西北地區復雜地層鉆孔灌注樁成孔合格率分析

摘要：樁基以成為我國工程建設中最為重要的基礎形式，灌注樁應用較為普遍，其中尤以鉆孔灌注樁為主。根據西北地區的復雜地質情況，通過因果圖分析，找出影響鉆孔灌注樁成孔的因素：鋼筋籠焊接過程時間、孔內沉渣厚度，采取相應措施，提高一次成合格率。

關鍵詞：鉆孔灌注樁； 因果圖； 質量控制

中國分類號：TU473.1+4A

［定稿日期］2022-07-08

［作者簡介］徐志鵬（1992—），男，碩士，助理工程師，主要從事建筑施工方面工作；芮昊宇（1997—），男，本科，助理工程師，主要從事建筑施工方面工作。

0 引言

樁基礎是建筑物的根基，雖然無法直觀看見，但作為建筑物的立根之本，是建筑物保持完整、可靠、美觀的重要組成部分。鉆孔灌注樁作為樁基礎的一種形式，具有適用范圍廣、承載力高、施工噪音小等特點，鉆孔灌注樁是在施工現場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔，并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土即可成樁。這種施工方法，可以變水下作業為水上施工，從而大大簡化施工，縮短工期，降低工程造價，而且所需設備簡單，操作方便。在橋梁、房屋、水工建筑物等工程中得到廣泛應用，已成為一種重要的樁型。隨著社會經濟發展的需要，鉆孔灌注樁的樁長和樁徑不斷加大，單樁承載力也越來越高，同時，也使單柱單樁的設計成為可能。由于鉆孔灌注樁的施工大部分是在水下進行的，其施工過程無法觀察，成樁后也不能開挖驗收，尤其對于長樁、大樁、以及地下情況復雜，有大量沙層的場地施工來說，其施工難度大，易發生質量事故。而單柱單樁的設計，對樁的質量要求高，發生質量事故后，加固處理難度大，且費用較高。如果施工中的任何一個環節出現問題，都將直接影響整個工程的質量和進度，甚至給投資者造成巨大經濟損失和不良社會影響。

樁基的施工質量不僅影響著工程項目的實體進程，還是決定著建筑物產品生命周期良好運行的關鍵因素，樁基的工程質量，是項目管理的核心重點。因此，優化西北地區復雜地層鉆孔灌注樁樁基施工過程中的質量控制過程和方法，作到事故提前預防，為整個工程打好基礎，具有實際的意義。

1 工程概況

1.1 項目概況

本工程（西安艾美藝術廣場建設項目），位于陜西省西安市雁塔區測繪東路與雁塔北路中段十字西北角，雁塔路中段40號。西安建筑科技大學西門對面。本工程為一類高層建筑，地下4層，地上22層，裙房地下4層，地上5層，總建筑面積約53 117 m2，地下4層建筑面積約18 070 m2，地上22層建筑面積35 047 m2。

1.2 工程地質條件

西北地區位于黃土高原上，黃土高原因有分布廣、厚度大的第四紀黃土而得名。地質學界早在19世紀中葉即對黃土進行了較深入的研究。濕陷性黃土有其獨特性，以粉粒為主，其含量可達60%以上，由于黃土中含有大量碳酸鹽，所以土粒間具有高度團聚性，在土團粒中的粉粒和黏粒之間接觸處的強度很高，不易將其分離，黃土中的易溶鹽含量和孔隙比比較大，濕陷性強，濕陷性黃土在覆蓋［1］。

本工程（西安艾美藝術廣場建設項目）根據地勘報告，場區地層在80.0 m深度范圍內主要由①素填土、②黃土、③古土壤、④黃土、⑤粉質黏土、⑥粉質黏土、⑦中砂、⑧粉質黏土、⑨中砂、⑩粉質黏土等地層構成；鉆孔灌注樁穿越以下地層：④黃土、⑤粉質黏土、⑥粉質黏土、⑦中砂、⑧粉質黏土、⑨中砂、⑩粉質黏土，十分復雜［1］。

本工程地下水水位埋深為14.10～16.90 m，相應標高為396.72～396.85 m。鉆孔灌注樁數量大，共235根鉆孔灌注樁，且在開挖深度為17 m的基坑中，鉆孔灌注樁的樁長為36 m。

2 鉆孔灌注樁常見質量問題原因分析

樁基工程的質量問題，經過總結與歸納，可以從人、機、料、法、環、測這六大方面找出問題［2-3］。

（1）操作人員思想不重視，工人沒有意識到自己所做工作的重要性以及操作失誤后所帶來的嚴重后果，思想不重視會導致。

（2）質量技術交底不到位，現場相關管理人員交底不完整，內容不準確，作業人員參與不高，未能完全掌握交底內容。

（3）施工機具確實維護保養，旋挖鉆機等機具設備未定期送檢、維修以及保養。且部分施工機具沒有合格證。

（4）旋挖鉆機操作人員操作時未將滑輪組、回轉盤、鉆頭保持在同一鉛垂線上，導致機器操作不得當。

（5）膨潤土質量不合格，施工現場采購并使用低劣質量膨潤土，導致泥漿不合格無法達標，進而影響鉆孔灌注樁的一次成孔。

（6）旋挖鉆機提鉆速度過快，作業人員在施工現場操作旋挖鉆機的過程中，提鉆速度過快，導致孔內形成真空狀況，形成塌孔。

（7）鋼筋籠焊接過程總時長過長，由于操作人員對鋼筋籠焊接水平的熟練程度，導致鋼筋籠從開始焊接至完全焊接完成所需時長過長。

（8）成孔后孔內沉渣量大。由于一次清孔與二次清孔的質量與效率低，導致成孔后孔內沉渣厚度不滿足設計要求。

從上述8點不難看出，需要確保鉆孔灌注樁一次成孔合格有效，必須嚴格把控在施工過程中的所有人為因素、設備條件，以及作業的方式方法。

3 作業方法匹配改進

在人為因素以及設備條件均無障礙的情況下，作業方法對于一次成孔的成功率就顯得尤為重要，重點為鋼筋籠焊接過程慢以及孔內沉渣量大這2個關鍵因素。

3.1 鋼筋籠焊接過程時間數據統計分析

由表1統計的鋼筋籠焊接時間可以發現，在出現塌孔等質量問題的樁基中，鋼筋籠的焊接施工時間都超過了30 min。我們將這一情況匯總，與其他未出現質量問題的樁基進行對比，發現鋼筋籠的焊接時間成為影響樁基施工質量的主導影響因素之一。

3.2 孔內沉渣厚度數據統計分析

由圖2和表2的統計數據發現，在對隨機選取的50根樁基進行孔內沉渣厚度進行匯總，其中超過50%的孔內沉渣厚度大于30 cm。灌注樁孔底的沉渣極大的限制了樁自身的承載力，如果沉渣過厚還會造成樁身在土層中的產生相對位移。因此孔內沉渣厚度大于30 cm成為影響樁基施工質量的主導影響因素之二。

4 總體施工部署和施工流程

4.1 總體施工部署

鑒于本工程地勘報告中，地下環境極其復雜，且樁基施工前期經過試樁以及施工開始后部分樁位的澆筑，根據鉆孔灌注樁塌孔原因的分析，因此采用場地內預拼接的施工工藝，加速鋼筋籠的焊接時長。以及調整膨潤土泥漿相對密度，作好清孔工作。

4.2 施工流程

4.2.1 流程一：疏干井定位，疏干井口預焊接

根據圖紙為參照，避開結構構件和主體范圍，做到便于施工、便于拆除，井深20 m。并置入20 m深得鋼護筒，確保鋼筋籠的預焊接能夠順利完成。

在場地邊緣對鋼筋籠進行分節焊接，焊接完成后，待鉆孔灌注樁開始鉆孔時，依據圖紙定位，根據電梯井的位置，打疏干井（圖3）。

4.2.2 流程二：調整膨潤土比重

根據現場情況不斷調整泥漿比重，做好泥漿清孔工作，創造優秀的泥漿護壁（圖4、表3）。

根據表3的統計數據后發現，更換泥漿配比及清孔時間后沉渣量，孔內沉渣厚度合格率有效提升，達到98%。

5 結束語

5.1 取得效益

該工程復雜地層鉆孔灌注樁成樁合格率由活動前的80%提高到了93.3%，預計提前工期10天，且有效節約了人工費及材料費，創造經濟效益161 347.5元。

5.2 推廣價值

積極進行技術革新和施工方法的改進，提高復雜地層鉆孔灌注樁成樁合格率，將質量控制在目標范圍內，同時起到縮短工期的作用。對于施工工藝的改進和優化，有針對性的培訓現場管理人員及施工人員，做到工藝和人員共同進步，為類似工程提供了一定的參考價值。

參考文獻

［1］ 萬江英.鉆孔灌注樁施工方法的研究與應用［D］.南昌： 南昌大學，2014.

［2］ 戴君揚.鉆孔灌注樁質量評價及事故處理技術［D］.上海：同濟大學，2006.

［3］ 佟明文.灌注樁施工質量控制與事故預防［D］.北京： 中國地質大學（北京），2007.