超長(zhǎng)鉆孔灌注樁及施工方法及質(zhì)量控制

1、超長(zhǎng)鉆孔灌注樁的施工方法及質(zhì)量控制吳君清 （三明市工程建設(shè)監(jiān)理公司 365001） 提 要 介紹超長(zhǎng)鉆孔灌樁主要施工方法及質(zhì)量控制。關(guān)鍵詞 超長(zhǎng)鉆孔灌注樁；施工方法；質(zhì)量控制；Application of the Overlong Drilling and Grouting Pileand Some Quality Control MeasuresAbstact:The paper rports on a method of the pile foundation construction using the overlong drilling and grouting pile and al

2、so presents some suggestions of its quality control.Keywords:overlong drilling and grouting pile; construction; quality control. 1前言 隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，大跨結(jié)構(gòu)及高層建筑的修建對(duì)基礎(chǔ)承載力的要求愈來(lái)愈高。為滿足高層建筑的需要，鉆孔灌注樁的入土深度已達(dá)到百米。上海港匯廣場(chǎng)位于徐家匯，占地面積5萬(wàn)平方米，55層辦公塔樓2幢，35層住宅樓2幢，其余為12層裙樓?；A(chǔ)采用鉆孔灌注樁，樁基礎(chǔ)工程總造價(jià)達(dá)2.23億元。其中兩幢55層辦公樓樁T1為850mm83m共556

3、根，T2為800mm80m共586根。本文以上海港匯廣場(chǎng)樁基工程施工為例，介紹了超長(zhǎng)鉆孔灌樁成孔、成樁的主要施工技術(shù)及事故處理方法和防治措施。 2成孔、成樁施工要點(diǎn)2.1泥漿的配制泥漿是超長(zhǎng)鉆孔灌注樁施工質(zhì)量好壞的重要環(huán)節(jié)。泥漿作用是護(hù)壁、排碴、冷卻鉆頭。泥漿的護(hù)壁作用是因?yàn)槟酀{液柱壓力作用在孔壁上，除平衡土壓力、水壓力外，還給孔壁一個(gè)向外的作用力，部分水滲入地層，在孔壁表面形成一層固體顆粒的膠結(jié)物泥皮，性能良好的泥漿失水量小，泥皮薄而密，具有較高的粘結(jié)力，對(duì)維護(hù)孔壁穩(wěn)定、防止塌孔起很大作用。上海地層為軟土層，一般使用原土造漿，對(duì)造漿能力不強(qiáng)，粘性差、含有腐植質(zhì)層段添加膨潤(rùn)土或增加化學(xué)處理劑（

4、純堿和CMC）。(1)純堿（Na2CO3）。在泥漿中加入純堿的目的，是除去粘土中部分鈣離子，將鈣質(zhì)土轉(zhuǎn)變?yōu)殁c質(zhì)土，使土顆粒水化作用加強(qiáng)，加速粘土的分散，提高粘土的造漿率。 (2)羧甲基纖維素（CMC）。CMC系大分子化合物，在處理泥漿中主要用作降失水劑和增粘劑。由于水分子的作用，使泥皮質(zhì)密而堅(jiān)韌，同時(shí)CMC容于水中能增加泥漿的粘度，促使泥漿失水量下降。泥漿配制及性能指標(biāo)見(jiàn)表1。表1泥漿配制及性能指標(biāo)泥漿配比泥漿性能指標(biāo)品名加量性能指標(biāo)膨潤(rùn)土3.5%比重1.031.08Na2CO30.030.05%粘度(S)2327CMC0.1%失水量(CC/30min)20泥皮厚度(mm)2.5PH值710含

5、砂量3%2.2鉆機(jī)就位鉆機(jī)基臺(tái)兩端用平整的基臺(tái)木墊平墊穩(wěn)，調(diào)整天車中心、轉(zhuǎn)盤中心、與樁位中心同為一垂線。安裝完畢要用水平尺和測(cè)錘校驗(yàn)。2.3鉆進(jìn)在鉆進(jìn)過(guò)程中針對(duì)不同的地層，根據(jù)試成孔施工情況及井徑曲線分析，制定不同的鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)。由于、層為淤泥質(zhì)、流塑性土層，必須用3PNL泵回水以減少泵量鉆進(jìn)，防止泥漿沖刷孔壁而造成塌孔擴(kuò)徑。同時(shí)，由于其含有腐植質(zhì)，粘性差，造漿能力不強(qiáng)，要求使用用有護(hù)壁好、易形成泥皮、粘度在26秒以上的濃泥漿，必要時(shí)還應(yīng)添加膨潤(rùn)土或提粘化學(xué)處理劑。另外，粉質(zhì)粘土層狀態(tài)為可塑性，鉆進(jìn)時(shí)，必須減慢進(jìn)尺，使鉆頭有足夠的回轉(zhuǎn)時(shí)間，削除孔壁變形產(chǎn)生的塑性土，防止縮徑；同時(shí)應(yīng)提高泥漿粘度

6、，增強(qiáng)護(hù)壁能力，并不斷上、下竄動(dòng)鉆頭，檢測(cè)孔徑形狀。層中層位復(fù)雜，其本身層位替換及層與層的層位替換時(shí)，防止鉆頭鉆進(jìn)時(shí)軟硬不均，造成孔斜或形成臺(tái)階。2.4清孔樁終孔一次清孔時(shí)用3PNL和4PNL雙泵并聯(lián)正循環(huán)清孔，同時(shí)還應(yīng)將鉆具一下活動(dòng)并慢速轉(zhuǎn)動(dòng)約5分鐘破碎泥塊，并可不斷改變泥漿循環(huán)上返通道，確保各斷面的泥塊返出，排出泥屑，時(shí)間不少于1.5小時(shí)，結(jié)束時(shí)，孔口應(yīng)無(wú)泥塊返出，泥漿密度應(yīng)控制在1.30左右，粘度控制在22-25秒。二次清孔利用雙泵正循環(huán)、導(dǎo)管反復(fù)活動(dòng)替漿，逐漸替換掉濃泥漿，砼灌注前的泥漿密度控制在1.20左右，粘度在19-21秒之間，保證沉渣厚度小于100mm。2.5灌注導(dǎo)管埋入砼面的

7、深度水下砼灌注過(guò)程中，導(dǎo)管應(yīng)始終埋在砼中，嚴(yán)禁將導(dǎo)管提出砼面。埋入深度除按規(guī)范執(zhí)行外，還應(yīng)觀察孔口返漿情況，如果孔口不能自動(dòng)返漿，說(shuō)明導(dǎo)管已埋入太深，應(yīng)適當(dāng)拔除導(dǎo)管。導(dǎo)管埋深選擇見(jiàn)表2。卸導(dǎo)管前，應(yīng)用重錘測(cè)繩測(cè)量砼面位置，并根據(jù)砼灌注量計(jì)算復(fù)核無(wú)誤后方可卸管。砼面位置大于40米時(shí)，每次宜卸一節(jié)。表2導(dǎo)管埋深選擇孔深段2020505080拆導(dǎo)管后的最小允許埋深（M）234拆導(dǎo)管前的最大允許埋深（M）69122.6導(dǎo)管搗插方法拔管時(shí)，用上拔1m，下插0.5m的方法逐漸升降導(dǎo)管搗插砼，使樁身砼密實(shí)和樁周砼飽滿。3事故分析及質(zhì)量控制措施 3.1孔斜 造成孔斜的原因有： 鉆機(jī)安裝時(shí)，支撐不好、地層軟硬不

8、均勻，操作時(shí)在易斜孔段不適當(dāng)加壓鉆進(jìn)、轉(zhuǎn)速過(guò)高造成晃動(dòng)等因素引起鉆機(jī)整體或鉆頭在鉆孔過(guò)程中發(fā)生偏斜，導(dǎo)致出現(xiàn)偏孔。 為避免鉆孔傾斜，在鉆機(jī)就位和鉆孔過(guò)程中，要隨時(shí)注意校核鉆桿的垂直度，發(fā)現(xiàn)傾斜及時(shí)糾正。對(duì)于地基不均勻、土層呈斜狀分布和土層中夾有大的孤石或其它硬物的情形，施工前必須作好準(zhǔn)備。在不均勻地層中鉆孔時(shí)，鉆機(jī)自重大、鉆桿剛度大較為有利。進(jìn)入不均勻硬層、斜狀巖層和碰到孤石時(shí)，鉆速要開(kāi)慢檔。處理大孤石和堅(jiān)硬巖石，采用自重大的復(fù)合式牙輪鉆頭都是有效的方法。3.2縮徑和擴(kuò)徑液性指數(shù) IL0.75呈軟塑狀態(tài)和流塑狀態(tài)的粘性土而在 IL1.0 呈流塑狀態(tài)的淤泥質(zhì)軟土層中成孔易造成縮孔現(xiàn)象。防治的主要

9、措施是加強(qiáng)對(duì)孔徑的檢測(cè)與控制，提高泥漿質(zhì)量，增大泥漿比重和粘性及稠度。鉆頭直徑應(yīng)適當(dāng)加大，在導(dǎo)正器上焊一定數(shù)量的合金刀片，在鉆進(jìn)或起鉆的過(guò)程中起掃孔作用。減少空孔時(shí)間也是非常重要和有效的措施。擴(kuò)徑有些人認(rèn)為有利無(wú)害，樁身有幾處大肚子是好事，其實(shí)不然。經(jīng)過(guò)多年的實(shí)踐， 一些樁身混凝土質(zhì)量沒(méi)問(wèn)題而承載力大大低于設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)值的試樁，除了沉渣可能較大外，孔徑實(shí)測(cè)和動(dòng)測(cè)資料都顯示有強(qiáng)烈擴(kuò)徑現(xiàn)象，通過(guò)再次復(fù)壓也提高不多。可以認(rèn)為是擴(kuò)徑影響了整樁的共同工作和側(cè)摩阻力的整體發(fā)揮。3.3鋼筋籠上浮或下沉鋼筋籠上浮或下沉系指鋼筋籠的位置高于或低于設(shè)計(jì)位置的現(xiàn)象。上浮較大時(shí)，降低了樁體抗水平剪切能力；下沉過(guò)多，給土建

10、施工帶來(lái)麻煩和損失。原因分析：鋼筋籠放置初始位置過(guò)高或過(guò)低；混凝土流動(dòng)性過(guò)小，導(dǎo)管在混凝土中埋置深度過(guò)大(6m以上)鋼筋籠被混凝土頂托上?。粚?dǎo)管掩埋過(guò)長(zhǎng)，提升時(shí)，易搖晃，難以對(duì)準(zhǔn)籠的中心，易發(fā)生掛籠現(xiàn)象；導(dǎo)管提升過(guò)程，混凝土下沉太快，瞬時(shí)反沖力使鋼筋籠上浮；鋼筋籠制作質(zhì)量不佳，或吊裝不當(dāng)而變形；或樁孔傾斜，鋼筋籠隨之而變形，增加了混凝土上升力；籠底鋼筋向內(nèi)彎折鉤掛導(dǎo)管；鋼筋籠與孔口固定不變，在自重及受壓時(shí)將鐵絲拉長(zhǎng)下沉；或鋼筋籠自重太輕，被混凝土頂起。 防治措施：鋼筋籠旋轉(zhuǎn)初始位置準(zhǔn)確無(wú)誤，并與孔口固定牢固。為防止鐵絲拉長(zhǎng)下沉或頂住上升力，可采用吊裝加套管等方法頂住鋼筋籠上口；加快灌注速度，縮

11、短澆灌時(shí)間，或添加緩凝劑，防止混凝土頂層進(jìn)入鋼筋籠時(shí)流動(dòng)性變小，混凝土接近籠底時(shí)，控制導(dǎo)管埋深在1.52m，盡量減少穿插導(dǎo)管，改用轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管密實(shí)混凝土；每澆灌一斗混凝土，檢查一次埋深，勤測(cè)深，勤拆管，直到鋼筋籠埋牢后，恢復(fù)正常埋置深度，一般控制在2-4m，最大不超過(guò)6m，便于轉(zhuǎn)動(dòng)移位；鋼筋籠上升時(shí)，停止?jié)补嗷炷粒瑱z查埋管深度，拆除部分導(dǎo)管，保持埋管1.5-2m，導(dǎo)管鉤掛筋籠時(shí)，要下降導(dǎo)管，轉(zhuǎn)動(dòng)移位脫鉤后上提。3.4斷樁 混凝土凝固后不連續(xù)，中間被沖洗液等疏松體及泥土充填的間斷樁。影響了樁本身的整體性，降低了樁體強(qiáng)度和承載力，以至不滿足設(shè)計(jì)要求。產(chǎn)生斷樁的原因有：坍落度損失大的配方和澆灌過(guò)程不連

12、續(xù)是造成斷樁的重要原因，灌注過(guò)程中發(fā)生埋管、卡管以及發(fā)生坍孔等其他一些情況都將造成斷樁。埋管：導(dǎo)管在混凝土中掩埋過(guò)長(zhǎng)，鋼筋籠變形，灌注時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，混凝土已初凝，內(nèi)阻力成倍增長(zhǎng)，導(dǎo)管被卡死在混凝土內(nèi)；法蘭盤頂住鋼筋籠下端，由于孔斜大，籠與孔壁摩擦阻力過(guò)大，加上籠內(nèi)已有一定高的混凝土使導(dǎo)管無(wú)法提升?？ü埽汗橇霞?jí)配不合理，含有大粒徑的卵石、漂礫；混凝土出拌和待機(jī)時(shí)間或運(yùn)輸路程過(guò)長(zhǎng)，已產(chǎn)生離析局部初凝現(xiàn)象而直接用于灌注，導(dǎo)管密封不良局部漏水。防治措施：按有關(guān)規(guī)范要求，通過(guò)計(jì)算機(jī)和試配，確定混凝土配合比，混凝土應(yīng)具良好的和易性和流動(dòng)度，坍落度損失應(yīng)滿足灌注要求，初凝時(shí)間應(yīng)為正常灌注時(shí)間的2倍，要求灌注過(guò)程連續(xù)、快速，防止出現(xiàn)上述埋管、卡管及其他情況。4結(jié)束語(yǔ) 超長(zhǎng)樁形似細(xì)長(zhǎng)桿件，既要保證成孔安全，又保證樁孔垂直度，還要保證成樁質(zhì)量，以一般深度的鉆孔灌注樁施工工藝難以滿