試論鉆孔灌注樁成樁質量控制技術要點

摘要：工程實踐證明，若對鉆孔灌注樁成樁施工不嚴格控制，容易出現樁上段強度達不到質量要求的情況，以及出現縮頸、孔壁塌落、孔底沉淤、樁身空洞、蜂窩、夾泥等質量缺陷，造成樁基承載力的下降，影響到工程結構的安全。

關鍵詞：鉆孔灌注樁；成樁施工；質量控制

1 關于鉆孔灌注樁

鉆孔灌注樁是使用電動鉆孔機械鉆孔，待成孔深度達到設計要求后進行清孔、放入鋼筋籠，然后在孔內灌注混凝土而成樁。屬于一種現場工業化的基礎工程施工方法。所需機械設備有螺旋鉆孔機、鉆擴機或潛水鉆孔機。

1.1 螺旋鉆孔灌注樁施工工藝

鉆機就位后，用吊線、水平尺等檢查導桿，校正位置，使鉆桿垂直對準樁位中心。鉆孔時放下鉆機，使鉆桿向下移動至鉆頭觸及土面時，才開動轉軸旋動鉆桿，邊鉆邊進邊出土。當鉆到預定深度后，必須在原深處進行空鉆清土，然后停鉆提起鉆桿。樁孔鉆成清孔后，應盡快吊放鋼筋，灌注混凝土不要隔夜，灌注混凝土時應分層進行

1.2 大直徑鉆孔擴底灌注樁施工工藝

場地平整→放樁位線→鉆孔機就位→機械鉆直孔→人工清直孔及擴孔→擴孔清底→檢查→放鋼筋籠→灌注混凝土。大直徑鉆孔灌注樁一般是指樁身直徑大于700mm，用機械或人工成孔，在孔內灌注混凝土而成的樁，如果樁底部再進行擴大，則稱大直徑鉆孔擴底灌注樁。

2 成樁質量問題的原因分析

2.1 樁身上部強度

一般而言，會發現：（1）按照施工規范的規定，鉆孔后要徹底清除孔底的淤泥，但在實際施工過程中，很難將淤泥徹底清除，于是在澆灌第一斗混凝土進行封底施工時，孔底沉積的淤泥必然混入混凝土中。（2）澆灌混凝土時，若導管插入混凝土之內過深，澆注速度又較快，則容易在孔體深部沉積較多的骨料，加上振搗過程所造成的混凝土的離析，也容易導致樁體上部強度較低的質量問題。（3）埋設護筒的周圍土不密實，或護筒水位差太大，或鉆頭起落時碰撞引起質量問題。（4）孔壁坍陷的主要原因是土質松散，泥漿護壁不好，護筒周圍未用粘土緊密填封以及護筒內水位不高。鉆進速度過快、空鉆時間過長、成孔后待灌時間過長和灌注時間過長也會引起孔壁坍陷。（5）鉆機安裝就位穩定性差，作業時鉆機安裝不穩或鉆桿彎曲所致；地面軟弱或軟硬不均勻；土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石或其它硬物等情形，以至造成成孔后樁孔出現較大垂直偏差或彎曲。（6）清孔不干凈或未進行二次清孔；泥漿比重過小或泥漿注入量不足而難于將沉渣浮起；鋼筋籠吊放過程中，未對準孔位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底；清孔后，待灌時間過長，致使泥漿沉積，以至造成樁底沉渣量過多。

2.2 其他樁身質量

在工程實際中，會發現：（1）混凝土澆注施工中，若導管插入混凝土內過淺（<1.5m），則成樁過程中混凝土的上升就不是頂升式的，而是攤鋪式的，這時泥漿、泥塊就容易混入混凝土中，進而影響到樁身的質量。除此之外，若設計的樁身直徑過小，則混凝土上翻時就會受到孔壁的限制，從而使樁體產生空洞、蜂窩缺陷。（2）鉆孔灌注樁的承載力主要表現為樁周摩阻力，而樁周摩阻力與孔壁形狀和護壁質量密切相關。在施工過程中，孔壁的形狀是由鉆頭旋轉速度、鉆桿下降速度和土質等因素決定的，泥漿性能（包括容重、黏度膠體率、砂率等指標）愈好、高程越高、越能保護好護壁，其樁周摩阻力愈大，但施工難度加大，費用也相應提高。（3）在鉆孔成孔、拆除鉆桿泥漿、停止循環至吊放鋼筋籠、澆灌水下混凝土的全過程中，施工環節多，時間長，會在孔底淤積較厚的淤泥而影響成樁質量。靜置的時間越長，淤積的淤泥越多。（4）混凝土在水下澆灌的過程中，其流動性、初凝時間、黏聚性能會變得更差，若稍有疏忽，很容易產生空洞、蜂窩、離析、夾泥甚至斷樁的質量缺陷。

3 鉆孔灌注樁施工質量控制要點

3.1 成孔垂直度的控制

在工程實際中，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它硬物的情形，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，鉆速要打慢檔。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。導正裝置經工程實踐表明，也是防止孔斜的簡單有效的方法。

3.2 成孔深度的控制

主要是：（1）如測量有誤達則不到設計深度。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50m的孔就會產生0.5m左右的誤差。采用細鋼絲測繩要當心數標松動錯位。徹底避免誤測的辦法是在施工現場或附近地面上設置長度標記作為準繩，每次終孔一定把測繩拿去核實。（2）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。此外，還需注意每個樁的入巖和終孔的巖樣最好留樣備案，直至工程使用正常，沉降穩定。

3.3 鉆孔孔徑方面

一般，在湖、塘、溝、谷與河漫灘地段新近沉積的粘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粘性土，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：（1）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。（2）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。（3）由于孔徑達不到要求，導致鋼筋籠無保護層，樁的抗壓彎能力消弱或喪失。

3.4 孔內的泥漿

若在鉆孔灌柱樁的施工中的泥漿質量差，就會形成不良的后果，例如：（1）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，在流塑狀粘土層則易于縮孔。（2）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。（3）稠漿在鋼筋籠鋼筋上沉積粘附，導致鋼筋與砼握裹力降低。泥漿比重過大，使得砼水下灌注阻力增大，降低砼的流動半徑，使砼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，一定要嚴格要求施工單位按規范要求嚴格控制。

3.5 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2～3m/s.是正循環的40倍以上，故攜渣能力強。為此，可采用正循環成孔，反循環清孔的工藝。此法現場只需增加一臺6m3的空壓機即可，費用不大，簡便易行，效果良好。無論采用反循環還是正循環成孔工節，都應重視砼灌注前的清孔。灌注前抽吸二分鐘左右，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥漿的抽吸作用導致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短時間內不會沉淀。此時灌注砼，砼墜落的巨大沖擊力還能濺除最后殘余的部分沉渣與沉淤，可基本上將孔底沉渣清除干凈。

3.6 混凝土的灌注

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的主要原因是：（1）不能象上部結構施工那樣逐層振搗；（2）由于導管埋在泥漿和混凝土中，混凝土的灌入阻力是相當大的，灌入阻力可按下式估算：R=π(D2-d2)(L1rw+L2rh)/4式中；D為樁直徑；d為導管直徑；rw為泥漿重度；rh為砼重度。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，砼樁身越均勻。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。

綜上所述，成樁質量的控制方面，要重點搞好：（1）保證樁上段強度達到要求，對樁上段強度實施保證措施；（2）對樁身質量的保證措施要科學、規范、有效。（3）注重混凝土灌注施工。因為水下混凝土施工的隱蔽性強，很容易產生松散、離析、縮頸等混凝土質量缺陷，因此，必須著重控制水下混凝土的澆注質量，包括選好原材料、做好配合比、改進工機具、嚴格按操作規程施工等方面。

參考文獻

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