CFG樁施工中使用長螺旋鉆存在問題的刨析

胡德虎

摘要：通過工程實例，介紹了長螺旋鉆孔在CFG樁施工中存在的由于鉆門打不開而造成堵管或爆管，憋鉆和卡鉆，斷樁、縮徑和樁身缺陷等事故及采取的防治措施。

關鍵詞：長螺旋鉆孔樁 CFG樁 鉆門

CFG樁經過十多年的研究和推廣應用已在我國的北京等十多個省市自治區的工業與民用建筑的地基處理中得到廣泛應用。CFG樁有多種施工方法，其中長螺旋鉆孔灌注成樁施工方法與沉管灌注成樁、泥漿護壁鉆孔灌注成樁等其它方法相比，具有施工噪聲低、無泥漿污染、符合環保要求、設備行走靈活、成樁速度快、地層實用性強、經濟效益好等優點，是一種很有發展前途的施工方法。目前在北京等地區長螺旋鉆孔灌注成樁法得到了廣泛的應用。

長螺旋鉆孔灌注成樁也稱長螺旋泵壓混合料成樁，首先用長螺旋鉆孔到達預定深度，然后提升鉆桿。同時用高壓泵將樁體混合料通過高壓管路的長螺旋鉆桿的內管壓到孔內成樁。大量實踐證明，CFG樁復合地基設計，就承載力而言不會有太大的問題，而可能出現問題的往往是CFG樁的施工。本文就長螺旋鉆孔灌注成樁在實際施工中遇到的一些技術和成樁質量問題進行討論并探討防治措施。

1. 長螺旋鉆孔到達設計孔深后鉆門打不開，造成堵管和爆管

長螺旋鉆孔鉆頭兩邊設計有2個拋物線型鉆門。在施工過程中兩鉆門關閉防止鉆屑進入鉆桿內造成鉆桿堵塞。當泵砼時兩鉆門打開，由此將砼灌入孔內。

鉆門打不開的原因：一是所用鉆頭鉆門本身卡死或因機械損壞等造成，因此，每次施鉆前應檢查鉆門是否卡死；二是由于所鉆地層為膠結性強、富含水的塑性粘土層，在鉆進過程中出現泥包鉆頭現象，因此將兩鉆門包死，在鉆到預定孔深后泵砼時鉆門打不開。在北京上地佳園住宅小區9號樓cFG樁施工中就出現了這種情況。其地層情況見表1。

由表1可見，在③一。層和接近孔底的④一，層均為飽和可塑粘土，實踐證明鉆進此類地層時易出現泥包鉆頭現象使鉆門打不開。

最初我們是將已鉆到孔底的鉆具全部提出孔外，將包裹在鉆頭上的泥清除后再下鉆到孔底開始提鉆泵砼，此法雖然解決了成孔施工，但2次下鉆不僅降低了施工效率，同時也易使孔徑超差造成不必要的浪費。后來采用了鉆具回轉泵砼法，就是在泵砼的同時使鉆具在提拉的正向回轉，使擠壓在鉆門的泥松動或脫落，從而在壓力砼作用下將鉆門打開，當鉆門打開后停止鉆具回轉。采用此種方法效果較好。成樁后的樁經測試完全符合設計要求。

另外一種情況是所鉆地層為飽和砂層，在提鉆過程中坍塌而堵死鉆門。遇到此種地層采用底開門鉆頭。所謂底開門鉆頭就是鉆門在砼擠壓下其底門及鉆尖一同向下開起。與側開門鉆頭相比，此種鉆頭的特點就是開門在鉆頭的底部，避免了側向擠壓鉆門使之打不開。采用此種鉆頭在北京朝陽區辛莊工地取得了較好效果。開始采用側開門鉆頭每天成樁3根，爆膠管2根，成樁困難，改用底開門鉆頭后避免了因鉆門打不開的堵管現象，每天成樁80根。

2. 憋鉆和卡鉆

長螺旋鉆孔施工中的憋鉆就是在鉆進過程中鉆桿突然自動停止回轉，嚴重時會燒毀動力電機。造成憋鉆的主要原因是施鉆過程中鉆具下放速度過快，致使鉆出的鉆屑來不及帶出孔外而擠壓在鉆桿與孔壁之間，嚴重時就造成卡鉆事故。所謂卡鉆就是當憋鉆后原鉆具拉不起來，如若強拉就會造成鉆機其它部位受損，如液壓支腿損壞或主卷揚鋼絲繩拉斷等。實踐表明，憋鉆在任何地層施鉆時都會發生，而卡鉆多在硬一些含砂礫的地層中發生。如果出現憋鉆，立即關掉回轉動力電源，將鉆具用最低提升速度提起后重新施鉆即可。如果出現了卡鉆，首先應將鉆機塔下大梁用機枕木墊好，再用最低提速提拉鉆具，必要時使用其它起重機械幫助提升。

處理事故是很麻煩的事，著手于事故的預防就顯得尤為重要，施鉆前組織施工人員熟悉所施鉆地層情況，制定合理的施工方案，在施鉆過程中根據地層變化和動力頭工作電流值對鉆壓、轉速和鉆進速度進行合理調整，采用間歇式鉆進方法，即鉆進～空轉一鉆進，鉆進至設計深度后空轉30～60 s，待電流穩定后停鉆，以避免憋鉆和卡鉆事故。

3. 斷樁、縮徑和樁身缺陷

長螺旋灌注樁在成樁后施工中會出現斷樁、縮徑和樁身缺陷等質量問題，大量的施工實踐證明：在飽和軟土中成樁易出現縮徑和斷樁；在飽和砂層中成樁易出現斷樁。

在飽和軟土中長螺旋灌注成樁造成縮徑和斷樁的原因是在連打作業中如泵送砼時壓力過大，已打鄰樁被擠壓造成縮徑或斷樁，在飽和砂層中出現斷樁的現象是由于樁機提升鉆桿線速度太快，泵砼量與鉆桿提升速度不匹配，在鉆桿提升過程中鉆孔內產生負壓，使孔壁塌陷造成斷樁。無論在任何地層中，長螺旋灌注成樁鉆桿提升速度與泵砼量不匹配，都會出現斷樁和樁身缺陷，特別是在飽和的砂層和易塌陷的雜土層更為嚴重。為此在施工中應確保砼灌注的連續性。鉆桿提升速度為1.8～2.5 m／min，保證鉆頭在砼里埋深始終控制在1m以上，保證帶壓提鉆，充盈系數控制在1.3～1.5之間。

提鉆速度與砼泵送量的關系可根據下式計算：

式中：v1 ——砼實際輸送量，m3／min； v——鉆桿提拔速度，m/min； a——樁體充盈系數；D——樁徑，m。

在施工中還遇到這樣的問題：就是在樁的保護樁或保護樁以下產生樁身夾砂、空心或“蘿卜心”，淺的幾十厘米，深的1m多。例如我們在北京通縣某工地施工中有1／3的樁出現此類現象。造成這類樁身缺陷的主要原因是因為在樁上部灌注時提鉆速度過快，鉆頭沒有埋在砼里，致使在鉆頭提拔過程中樁身在鉆門兩邊為砼而兩邊為砂，流動的砼包了砂造成夾砂樁；另一種情況是灌注過程中地層沒有塌陷而是鉆門出來的砼將浮灰(上部離析砼)包裹成“蘿卜心”樁。因此在施工中確保砼灌注的連續性是至關重要的。

4 . 結語

通過在北京上地佳園、通縣等工地的施工實踐，從中認識到了長螺旋鉆孔存在問題與成樁質量有直接關系，施工中由于操作不當和對地層了解不夠或鉆具采用不當都會影響樁的質量或在施工中出現事故。從中總結了一些經驗，為今后長螺旋鉆孑L灌注成樁在CFG樁施工中出現類似的問題采取相應的處理措施提供了有效的依據。