鉆孔灌注樁施工工藝要點(diǎn)與質(zhì)量控制研究

薛金泉

中泛建設(shè)集團(tuán)有限公司（361000）

鉆孔灌注樁施工工藝要點(diǎn)與質(zhì)量控制研究

薛金泉

中泛建設(shè)集團(tuán)有限公司（361000）

隨著我國(guó)建筑建設(shè)的蓬勃發(fā)展，對(duì)工程建設(shè)質(zhì)量的要求越來(lái)越高，鉆孔灌注樁的施工技術(shù)也發(fā)生了變化。筆者參建了廈門(mén)某大型綜合樓工程，現(xiàn)結(jié)合在軟土地區(qū)粉砂層作為樁端持力層的工程實(shí)踐對(duì)影響鉆孔灌注樁質(zhì)量因素的鉆孔垂直度、孔深、孔徑、泥漿、砼灌注、樁頭質(zhì)量等方面進(jìn)行分析與研究。

鉆孔灌注樁；施工；質(zhì)量控制

1 工程地質(zhì)概況

廈門(mén)市某工程項(xiàng)目為商業(yè)綜合體,地下2層,地上18層（7層以上為酒店），其中地上1～4層為商業(yè)裙樓，建筑面積12.60萬(wàn)m2，工程造價(jià)3.39億元。該地基土性質(zhì)較差，抗剪強(qiáng)度低，承載力小,在以往的工程建設(shè)中，通常采用技術(shù)成熟、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)合理的預(yù)制方樁基礎(chǔ)。該場(chǎng)地屬于濱海淤積平原，地形平坦開(kāi)闊，地勢(shì)較低，地層分布較穩(wěn)定，尤其是作為樁端持力層的③1層中密狀粉砂廣泛分布，埋深適中。根據(jù)勘察資料顯示，30m以內(nèi)淺土體通?？蓜澐譃?個(gè)工程地質(zhì)層，各土層的巖性特征及承載力參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 地基土巖性特征及承載力承數(shù)一覽表

2 鉆孔灌注樁承載力分析

該工程獲得以前的試樁結(jié)果見(jiàn)表2中序號(hào)①、②所示，該結(jié)果表明，鉆孔灌注樁具有較低的承載能力，這個(gè)結(jié)果遠(yuǎn)遠(yuǎn)不同于勘察報(bào)告估算中的承載力結(jié)果，常見(jiàn)的誤差值通常能達(dá)到30%～40%之多。這么大的誤差值表明施工過(guò)程中樁基的質(zhì)量是有問(wèn)題的。下面針對(duì)施工過(guò)程中的鉆孔灌注樁存在的問(wèn)題進(jìn)行探討。

3 鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量分析及對(duì)策

在鉆孔灌注樁的施工過(guò)程中，施工單位應(yīng)遵守國(guó)家規(guī)范。在施工現(xiàn)場(chǎng)中，地質(zhì)的不同及施工單位在施工過(guò)程中不能做到全面兼顧，使得不同施工現(xiàn)場(chǎng)的鉆孔灌注樁具有不同的承載力?；诖朔N情況，施工單位在進(jìn)行鉆孔灌注時(shí)，必須加強(qiáng)質(zhì)量控制工作，即施工的質(zhì)量控制的目標(biāo)要滿足以下幾個(gè): 1）成樁過(guò)程中如樁位、樁長(zhǎng)、樁徑、成樁材料的質(zhì)量以及孔底沉渣等質(zhì)量指標(biāo)。2）預(yù)留符合規(guī)范的混凝土試塊強(qiáng)度。3）樁身須是完整的、質(zhì)地均勻的樁身具有良好的連續(xù)性,此外，不存在夾泥或者斷樁的問(wèn)題。4）施工單位的樁要具有符合驗(yàn)收指標(biāo)的極限承載能力[1]。

循環(huán)鉆機(jī)成孔的施工流程為:鉆孔準(zhǔn)備工作的場(chǎng)地平整→孔位及護(hù)籬的埋設(shè)→鉆機(jī)就位→鉆機(jī)執(zhí)行鉆孔工作→提鉆→鉆孔的第一次清洗→鉆孔首輪檢測(cè)→吊放鋼筋籠→將導(dǎo)管下放到鉆孔中→進(jìn)行第二次清洗→實(shí)施在水下灌注的方法灌注混凝土→將導(dǎo)管拔出，完成樁的制成工作。在這幾個(gè)環(huán)節(jié)中，以下是特別需要注意的。

表2 鉆孔灌注樁靜載荷試驗(yàn)成果表

3.1 孔的垂直度

鉆孔灌注樁的垂直度是保證承載力的重要一環(huán)。產(chǎn)生斜孔或彎曲狀孔的原因主要是:1）鉆機(jī)安裝就位穩(wěn)定性差，作業(yè)時(shí)鉆機(jī)安裝不穩(wěn)或鉆桿彎曲所致；2）地面軟弱或軟硬不均勻時(shí)；3）土層中夾有大的孤石或其他硬物等情形。對(duì)于這些情況，施工前必須認(rèn)真作好準(zhǔn)備，將場(chǎng)地夯實(shí)平整，軌道枕木宜均勻著地；在不均勻地層中鉆孔時(shí)，采用自重大、鉆桿剛度大的鉆機(jī)。進(jìn)入孤石時(shí)，鉆速要打慢檔。另外,安裝導(dǎo)正裝置也是防止孔斜的簡(jiǎn)單有效的方法。

3.2 孔深

是否已經(jīng)達(dá)到了設(shè)計(jì)中要求的鉆孔深度，對(duì)灌注樁的承載能力有著較大的影響。首先這是因?yàn)闇y(cè)繩本身是存在誤差的，其次不均勻的地質(zhì)情況很可能會(huì)導(dǎo)致樁的深度測(cè)量產(chǎn)生錯(cuò)誤判斷，通常樁端持力層在有較大的起伏變化時(shí)會(huì)出現(xiàn)這種情況。此外，測(cè)繩在水中長(zhǎng)久的浸泡會(huì)有一定的收縮，故而需要在施工的場(chǎng)地或者其附近的地面上預(yù)留一個(gè)長(zhǎng)度標(biāo)記,當(dāng)成測(cè)量準(zhǔn)繩來(lái)減少孔深測(cè)量的誤差，并核實(shí)終孔。在地質(zhì)層分布不均勻時(shí)，地層面會(huì)有較大的起伏變化，設(shè)計(jì)、施工及質(zhì)檢這三個(gè)部門(mén)都應(yīng)當(dāng)對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格考察并予以重視。將設(shè)計(jì)同實(shí)時(shí)的地質(zhì)及地層情況進(jìn)行比對(duì)，綜合考慮樁端的持力層等高線層及地質(zhì)破面層等因素，保證孔深滿足指標(biāo)規(guī)范及設(shè)計(jì)要求。

3.3 孔徑

遇到淤泥質(zhì)軟弱土層或流塑狀態(tài)的黏性土層時(shí)，容易造成縮頸現(xiàn)象，而使孔徑達(dá)不到設(shè)計(jì)要求，造成樁的截面縮小，承載力降低，樁身抗壓強(qiáng)度不夠。另外，孔徑達(dá)不到要求，導(dǎo)致鋼筋籠無(wú)保護(hù)層，樁的抗壓彎能力削弱或喪失。糾正辦法:當(dāng)鉆具在上拉下放感到受阻或放鋼筋籠困難時(shí)，應(yīng)采用大一級(jí)鉆頭掃孔一次;也可采用處理孔斜的導(dǎo)正器法，在導(dǎo)正器上焊一定數(shù)量的合金刀片，在鉆進(jìn)或起鉆時(shí)起到掃孔作用。

3.4 泥漿

在鉆孔灌注樁的施工中，無(wú)論對(duì)于成孔質(zhì)量還是最終對(duì)樁的承載能力的發(fā)揮，泥漿質(zhì)量都是重要因素。影響鉆孔灌注樁成樁質(zhì)量的泥漿的性能指標(biāo)主要是比重和黏度，泥漿質(zhì)量差，其后果是:

1）若泥漿過(guò)稀，形成不了護(hù)壁泥膜或形成的泥皮黏附力差，易于脫落，導(dǎo)致孔壁穩(wěn)定性差，易產(chǎn)生塌孔或縮頸，同時(shí)攜渣能力也不夠，影響樁端承載力的發(fā)揮。

2）若泥漿過(guò)稠，比重大，含砂率高，則孔壁會(huì)形成一層厚厚的泥皮，形成的泥皮質(zhì)量差、厚度大，無(wú)形之中減少了樁徑，大大降低樁的側(cè)摩阻力。

3）稠漿黏附在鋼筋籠上并逐漸沉積，極大地影響了鋼筋及混凝土的握裹力。鋼筋籠上如有較大占比的泥漿,會(huì)增大混凝土在水下灌注的阻力，降低混凝土的流動(dòng)半徑，如此樁心的位置會(huì)堆積很多混凝土骨料，而在鋼筋籠外屬于基本上沒(méi)有骨料留存的情況，這樣對(duì)樁身的質(zhì)量造成較大的負(fù)面影響，此外，樁的側(cè)面摩擦阻力也會(huì)受到限制，從而影響整個(gè)樁的施工質(zhì)量。故而在施工過(guò)程中，需要督促施工單位嚴(yán)格的遵守質(zhì)量控制規(guī)范，做好泥漿質(zhì)量的把關(guān)。泥漿的比重及黏度必須嚴(yán)格依照施工現(xiàn)場(chǎng)地下水位的高低程度及地層穩(wěn)定的情況進(jìn)行合理的確定，如果地下水位比較高，那么泥漿的比重及黏度都可以設(shè)定的大些，以防止鉆孔坍塌，然而不能隨意的加大，如果過(guò)大也是不合適的，比重一般在1.1～1.2,黏度范圍在18～25 s較為合適。鉆孔施工結(jié)束后,施工單位在進(jìn)行鉆孔首次清洗的過(guò)程中，不能間斷對(duì)鉆孔的泥漿補(bǔ)充，從而置換出鉆孔中質(zhì)量較差，含砂量大的泥漿；在第二輪清洗鉆孔時(shí)可以采取泵吸反循環(huán)式而非正循環(huán)式的清洗方式，這是因?yàn)檎h(huán)的清洗方式需要將沉渣及泥團(tuán)排出，要求泥漿的占比及黏度都比較大，另外，正循環(huán)的清洗方式速度比反式要慢得多。鉆孔工作完成后的驗(yàn)收工作中，監(jiān)理人員必須嚴(yán)格依據(jù)鉆桿及鉆頭或者是測(cè)繩來(lái)判斷鉆孔深度，即測(cè)繩總長(zhǎng)度及商都剩余長(zhǎng)度的差值為鉆孔深度；此外，對(duì)鉆桿、鉆頭以及測(cè)繩長(zhǎng)度的測(cè)量準(zhǔn)確性也要嚴(yán)格把關(guān)，堅(jiān)決避免采取超深的方式來(lái)抵消孔底淤積。

3.5 孔底沉渣

孔底沉渣是影響樁承載能力的重要因素，有關(guān)規(guī)范規(guī)定，水下灌注樁樁底沉渣厚度對(duì)端承樁不得超過(guò)100mm、摩擦樁為300mm，但在施工過(guò)程中，常有不少樁的樁底沉渣仍滿足不了要求。究其原因,造成沉渣過(guò)厚的主要原因是發(fā)生塌孔時(shí)，清孔時(shí)間不足，或是由于泥漿性能不符合要求，泥漿比重過(guò)小或泥漿注入量不足而難以將沉渣浮起。沉渣過(guò)厚使樁底存在軟弱隔層，導(dǎo)致樁端承載力喪失殆盡。

3.6 混凝土灌注

1）檢查驗(yàn)收進(jìn)場(chǎng)原材料的質(zhì)保。（水泥出廠合格證、化驗(yàn)報(bào)告、砂石化驗(yàn)報(bào)告)，如發(fā)現(xiàn)實(shí)樣與質(zhì)保不符，應(yīng)立即取樣進(jìn)行復(fù)查，對(duì)不合格的材料(如水泥、砂、石、水質(zhì))，嚴(yán)禁用于混凝土灌注樁。2）檢查施工單位在混凝土灌注前是否利用導(dǎo)管進(jìn)行第一次清孔工作，結(jié)果是否符合規(guī)范要求。3）灌注前對(duì)樁孔質(zhì)量、回淤沉磚厚度、泥漿指標(biāo)、樁底標(biāo)高進(jìn)行全而檢查。4）控制原材料配合比、坍落度、碎石應(yīng)控制不宜大于導(dǎo)管內(nèi)徑的1/6～1/8和鋼筋最小凈距的1/4，以20～40 cm為宜，骨料級(jí)配合理，坍落度宜控制在18～22 cm之間。5）控制第一批混凝土量，檢查混凝土的初存量能否保證首次填充的混凝土入孔后，使導(dǎo)管埋入混凝土的深度大于1m。混凝土導(dǎo)管的第一節(jié)底管應(yīng)不小于2.5m。在灌注過(guò)程中，導(dǎo)管埋深宜控制在2～4m之間。澆灌混凝土?xí)r，要求承包人按施工規(guī)范控制導(dǎo)管最小埋置深度，做好導(dǎo)管長(zhǎng)度記錄，每次拔導(dǎo)管前必須實(shí)測(cè)導(dǎo)管實(shí)際埋深，防止脫管，這項(xiàng)是防止斷樁的基本控制措施，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理旁站時(shí)要經(jīng)常檢查記錄。6）鉆孔樁灌注混凝土過(guò)程必須連續(xù)灌注，一次完成。7）采取隔孔施工程序。8）當(dāng)澆筑至鋼筋籠底部時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理、承包人及澆筑指揮人員(技術(shù)人員)要注意觀察鋼筋籠有無(wú)上浮情況，一般進(jìn)入鋼筋籠底部時(shí)，應(yīng)適當(dāng)放慢澆筑速度；當(dāng)發(fā)生鋼筋籠上浮時(shí)，應(yīng)采取加壓措施，防止情況發(fā)展；出現(xiàn)異常情況，承包人、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理要如實(shí)做好記錄，及時(shí)向總監(jiān)代表報(bào)告[2]。

3.7 樁頭質(zhì)量

有關(guān)規(guī)范規(guī)定當(dāng)鑿除樁頂浮漿層后，應(yīng)保證設(shè)計(jì)的樁頂標(biāo)高及樁身混凝土質(zhì)量。在鉆孔灌注樁施工中，要想保證樁頭的質(zhì)量，必須控制好最后一次灌注量，樁頂不得偏低，鑿出浮漿高度后必須保證暴露的樁頂混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度值，這就要求灌注混凝土的高度要超過(guò)樁頂標(biāo)高50 cm。在實(shí)際施工中，超灌量控制不當(dāng)是經(jīng)常存在的問(wèn)題，超灌量過(guò)大，造成浪費(fèi)，超灌量不足，樁質(zhì)量不能得到滿足。另外，在開(kāi)挖樁頭檢測(cè)時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于樁頂混凝土與孔內(nèi)泥漿有直接接觸，里面有時(shí)會(huì)裹有泥砂和浮漿等雜質(zhì)，對(duì)樁頭質(zhì)量產(chǎn)生極大影響。

4 樁基質(zhì)量檢測(cè)

鉆孔灌注樁施工發(fā)生質(zhì)量事故，往往出現(xiàn)在混凝土澆筑過(guò)程中，而且很難處理，有些樁基甚至無(wú)法彌補(bǔ)，所以應(yīng)加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)的控制，盡量避免事故的發(fā)生。一旦發(fā)生質(zhì)量缺陷或事故，監(jiān)理人員首先應(yīng)以“質(zhì)量通知單”的形式通知施工單位，要求停止有質(zhì)量缺陷部位和與其有關(guān)聯(lián)部位及下道工序的施工,必要時(shí)還應(yīng)要求施工單位采取防護(hù)措施，并應(yīng)迅速分析原因，采取果斷措施進(jìn)行處理。工程實(shí)踐表明,鉆孔灌注樁的承載力與施工質(zhì)量密切相關(guān)，因此，除了在施工過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)質(zhì)量監(jiān)控外，還必須重視樁基質(zhì)量的檢測(cè)與驗(yàn)收工作。

4.1 成樁完畢的監(jiān)理程序

1）檢測(cè)樁位偏差是否滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求。

2）隨機(jī)無(wú)破損檢測(cè)或鉆探取芯試驗(yàn)結(jié)果是否滿足設(shè)計(jì)與規(guī)范要求，并旁站對(duì)樁基質(zhì)量檢測(cè)的其他檢測(cè)過(guò)程。

3）檢查試塊混凝土強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)與質(zhì)量評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)。

4）分項(xiàng)工程完工驗(yàn)收，進(jìn)入中間交工計(jì)量。

4.2 質(zhì)量檢測(cè)

質(zhì)量檢測(cè)可檢驗(yàn)鉆孔灌注樁成樁后承載力能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，這是決定能否進(jìn)行下一道工序施工的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，往往會(huì)出現(xiàn)檢驗(yàn)合格而實(shí)際卻發(fā)生質(zhì)量事故的情形，除人為因素弄虛作假外，客觀來(lái)說(shuō)是檢驗(yàn)手段不當(dāng)所致。目前，檢測(cè)鉆孔灌注樁合格與否的方法有靜載荷試驗(yàn)法、取芯法、低應(yīng)變動(dòng)測(cè)法、高應(yīng)變動(dòng)測(cè)法、聲波透射法等，通過(guò)檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)樁身淺部有缺陷時(shí)，可采用開(kāi)挖驗(yàn)證；當(dāng)發(fā)現(xiàn)樁身深部有缺陷或樁身混凝土質(zhì)量有問(wèn)題時(shí)，可采用鉆芯法驗(yàn)證；當(dāng)單樁承載力不能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，應(yīng)分析原因，并經(jīng)確認(rèn)后擴(kuò)大檢測(cè)范圍，確保不留下安全隱患。

5 結(jié)語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)鉆孔灌注樁的施工技術(shù)比較成熟，其過(guò)程控制較為復(fù)雜,施工時(shí)使用的鉆孔設(shè)備不同，其控制方法也會(huì)有所差異，鑒于此，除上述幾點(diǎn)控制方法外，一般還應(yīng)注意控制施工場(chǎng)地的平整度和鉆機(jī)就位情況。項(xiàng)目施工人員應(yīng)認(rèn)真學(xué)習(xí)先進(jìn)的鉆孔灌注樁施工技術(shù)，掌握相關(guān)技術(shù)的操作規(guī)范，理解施工圖紙的設(shè)計(jì)意圖與技術(shù)操作標(biāo)準(zhǔn)，不斷提升自身技術(shù)水平與專業(yè)素質(zhì)，按照已經(jīng)審批好的設(shè)計(jì)圖紙展開(kāi)施工操作。在施工過(guò)程中應(yīng)注意過(guò)程控制與施工準(zhǔn)備，采取科學(xué)方法預(yù)防施工問(wèn)題。

[1]趙雪濤,牟善紅.鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制[J].價(jià)值工程, 2010(15).

[2]滕國(guó)華.鉆孔灌注樁質(zhì)量控制要點(diǎn)及缺陷的防治辦法[J].科技信息,2011(19).

[3]羅志新.淺談高速鐵路鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制要點(diǎn)[J].山西建筑,2010(16).