材、振沉設備和人員等不必要的浪費。因此，有必要根據實際地質條件和設計要求確定護筒的埋置深度，同時埋設護筒時應在護筒底部用300 mm厚的黏土夯實，周圍宜對稱分層夯填黏土，回填密實，增加護筒的穩定性，保證孔口附近地面不受水浸泡而變得濕軟和在受到鉆機的沖擊振動時孔口不坍孔。

另外，施工中必須嚴格按照施工規范，在河床水位較深或汛期，嚴格控制護筒內水頭高度，必要時應采取升高護筒，增加水頭，確保水頭相對穩定;嚴格各道工序的質量檢驗與驗收，穿過較厚的砂層、卵石層時，成孔速度應控制在2 m/h以內，泥漿粘度為20 s～30 s、密度為 1．3 g/cm3～1．4 g/cm3、含砂率不大于 6%，若孔內自然造漿不能滿足以上要求，可采用加黏土粉、木質素的方法，改善泥漿性能，使黏土膏擠入孔壁起護壁作用;嚴格掌握成孔—灌注時間差，保證鉆孔內必要的水頭高度，清孔時應指定專人補水，清孔后停頓時間不要過久，灌注混凝土速度要快，沒有特殊原因，鋼筋骨架安放后應立即灌注混凝土;鋼筋籠應吊直對準鉆孔中心緩慢放入等措施保證施工質量。

最后，發生孔口坍塌時，可立即拆除護筒并回填鉆孔。如果砂礫，卵石層發生孔內坍塌，應立即停止鉆進，判明坍孔位置，回填土或黃土混合物到坍孔位置以上1．0 m～2．0 m。嚴重坍孔應全部回填，待回填物沉積后，再進行鉆孔，并掌握好泥漿比重和泥漿性能指標。

2 縮徑

2．1 縮徑的原因

在鉆進成孔過程中，由于地層在應力釋放過程中發生緩慢變形，導致樁孔孔徑變小，從而造成樁截面變小，出現縮徑現象。樁基混凝土鋼筋保護層變薄甚至裸露，鋼筋銹蝕嚴重，嚴重影響混凝土樁基的耐久性。同時由于樁徑變小，也嚴重影響混凝土樁基的強度，剛度，穩定性。

2．2 防止縮徑的措施

在鉆孔過程中，經常使用和樁徑一致的測孔器，隨時檢查成孔情況，發現孔徑變化超出允許范圍，及時使用鉆機進行掃孔;合理組織勞動施工，利用有利資源，在條件允許的范圍內，加快成孔速度，減少孔壁應力變形時間;成孔后，及時檢查驗收孔徑、孔深等技術指標，合格后，立即進行安裝鋼筋籠，及時快速下套管和澆筑混凝土，盡量減少孔壁應力變形時間。

3 樁端沉渣過厚和泥漿護壁增大

3．1 樁端沉渣過厚和泥漿護壁增大的原因

孔底沉渣過厚是因為清孔泥漿質量差，清孔無法達到設計要求。施工中，由于泥漿性能指標不達標、泥漿比重不合規、泥漿比重不隨地質條件變化動態調整、吊下鋼筋籠時碰壁造成坍孔，而鉆孔清渣使用施工中泥漿做介質，不可能將沉渣全部清除;二次清孔與下鋼筋籠、下套管、混凝土澆筑之間會有時間差，造成孔內泥漿內沉渣部分沉淤。上述兩種原因出現孔底沉渣過厚超標等現象，會使樁尖承載力降低，或引起樁尖混凝土產生夾泥夾渣，甚至發生斷樁。泥漿相對密度過高，致使“泥壁”愈來愈厚，使澆灌的混凝土與地基之間形成一層“潤滑劑”，大大降低混凝土與土體間的側向摩阻力，尤其會使摩擦樁承載力大大降低。

3．2 防止樁端沉渣過厚和泥漿護壁增大的措施

從源頭做起，嚴格控制泥漿比重和各性能指標，一般鉆進時，泥漿密度控制在1．10 g/cm3～1．25 g/cm3之間，兩次清渣時泥漿密度控制在1．10 g/cm3～1．18 g/cm3之間;合理施工組織，合理資源投入全面縮短鉆孔、成孔、驗孔、下鋼筋籠、混凝土澆筑時間，根據不同地質條件合理選擇正、反循環鉆機，合理選擇鉆進參數，控制成孔、成樁時間，成孔時控制鉆孔轉速和進鉆速度，利用鉆桿擾動使孔壁形成不規則鋸齒狀，增大樁基與土層接觸面積，提高側向摩阻力，連續澆灌不停頓，將泥漿留孔總時間控制在5 h以內，徹底消除厚泥漿壁現象;加強施工過程管理，嚴格質量控制，加強質量檢測和驗收，提高混凝土灌注質量，加強灌注過程中的導管振動、振動密實，確保混凝土密實度。

4 樁身夾泥和離析

1)樁身夾泥和離析的原因。混凝土灌注施工中，工程地質條件不良，地下水位較高，泥漿質量較差等都容易引起孔壁坍塌，造成樁身夾泥;導管埋深不合理，導管埋入混凝土過深，拔管時間掌握不好，導管上拔時，底部混凝土已快初凝，后續混凝土沒有及時充填，造成泥漿嵌入;混凝土澆筑到上部，導管埋深控制不良，灌注時產生超壓力造成淺部混凝土的夾泥;樁身離析，主要產生在孔底，偶然也出現在樁身，主要原因是混凝土質量差和混凝土均勻密實不夠。

2)防止樁身夾泥和離析的措施。混凝土灌注施工中，嚴格控制泥漿質量，及時分析灌注記錄，防止孔壁坍塌;導管埋置過深宜造成出料困難，施工緩慢，埋置過淺灌注的混凝土壓力超過管外混凝土和泥漿阻力，造成混凝土頂面沖翻現象，因此導管的埋深宜控制在2 m～6 m之間，分別采用重錘實測孔內混凝土面和理論灌入量計算孔內混凝土面，取兩者的低值來控制拔管長度，并有專人負責指揮，確保導管埋深不小于2 m，灌注過程中確保孔內混凝土頂面均勻上升，泥漿無劇烈翻滾現象;鉆孔灌注樁一般采用水下混凝土，混凝土原材料的變化及配合比的誤差都在不同程度上影響樁的質量，施工難度大，強度易受外界影響，再加上施工中不易控制振搗和密實環節，所以，要保證施工質量必須對工程所用的材料和外摻劑進行嚴格全面選擇，通過理論配合比、試驗配合比、施工配合比的過程控制保證混凝土的施工配制強度。

5 鋼筋籠位置與標高不當

5．1 鋼筋籠位置與標高不當原因

鉆孔灌注樁鉆孔施工中，由于鉆孔垂直度不符合規范要求，造成鉆孔偏斜，地層應力釋放造成縮徑，孔壁存在探頭石等造成鋼筋籠無法下到設計要求位置;鉆機鉆進過程中振動影響和孔口泥漿浸泡，造成孔口標高和鉆機標高發生變化，再依據上述標高參照時造成鋼筋籠位置與標高不當;鋼筋籠依據設計要求，不是下放到孔底時，吊繩測量錯誤造成鋼筋籠位置與標高不當;灌注樁灌注施工時，鋼筋籠按設計要求一般不下到底，當灌注至距鋼筋籠下1 m左右提升導管，灌注混凝土自導管流出后，有較大沖擊力，會推動鋼筋籠上浮;混凝土灌注高度超過鋼筋籠時，因導管埋深控制不好，混凝土本身初凝時間較短，當灌注時間較長，會使混凝土與鋼筋籠有一定握裹力，從而導致混凝土在導管流出后向上頂升時，帶動了鋼筋籠上移。

5．2 鋼筋籠位置與標高不當的措施

鉆孔施工時應壓實整平施工場地，嚴格檢查鉆機的平整度和主動鉆桿的垂直度，必要時在鉆桿上加設扶正器，保證鉆孔垂直度，成孔后及時使用驗孔器驗孔，同時提高各工序施工速度，消除探頭石和地層應力釋放變化時間;加強測量控制，鉆孔完成后，必須重新測定孔口控制標高，并用此標高作為施工控制標高，吊繩必須測量無誤，并依據新測定的孔口標高控制其長度，確保鋼筋籠位置無誤;灌注樁灌注施工時，鋼筋籠應通過限位器與鉆機固定，同時當混凝土灌注至鋼筋籠底標高時，應及時采取“慢提快放”的方法，即緩慢且小距離提動導管，然后快速下放，并來回抽動，讓混凝土緩慢涌出，減少混凝土澆筑上涌時帶動鋼筋籠的上浮與偏位，一般混凝土埋過鋼筋籠底2 m～4 m時，應及時提導管至鋼筋籠底端以上，當發現鋼筋籠開始上浮時，應立即停止澆筑，準確計算導管埋深和已澆筑混凝土標高，提升導管及時消除上浮現象，確保鋼筋籠達到規范規定允許范圍內。

總之，橋梁鉆孔樁具有可靠的承載力和足夠的剛度，結構設計靈活，適用于各種橋梁，在各種水文工程地質條件、水域都可施工，只要我們找出混凝土灌注樁工程施工中的一些質量控制要點，施工中嚴格控制，使鉆孔灌注樁的施工質量得到較大提高是很有可能的。

［1］JTJ 024-85，公路橋梁地基與基礎設計規范［S］．

［2］JTJ 041-2000，公路橋涵施工技術規范［S］．

［3］JGJ 94-2008，建筑樁基技術規范［S］．

［4］郭林山．混凝土鉆孔灌注樁施工質量控制與檢測試驗［J］．山西建筑，2010，36(5):232-233．