基于不良地質條件下的鉆孔灌注樁施工技術研究

劉慶術 王科玄 婁金超 許少杰

北京市建設工程質量第六檢測所有限公司 北京 100076

引言

大部分的鉆孔灌注樁施工過程中都會遇到人工雜填土、粉質黏土、溶洞或者砂質泥巖等各種復雜的地質狀況，由于影響承裝的因素非常多，任何一個環節出現問題都會影響到整個工程建設的質量。所以，需要對承裝質量進行精準的控制，在成樁過程中很容易受到樁孔傾斜、樁底沉渣超厚等質量問題的影響，進一步影響到樁基的承載能力。所以，在實際施工過程中，必須針對影響成樁質量的因素進行精準的控制，嚴格按照標準的施工流程進行作業，從根本上提高鉆孔灌注樁的施工質量。

1 工程概況

某大橋設計總長為4170m，在橋梁工程設置32m和24m簡支梁，連續梁3孔。由于整個橋梁的規模相對較大，對于基礎施工質量也有著較高的要求，在施工過程中使用墩臺混凝土為30562m3，連續梁混凝土1265m3，由兩個作業組分別進行施工，鋼筋籠需要在現場進行制作，使用吊車設備經過吊裝以后進入到孔內[1]。

1.1 本項目所處區域的地質情況

該橋梁工程施工現場地貌為河流沖積平原，地勢整體比較平坦，存在大量的農田等場所，主要以白河沙為主，地表水非常豐富，在橋梁尾端以丘陵為主，伴隨著部分緩丘，施工區域內其高差普遍為1.5～15m，施工現場大部分為沖積平原地帶，地表被第四系覆蓋，整個橋梁的下伏基由燕山區侵入巖和侏羅紀巖層地基組成。

1.2 不良地質及特殊軟土

第一，在施工現場有大量的軟土區域，包含軟塑狀淤泥質黏土，且含有部分軟塑粉質黏土，這些都是典型的軟弱土層，其承載能力和強度相對較低，由于受到施工荷載以及開挖等因素的影響，地面出現了不均勻沉降以及坍塌等一系列施工問題，所以在施工過程中需要引起高度關注。第二，該橋梁工程施工過程中遇到熔巖地域，頻繁的地下活動下，巖基出現了發育溶洞，嚴重影響了周圍巖體的穩定性，其承載能力相對較弱，所以也需要引起施工方的高度關注。因此，在本工程項目中使用鉆孔灌注樁施工技術。

2 鉆孔灌注樁技術

2.1 施工準備

在正式開始施工之前，需要對水準點和導線點進行再次勘測，確保其與設計部門的數值相一致，嚴格按照施工現場的狀況對其進行加密。結合現有的測量資料對高程點和樁位進行放樣，通過測量引出4個以上的護樁，確保護樁位置設置的科學性，并不會受到鉆孔的影響，使用混凝土進行澆筑。

2.2 護筒埋設

①護筒采用10～12mm鋼板制作，直徑1m，上部做1～2個溢漿孔，埋置深度可根據地表土質特征進行選定，護筒埋置深度不小于3.0m，以達到穩定孔口土體的目的。②護筒定位前應先對樁位進行復核，然后以樁位為中心，定出相互垂直的十字控制樁線，并作十字栓樁控制。③鉆機就位后，先鉆一個比護筒直徑略大的孔，深度比護筒略淺50cm，然后將護筒吊放入孔內采用旋挖鉆機將其壓入，護筒周圍孔隙填入土并夯實，同時用十字線校正護筒中心及樁位中心，使之重合一致，并保證其護筒中心位置與樁中心偏差小于20mm。④埋設護筒頂應比原始地面高出200mm，以達到控制地面渣土及漿液流入孔內的目的，護筒周圍用黏土分層夯實[2]。

2.3 成孔階段

鉆進過程中需要進一步控制好鉆進的速度，特別是護筒腳處，使用低擋慢速進行鉆進，確保在腳處形成堅固的泥皮，當到達角處下2m的位置時，可以使用正常的速度進行鉆進。如果土內出現漏漿的現象，需要立即提起鉆具，向孔內回填黏土，將黏土擠入孔壁堵住漏漿的孔隙，穩定住泥漿以后繼續進行鉆進。如果鉆進的過程中出現傾斜的現象，還可以使用低速往復的方式進行修正，如果修正效果不好，可以在孔內回填粘土塊，直到0.5～1m的位置，然后再進行重新鉆進。鉆進過程中出現塌孔的現象，需要立即停止鉆孔工作，并且回填粘土塊來加大泥漿的比例，等孔壁穩定以后進行再次鉆進。針對有傾斜軟硬地層進行，鉆進時可以吊住鉆桿，使用低速鉆進的方式。在鉆孔過程中如果遇到流沙、流泥相對比較嚴重，而且地下水位較高的區域，可以使用比重、膠體率較大的優質泥漿，或者在泥漿中加入粉土塊碎石，將其擠入孔壁內，等到水泥漿充分凝固以后再次進行鉆進。如果鉆孔過程中遇到溶洞，首先需要探查溶洞的大小，有無地下水出現。如果孔洞相對較小，漿液流失相對較小，可以一邊補充漿液一邊施工；如果孔洞較大，產生的泥漿流失量也較大，需要立即提升鉆頭，防止出現孔壁坍塌的現象，并且及時向孔內回填黏土或者袋裝水泥，使用鉆頭旋轉向下施壓，保證黏土和水泥形成混合漿液，將其壓入到溶洞內進行堵漏，等水泥進行徹底的凝固以后，再次進行鉆進。

2.4 清孔

到達設計的鉆孔深度以后，經過仔細檢查合格后可以進行清孔處理，一般來說，清孔處理主要選擇取碴筒取撈碴的方式，需要及時補充足夠量的泥漿，防止出現塌孔的現象。當孔底沉淀層的厚度超過技術要求時，需要再次進行清孔處理，清空以后泥漿的含砂率、比重都能夠滿足施工技術的相關要求即可。

2.5 鋼筋籠制作、安裝

制作鋼筋籠之前，首先需要將施工中用到的原材料全部運輸到施工現場，利用模板進行分段制作，在制作主筋之前，首先需要將原材料進行有效的處理，防止出現局部彎折的現象。一般來說，制作主筋的時候使用整根鋼筋為宜，而且保證鋼筋接頭錯開，其間距至少要達到35d的標準，根據工程項目建設的要求需要至少達到50cm。為了能夠進一步提高鋼筋籠焊接和綁扎的穩定性，需要確保焊縫的保和度，完成鋼筋籠的分段作業以后，將其運輸到施工現場，在下放的時候，還需要采取有效的連接措施。完成分段制作以后，對鋼筋籠進行搭接焊處理，搭接的區域需要向內彎折，嚴格按照結合鋼筋軸線一致的原則，單面焊接的長度需要達到10d及以上的標準，雙邊焊需要至少達到5d的標準。

2.6 安裝導管

施工過程中，需要結合鉆樁的直徑以及混凝土的澆注速度來確定好導管的直徑，確保三者能夠相適應。在正式開始作業之前，首先需要進行導管的試拼工作，同時還應該對導管進行水密性試驗。完成導管安裝以后，其軸線偏差不能夠超過0.1米或者需要小于鉆孔的5‰，導管長度需要根據孔的深度以及作業平臺的高度來確定。安裝完導管，其底部距離孔底應留有0.3～0.4m的間隙[3]。

2.7 混凝土灌注

混凝土灌注過程中，首批灌注的數量應能夠滿足導管第一次埋設深度1m以上的位置。在灌注過程中需要確保具備足夠的能量，將樁底的沉渣沖散。在施工過程中，隨時對孔內的混凝土高度進行檢查，來調整導管埋設的深度，控制好孔內混凝土進入到鋼筋籠的速度。如果混凝土高出鋼筋骨架底部4m的位置，需要快速提升導管，當導管超過鋼筋籠架底2m位置時，需要加快混凝土灌注的速度。拔除導管的時候，需要根據混凝土灌注的具體時間以及本身凝固的時間來確定。

具體注意事項如下：第一，完成鋼筋籠安裝以后，應對隱蔽工程進行驗收。第二，應保證混凝土具備良好的合一性，其他落度應控制在18～22cm。第三，在混凝土澆筑過程中，需要使用250～300mm直徑的導管，導管的接頭利用鍵銷式快速接頭，正式使用之前，還需要對導管進行拼裝和試壓，壓力應控制在0.6～1Mpa，如果發現導管的密封圈出現破損，應立即更換。第四，選擇的隔水塞應具備良好的隔水性，能保證水能夠迅速排出，在導管內放置球毯作為隔水塞。第五，灌注過程中導管的埋藏深度應控制5～8m，不能夠將導管拔出到混凝土面，應由專門的工作人員對導管的埋藏深度以及管內外混凝土的高度進行認真的測量，并且準確填寫澆筑記錄。第六，混凝土澆筑過程中必須保證施工的連續進行，每一根的澆筑時間需要嚴格按照混凝土初凝的時間進行精準的控制。第七，進行最后一次混凝土澆筑時，需要控制好澆筑的量，樁頂不能夠偏低，上一層混凝土與下一層混凝土接觸的浮漿層必須要鑿除，所以在澆筑過程中需要保證混凝土的高度超過設計的澆筑高度1.6m，才能夠保證樁頭的質量，超過設計標高的部分，需要使用風鎬進行鑿除。

3 施工質量控制

3.1 成孔質量

第一，控制好樁身的垂直度。鉆孔工作開始以后，需要定期對鋼絲繩、鉆具以及鉆桿的垂直程度進行校驗，確保鉆孔的垂直程度能夠符合工程建設的要求，同時還可以利用鋪設枕木的方式，來保證整個樁身的穩定性，確保鉆孔的中心、鉆機天車以及中位處于同一直線上。第二，控制好鉆孔的深度以及位置。完成護筒定位以后，需要對護筒中心和樁位的中心偏差進行再次復合，確保其控制在50mm以內成孔的過程中，需要對鉆孔的深度進行精準的記錄，取出鉆具以后還需要再次檢測成孔的深度，保證其深度能夠滿足施工的要求。第三，控制好鉆孔的速度。在實際施工過程中需要根據具體的地質條件，調節好泵量，盡量減少縮頸現象的出現，一旦出現縮孔的問題，還需要進行反復掃孔來擴大孔徑，以此來緩解縮孔的問題[4]。

3.2 清孔質量

從根本上提高清孔的質量，能夠確保鉆孔灌注樁的承載能力，符合工程建設的要求，清孔的主要內容是清除孔內的塵渣。為了能夠有效提高清孔作業質量，通常需要對鉆孔進行兩次清理，第一次是在完成成孔以后，第二次是在完成鋼筋籠的安裝以后，這樣就可以對鋼筋籠安裝后產生的塵渣進行清理，防止其對樁基產生影響。為了能夠有效提高清孔的效率，還可以使用泥漿置換的方式，適當降低泥漿的密度，一般控制在1.15～1.2之間，然后對孔內的塵渣進行測試，反復提起測錘，使用拍打孔底的方式來判斷沉渣量。

3.3 混凝土灌注質量

混凝土灌注過程中，首先需要控制好骨料的質量，一般會選擇直徑小于40mm的碎石，其含金量不能夠超過2%。達到成孔的標準以后，需要立即開始混凝土的灌注工作，并且對孔內的沉渣厚度進行再一次的檢查，如果厚度不合格需要立即停止灌注工作。然后對灌注的導管進行水密性試驗，對導管的質量進行反復的檢驗，防止出現混凝土離析的現象。將導管放入到橡皮球內，橡皮球的直徑需要與導管的內徑相一致，將樁用沙包作為隔水栓，其直徑應小于1m。另外，灌注的實際標高還應該超過設計的標高，只有這樣才能夠切實提高混凝土灌注的總體質量[5]。

4 結束語

工程項目建設過程中，進行鉆孔灌注樁施工之前，需要認真考慮各種有可能影響施工質量的因素，分析在施工過程中有可能遇到的問題，制定有針對性的解決措施。施工過程中，嚴格按照技術規范以及施工方案的內容，加大對施工關鍵點的關注力度，切實提高鉆孔灌注樁的應用水平，保證工程項目建設的有序進行。