鉆孔灌注樁樁身缺陷原因分析及預(yù)防措施

趙曉妮

（山西一建集團(tuán)有限公司 山西太原 030012）

引言

鉆孔灌注樁具有施工過程噪聲污染少、承載能力高、適用性強(qiáng)和便捷高效等優(yōu)點(diǎn)，近年來被廣泛應(yīng)用于建筑、市政、水利等工程中，尤其是大型復(fù)雜工程越來越普遍的趨勢下，與其他樁型相比，鉆孔灌注樁是此類樁基工程的不二之選。但由于施工環(huán)節(jié)較多，灌注時效性要求高，且施工過程易受其他各種因素影響，鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量往往難以保證，容易出現(xiàn)諸如縮徑、離析、夾渣、斷樁等病害，這些質(zhì)量缺陷對樁基承載能力和耐久性影響較大，嚴(yán)重的甚至威脅工程安全。多數(shù)情況下，這些缺陷只能在灌注成樁之后才被檢測出來，補(bǔ)救難度大，影響工程工期和整體質(zhì)量。因此，在鉆孔灌注樁成樁過程中進(jìn)行全過程控制，結(jié)合地質(zhì)條件和施工工藝提前分析缺陷病害類型和成因，提出有針對性的預(yù)防措施，不僅可以提高工程整體施工質(zhì)量，也為今后進(jìn)行類似項目施工提供有價值的參考。

1 鉆孔灌注樁施工步驟及關(guān)鍵點(diǎn)

鉆孔灌注樁施工過程包括樁基成孔、混凝土澆筑和成樁質(zhì)量檢查。灌注樁成孔主要包括鉆機(jī)就位、護(hù)筒埋設(shè)、鉆孔、清孔和成孔質(zhì)量檢查。成孔質(zhì)量檢查合格后，下放鋼筋籠，進(jìn)而安裝導(dǎo)管、灌注混凝土，然后拔出護(hù)筒，成樁完成。成樁質(zhì)量的好壞主要依靠后期檢測，一般包含樁身完整性和承載力檢測。樁身完整性主要依靠應(yīng)力波或超聲波進(jìn)行檢測，承載力檢測依據(jù)樁基使用目的不同可分為豎向抗壓承載力檢測、豎向抗拔承載力檢測和水平抗推承載力檢測，依據(jù)規(guī)范規(guī)定的頻率和方法進(jìn)行抽檢。

灌注樁成孔是鉆孔灌注樁施工的基礎(chǔ)工作，成孔質(zhì)量直接影響后方工序，是樁基施工的關(guān)鍵點(diǎn)之一。除此之外，清孔效果、混凝土灌注過程也是影響鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的關(guān)鍵因素。因此施工過程中應(yīng)結(jié)合現(xiàn)場條件，提出有針對性的預(yù)防措施，確保樁基工程穩(wěn)固可靠。

2 成孔過程缺陷原因及預(yù)防

由于地質(zhì)條件復(fù)雜，成孔過程難以全面考慮風(fēng)險因素，常見的缺陷病害主要包括塌孔、孔身偏斜等。

2.1 塌孔

塌孔現(xiàn)象在鉆孔過程中較為常見，遇到不良地質(zhì)條件時更易發(fā)生。當(dāng)鉆孔過程中出現(xiàn)護(hù)筒內(nèi)泥漿水位忽高忽低，大量細(xì)密氣泡浮至孔口，孔內(nèi)泥渣量增多鉆進(jìn)深度卻變化不大，鉆機(jī)負(fù)載明顯吃力等現(xiàn)象，基本可斷定為塌孔。塌孔的原因有很多，主要包括以下幾點(diǎn)：

（1）地質(zhì)條件疏松或松散。土層諸如雜填土、淤泥、砂層、碎石等。

（2）泥漿護(hù)壁效果不佳。泥漿配比不合理，性能差。

（3）鉆斗運(yùn)動速度過快，水流沖擊泥漿壁。

（4）孔內(nèi)水頭低，在外界高水頭作用下泥漿壁承受較大壓力。

（5）土質(zhì)松散條件下施工作業(yè)區(qū)附近重物堆積或機(jī)械振動。

施工過程中可采取以下措施預(yù)防和處理塌孔：

（1）加大護(hù)筒埋深，對護(hù)筒周圍土體進(jìn)行夯實加固，避免土層疏松出現(xiàn)塌孔。

（2）合理配置泥漿，保證泥漿質(zhì)量。重點(diǎn)是控制好水、黏土和添加劑的配比。一般的，在土層疏松區(qū)，泥漿相對密度應(yīng)在1.2～1.4之間，粘度在22～30s之間，現(xiàn)場檢測這兩個指標(biāo)具有較強(qiáng)的可操作性。

（3）控制鉆頭運(yùn)動速度，避免水流沖擊泥漿壁。

（4）保持孔內(nèi)泥漿充足，使鉆孔內(nèi)水位高出護(hù)筒底部2m左右。

（5）限制大型機(jī)械在鉆孔區(qū)域振動作業(yè)，及時清運(yùn)淤泥和建筑垃圾。

2.2 孔身偏斜原因及預(yù)防

孔深偏斜現(xiàn)象常出現(xiàn)于沖擊鉆成孔工藝中，是影響樁基承載力的又一個常見缺陷。規(guī)范要求樁基成孔中心線偏離設(shè)計位置傾斜度不得超過1%，傾斜度過大會改變灌注樁的傳力路徑，使樁基在受壓的同時還承受剪力作用，大大降低樁基承載能力。孔身偏斜的常見原因包括相鄰兩層地質(zhì)條件差異較大，鉆頭在軟巖層中的進(jìn)尺速度大于硬巖層，導(dǎo)致鉆頭和鉆桿偏向軟巖層；鉆孔過程中孔位中心和鉆頭中心在鉛垂方向不重合；鉆桿剛性差；鉆機(jī)作業(yè)過程中振動量較大，發(fā)生水平位移或不均勻沉降等。

針對容易出現(xiàn)的孔身傾斜病害，施工過程中應(yīng)首先選擇質(zhì)量合格的鉆機(jī)和鉆桿，依據(jù)提供的地勘資料選擇合適的參數(shù)，當(dāng)鉆機(jī)進(jìn)入不均勻?qū)訒r，應(yīng)嚴(yán)格控制鉆進(jìn)速度，緩慢鉆入地質(zhì)變化層，當(dāng)鉆進(jìn)砂層時，更應(yīng)控制鉆進(jìn)速度，同時保證泥漿性能。

當(dāng)鉆孔結(jié)束發(fā)現(xiàn)孔身偏斜，應(yīng)結(jié)合具體原因分析處理。一般的，可選擇鉆機(jī)多次掃孔孔身，保證其平順豎直。當(dāng)孔身偏斜嚴(yán)重時，應(yīng)先結(jié)合地質(zhì)資料排除地層突變的可能，而后回填粘性土，擊實后再次成孔。

3 清孔過程缺陷原因及預(yù)防

鉆孔完成后應(yīng)對孔徑、孔深和沉渣厚度進(jìn)行檢測，只有各項指標(biāo)都滿足要求了才可進(jìn)行下一道工序。樁基清孔主要是為了調(diào)節(jié)泥漿的性能，使其與混凝土具有良好的結(jié)合能力。清孔過程中常見的問題有塌孔、泥漿密度和粘度不滿足要求、樁底沉渣過厚等。清孔過程中產(chǎn)生塌孔主要是因為換漿速度過快，造成泥漿性能降低，不能平衡孔壁后的土壓力。泥漿密度和粘度不能滿足要求主要是由于清孔過程中清水用量過多，泥漿被稀釋，造成性能下降。樁底沉渣過厚主要是清孔換漿時沉渣淤積來不及清理，或沒有使用二級及以上沉渣池等原因引起。為避免樁基清孔過程中出現(xiàn)此類問題，遇到地層條件較差的時候應(yīng)控制好置換清水的用量和速度，在泥漿中添加磺化褐煤（SMC）或水解聚丙烯酰胺鉀鹽（KPAM）此類泥漿處理劑，保證泥漿不分散、低固相和高粘度性能，保證清孔過程順利進(jìn)行。

4 混凝土灌注過程缺陷原因及預(yù)防

鉆孔灌注樁使用的混凝土應(yīng)具有足夠好的工作性能，一般要求具有優(yōu)良的和易性，即流動性好、保水性佳、粘聚性優(yōu)。配置時應(yīng)現(xiàn)場檢測砂石含水率，砂的細(xì)度模數(shù)和碎石級配，配置時應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)范控制各項參數(shù)指標(biāo)，比如水灰比宜在0.4～0.6之間，坍落度在180～220mm之間，砂率在40～50%之間，初凝時間不宜遲于150min。

4.1 混凝土堵管原因及預(yù)防

混凝土堵管是灌注過程中較為常見的現(xiàn)象。堵管造成混凝土澆筑中斷，帶來新舊混凝土結(jié)合效果不佳的問題，也易因澆筑停頓引起塌孔現(xiàn)象。堵管的原因有很多，包括隔水球卡塞，混凝土中有超級配碎石，混凝土流動性差、坍落度過小，混凝土外加劑用量大導(dǎo)致初凝時間過短，混凝土粘聚性不佳導(dǎo)致離析等。因此，鉆孔灌注樁灌注過程中應(yīng)做好以下幾點(diǎn)：加強(qiáng)管理，制定應(yīng)急措施，保證混凝土按時、按量供應(yīng)；嚴(yán)格控制混凝土中碎石級配，在導(dǎo)管進(jìn)口處安裝鋼網(wǎng)片，防止大粒徑石塊進(jìn)入導(dǎo)管；選擇匹配的隔水球栓，避免卡塞；導(dǎo)管使用前應(yīng)按順序安裝并上緊密封圈，而后進(jìn)行閉水試驗；當(dāng)導(dǎo)管下料不暢時，可多方向插拔晃動，保證混凝土順利澆筑。

4.2 鋼筋浮籠

采用反循環(huán)灌注施工時，鋼筋受到混凝土上浮力的作用容易產(chǎn)生浮籠現(xiàn)象，除此之外，混凝土坍落度過小，泥漿過稠、混凝土灌注速度過快也會造成鋼筋籠上浮。混凝土灌注施工前，應(yīng)準(zhǔn)確定位鋼筋籠位置，在孔口與護(hù)筒牢固連接，灌注施工時應(yīng)根據(jù)掌握的澆筑標(biāo)高和導(dǎo)管埋深調(diào)整灌注速度，一般采用快拔慢插導(dǎo)管的方式進(jìn)行灌注。當(dāng)初灌混凝土標(biāo)高超過鋼筋籠底端4m時應(yīng)迅速提起導(dǎo)管，減少混凝土對鋼筋籠的浮力。

4.3 導(dǎo)管拔脫及樁頭夾泥

灌注成樁過程中，導(dǎo)管拔脫主要是由于已灌注混凝土表面高程測量不準(zhǔn)確，導(dǎo)致導(dǎo)管埋深過小引起。在灌注后期，導(dǎo)管埋深過淺或高程定位儀器測量不準(zhǔn)確，易將灌注樁表面泥漿土層誤作混凝土表面，引起導(dǎo)管拔脫提漏。因此，應(yīng)選擇可靠的測量儀器，認(rèn)真核對面層后再測量混凝土表面標(biāo)高，保證提管過程平穩(wěn)順暢。

導(dǎo)管被拔脫后，若管內(nèi)有一定余量的混凝土，可將導(dǎo)管插入已灌注混凝土一定深度內(nèi)繼續(xù)澆筑，余量高度以不小于表層泥漿層深度為宜；若導(dǎo)管處于放空狀態(tài)，可將空導(dǎo)管插入已灌注的混凝土一定深度，使用小型抽水泵清除表層漿水后繼續(xù)灌注。

5 結(jié)語

鉆孔灌注樁擁有諸多優(yōu)點(diǎn)的同時對施工工藝也有較高的要求，樁基質(zhì)量經(jīng)常受到主觀和客觀因素的影響和干擾。作為重要的隱蔽工程，若在成樁過程中出現(xiàn)重大質(zhì)量缺陷，不僅影響工程總體質(zhì)量，而且還會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失和社會影響，因此必須引起高度重視。本文結(jié)合鉆孔灌注樁施工全過程，對影響成樁質(zhì)量的因素進(jìn)行了較為全面的分析，并提出有針對性的預(yù)防措施，為把控施工質(zhì)量和解決同類型問題提供了有價值的參考。