淺談深長大直徑灌注樁反循環施工的質量控制

黃桂祥

（中國建筑第七工程局有限公司，福建 廈門 361001）

0 引言

灌注樁的成孔作業可采用沖孔鉆機、旋挖鉆機、反循環鉆機等設備進行施工。進行灌注樁施工時，應根據不同地質條件、成孔直徑、成孔深度、工期及質量要求，選用適宜的施工設備，并采取合理的施工工藝，進行施工過程控制。反循環鉆機是采用泵吸或抽吸等方式來進行排渣，具有排渣能力強、成孔效率高、對孔壁沖刷作用小、成孔質量相對較好等特性，在深長大直徑灌注樁施工中尤為適用。

1 工程概況

在某深長大直徑灌注樁施工中，樁成孔深度約86～100m，直徑1500mm、1600mm。在綜合場地地質條件、工期及質量等各方因素后，選用反循環鉆機進行成孔施工。本文結合該樁施工，對深長大直徑灌注樁反循環施工質量控制進行分析。

案例工程的地質情況見表1。

表1 工程地質情況

2 深長大直徑樁施工、檢測和驗證的要求

（1）施工對深長大直徑樁的常規要求是：孔徑、垂直度、樁位中心、沉渣厚度等允許偏差應滿足規范及設計要求；入持力層深度、超灌高度、充盈系數、泥漿密度、含砂率、黏度等滿足設計及規范要求；鋼筋制安、檢測試件數量（如：混凝土試塊、鋼筋原材、接頭等）應滿足設計及規范要求。

（2）深長大直徑樁的承載力特征值普遍較大，在施工完成后無法采用常規堆載方式進行抗壓靜載檢測，而是采用自平衡檢測法檢測，為此需要預埋自平衡荷載箱。

（3）深長大直徑樁在采用取芯法進行樁端持力層及沉渣厚度驗證時，由于其有效樁長過長，采用常規取芯方式時，取芯過程中因垂直度偏差易導致鉆桿偏出樁外，無法達到進行樁端持力層及沉渣厚度驗證需求，為此需要預埋取芯管[1]。

3 深長大直徑樁施工質量控制措施

3.1 成孔

（1）護筒埋設時應當做好樁基定位，定位偏差嚴格按照規范及設計要求進行控制，護筒頂端高程應當比地下水位高約1.0～1.5m，以保證水頭壓制，盡可能減少地下水向孔內滲流導致的孔壁穩定性問題。

（2）設備就位基礎應平穩并具有足夠的強度，避免設備施工過程中失穩，通常采用鋪設磚渣+鋼板的方式，保證施工設備基礎的穩定性。

（3）泥漿的選用是成孔質量的關鍵，通常采用高塑性黏土或膨潤土進行造漿，針對不同土層采用不同的泥漿比重。

由于成孔深度較深，豐富的地下水會對泥漿造成稀釋，因此應當結合工程地質條件進行泥漿調配，適當增加泥漿比重。

（4）終孔時對持力層的驗收，確認在充分結合地勘報告、入巖深度、現場實際巖樣性狀的基礎上，還應當對地質土層是否存在孤石、斜巖等情況進行判定，避免巖層判定錯誤或存在樁基未能全斷面進入持力層的情況發生。

3.2 鋼筋籠

（1）計算鋼筋籠的長度時，應當充分考慮接頭搭接長度、鋼筋錨固長度等。

（2）深長大直徑灌注樁的鋼筋籠重量大，且涉及預埋管較多（如：預埋后注漿管、聲測管、取芯管等），為此加工過程中不僅需要控制主筋間距、螺旋箍筋焊接以加強鋼筋籠的整體穩定性，還要做好各種預埋管的分布及加固工作。

（3）鋼筋籠吊運過程中的吊點設置應當合理，可采用多吊點設計，避免轉運過程中產生變形。

（4）鋼筋籠安裝及澆筑過程中均應當采用吊筋吊住鋼筋籠，避免因鋼筋籠過重，導致下方鋼筋彎折、鋼筋籠下沉。

3.3 沉渣厚度控制

（1）選擇合理的清孔方式。采用反循環施工工藝時，通常采用抽漿法進行排渣，可以有效地清除孔底沉渣。

利用已安裝好的混凝土澆筑導管，采用噴射法進行二次清孔，能夠有效地解決沉渣厚度問題。需要注意的是，采用噴射法時，會對孔壁的穩定性造成一定的影響，為此清孔后應當立即進行混凝土澆筑[2]。

（2）清孔控制。灌注樁施工至設計標高后，應進行一次清孔，以便將孔內較大顆粒沉渣排出，以節省二次清孔時間，第一次清孔時泥漿比重不做調整，以免泥漿過稀導致泥漿中的顆粒沉淀加快，影響二次清孔效率。

3.4 混凝土澆筑

（1）導管使用前應當進行水密性測試，避免導管接頭進水造成的夾渣、斷樁等情況。

（2）澆筑前應將隔水球放置于導管口（隔水球直徑應小于導管直徑10mm），防止混凝土進入導管后與導管中的水混合，影響混凝土質量。

（3）混凝土應當具備良好的和易性及較大的坍落度，施工時供應連續，不得中斷，避免出現堵管情況。

（4）首灌量應當統計得當，確保首次灌注后導管埋深＞1.0m，應當在混凝土罐車到達現場2～3輛后開始澆筑。

（5）深長樁澆筑過程中應當做好混凝土面上升高度的測量，由于測量存在偏差，為防止因深度測量偏差導致導管一次提升高度超出混凝土面，導致的斷樁、夾渣等質量問題，施工過程中導管埋深建議控制在3～10m。

（6）混凝土超灌高度應當滿足≮1.0m的要求，避免表面浮漿、夾渣等導致的樁頭混凝土強度不足。

3.5 后注漿

（1）后注漿管應當在混凝土澆筑完成后24h內采用清水通管、開塞，避免堵管。

（2）對于存在空孔的施工場地，后注漿施工前，護筒不得拔除，以免孔壁坍塌導致注漿管彎折、損壞。

（3）在混凝土滿足后注漿齡期要求后（示例項目要求2～30d期間），應當及時進行后注漿作業，避免周邊其他作業工序導致后注漿管彎折、堵管、損壞等情況發生，且能夠在后注漿作業完成后，盡早將護筒拔出、使用。

（4）注漿機的壓力表應當經過鑒定，滿足要求方可使用。

（5）后注漿作業前，應該根據水泥漿容器大小、水泥漿液水灰比要求，做好水泥漿液的調配。

（6）后注漿質量控制采用注漿量和注漿壓力雙控的方法，以水泥注入量為主，注漿終止壓力為輔進行雙控，確保后注漿質量滿足要求。

4 深長大直徑樁檢測和驗證質量控制

4.1 自平衡檢測

自平衡荷載箱設置于孔底約1.0m深度，固定在鋼筋籠上，自平衡箱的千斤頂尺寸較大，環形布置后導致中間預留導管下放孔洞變小，存在導管無法放置到底的隱患，進一步影響二次清孔及混凝土澆筑。

解決措施：

（1）根據導管直徑（約300mm）盡可能擴大自平衡荷載箱中間孔洞直徑，一般直徑不少于450mm。

（2）適當加密用于固定自平衡荷載箱的喇叭筋，避免導管下放時卡入側邊，并同時作為導向筋引導導管進入孔洞。

（3）鉆機就位后做好水平校正工作，盡可能減少成孔垂直度偏差，避免鋼筋籠下放時傾斜，導致自平衡荷載箱上的預留孔洞傾斜，增加導管進入難度。

4.2 取芯管預埋

預埋的取芯管通常固定于鋼筋籠內側，在樁長較長的情況下，由于鋼筋存在的扭曲、傾斜，導致取芯管的垂直度無法滿足取芯鉆機施工要求，導致預埋取芯管失效。

解決措施：

（1）在條件允許的情況下，加大預埋取芯管的孔徑，增加容錯率。

（2）確保取芯管的壁厚，避免在鋼筋籠下放過程中由于碰撞導致的管壁凹陷等情況。

（3）取芯管盡可能采用螺紋等密閉、牢固的連接方式，避免泥漿滲入，導致后期取芯工作無法進行。

（4）取芯管應當采用焊接固定于鋼筋籠主筋上，固定間距不大于2.0m。

4.3 成孔檢測

反循環鉆機的成孔記錄：（1）過程多次抽測，泥漿比重處于1.10～1.20之間。（2）成孔深度約92.0m，入巖前反循環施工效率平均約6.5m/h，在相對“軟弱土層”中（如：粉質黏土、淤泥、中砂等）進尺速度達到約13.8m/h。（3）終孔進行孔深測量時，孔底沉渣極少，能夠較為明顯地感受到孔底持力層的撞擊。

為確保深長大直徑灌注樁反循環鉆機施工成孔質量，在終孔后采用超聲成孔成槽檢測儀進行成孔質量檢測，發現存在孔底沉渣堆積、縮徑、擴徑等問題。

4.3.1 孔底沉渣堆積

反循環鉆機能夠較好地完成排渣工作，但是由于其終孔后需要進行導管提升、鋼筋籠安裝、混凝土澆筑、導管下放等工作。根據成孔深度不同，在深長樁施工中，上述流程需要8.0～10.0h，在此過程中泥漿未能有效循環，導致沉積。由于成孔后約6h進行成孔質量檢測，導致孔底堆積著較厚的沉渣。

解決措施：

（1）工序的銜接應當合理、緊湊，盡可能縮短成孔后至混凝土澆筑的時間[3]。

（2）采用混凝土澆筑導管進行二次清孔，做好時間規劃，混凝土運輸車輛到場與二次清孔滿足要求時間，二次清孔沉渣厚度滿足要求后，停止清孔工作，立即進行混凝土澆筑。

（3）確保混凝土的首灌量，首灌時要求儲料斗內應有足夠的混凝土量，以增大混凝土對孔底殘余沉渣的沖擊力，使孔底沉渣在不間斷的沖擊下順利排出孔外，首灌混凝土應確保導管埋入混凝土面以下1m，首灌時應當有后備混凝土車，以確保混凝土持續澆筑。

采取上述措施后，成效顯著，在檢測孔底沉渣厚度時發現，沉渣厚度基本控制在20mm以內。

4.3.2 縮徑、擴徑

根據成孔檢測發現，孔徑在淤泥層中存在一定的縮徑，在雜填土及卵石層中存在局部塌孔擴徑情況，整體孔徑基本滿足要求。

產生的原因為反循環鉆機在軟弱土層中的鉆進速度過快，孔壁土體張力未能完全釋放、泥漿無法及時形成護壁，導致孔壁收縮。在卵石層中因泥漿比重不足導致局部塌孔情況發生。

解決措施：

（1）控制反循環鉆機在軟弱土層中的鉆進速度≯8m/h。

（2）適當擴大成孔直徑，根據試樁情況，將成孔直徑擴大約5%。

（3）調整泥漿比重以滿足卵石層護壁要求。

通過在混凝土澆筑過程中跟進測量孔內混凝土面上升情況（每澆筑10m3抽測一次），并進行數據統計分析，上述措施能夠有效地解決局部縮徑及擴徑所存在的問題。

5 結束語

案例項目的深長大直徑灌注樁在施工中加強了質量控制，質量核驗結果如下：

（1）自平衡靜載在最大荷載作用下，荷載箱上下段位移量均小于40mm，且沒有明顯位移增大的現象。

（2）全數采用低應變法進行樁身完整性檢測，I類樁占比＞95%，其余為II類樁，無II類以下樁基。

（3）隨機抽取30%采用聲波檢測進行樁身完整性核驗，100%為I類樁。

（4）采用取芯法進行孔底沉渣及持力層驗證，檢測結果均符合要求。

（5）利用取芯孔洞進行孔內成像核驗，持力層及沉渣厚度，結果均符合要求。

通過采取各種檢測手段對成樁質量進行核驗，檢測結果均滿足設計及規范要求，且達到優質工程標準。充分證明了深長大直徑灌注樁在采取上述質量控制措施后，施工質量得到了很好的把控，為項目建設打下良好的基礎。