淺談旋挖鉆孔灌注樁樁基施工質量控制

摘 要:旋挖鉆機因具有環境污染小、施工速度快、成孔質量好、操作靈活方便、安全性能高及適用性強等優勢，已廣泛應用于樁基工程施工中。本文通過對旋挖鉆孔成樁工藝施工，以及對旋挖鉆成孔常見事故處理措施的研究，探討旋挖鉆孔樁質量控制要點。

關鍵詞:旋挖鉆孔樁 樁基 質量控制 措施

中圖分類號:TU7文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)07(b)-0108-02

旋挖鉆機具有環境污染小、施工速度快、成孔質量好、操作靈活方便、安全性能高及適用性強等優勢，可進行干作業成孔或泥漿護壁成孔，泥漿護壁成孔是通過泥漿循環來保護孔壁并排出渣土而成孔，不論地下水位高低均可適用。旋挖鉆機成孔直徑可達1.5～4m，成孔深度可達60～90m，可以滿足各類大型基礎施工的要求，在樁基施工特別是城市樁基施工中具有非常廣闊的前景。

1 旋挖鉆孔樁施工工藝

旋挖鉆機是一種多功能、高效率的灌注樁樁孔的成孔設備，可以實現桅桿垂直度的自動調節和鉆孔深度的計量;旋挖鉆孔樁施工是利用筒式鉆斗底部的斗齒，在液壓油缸的加壓下鉆進，切削土體，并壓入容器內，然后由鉆桿提出筒式鉆頭，至孔口后快速回轉倒土。護壁泥漿采用優質膨潤土、燒堿、纖維素等根據地質情況按一定比例配制而成，并隨著旋挖鉆進用泥漿泵持續注入孔內，起到靜壓護壁作用，以保證水頭壓力，如此反復循環完成成孔作業。成孔達到設計深度和質量要求后，安裝鋼筋籠和導管，灌注水下混凝土。

旋挖鉆孔樁施工工藝流程:樁基定位→泥漿制作→鉆機就位→埋設護筒→鉆孔→清渣→鋼筋籠制安→安裝導管→混凝土灌注→拔出護筒。

2 灌注樁施工質量控制措施

2.1 樁基定位

根據施工給定的坐標點將軸線坐標控制點引到不受施工影響的固定位置，采用全站儀坐標法來進行樁的中心位置放樣，放樣后四周設護樁并復測，誤差控制在5mm以內。樁位用10mm、長度35～40cm鋼筋打入地面30cm作為樁的中心點，然后在樁位周圍做上標記，既便于尋找又可防止機械移位時破壞樁點。同時通知甲方人員、監理人員、相關工程技術人員進行樁位、原始地面標高的復核。

2.2 泥漿制作

在旋挖鉆孔灌注樁的施工過程中，為了防止塌孔，穩定孔內水位及便于夾帶鉆渣，采用澎潤土制備泥漿進行護壁。泥漿護壁是利用泥漿與地下水之間的壓力差來控制水壓力，以確保孔壁的穩定，泥漿的比重起到保持這種壓力差的關鍵作用，如果鉆孔中的泥漿比重過小，泥漿護壁就容易失去阻擋土體坍塌的作用;如果泥漿的比重過大，則容易使泥漿泵產生堵塞甚至使混凝土的置換產生困難，使成樁質量難以得到保證，要根據工程的具體情況，合理控制不同土層中泥漿的指標。

2.3 埋設鋼護筒

護筒埋設長度根據現場土質情況確定，護筒底口埋入原土不宜小于500mm，護筒頂一般高于原地面0.3m，以便鉆頭定位及保護樁孔。護筒埋設前，用十字鋼筋環架扣在筒頂，通過原復位測量標志設定的外引點，拉十字交叉點，對環心進行樁位偏差調整，經確認護筒平面位置的偏差不超過50mm，豎直傾斜度不大于0.5%，護筒定位完畢，周邊用粘性土回填和分層夯實，復核樁基的坐標及原始地面標高，做好相關記錄。

2.4 鉆孔

鉆孔前應先根據設計要求測算出孔深，以便當鉆機達到設計標高時能采用測繩測量，確保鉆孔深度。在利用旋挖鉆鉆孔時應先在護筒內注入泥漿，并開始緩慢鉆進，注意放斗要穩，提斗要慢，特別是在孔口5～8m段旋挖過程中要注意通過控制盤來監控垂直度，如有偏差及時糾正，而且必須保證每挖一斗的同時及時向孔內注漿，隨時觀察孔內泥漿高度，一般應高出護筒底口1m以上，使孔內水頭保持一定壓力，保證護壁的質量。

隨時根據不同地質情況調整泥漿指標和旋挖速度，當鉆進深度達到護筒下2m后，方可按正常速度鉆進。根據不同層次的土質結構選擇不同的轉盤轉速和進尺進行控制，在砂層鉆進和進入強風化層后，因土層太硬會引起鉆錐跳動及偏斜、加大鉆桿擺動，故應選擇低檔慢速，轉盤轉速參數取值13～40v/min，成孔深度按設計要求進行控制。鉆進中應經常注意通過聽動靜、觀現象和憑操作感來發現孔內的異常情況，當出現鉆桿跳動、機架搖晃、鉆不進尺、漏漿跑漿或孔口地面塌陷時，應及時停鉆，查明原因，排除故障或作出處理后再恢復施工。

2.5 清孔

清孔是保證灌注樁質量的重要環節，通過清孔能確保樁孔的質量、孔底沉渣厚度、孔壁泥垢以及泥漿中含渣量等符合樁孔要求。當鉆孔到達設計孔深前，最后一次下鉆時采用減壓吊鉆，并掃孔2～3圈，將孔底鉆渣盡可能取出，并保證孔底大致平整。在水下混凝土澆筑前，應復查樁底沉渣厚度，不滿足要求時進行二次清孔，以使混凝土灌注前孔底沉渣厚度符合驗收要求，保證混凝土成樁質量。

2.6 鋼筋籠制安

在鋼筋籠制作和安裝時應當采取合理措施，避免安裝鋼筋籠時刮傷孔壁，這樣可以大大降低沉渣厚度，并有效防止塌孔的發生。這就要求嚴格控制鋼筋籠的制作質量，鋼筋籠的長度與配筋規格應按設計圖紙要求進行加工，重點是控制鋼筋籠外徑和直線度，且主筋搭接以及縱橫筋交叉點的焊接質量必須滿足要求。鋼筋籠的吊裝應采用3點起吊，并保持鋼筋籠軸線重合，鋼筋籠要垂直對中緩慢落入樁孔就位，按設計深度進行安裝，及時固定位置，鋼筋籠應安裝護塊，以確保鋼筋籠就位及保護層厚度，這樣既可避免鋼筋籠在安裝時碰撞孔壁，又可保證混凝土保護層厚度均勻以及鋼筋籠在灌注樁體內的位置正確。

2.7 導管安裝

導管使用前要進行試連接，確保導管無漏水、漏氣、變形現象，以免在混凝土灌注過程中出現導管進水、漏漿事故發生，影響混凝土灌注質量。以實際孔底標高和孔口架之間的距離來配置需要導管長度，并預留30～50cm的懸空高度。導管安裝應在鋼筋安裝之后馬上進行，避免樁孔孔壁泥土脫落，增加樁孔沉渣量。用吊機吊放導管時，要確保其居于孔的中心位置，下放速度要慢，防止卡掛鋼筋籠骨架。

2.8 混凝土灌注

在混凝土澆筑前，應按照具體情況擬定澆筑計劃，并根據導管布置以及混凝土澆灌量，確定導管與混凝土高度上升量的關系，預先擬定好泵送混凝土量以及拔出導管的時間，保證鋼筋籠在灌注過程中不出現上浮和下沉的現象。由于樁內混凝土不能振搗，主要靠混凝土的自重壓密和混凝土的流動成型，必須控制好配合比、澆筑速度以確保混凝土的質量，隨時檢查混凝土的塌落度，塌落度控制在18～22cm，首批混凝土的數量應能滿足導管埋置深度≥1m，以及填充導管底部的要求。

混凝土開始澆筑后，應保證混凝土連續灌注，隨著樁中混凝土不斷上升，做好灌注記錄，并緩慢將導管向上提升。在灌注過程中，導管的埋置深度應控制在2～6m，嚴禁將導管拔出混凝土面，當導管內的混凝土不飽滿時，應慢慢地灌注，嚴禁在導管內形成高壓氣帶。澆筑過程中要根據規范要求，對混凝土抽樣檢查，以保證灌注樁的抗壓強度滿足規范要求。

由于混凝土澆筑到頂時殘留泥漿會與混凝土混合，灌注的樁頂標高應比設計標高高出50～100cm，以確保樁頂混凝土的質量。

3 施工常見質量問題預防和處理技術措施

旋挖鉆孔灌注樁施工較常見的質量問題有:護筒冒水、塌孔、超徑、孔底沉渣過多、斷樁等。

3.1 護筒冒水

護筒外壁冒水，嚴重的會引起地基下沉、護筒傾斜和位移，造成樁孔偏斜，甚至無法施工。

原因分析:埋設護筒時周圍填土不密實，或護筒內外水位差太大，或鉆頭起落時碰撞護筒。

防治措施:埋設護筒時坑底與四周要選用最佳含水量的粘土分層夯實;在護筒適當高度開孔，使護筒內保持有1～1.5m的水頭高度;起落鉆頭時防止碰撞護筒。

3.2 塌孔

塌孔是鉆孔灌注柱施工中的常見事故，成孔中或成孔后，孔壁不同程度塌落。塌孔的特征是孔內水位突然下降，孔口冒出氣泡，出渣量顯著增加而不見進尺，鉆機負荷顯著增加等。

原因分析:泥漿性能不符合要求;出渣后未及時補充泥漿;添加泥漿的管口直接對著土層沖刷;地下水位較高，地下出現流沙、淤泥;護筒底腳周圍漏水或鉆機直接接觸護筒由于振動使孔口坍塌;鉆孔過程中造成了護壁四周散土層的擾動;在松軟沙層中鉆進進尺太快;護筒周圍堆放重物或機械震動;吊車吊起鋼筋籠不豎直、下放不穩定，碰撞孔壁，造成泥皮或孔壁的破壞等。

防治措施:改善泥漿性能;出渣后及時補充泥漿;改正添加泥漿的方法，管口直對護筒壁添加;如地下水位較高，采取升高護筒的辦法，增大水頭;在松散粉砂土或流砂中鉆進時，應控制進尺速度，選用高質量泥漿;在松散易塌土層中適當深埋護筒，密實回填土;嚴格規范操作，盡量保持勻速向下進行切土，防止施工過程對土層擾動過大;移開重物、排除振動;保證鋼筋籠制作質量，防止變形;吊放鋼筋籠要對準孔位，吊直扶穩，緩緩下沉，防止碰撞孔壁。

3.3 超徑

旋挖鉆機在軟流塑地層和松散地層鉆孔過程中常會出現超徑問題，超徑不但浪費材料影響質量，嚴重時會造成孔內事故。

原因分析:泥漿質量不合格，泥漿比重、粘度或含砂率達不到技術要求，孔內泥漿面低于地下水位，使泥漿不能有效的護壁;在軟流塑和松散地層，孔內地下水滲入，造成軟流塑層流陷，松散坍塌，鉆頭和四周的泥土粘連，形成泥包鉆頭現象，當提鉆時出現活塞效應，使鉆頭周邊的部分泥土抽吸到鉆頭下部;鉆頭和鉆桿的連接零件長時間使用磨損，使連接間隙變大，當旋轉鉆進時，鉆頭和鉆桿形成一定的角度，使鉆頭的回轉直徑大于鉆頭直徑，成孔直徑大于設計孔徑等原因造成超徑。

防治措施:為保證工程質量，防止鉆孔超徑，在施工過程中要嚴格控制泥漿質量，保持孔內泥漿面的高度，增加對孔壁的壓力;在軟流塑地層，進尺要小于正常地層的進尺，每次提鉆時，要及時清除鉆頭周圍附著的粘土，減少鉆頭與周圍粘土的粘連，避免或減少提鉆時活塞效應所產生的阻力;經常檢查鉆頭和鉆桿的連接零件，及時修補磨損零件，減少連接間隙。

3.4 孔底沉渣過多

孔底殘留泥砂過厚或孔壁泥土塌落在孔底。

原因分析:清孔未凈，清孔泥漿比重過小;鋼筋籠吊放未垂直對中，碰刮孔壁泥土塌落孔底，待灌時間過長，泥漿沉淀，又不采取措施再清孔。

防治措施:終孔后鉆頭提離孔底10～20cm，保持慢速空轉，維持循環清孔時間不少于30min;采用優質泥漿清孔，控制泥漿比重和粘度;鋼筋籠垂直對中緩慢放入孔中;成孔后待灌時間一般不超過3h，并盡可能加快灌注速度、縮短灌注時間。混凝土灌注前應復測樁底沉渣厚度，如不滿足要求，必須二次清孔。

3.5 斷樁

混凝土凝固后不連續，中間被碎石泥土等雜物充填的間斷樁，影響了樁本身的整體性，降低了樁體強度和承載力。

原因分析:混凝土塌落度損失大和澆灌過程不連續是造成斷樁的重要原因，灌注中發生堵塞導管又未能處理好，或灌注中發生導管卡掛鋼筋籠、埋導管、嚴重塌孔而處理不良時，都會造成混凝土樁身夾泥中斷;灌注時間過長，首批混凝土已初凝，而后灌注的混凝土與泥漿相混，或導管進水，未及時作良好處理，均會在兩層混凝土中產生部分夾有泥漿渣土而造成斷樁。

防治措施:試配確定混凝土配合比，混凝土應具良好的和易性，塌落度損失應滿足灌注要求，灌注過程應連續、快速，灌注過程中經常檢測混凝土拌和物指標，確保符合要求;導管的抗拉強度能承受其自重和盛滿混凝土的重量，內徑應一致，其誤差小于±2mm，內壁光滑無阻，導管在澆灌前進行試拼，做水密性試驗，嚴格控制導管埋管深度與拔管速度，及時測量混凝土澆灌深度，防止出現埋管、卡管及其它情況。

4 結語

旋挖鉆孔灌注樁在城市建設中得到了廣泛的應用，因地質情況的復雜性，每個項目每個樁孔的地質情況都可能不同，在具體項目施工時需要根據相關的地質資料和設計要求針對不同的樁孔采取相應的質量控制措施，并隨時根據個別樁孔出現的特殊情況采取應急處理措施，確保旋挖鉆孔灌注樁的施工質量符合要求。