西北地區(qū)復(fù)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(shè)中最為重要的基礎(chǔ)形式，灌注樁應(yīng)用較為普遍，其中尤以鉆孔灌注樁為主。根據(jù)西北地區(qū)的復(fù)雜地質(zhì)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(nèi)沉渣厚度，采取相應(yīng)措施，提高一次成合格率。

關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁； 因果圖； 質(zhì)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(chǔ)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(chǔ)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(xiàn)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(nèi)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(yè)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(shè)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(yīng)用，已成為一種重要的樁型。隨著社會經(jīng)濟發(fā)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(shè)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(fù)雜，有大量沙層的場地施工來說，其施工難度大，易發(fā)生質(zhì)量事故。而單柱單樁的設(shè)計，對樁的質(zhì)量要求高，發(fā)生質(zhì)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(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將直接影響整個工程的質(zhì)量和進度，甚至給投資者造成巨大經(jīng)濟損失和不良社會影響。

樁基的施工質(zhì)量不僅影響著工程項目的實體進程，還是決定著建筑物產(chǎn)品生命周期良好運行的關(guān)鍵因素，樁基的工程質(zhì)量，是項目管理的核心重點。因此，優(yōu)化西北地區(qū)復(fù)雜地層鉆孔灌注樁樁基施工過程中的質(zhì)量控制過程和方法，作到事故提前預(yù)防，為整個工程打好基礎(chǔ)，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(shù)廣場建設(shè)項目），位于陜西省西安市雁塔區(qū)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(xué)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(zhì)條件

西北地區(qū)位于黃土高原上，黃土高原因有分布廣、厚度大的第四紀(jì)黃土而得名。地質(zhì)學(xué)界早在19世紀(jì)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(shù)廣場建設(shè)項目）根據(jù)地勘報告，場區(qū)地層在80.0 m深度范圍內(nèi)主要由①素填土、②黃土、③古土壤、④黃土、⑤粉質(zhì)黏土、⑥粉質(zhì)黏土、⑦中砂、⑧粉質(zhì)黏土、⑨中砂、⑩粉質(zhì)黏土等地層構(gòu)成；鉆孔灌注樁穿越以下地層：④黃土、⑤粉質(zhì)黏土、⑥粉質(zhì)黏土、⑦中砂、⑧粉質(zhì)黏土、⑨中砂、⑩粉質(zhì)黏土，十分復(fù)雜［1］。

本工程地下水水位埋深為14.10～16.90 m，相應(yīng)標(biāo)高為396.72～396.85 m。鉆孔灌注樁數(shù)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(zhì)量問題原因分析

樁基工程的質(zhì)量問題，經(jīng)過總結(jié)與歸納，可以從人、機、料、法、環(huán)、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(yán)重后果，思想不重視會導(dǎo)致。

（2）質(zhì)量技術(shù)交底不到位，現(xiàn)場相關(guān)管理人員交底不完整，內(nèi)容不準(zhǔn)確，作業(yè)人員參與不高，未能完全掌握交底內(nèi)容。

（3）施工機具確實維護保養(yǎng)，旋挖鉆機等機具設(shè)備未定期送檢、維修以及保養(yǎng)。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(zhuǎn)盤、鉆頭保持在同一鉛垂線上，導(dǎo)致機器操作不得當(dāng)。

（5）膨潤土質(zhì)量不合格，施工現(xiàn)場采購并使用低劣質(zhì)量膨潤土，導(dǎo)致泥漿不合格無法達標(biāo)，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(yè)人員在施工現(xiàn)場操作旋挖鉆機的過程中，提鉆速度過快，導(dǎo)致孔內(nèi)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(dǎo)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(nèi)沉渣量大。由于一次清孔與二次清孔的質(zhì)量與效率低，導(dǎo)致成孔后孔內(nèi)沉渣厚度不滿足設(shè)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(yán)格把控在施工過程中的所有人為因素、設(shè)備條件，以及作業(yè)的方式方法。

3 作業(yè)方法匹配改進

在人為因素以及設(shè)備條件均無障礙的情況下，作業(yè)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(nèi)沉渣量大這2個關(guān)鍵因素。

3.1 鋼筋籠焊接過程時間數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

由表1統(tǒng)計的鋼筋籠焊接時間可以發(fā)現(xiàn)，在出現(xiàn)塌孔等質(zhì)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(xiàn)質(zhì)量問題的樁基進行對比，發(fā)現(xiàn)鋼筋籠的焊接時間成為影響樁基施工質(zhì)量的主導(dǎo)影響因素之一。

3.2 孔內(nèi)沉渣厚度數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

由圖2和表2的統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，在對隨機選取的50根樁基進行孔內(nèi)沉渣厚度進行匯總，其中超過50%的孔內(nèi)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(chǎn)生相對位移。因此孔內(nèi)沉渣厚度大于30 cm成為影響樁基施工質(zhì)量的主導(dǎo)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(huán)境極其復(fù)雜，且樁基施工前期經(jīng)過試樁以及施工開始后部分樁位的澆筑，根據(jù)鉆孔灌注樁塌孔原因的分析，因此采用場地內(nèi)預(yù)拼接的施工工藝，加速鋼筋籠的焊接時長。以及調(diào)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(yù)焊接

根據(jù)圖紙為參照，避開結(jié)構(gòu)構(gòu)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(yù)焊接能夠順利完成。

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

4.2.2 流程二：調(diào)整膨潤土比重

根據(jù)現(xiàn)場情況不斷調(diào)整泥漿比重，做好泥漿清孔工作，創(chuàng)造優(yōu)秀的泥漿護壁（圖4、表3）。

根據(jù)表3的統(tǒng)計數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，更換泥漿配比及清孔時間后沉渣量，孔內(nèi)沉渣厚度合格率有效提升，達到98%。

5 結(jié)束語

5.1 取得效益

該工程復(fù)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(yù)計提前工期10天，且有效節(jié)約了人工費及材料費，創(chuàng)造經(jīng)濟效益161 347.5元。

5.2 推廣價值

積極進行技術(shù)革新和施工方法的改進，提高復(fù)雜地層鉆孔灌注樁成樁合格率，將質(zhì)量控制在目標(biāo)范圍內(nèi)，同時起到縮短工期的作用。對于施工工藝的改進和優(yōu)化，有針對性的培訓(xùn)現(xiàn)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(yīng)用［D］.南昌： 南昌大學(xué)，2014.

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

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