鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度的控制

1、最新 料推薦淺談鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度的控制摘要 : 通過工程質量問題分析，說明孔底沉渣對鉆孔灌注樁的承載能力有著至關重要的影響，進而從鉆孔、清孔、灌注混凝土等環(huán)節(jié)論述了鉆孔灌注樁沉渣厚度控制的控制要點及對策。關鍵詞 : 鉆孔灌注樁沉渣分析控制0引言臺州是浙江沿海地區(qū)，地質條件較差，地勢較低（常低于2頻率洪水位23m），建筑物基礎通常通過打樁處理。鉆孔灌注樁以其適用范圍廣、單樁承載力高、施工噪音低、振動影響小、成本適中等特點被廣泛地應用于戶內變電所基礎工程中。而樁底沉渣厚度的控制是施工質量控制的關鍵，沉渣過厚不僅會造成樁基承載力不足，還會造成建筑物的過大沉降，通過某110 千伏變電所工程樁基施

2、工中質量問題分析，對鉆孔灌注樁沉渣厚度控制的控制要點及對策進行探討。1工程實例1 1工程概況及工程地質情況110 千伏果麗變電所位于玉環(huán)縣沙門鎮(zhèn)五門開發(fā)區(qū)，綜合樓工程采用半地下室，地上為二層框架結構，擬建場地土層分層及主要力學指標如下表：1、粘土：灰黃色，軟- 流塑狀態(tài)，高壓縮性，平均層厚0.8 米。2、淤泥：灰 - 深灰色，流塑狀態(tài)， 以高含水量、 高壓縮性及高靈敏度為其特點。平均厚度為23.50米。3、粉細砂與淤泥質粉質粘土互層：灰色，高壓縮性，二者呈110mm厚的薄層狀交替分布，平均厚度為1.60 米。4、坡積土：灰黃色，稍- 中密狀態(tài)。平均厚度為2.52 米。5、強風化凝灰?guī)r：淺灰黃色

3、，巖芯呈碎塊狀。平均厚度為1.14 米。6、中風化凝灰?guī)r：淺灰黃色，巖芯呈短柱狀。全場地分布，在本次勘測中各鉆孔均未穿透該層而終孔，平均進入該層厚度為1.70米。平均標高為 -26.57米。各土層物理、力學性質主要指標見表1表 2.1各層土的物理力學性質指標層層厚重度內摩擦角粘聚力地基承載土層名稱含水量力特征值號（ m）（ kn/m3）（o）（ kpa）（ kpa）1粘土0.8017.346.05.39.0702淤泥22.7 24.516.757.41.46.0503粉細砂與淤泥質0.53.017.831.96.55.090粉質粘土互層4坡積土0.80 4.401505強風化凝灰?guī)r0.7 1.

4、5030006中風化凝灰?guī)r1.50 2.507500根據(jù)擬建變電所地質條件及建筑物荷載情況，變電所基礎設計采用鉆孔灌注樁，樁徑為600和 800 兩種，總樁數(shù)83 根，樁長為27 米 31 米不等，單樁豎向承載力特征值600 為 2100kn、800 為 3700kn。樁身采用c30砼， 樁端持力層為第6 層中風化凝灰?guī)r，樁端進入持力層長度大于一倍樁徑。1最新 料推薦1 2 成樁質量問題分析樁基工程完成后， 先后委托兩家測試單位分別對變電所樁基工程的6 枚工程樁進行了單樁豎向抗壓靜載試驗， 結果表明6 枚單樁豎向抗壓承載力極限值均不滿足設計要求，單樁靜載試驗曲線為標準“ z”字形；對所有工程樁

5、作低應變動測分析，結果全部為類、類樁；對第二次靜載試驗的三根樁作鉆探取芯， 結果僅 79#樁（ 800）鉆芯取樣成功， 鉆孔取芯原始記錄表明在樁底（ 28.3028.57m ）夾有 0.27m 左右沉渣（沉渣為砼離析碎石及石屑），28.57m 以下變?yōu)榍嗑G色中風化基巖，基巖裂縫發(fā)育完整， 巖芯呈短柱狀； 根據(jù)取芯砼強度試驗報告，樁身砼強度達到設計要求。結合以上試驗結果，筆者認為單樁極限承載力達不到設計要求的主要原因是樁底沉渣過厚。1 3質量問題補救措施針對上部建筑功能和荷載大小的分析，采取如下加固措施：1）采用預應力管樁對主荷載區(qū)域17 處樁承臺作補樁（雙樁）加固，樁長為26m，樁徑分別為40

6、0、 500、 600 三種； 2）適當加大上部結構剛度：部分軸線地梁高度由900 改為 1100，配筋作相應調整；地下室底板配筋12150改為 14180。根據(jù)沉降觀測結果，累計最大沉降量為4mm，最小沉降量為2mm 。說明該樁基進行預應力管樁加固處理后效果良好。但由于樁底沉渣過厚，造成了樁基工程的費用大幅提高，工程的工期延誤。1 4 孔底沉渣過厚原因分析1.4.1 護壁泥漿選用不當根據(jù)建筑施工手冊規(guī)定：泥漿護壁成孔灌注樁除在粘土層中可以原土注水造漿護壁外，均應人工制備泥漿。但是實際施工中施工隊就是采用原土造漿護壁的形式，且在施工進入各類地基層中沒有按規(guī)定測定泥漿各項指標，這種施工方法就容易

7、出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象及鉆孔過程中清渣困難。1.4.2 清孔清渣程度不足首先，由于泥漿指標控制不當，且為避免塌孔， 清孔程度不夠， 未能將孔底鉆渣清除干凈；另外，由于工地施工用水緊張，為節(jié)約用水孔內泥漿置換不充分，也是造成孔底沉渣厚度過大的主要原因。1.4.3 施工歷時過長施工工序間不緊湊，一次清孔結束至砼灌注間隔時間過長，加上施工單位對二次清孔不夠重視，二次清孔只是個形式，導致孔內泥漿中的砂粒沉淀，泥漿失水、沉淀。1.4.4 砼初灌量不足且未設置隔水栓建筑工地的貯料斗的容積僅為0.8m 3左右，根本無法滿足初灌量能使導管一次埋人混凝土面以下0.8 m以上的要求；且樁基施工單位未設置隔水栓通過剪球( 或

8、者抽動隔板) 進行灌注，而是直接把混凝土灌入充滿泥漿的導管內進行下水混凝土灌注，造成樁端砼離析，從而增加孔底沉渣量。2. 控制孔底沉渣厚度的措施孔底沉渣值的多少對于鉆孔灌注樁的承載能力有著至關重要的影響。根據(jù)試驗實測資料表明，樁的承載能力隨著沉渣值的厚度而改變，當沉渣的厚度超過一定數(shù)值時，樁端極限阻力qp則由沉渣性質來決定，而與持力層土質無關。為此，現(xiàn)行施工驗收規(guī)范對鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度提出了更高的要求。 gb50202-2002 規(guī)定，鉆孔灌注樁孔底最大沉渣厚度允許值為：端承樁50mm；摩擦樁150mm。因此，減少孔底沉渣值，把沉渣值控制在一定數(shù)值范圍之內，是鉆孔灌注樁質量控制的一個重要課

9、題。減少孔底沉渣則是一個系統(tǒng)的綜合工程，需要從鉆孔開始，通過控制鉆進時的轉速和鉆壓，直到二次清孔砼灌注為止，通過中間的每一道工序的認真操作和采用合理有效的施工工藝才能達到預期目標。2最新 料推薦2 1 選擇合適的鉆孔機具及鉆孔方式根據(jù)施工地段的工程地質勘察資料，選擇合適的鉆孔機具。對土層松軟、易坍塌的樁位，應盡量避免采用振動大、負壓過低的施工機具和工藝方法。鉆機鉆進時的轉速和鉆壓與鉆進深度、土質、鉆頭型式、供漿壓力和供漿量等要素有關，鉆進時應根據(jù)這些要素以適宜的轉速和鉆壓進行鉆進，并隨著土層的變化及時進行調整，使鉆進時成孔的泥、砂、礫和渣料能隨著泥漿暢通排出孔外。2.2 選擇合適的鉆孔泥漿指標

10、鉆孔灌注樁主要靠泥漿的靜壓力來平衡土對孔壁的壓力。因此，在施工過程中，應根據(jù)鉆進過程中各土層的情況，選擇合適的鉆孔泥漿指標，確保在孔壁形成有效的泥皮保護層。鉆孔灌注樁成孔時的泥漿，除了起護壁作用外，還是重要的排渣媒介。泥漿懸浮粘渣的能力與泥漿的密度、粘度、含砂率和膠體率緊密相關，其中泥漿的密度則是主要的。為了讓鉆進過程中的泥、砂和石屑排出孔外，鉆進時應根據(jù)土層的變化和鉆進的深度調整泥漿的密度。根據(jù)施工規(guī)范及施工經(jīng)驗，當采用正循環(huán)成孔工藝時，在粘土和亞粘土土層中，泥漿的密度應控制在 1.1 一 1.2; 在砂和較厚的夾砂層中，泥漿的密度應控制在1. 1-1.3;在穿過砂夾卵石層或容易塌孔的土層中

11、時，泥漿密度應控制在1.3 一 1.5 ；風化巖層中泥漿密度在1.2-1.4。根據(jù)建筑施工手冊規(guī)定：除在粘土層中可以原土注水造漿護壁外，均應人工制備泥漿。泥漿制備原料一般選用高塑性粘土或膨潤土，并符合以下要求：泥漿膠體率不小于90%泥漿、含砂率小于4%，粘度 1025s。同時根據(jù)不同要求可以摻入適量的外加劑，提高泥漿膠體和穩(wěn)定性，增加護壁作用。2 3 確保清孔徹底、充分清孔的目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣則是影響灌注樁承載能力的主要因素之一。因此，必須確保清孔徹底、充分。2.3.1 一次清孔灌注樁成孔至設計標高或預定層面后，應充分利用鉆桿或送漿管在原位進行第一次清孔，一次清孔的目的是將孔內的顆

12、粒狀物排出孔外，減少孔底沉渣，節(jié)省二次清孔時間。本次清孔一般不需調整泥漿密度，因為如果將泥漿密度過早調低，在吊籠過程中泥漿里的顆粒會很快沉淀，影響到二次清孔的效果，一般泥漿密度保持在1.2-1.4之間，在測得孔底沉渣厚度小于50mm時，及時抓緊時間吊放鋼筋籠。2.3.2 二次清孔第一次清孔是在終孔后進行，經(jīng)過安放鋼筋籠、焊接、下放導管等過程，一般需要4h，在這段時間內，由于孔內泥漿處于靜止姿態(tài)，原來懸浮在泥漿中的泥、砂礫和石屑會沉人孔底，同時，安放鋼筋籠和導管時也會擦碰孔壁，而使泥砂落孔內，為此，在砼灌注前利用導管進行第二次清孔。二次清孔應做到邊循環(huán)清孔邊測孔底沉渣，當孔底沉渣厚度符合設計及規(guī)

13、范要求時，再在循環(huán)中調整泥漿各項指標，終止清孔泥漿指標一般控制在以下范圍：相對密度在1 051 10 之間；粘度為1620s；含砂率 4。當測得泥漿各項指標均符合規(guī)范要求后，應立即進行水下砼的灌注工作，在等待砼過程中應繼續(xù)循環(huán)清孔，直到砼到場后裝料斗灌注。2 4 選擇合適的清孔方式施工過程應根據(jù)不同的鉆孔方法、施工設備、設計要求及地層條件，來合理選用清孔方法。2 41 抽漿法清孔抽漿法清孔較徹底，且清孔速度快，可適用于各類土層、各種鉆孔方法的摩擦樁或支承樁，尤3最新 料推薦適宜于采用反循環(huán)鉆孔及孔底沉渣顆粒較大樁孔的清孔。但在孔壁易坍塌的樁孔中應謹慎使用，以防坍孔。2 42 換漿法清孔對采用正

14、循環(huán)鉆進、以粘性土及細顆粒砂性土層為主的樁孔可采用換漿法清孔。采用該法清孔不易引起坍孔，但清孔速度慢，須控制好泥漿指標及清孔時間，否則清孔效果難以保證。2 43 掏渣法清孔對于沖擊、沖抓、旋挖鉆進的樁孔，應先采用掏渣法進行初步清孔，待較大顆粒沉渣清理完畢后，可換用換漿法進一步清孔，同時降低孔內泥漿密度。2 44 噴射法清孔當導管和混凝土灌注設備已安裝，實測孔底沉渣厚度超出規(guī)定或設計要求，但超出范圍不大，進行二次清孔費時費力，且影響孔壁穩(wěn)定的情況下，可采用噴射清孔法進行處理，并立即灌注水下混凝土。該法僅宜作為其他方法清孔的輔助手段。2 5準確測定沉渣厚度沉渣厚度測量必須使用正確的測量方法，測量方

15、法不當，造成沉渣厚度誤判，就不能對沉渣厚度進行有效控制，要準確測量孔底沉渣厚度，首先需準確測量樁的終孔深度，樁的終孔深度應采用丈量鉆桿長度或鋼測繩的方法測定，鉆桿長度或鋼測繩長度應采用標準的卷尺進行復核。沉渣厚度 =終孔深度 - 清孔后深度， 清孔直至沉渣厚度滿足規(guī)范要求。目前沉渣厚度的檢測方法有：測繩 ( 重錘 )檢測、取樣盒檢測和沉渣儀檢測。2 6確保混凝土首灌量水下混凝土初始灌注時，為了避免和減少從導管下口涌出的混凝土與孔內泥漿雜混和，確保樁身混凝土質量， 首灌時除了要求貯料斗內的混凝土與導管內泥漿面與面之間設置隔水栓外，建筑樁基技術規(guī)程還規(guī)定“應有足夠的混凝土儲備量，使導管一次埋入混凝土面以下0.8 m 以上”。首灌量應根據(jù)孔徑、孔深、泥漿濃度、導管直徑、導管底端離孔底的距離等要素，應用連通管的原理通過計算確定。施工時盡量增大混凝土首盤初灌量，首盤混凝土至少保證埋管深度0.8m以上，且第二盤連續(xù)灌注，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。在確保清孔效果的同時，應加強工序連接，提高工作效率，盡量縮短清孔至砼灌注之間的時間。3 結語雖然影響鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度的因素較多，但只要在施工中根據(jù)具體