鉆孔灌注樁施工工藝及質量控制

李 鵬 俊

(中國水利水電第七工程局有限公司 第一分局，四川 彭山 620860)

1 概 述

近年來，隨著大量多跨度連續梁的建設，作為其基礎承力普遍采用的一種形式即為鉆孔灌注樁，其在現階段的施工中得到了廣泛的應用。但在其施工過程中，因工藝落后、地下施工、情況不明等原因存在著較多問題。鉆孔灌注樁是民用和工業建筑廣泛應用的一種基礎形式，具有適應性強、施工操作簡單、設備投入不大等優點，但因鉆孔灌注樁的施工大部分是在地面以下進行，其施工過程無法直接觀察，成樁后亦不能進行直接開挖驗收，但其又是最容易出現質量問題的一種基礎形式，因此，分析鉆孔灌注樁在施工過程中可能發生的事故，進行必要的防范是保證鉆孔灌注樁成樁質量，確保基礎工程安全的重要措施。根據鉆孔灌注樁的設計和施工工藝，筆者分析了鉆孔灌注樁施工過程中存在的幾種質量問題以及所采用的相應的防范措施。

2 鉆孔灌注樁的施工工藝要點

2.1 泥漿制備

在施工現場，應配置泥漿制備池和用于回收的儲備池，其池體本身應具有較高的防滲能力，通常情況下，泥漿池的容積應保持在鉆孔體積的1.5～2倍。泥漿制備過程中要使用專業的設備：一種為泥漿制備用的攪拌機，另一種為水力攪拌器。前者的處理對象通常為膨潤土，后者的處理對象通常為黏土粉造漿。通常采用的泥漿制作方案為：采用膨潤土+CMC制漿，其能在施工作業過程中有效固結土層的孔壁[1]。

2.2 成孔作業

(1)護筒埋設。護筒采用不小于 10 mm厚的鋼護筒，其內徑宜大于鉆頭直徑 100～300 mm，高度不宜小于2 m，埋置深度不宜小于1.5 m，護筒頂端高出地面的部分不宜小于 0.5 m。護筒埋設時，應確保筒的中心與樁中心的偏差不大于 50 mm; 護筒就位后，應在護筒四周對稱、均勻地回填較好的土體并分層夯實。

(2)鉆進成孔。鉆機就位前，應對鉆機性能進行再次檢查，看鉆頭配備、磨損度、鉆頭直徑是否滿足施工方案要求；鉆機就位后，應確保鉆桿、護筒中心線、回旋盤中心線、樁基中心線保持在同一直線上，只有這樣，才能夠保證鉆孔的垂直度。施工期間，可能存在相同的設備、不同的操作人員導致有的孔塌孔，因此，在現場一定要對未塌孔的操作進行總結。經驗表明：鉆進速度、升降鉆頭和泥漿黏度起決定性因素。由于施工場地中各區域地質情況有差異，因此，對新的場地有必要進行試鉆孔并規范鉆機操作標準，加強泥漿液面高度、黏度、比重等。在重視現場管理后，可以有效地解決塌孔問題，加快鉆進速度，確保成孔質量和成孔效率。

2.3 清 孔[2]

在鉆孔達到圖紙規定的深度且成孔質量符合圖紙要求并經監理工程師批準后應立即進行清孔。清孔時，孔內水位應保持在地下水位或河流水位以上1.5～2 m，以防止鉆孔塌陷。清孔時，應將附著于護筒壁的泥漿清洗干凈，并將孔底鉆渣及泥砂等沉淀物清除。清孔次數按圖紙要求和清孔后孔底鉆渣沉淀厚度符合圖紙規定值為前提進行，大橋基礎鉆孔后一般需進行兩次清孔。清孔后孔底沉淀物厚度應按圖紙規定值進行檢查，如圖紙無規定時，對于直徑等于或小于1.5 m的摩擦樁，其沉淀厚度應等于或小于300 mm；當樁徑大于1.5 m或樁長大于40 m或土質較差的摩擦樁的沉淀厚度應等于或小于500 mm，支承樁的沉淀厚度應符合圖紙規定。嵌巖樁的沉淀厚度應滿足圖紙要求且不得大于50 mm，不得采用加深孔底深度的方式代替清孔。鋼筋籠、導管下設完畢應二次清孔，可采用常規換漿正循環、泵吸和氣舉反循環清孔或正反循環組合清孔，清孔達到規范要求后停泵30 min后再測量孔底沉渣及泥漿中的含砂率等性能指標，若達到要求即可進入下道工序，否則需再次清孔。孔底沉渣厚度要求≤ 50 mm。

2.4 鋼筋籠的吊裝和混凝土澆筑

在鋼筋籠吊裝過程中，應防止鋼筋籠對孔壁碰撞，以免造成塌孔或增加清渣工作量。對樁長較長的樁基應采用分段吊裝和連接，吊裝完的部分鋼筋籠應采取防止偏移的措施，正常的操作是采用鋼梁或在鋼筋上增設加固筋，將其固定于鋼護筒上，安裝過程中確保鋼筋籠與樁中心重合。 澆筑混凝土前應對導管進行試壓試驗，試水壓力宜為0.6～1 MPa，導管接頭宜采用雙螺紋方扣快速接頭，導管直徑不小于250 mm，壁厚不宜小于3 mm。

3 鉆孔灌注樁施工質量控制措施[3]

3.1 塌孔的控制

鉆孔過程中出現的鉆進速度過快、砂層泥漿護壁強度不夠、清孔時出現孔底負壓等原因造成的塌孔可以采取以下措施進行控制：

(1)在填土層，采用埋深鋼護筒，提高泥漿的比重和黏度的方式；(2)施鉆砂層、圓礫層時，降低鉆進和鉆斗的升降速度，提高泥漿的比重和黏度，觀察前后兩斗的出渣量和出渣速度，判定其是否存在塌孔，若出現變化，及時調整泥漿的比重和黏度，對塌孔段進行慢速掃孔；(3)二次清孔時，孔底再次出現負壓時，由于樁長均較長，泥漿補充不及時形成水頭差和泥漿對孔壁的沖刷，砂層、圓礫層均存在塌孔，對此可以采取以下措施：(1)降 低泵吸力，加大泥漿泵功率并及時補充泥漿；(2)采用正循環清孔。鉆孔過程中，除了復核鉆桿是不彎曲的外，還需根據不同地層采用不同的鉆進速度、調配不同的泥漿[4]。在鋼筋籠吊裝時，防止其變形，安放時避免碰撞孔壁，盡可能地縮短鋼筋籠的接長時間，二次清孔后，按規范檢查合格后及時灌注混凝土。為了預防孔壁坍塌、廢樁事故，施工人員應當用吊車吊起鋼筋籠或探孔器，垂直、穩定地將其吊放到鉆孔內，以免碰壞孔壁。應當注意的是：用于孔口固定吊筋的橫擔不能直接放在護筒上，而應放在枕木上，否則會導致護筒傾斜，進而導致孔壁坍塌。此外，泥漿的密度、pH 值、黏度、含砂率不合格也會導致孔壁坍塌或鉆孔縮頸，故應每2 h 檢測一次。泥漿面亦應始終不低于護筒底部，進而保持孔壁穩定。

3.2 沉渣的控制

孔底沉渣的厚度決定著灌注樁底部強度和樁基沉降，影響到整體建筑的結構安全，因此，沉渣控制是工程建設重要的工序，沉渣量必須小于規范要求。沉渣過厚，其主要原因是清孔不干凈或未進行二次清孔；泥漿性能如泥漿比重、含砂層等不符合要求 ；清孔后，準備灌注時間過長，致使泥漿沉積。針對上述狀況可以采取以下措施進行處理 ：(1)泥漿的調配和檢查由專人管理，定時檢查，特別是清孔時需確保泥漿沉淀時間足夠，含砂率小于4%，泥漿比重為1.15～1.2，并對清孔中出現的問題、時間、次數和清孔后停歇的時間進行記錄，以免出現未進行二次鉆孔或清孔后停歇時間過大造成泥漿沉積 ；(2)縮短鋼筋籠的安裝時間，加快混凝土灌注速度，導管底部盡量伸至孔底 30～50 mm，保證有足夠的混凝土初灌量， 確保導管下口一次埋入混凝土灌注面以下不少于0.8 m，利用混凝土的沖動力清除孔底沉渣；(3)預埋樁底注漿預埋管，對樁基灌注完后，對樁底進行后注漿補強。

3.3 導管進水、堵塞的控制

除成孔質量外，澆筑水下混凝土是樁基的關鍵節點，導管的控制決定著混凝土澆筑的成敗。導管進水和堵塞的控制是導管控制的重要環節。導管進水的主要原因：操作不當導致管底進水，導管自缺陷或接頭未旋緊導致導管周邊進水。導管底進水分初灌導管進水和提升導管過程進水。其處理方法為：(1)立即將導管拔出，采用泥石泵將孔底的混凝土拌和物吸出，若無法清理或清孔達不到規范要求時，需拔出鋼筋籠復鉆清孔，再重新按新孔操作，同時必須計算出初灌混凝土量，并保證儲備量不小于計算量，嚴格控制操作工 藝，重新灌注；(2)及時將導管打入原灌注混凝土面以下且深度不小于 2 m，然后采用泥石泵將孔底的混凝土拌和物吸出。由于泵吸無法完全將導管內的水全部抽干，續灌的混凝土配合比應增加水泥量，適當提高稠度后重新灌注。重新灌注前，對導管進行敲撞或掛振搗器予以震動片刻，使原混凝土損失的流 動性得以彌補并做好施工記錄，需對該樁進行樁身質量檢測以確保質量。對于導管自缺陷或接頭未旋緊而導致的導管周邊進水，應加強導管安裝前的檢查，灌注混凝土采用錘擊導管的方式以避免導管內形成高壓氣體，出現進水的處理可參照提升導管過程進水的處理辦法。導管堵塞的原因：初灌時隔水栓卡管；混凝土粒徑過大、塌落度小、流動性差、攪拌不均勻，以及運輸途中產生離析，澆筑混凝土時導管進水，導致水泥漿流失 ；混凝土灌注不連續，管內混凝土已產生初凝。對于隔水栓卡管可以采用長桿沖搗管內混凝土的方式，或在導管上安裝附著式振搗器。對于混凝土造成的堵塞，應加強灌注前混凝土的抽樣檢查，嚴禁使用塌落度低、石子粒徑過大、離析等問題的混凝土進行灌注，以確保混凝土灌注的連續性。導管堵塞后，若原灌注混凝土表面尚未初凝，可將堵塞導管拔出，用新導管插入原灌注混凝土內且深度不小于2 m，用泥石泵將新導管內的水抽出，再用圓桿接長的小撈砂筒清理殘余渣土，然后在新導管內繼續灌注。當灌注停歇時間過長、孔內混凝土已經初凝時，應將導管拔出，用較小鉆頭將鋼筋籠內的混凝土鉆挖吸出，再使用鉆架或起重設備將鋼筋籠拔出，然后回填、重新鉆孔成樁。

3.4 成孔傾斜質量事故的控制

在鉆孔灌注樁施工過程中，要求成孔盡可能垂直。因此，應采取一些有效措施，預防成孔傾斜事故的發生。第一，鉆機安裝過程中，應保證鉆機底座平穩，控制好鉆機頭鉆桿的垂直度、機架平臺的水平度，盡量保持鉆機頂部、鉆盤中心、護筒處于一條鉛垂線上，偏差不得超過 2 cm。如果鉆機設備較重(比如 GPS-10 鉆孔樁機)，就應考慮不要破除樁位及擴大面積以外的混凝土路面，以免鉆機傾斜鉆出傾斜的孔；第二，確保鉆孔深度準確。如使用旋挖鉆，一定要在鉆進前仔細測量鉆頭的長度，在鉆桿上標識編號，記錄各節鉆桿的長度，并在鉆進中下放時復核； 第三，鉆機就位后應及時復測鉆機平臺、護筒的頂標高，以便此后測量孔深與沉渣厚度； 第四，正式鉆進之前，鉆機應先試鉆，檢驗合格后再正式鉆進； 第五，在軟硬土層交界面鉆進時，應調低鉆速、鉆壓，必要時還要加設鉆桿扶正器。常規技術參數：粉性土與黏性土：鉆壓為10～25 kPa、轉速為40～70 r/min、泵量為30～50 m3/h；砂土：鉆壓為5～15 kPa、轉速為40 r/min、泵量為30～ 50 m3/h； 第六，成孔后應檢測孔斜、孔徑、 孔深，待其合格后方可進入下一道工序。

4 結 語

綜上所述，為了不斷提高建設工程中鉆孔灌

注樁的質量，盡管鉆孔灌注樁施工中常出現一些施工質量、安全事故，但現在的操作技術規程、工人對該工藝的熟悉掌握程度都已經比較成熟，施工單位對于該工藝出現的各種施工質量事故都有一套比較完善的預防、處理措施，可以做到遇事不慌、有章可循、有針對性地進行處理，因此，鉆孔灌注樁施工是成熟、可靠、安全的。在成孔、灌注混凝土過程中做好塌孔、沉渣、灌注導管的管控等關鍵工序的控制，有效地保證工程進度、質量、安全、成本的要求[5]。施工人員還需認真掌握專業基礎知識，自覺實踐，一絲不茍，恪盡職守，認真總結，正確應用有關規范;熟悉地質資料、設計圖紙、相關文件及各項技術要求;不斷提高自身的業務素質和技術水平，抓好施工準備、成孔、清孔、水下混凝土灌注等各個環節的質量控制，采取各種有效措施，保障灌注樁的成樁質量。