鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制

【摘  要】  本文討論了鉆孔灌注樁成樁環(huán)節(jié)多，施工過(guò)程容易出現(xiàn)質(zhì)量事故，必須重視施工全過(guò)程質(zhì)量監(jiān)控。鉆孔灌注樁質(zhì)量控制主要分成孔質(zhì)量控制、成樁質(zhì)量控制以及樁身質(zhì)量檢驗(yàn)三個(gè)方面。成孔質(zhì)量控制包括樁位定位質(zhì)量控制、垂直度質(zhì)量控制、孔樁護(hù)壁質(zhì)量控制；成樁質(zhì)量控制包括清孔質(zhì)量控制、鋼筋籠制作及安放質(zhì)量控制、混凝土拌合質(zhì)量控制、混凝土澆灌質(zhì)量控制；樁身質(zhì)量檢驗(yàn)包括混凝土試塊強(qiáng)度質(zhì)量檢驗(yàn)、樁身動(dòng)測(cè)。就鉆孔灌注樁的施工準(zhǔn)備工作、成孔、清渣、鋼筋籠制作及放置、灌注混凝土等以及事故處理等環(huán)節(jié)的質(zhì)量程序和關(guān)鍵點(diǎn)質(zhì)量控制方法進(jìn)行討論和分析，提出了保證鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的控制措施?，F(xiàn)著重對(duì)成孔過(guò)程中出現(xiàn)的出現(xiàn)樁位偏差過(guò)大、淤泥質(zhì)土層、坍孔、孔壁滲水、鋼筋籠的制作及放置、樁體混凝土離析、樁體混凝土強(qiáng)度等常見(jiàn)的問(wèn)題給鉆孔灌注樁施工帶來(lái)許多困難，通過(guò)對(duì)鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的工程實(shí)踐中，積累了一些經(jīng)驗(yàn)，取得良好的效果，以期和同行切磋和交流。
【關(guān)健詞】  鉆孔灌注樁；施工；質(zhì)量控制；控制措施

引    言

鉆孔灌注樁由于其直徑范圍廣，鉆孔深度大，最大可達(dá)到100m，并可以穿入較硬的中等風(fēng)化巖層，因此鉆孔灌注樁單樁豎向極限承載力最大可達(dá)到千噸計(jì)，是其它任何樁無(wú)法比擬的，因此它是高層及超高層建筑的首選選項(xiàng)。鉆孔灌注樁是無(wú)噪聲、非擠土樁、無(wú)振動(dòng)、無(wú)地面隆起和側(cè)移現(xiàn)象，能夠貼近已建建筑物施工，而且對(duì)周?chē)h(huán)境危害少、群樁效應(yīng)少，能夠隨地層變化而調(diào)節(jié)樁長(zhǎng)度和配盤(pán)等優(yōu)點(diǎn)。但目前我國(guó)灌注樁，特別是泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工水平還較低，樁身質(zhì)量畢竟不象預(yù)制樁那樣穩(wěn)定可靠，又受到較大程度的施工工藝、現(xiàn)場(chǎng)管理、施工操作等因素影響，使某些樁樁側(cè)摩阻力和樁端承載力不能正常發(fā)揮。由于這種樁的受力變形和破壞機(jī)理至今尚未完全搞清楚，設(shè)計(jì)計(jì)算理論滯后，理論計(jì)算的承載能力大多低于實(shí)際試驗(yàn)的結(jié)果。城市中施工現(xiàn)場(chǎng)泥漿的排放，目前也沒(méi)有得到很好解決，影響市容衛(wèi)生。有些城市的環(huán)保部門(mén)制定了嚴(yán)格的制約措施。目前影響鉆孔灌注樁發(fā)展的原因還有施工工期長(zhǎng)，造價(jià)高等缺點(diǎn)。為適應(yīng)城市建設(shè)、市政改造、旅游業(yè)和生產(chǎn)的發(fā)展，高層、超高層建筑拔地而起，逐漸而起。隨著高層建筑逐漸向超高層建筑發(fā)展，各地普遍存在滿(mǎn)足超高層建筑地基承載力及變形要求的持力層埋藏較深的問(wèn)題，基礎(chǔ)一般形式往往不得不采用非擠土、無(wú)噪聲、大直徑超長(zhǎng)灌注樁樁基。目前我國(guó)灌注樁，特別是泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工設(shè)備、工藝較落后、施工隊(duì)伍技術(shù)素質(zhì)差，造成灌注樁工程質(zhì)量得不到保證，從而嚴(yán)重影響灌注樁承載力的正常發(fā)揮。

第一章  鉆孔灌注樁工藝、優(yōu)缺點(diǎn)

一、材料及準(zhǔn)備工作
       1、材料質(zhì)量要求
        粗骨料：應(yīng)采用質(zhì)地堅(jiān)硬的卵石、碎石其粒徑宜用15～25mm。卵石不宜大于50mm，碎石不宜大于40mm。含泥量不大于2%，無(wú)垃圾及雜物。細(xì)骨料：應(yīng)選用質(zhì)地堅(jiān)硬的中砂，含泥量不大于5%，無(wú)垃圾、草根、泥塊等雜物。水泥：宜用32.5級(jí)或42.5級(jí)的普通硅酸鹽水泥或硅酸鹽水泥，使用前必須查明其品種、強(qiáng)度等級(jí)、出廠日期，應(yīng)有出廠質(zhì)量證明，到現(xiàn)場(chǎng)后分批見(jiàn)證取樣，復(fù)試合格后才準(zhǔn)使用。
        2、成孔前準(zhǔn)備工作
       用作樁基的工程樁施工前應(yīng)做試成孔，試成孔數(shù)每個(gè)場(chǎng)地不應(yīng)少于二個(gè)。
        用試成孔核對(duì)地質(zhì)資料，檢驗(yàn)所選的設(shè)備、機(jī)具、施工工藝及技術(shù)要求是否合適。
        如滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求時(shí)，試成孔的泥漿密度，通過(guò)不同地層選用的鉆速、鉆壓，鉆頭直徑、形式等施工工藝參數(shù)即為施工時(shí)選擇工藝參數(shù)的依據(jù)。
        3、成孔要求
       機(jī)具就位平整垂直，護(hù)筒埋設(shè)牢固并且垂直，保證樁孔成孔的垂直。還要控制孔內(nèi)的水位高于地下水位1.0m左右，防止地下水位高后上起坍孔。發(fā)現(xiàn)輕微坍孔的現(xiàn)象應(yīng)及時(shí)調(diào)正泥漿的比重和孔內(nèi)水頭。泥漿的比重按土質(zhì)情況的不同而不同，一般控制在1.1～1.5的范圍內(nèi)。成孔的快慢與土質(zhì)有關(guān)，應(yīng)靈活掌握鉆進(jìn)的速度。成孔時(shí)發(fā)現(xiàn)難于鉆進(jìn)或遇到硬土、石塊等，應(yīng)及時(shí)檢查，以防樁孔出現(xiàn)嚴(yán)重的偏斜、位移等。

 第二章  鉆孔灌注樁施工中的質(zhì)量保證措施

根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，在施工過(guò)程中存在的質(zhì)量問(wèn)題及相應(yīng)對(duì)策簡(jiǎn)介如下：
        一、成孔質(zhì)量保證措施
        1、泥皮問(wèn)題
        超長(zhǎng)鉆孔灌注樁成孔時(shí)往往需要穿透多層地層，遇到復(fù)雜地層及各種機(jī)械故障等，成孔時(shí)間較長(zhǎng)，有時(shí)成孔時(shí)間多達(dá)1天或更多。基樁孔壁往往粘附著具有一定厚度的泥皮，從而影響基樁側(cè)摩阻力及承載力的正常發(fā)揮。改善及消除泥皮主要方法有以下幾點(diǎn)：
        （1）根據(jù)地層情況造反合適的施工工藝，縮短成孔時(shí)間。
        （2）保證泥漿的質(zhì)量，對(duì)于不能自行造漿質(zhì)量較差的土層，要采用高塑性土或膨潤(rùn)土等進(jìn)行人工造漿。
        （3）成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高后進(jìn)行掃孔以清除泥皮問(wèn)題。
        （4）采用優(yōu)質(zhì)泥漿進(jìn)行全置換式清孔，泥漿性能參見(jiàn)下表：

項(xiàng)目	相對(duì)密度	粘度	含砂率	膠體率	失水率	泥皮厚度	PH值
性能指標(biāo)	1.15-1.25	18-25s	<6%	>95%	<30ml/30min	1-3mm/30min	7-9

2、孔壁坍塌及處理
        在鉆孔過(guò)程中，由于遇到粉細(xì)砂層，見(jiàn)水液化膨脹的土層等不穩(wěn)定性土層會(huì)出現(xiàn)坍孔及埋鉆現(xiàn)象，如果處理不及時(shí)或處理方法不當(dāng)就會(huì)造成連續(xù)大量塌方。發(fā)現(xiàn)塌孔先向孔內(nèi)補(bǔ)漿，首先確?？變?nèi)泥漿高度。確保循環(huán)泥漿的比重、粘度，必要時(shí)用膨潤(rùn)土拌制。停鉆并將鉆頭提起，靜止一段時(shí)間觀測(cè)孔壁變化，如果穩(wěn)定可恢復(fù)鉆進(jìn)，繼續(xù)鉆孔施工；如果繼續(xù)塌方，只能用黃粘土回填，過(guò)一周時(shí)間，重新鉆孔。
        3、縮孔現(xiàn)象及處理方法
        軟土地層中在10M左右有一層軟塑狀態(tài)或局部流塑狀態(tài)的粘土層。鉆孔時(shí)常出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象。在成孔起鉆時(shí)，鉆頭難已拉起，在下放鋼筋籠時(shí)無(wú)法放到位。只好重新掃孔，掃孔時(shí)雖然局部掃孔，但鉆桿必須接至至孔底清孔，否則局部掃孔時(shí)掉入孔底的渣質(zhì)無(wú)法清除，這樣一來(lái)就造成了成孔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，重復(fù)勞動(dòng)，延誤工期等重大經(jīng)濟(jì)損失。解決辦法就是在鉆孔時(shí)力求掌握地質(zhì)報(bào)告提供的各土層特性，在鉆到有可能縮頸的土層時(shí)要放慢鉆進(jìn)速度、提高轉(zhuǎn)速，調(diào)制性能優(yōu)良的泥漿護(hù)壁。
        4、清孔問(wèn)題
        清孔是清除孔底沉渣、降低孔壁泥皮厚度的重要手段，是鉆孔灌注樁必不可少的一道工序。因?yàn)榭椎壮猎暮穸戎苯佑绊戙@孔灌注樁樁端阻力的正常發(fā)揮，孔壁泥皮厚度直接影響鉆孔灌注樁的樁側(cè)摩阻力的正常發(fā)揮。
        （1）清孔問(wèn)題及改進(jìn)辦法
        鉆孔樁大部分是端承摩擦樁，清孔方法采用正循環(huán)泥漿排渣清孔法。此方法簡(jiǎn)單易行，可以提高成樁效率，縮短工期等優(yōu)點(diǎn)，但此清孔法最大的缺陷就是泥漿的壓力小，清孔的效果差。建議對(duì)孔深大于40m的孔，采用泵吸反循環(huán)或氣舉反循環(huán)清孔工藝進(jìn)行清孔。由于泵吸反循環(huán)驅(qū)動(dòng)壓力一般不大于一個(gè)大氣壓，因此當(dāng)孔深較深時(shí)效率就低。而氣舉反循環(huán)卻是利用桿（管）內(nèi)外液柱的重量差來(lái)驅(qū)動(dòng)液體，故其效率隨孔深的增加而提高。所以，對(duì)孔深大于50m的孔應(yīng)采用氣舉反循環(huán)清孔。清孔要求采用優(yōu)質(zhì)泥漿進(jìn)行樁孔全置換式清孔、即要求孔口出口泥漿性能接近優(yōu)質(zhì)泥漿性能。采用上述方法清孔，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，一般在灌注前可不需進(jìn)行二次清孔即可滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。
        （2）孔底沉渣的測(cè)定及改進(jìn)方法
        第二次清孔結(jié)束后（在各項(xiàng)泥漿指標(biāo)均滿(mǎn)足的情況下）進(jìn)行沉渣測(cè)定。首先將帶測(cè)針的測(cè)餅通過(guò)導(dǎo)管放入孔底，記錄測(cè)繩的讀數(shù)，然后拉起測(cè)繩，將測(cè)針取下來(lái)，再將測(cè)餅沿導(dǎo)管放入孔底，記錄測(cè)繩的讀數(shù)。30cm減去兩次測(cè)量的差值即為沉渣厚度。這樣測(cè)出的沉渣數(shù)據(jù)存在一定的誤差：第一、拉測(cè)繩人的手動(dòng)松緊程度產(chǎn)生誤差；第二、鉆孔孔底為錐尖形狀，測(cè)針、測(cè)餅的著入點(diǎn)也會(huì)產(chǎn)生誤差。針對(duì)以上兩種情況，施工單位一般都由施工經(jīng)驗(yàn)豐富的施工人員進(jìn)行孔底的沉渣測(cè)定。沉淀土厚度測(cè)量辦法可在清孔后取開(kāi)口樣盒吊到孔底，待到灌注混凝土前取出，測(cè)量沉淀在混凝土盒內(nèi)的渣土厚度。
        5、混凝土灌注問(wèn)題
        混凝土灌注樁水下混凝土質(zhì)量是影響基樁承載力的重要因素，因此水下混凝土灌注是成樁過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)之一。
        （1）水下鉆孔灌注樁混凝土配合比
        由于超長(zhǎng)灌注樁具有混凝土灌注量大、灌注深度深等特點(diǎn)，因此在灌注過(guò)程中，混凝土在導(dǎo)管中落差較大，具有加速混凝土離析的現(xiàn)象。所以，為保證水下混凝土灌注質(zhì)量，應(yīng)適當(dāng)增加水泥用量（水灰比保持不變）、以增強(qiáng)混凝土的和易性。對(duì)設(shè)計(jì)樁身強(qiáng)度為C25的混凝土，水泥用量、沙用量均需控制。
        （2）首灌注問(wèn)題
        首灌是水下混凝土灌注的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接影響到成樁質(zhì)量及堅(jiān)向承載力。因此在保證首灌量滿(mǎn)足規(guī)范要求的前提下，還需保證首灌混凝土的質(zhì)量及返漿的順暢。由于超長(zhǎng)大直徑灌注樁一般首灌量大，而工程中常常采用混凝土球塞，由于孔較深，在首灌中往往會(huì)出現(xiàn)球塞與混凝土不能同時(shí)到達(dá)孔底（重力不同造成的時(shí)間差），從而產(chǎn)生混漿現(xiàn)象，使首灌混凝土質(zhì)量得不到保證。因此，對(duì)于大直徑超長(zhǎng)灌注樁，建議采用橡膠球膽作球塞，同時(shí)在球塞下可放入0.2m³左右的膨脹珍珠巖、或采用陶?；炷燎蛉?。首灌時(shí)導(dǎo)管離孔底距離不應(yīng)太大，能保證混凝土?xí)惩鞒黾纯?，大約30-50cm。
        （3）混凝土灌注
        （4）鋼筋籠上浮問(wèn)題
        （3）（4）都屬常識(shí)問(wèn)題，不詳述。
        二、樁身質(zhì)量保證措施
        1、斷樁
        產(chǎn)生的原因：
        （1）混凝土拌和物發(fā)行離析使樁身中斷。
        （2）灌注中，發(fā)生堵塞導(dǎo)管又未能處理好；或灌注中發(fā)重型導(dǎo)管卡掛鋼筋籠，埋導(dǎo)管，嚴(yán)重坍孔，而處理不良時(shí)，都會(huì)演變?yōu)闃渡韲?yán)重夾泥，混凝土樁身中斷的嚴(yán)重事故。
        （3）灌注時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，首批混凝土已初凝，而后灌注的混凝土沖破頂層與泥漿相混；或?qū)Ч苓M(jìn)水，未及時(shí)作良好處理，均會(huì)在兩層混凝土中產(chǎn)生部分夾泥漿渣土的截面。
         防治措施：
         導(dǎo)管要有足夠的搞拉強(qiáng)度，能承受其自重和盛滿(mǎn)混凝土的重量；內(nèi)徑應(yīng)一致，其誤差應(yīng)小于±2mm，內(nèi)壁須光滑無(wú)阻，組拼后須用球塞、檢查錘作通過(guò)試驗(yàn)；導(dǎo)管最下端一節(jié)導(dǎo)管長(zhǎng)度要長(zhǎng)一些，一般為4m，其底端不得帶法蘭盤(pán)。導(dǎo)管在澆灌前要進(jìn)行試拼，并做好水密性試驗(yàn)。嚴(yán)格控制導(dǎo)管進(jìn)而深與拔管速度，導(dǎo)管不宜進(jìn)埋入混凝土過(guò)深，也不可過(guò)淺。及時(shí)測(cè)量混凝土澆灌深度，嚴(yán)防導(dǎo)管拔空。經(jīng)常檢測(cè)混凝土拌合物，確保其符合要求。
         2、縮徑
        產(chǎn)生的原因：
        （1）清孔不徹底，泥漿中含泥塊較多，再加上終灌拔管過(guò)快，引起樁頂周邊夾泥，導(dǎo)致保護(hù)層厚不足。
        （2）孔中水頭下降，對(duì)孔壁的靜水壓力減小，導(dǎo)致局部孔壁土層失穩(wěn)坍落，造成混凝土樁身夾泥或縮頸。孔壁坍落部分留下的窟窿，成樁后形成護(hù)頸。
        防治措施：
        使用直徑合適的鉆頭成孔，根據(jù)地層變化配以不同的泥漿。成孔施工時(shí)應(yīng)重視清孔，在清孔時(shí)要做到清渣而不表泥，預(yù)防清孔后的在澆筑的過(guò)程中局部坍塌，導(dǎo)致縮徑的產(chǎn)生。
        3、樁頂局部冒水、樁身孔洞
        產(chǎn)生的原因：
        （1）水下混凝土灌注過(guò)程中，導(dǎo)管埋深過(guò)大，導(dǎo)管內(nèi)處混凝土新鮮程度不同，再加上灌注過(guò)程中上下活動(dòng)導(dǎo)管過(guò)于頻繁，致使導(dǎo)管活動(dòng)部位的混凝土離析，保水性能差而泌出大量的水，這些水沿著導(dǎo)管部位最后灌入的、最為新鮮的混凝土往上冒，形成通道（即樁身孔洞）。
        （2）水下混凝土灌注過(guò)程中，混凝土傾倒入導(dǎo)管速度過(guò)快過(guò)猛，把空氣悶在導(dǎo)管中，在樁內(nèi)形成高壓氣包。高壓氣包在其自身浮力或?qū)Ч芷鸢蔚韧饬Φ淖饔孟拢瑲獍銣粼跇渡韮?nèi)，最終形成樁身孔洞。另外，有一些樁在余樁截后，樁身內(nèi)殘余的高壓氣體，因通道打開(kāi)而順樁身的細(xì)小縫隙釋放出來(lái)。這時(shí)常會(huì)攜帶部分遺留在氣包內(nèi)的水往上冒，出現(xiàn)“樁頂冒氣泡”的怪現(xiàn)象。
        （3）水下混凝土灌注時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，最早灌入孔內(nèi)的混凝土坍落度損失過(guò)大，流動(dòng)性變差，終灌導(dǎo)管起拔后會(huì)留下難以愈合的孔洞。
        （4）加適當(dāng)緩凝劑，確保混凝土在初凝前完成水下灌注。
        4、樁頭問(wèn)題
        產(chǎn)生的原因：
        （1）清孔不徹底，樁頂浮漿過(guò)深過(guò)厚，影響下混凝土灌注時(shí)測(cè)量樁頂位置的精度。
        （2）導(dǎo)管起拔速度過(guò)快，尤其是樁頭直徑過(guò)大時(shí)，如未經(jīng)插搗，直接起拔導(dǎo)管，樁頭很容易出現(xiàn)混凝土中間高、四周低的“爛樁頭”。
        （3）澆筑速度過(guò)快，導(dǎo)致孔壁局部坍塌，影響測(cè)量結(jié)果。
        5、灌注混凝土?xí)r樁孔坍孔
        灌注水下混凝土過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)護(hù)筒內(nèi)泥漿水位忽然上升溢出護(hù)筒，隨即驟降并冒出氣泡，為坍孔征兆。如用測(cè)深錘探測(cè)混凝土面與原深度相差很多時(shí)，可確定為坍孔。
        產(chǎn)生的原因：
        灌注混凝土過(guò)程中，孔內(nèi)外水頭未能保持一定高差。在潮汐地區(qū)，沒(méi)有采取措施來(lái)穩(wěn)定孔內(nèi)水位。護(hù)筒刃腳周?chē)┧?；孔外堆放重物或有機(jī)械振，使孔壁在灌注混凝土?xí)r坍孔。導(dǎo)管卡掛鋼筋籠及堵管時(shí)，均易發(fā)生坍孔。
        防治措施：
        灌注混凝土過(guò)程中，要采取各種措施來(lái)穩(wěn)定孔內(nèi)水位，還要防止護(hù)筒及孔壁漏水。用吸泥機(jī)吸出坍入孔內(nèi)的泥土，同時(shí)保持或加大水頭高度，如不再坍孔，可繼續(xù)灌注。如用上法處治，坍孔應(yīng)不停時(shí)，或坍孔部位較深，宜將導(dǎo)管、鋼筋籠拔出，回填粘土，重新鉆孔。
        6、孔位傾斜

第三章    結(jié)  語(yǔ)

在軟土地基上進(jìn)行鉆孔灌注樁作業(yè)比在其它地區(qū)作業(yè)難度大，施工質(zhì)量難控制，這就要求我們?cè)谑┕で耙J(rèn)真熟悉設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)施工、驗(yàn)收規(guī)范，核查地質(zhì)和有關(guān)灌注樁方面的資料，對(duì)施工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的一些問(wèn)題及時(shí)進(jìn)行分析處理，做到科學(xué)組織，精心施工，嚴(yán)格管理，施工質(zhì)量是完全有保證的，這些所謂的質(zhì)量通病也是完全可以避免的。

顏文玉

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