泥漿護壁成孔灌注樁的應用和質量控制

文/冮健、黃兆滿 云南省城鄉建設投資有限公司 云南昆明 650000呂麟郅 云南建投第二建設有限公司 云南昆明 650000

1、引言

泥漿護壁成孔灌注樁成孔直徑大、孔深較深，適用于黏性土、砂土、軟質巖層等地下水位較高的軟、硬土層。其施工過程較其他水下成孔澆筑混凝土工藝方便，且施工效率高、成樁質量可靠，工程造價性價比高。根據成孔方式的不同，主要分為回旋鉆孔、潛水鉆孔、沖擊鉆孔和旋挖鉆孔泥漿護壁灌注樁。基本施工工藝為：測量定位、泥漿制備、埋設護筒、裝機就位、鉆孔、泥漿循環、清孔、調放鋼筋籠、二次清孔、灌注混凝土。

受軟弱地質條件影響，泥漿護壁成孔灌注樁施工過程中仍會出現孔壁坍塌、縮頸、孔底沉渣較厚致使樁承載力不夠、樁身夾泥形成斷樁、廢樁的情況。因此施工過程中，務必對施工工序采取嚴格的質量控制措施，以保證成樁質量。本文結合昆明滇池國際會展中心7號地塊的泥漿護壁旋挖鉆孔灌注樁的應用和過程質量控制進行論述。

2、項目概況

昆明滇池國際會展中心7號地塊項目位于昆明市西南部，南距滇池200m，北距環湖東路1000m。項目地塊原為農田，地形平坦，屬于滇池盆地湖沼相沉積平原地貌。地表大多為耕地，灌溉溝渠縱橫，地塊北側新近堆積雜填土厚度約1.0～4.0m，地塊南側較低，與地下水位齊平。項目擬建建筑物31棟，結構形式為鋼筋混凝土結構，地基基礎設計等級為乙級。

3、施工工藝流程

本項目通過采用泥漿護壁旋挖成孔試樁試驗，試樁施工過程可控，成樁質量完整性好，經檢測樁身質量滿足設計要求。綜合分析認為采用“泥漿護壁成孔”的工藝成樁可行。設計旋挖樁徑D=800mm，樁數為1443顆，有效樁長34m。施工工藝流程如下：

主要施工工藝流程圖

4、質量控制措施

泥漿護壁成孔灌注樁施工過程中因樁孔壁不穩定容易出現塌孔、縮徑及串孔的情況，而且工程樁沉渣厚度控制困難，可能導致工程樁成樁質量不高，影響樁基承載力，造成工程質量、安全隱患和經濟損失。因此，做好各施工工序的質量控制措施尤為重要。

4.1 定位測量控制

場地平整完成后，每顆樁直接引用控制點，采用獨立的方式進行測量定位，不能利用已完成的樁位點定位。定位點一般采用短鋼筋頭打入地下，做好標識，并避免施工作業人員或設備對定位點造成損害或移動。定位完成后需盡快進行下道工序，若間隔時間過長，在開始下到工序前應進行復查，一般當天施工的樁位當天放線定位。

4.2 護筒埋設質量控制

護筒的主要作用是支撐孔口一定范圍內的土體，對樁機鉆頭進行定位、導向，并防止孔口周圍渣土（石）落入孔內。使用的護筒應堅固、耐用、不易變形，一般采用鋼制護筒。護筒埋設時根據定位點、護筒直徑（護筒內徑應比鉆頭大10～20cm）以及埋設深度，對護筒的埋設區域進行挖深，開挖范圍比護筒直徑大0.5～1.0m。護筒底一般低于施工最低水位0.1m～0.3m，護筒頂部標高應高出施工水位和地下水位1.5m～2.0m，護筒溢漿口應高出地面0.2m～0.3m。護筒埋設時還應保證護筒底在粘土層中，否則應填粘土并夯實，厚度不小于0.5m。

4.3 泥漿制備質量控制

泥漿護壁是利用泥漿與地下水的壓力差來控制水壓與孔壁壓力，以確保孔壁的穩定。在鉆孔灌注樁施工中，泥漿不僅起到護壁作用，還起到清孔、排渣作用。泥漿制作應采用粘性土，在有膨脹土的地區最好采用膨脹土，以便在鉆孔的過程中容易在孔壁形成泥漿膜。根據鉆到不同地層的地質情況，適時調整泥漿指標，并做好施工記錄。施工過程中，泥漿質量嚴格按施工規范指標進行控制：粘度測定17～20min，含砂率不大于4%，膠體率不小于95%。并定期對泥漿池、循環溝進行疏通，確保泥漿循環暢通。二次清孔時，泥漿比重應維持在1.25左右，澆筑混凝土前，進行泥漿置換處理，將泥漿比重控制在1.15左右。

4.4 成孔質量控制

樁機鉆進成孔前，先將樁孔周邊墊平，使地面平整，確保樁機安放到位、機身平穩。樁機就位時確保鉆桿中心和樁位中心在同一鉛垂線上，其對中誤差不得大于10mm。在鉆孔過程中，保持鉆桿垂直，嚴格控制鉆進速度，鉆進過快，泥漿孔壁成膜跟不上，容易損害已成膜部分的孔壁。鉆孔過程中不宜中途停鉆，因特殊原因必須停鉆時，鉆頭應提升至孔外，且泥漿循環不能停止，以避免泥漿沉淀造成塌孔。若在鉆孔過程中發現塌孔或孔身傾斜，應采用粘土將鉆孔回填，回填厚度應高出塌孔部位3m～5m。回填后待回填土沉淀6～12小時后才可繼續鉆進。

4.5 清孔質量控制

孔底沉渣是導致灌注樁承載力減小的主要原因之一。當灌注樁成孔至設計標高時，應充分利用鉆桿在原位進行第一次清孔，檢測孔底沉渣厚度小于規范要求時（端承樁≤50mm，摩擦樁≤300mm，摩擦端承或端承摩擦樁≤100mm。），立即吊放安裝鋼筋籠。在鉆頭提出孔口后，采用測繩測量孔深，通過鉆機記錄深度和測繩測量深度即可計算孔底成渣厚度。若沉渣厚度超出規范要求，應從新下鉆清孔。使用測繩時，為提高測繩的測量精度，在使用前要預濕，重新標定長度，并在使用中經常復核。在鋼筋籠調放和導管下放完成，準備澆筑混凝土前，應進行二次清孔，二次清孔主要采用低濃度比重的泥漿置換孔內高濃度比重泥漿。二次清孔完成后，應確保孔底500cm范圍內的泥漿比重小于1.25，含砂率≤8%，粘度≤28S。清孔完成后應及時進行混凝土澆筑，避免出現塌孔、縮頸等現象。

4.6 混凝土灌注質量控制

成孔灌注樁澆筑混凝土均采用水下混凝土。澆筑導管應接頭嚴密，無漏漿、漏水現象，澆筑時置于孔中央，導管底部距孔底300mm～500mm。為避免混凝土出現離析、導管底部流淌慢等情況，應對混凝土質量進行控制。具體控制指標為：通過試驗確定配合比，前期坍落度宜為180mm～220mm，含砂率宜為40%～50%，并宜選用中粗砂，粗骨料的最大粒徑應小于40mm 。第一批混凝土灌注量應根據樁徑、導管埋入深度、導管長度計算確定方量，澆筑首批混凝土時應連續進行，不能有停頓，并保證導管底端有0.8m～1.3m埋入混凝土中。后期混凝土澆筑時，導管隨混凝土的澆筑緩慢向上提升，導管底端宜有2m～4m埋入混凝土中（埋入深度不宜大于5m，也不宜小于1m），嚴禁把導管底端提出混凝土面，確保不出現斷樁或樁身夾泥。當灌注至樁頂標高8～10m時，應及時將塌落度調整至120～160mm，以提高樁身混凝土上部抗壓強度。灌注過程中，每灌注兩立方左右的混凝土測一次混凝土上升高度，確定每段樁體的充盈系數，樁身混凝土的充盈系數應控制在1.05～1.3之間，超出該范圍，應立即查明原因，并采取處理措施后才能繼續澆筑。混凝土澆筑面應高出設計樁頂面0.5m～0.8m，保證澆筑混凝土的上部沖出樁身范圍，并在后期施工中鑿出。單樁混凝土灌注時間一般不得超過5小時，混凝土灌注完畢后，拔出護筒，清除孔口泥漿和混凝土殘漿，樁頂混凝土低于自然地面的應及時回填或加蓋。

4.7 工序銜接控制

由于泥漿成膜不能長期穩定，泥漿在孔內停滯時間過長會造成土顆粒沉淀、改變泥漿配比，致使孔壁兩側的壓力失衡，易造成塌孔、縮頸、孔底沉渣過厚等現象。因此，在整個施工過程中應將各施工工序進行緊密銜接，保證各工序能連續進行，盡量避免過程中的停頓。在施工過程中，應全程進行跟蹤記錄，確保施工過程中出現異常情況時有據可行，做出準確的判斷和處理，同時為后期樁基承載檢測時提供選擇依據，確保檢測樁均為最不利樁，保證承載力檢測的真實有效。

結語：

通過上述泥漿護壁成孔灌注樁質量控制措施的應用實施，昆明滇池國際會展中心7號地塊項目工程樁完工后，對抽取的150根工程樁采用聲波透射法進行樁身完整性檢測，樁身完整性為I類樁102根，占檢測比例68.0%；完整性為II類樁48根，占檢測比例32.0%；無III、IV類樁。1443根工程樁采用低應變法進行樁身完整性檢測，樁身完整性為I類樁266根，占檢測比例18.4%；完整性為II類樁1177根，占檢測比例81.6%；無III、IV類樁。由于地質條件的復雜性和不可復制性，以及地質勘察的局限性，在施工過程應深度理解樁身垂直度控制原理、泥漿護壁原理、水下混凝土澆筑原理，根據水文地質情況及施工過程中出現的情況，對控制參數在合理范圍內進行適當調整，以確保泥漿護壁成孔灌注樁的樁身質量。