鉆孔灌注樁沖擊鉆成孔施工要點(diǎn)簡(jiǎn)析

鉆孔灌注樁沖擊鉆成孔施工要點(diǎn)簡(jiǎn)析本文將結(jié)合筆者工程實(shí)踐詳細(xì)論述沖擊鉆成孔的施工要點(diǎn)及常見(jiàn)問(wèn)題預(yù)防及排除措施，由于筆者水平有限，歡迎大家批評(píng)指正。標(biāo)簽：鉆孔灌注樁；沖擊鉆；成孔引言沖擊鉆成孔灌注樁是用沖擊式鉆機(jī)或卷?yè)P(yáng)機(jī)懸吊沖擊鉆頭（又稱(chēng)沖錘）上下往復(fù)沖擊，將硬質(zhì)土或巖層破碎成孔，部分碎渣和泥漿擠入孔壁中，大部分成為泥渣，用淘渣筒掏出成孔，然后再灌注混凝土成樁。沖擊鉆成孔灌注樁的特點(diǎn)是：設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)單，適用范圍廣，操作方便，所成孔壁較堅(jiān)實(shí)、穩(wěn)定，塌孔少，不受施工場(chǎng)地限制，無(wú)噪聲和振動(dòng)影響等，因此被廣泛地采用，本工藝標(biāo)準(zhǔn)適用于工程中的黃土、粘性土或粉質(zhì)粘土和人工雜填土以及含有孤石的砂礫石層、漂石層、堅(jiān)硬土層、巖層地基采用沖擊成孔灌注樁的工程。1、工程地質(zhì)情況筆者參與的斯里蘭卡漢班托塔海港發(fā)展一期項(xiàng)目油碼頭橋墩基礎(chǔ)灌注樁直徑為1.2m，深度在50～60m，其主要地質(zhì)情況如下：（1）淤泥層，厚度10～15m，深灰色，飽和流塑狀。（2）亞粘土層，土層與砂層交錯(cuò)，層厚3～17m，主要為花崗巖風(fēng)化土，有較好的造漿性能。（3）砂層，主要為砂礫層，與亞粘土層交錯(cuò)，層厚5～6m，飽和、密實(shí)。（4）強(qiáng)風(fēng)化層，層厚4～8m。（5）弱風(fēng)化及微風(fēng)化層，弱風(fēng)化花崗巖層厚1.5m～7.7m，風(fēng)化較強(qiáng)，裂隙發(fā)育，強(qiáng)度一般；微風(fēng)化花崗巖，一般巖石完整，強(qiáng)度高。2、鉆孔機(jī)械選用根據(jù)本工程的地質(zhì)特點(diǎn)及工期要求，大部分采用了旋挖鉆成孔，少部分地質(zhì)復(fù)雜，基巖強(qiáng)度高，旋挖鉆成孔困難的孔位采用沖擊鉆成孔。沖擊鉆成孔是本文主要介紹內(nèi)容。3、沖擊鉆成孔施工要點(diǎn)3.1孔壁保護(hù)在鉆孔灌注樁施工中，為預(yù)防鉆孔及關(guān)注過(guò)程中孔壁的坍塌和縮徑，采取有效措施對(duì)孔壁進(jìn)行施工過(guò)程中的防護(hù)是極為重要的，因此我們針對(duì)復(fù)雜地質(zhì)條件，尤其是在松散流沙層和有承壓水處，采取了一些有效措施，使鉆孔得到有效保護(hù)，順利完成了砼灌注樁的施工。3.1.1泥漿護(hù)壁泥漿在鉆孔灌注樁中起護(hù)壁、排渣、冷卻鉆頭的作用，泥漿的護(hù)壁作用是因?yàn)槟酀{液柱壓力作用在孔壁上，除平衡水壓力土壓力外，還給孔壁一個(gè)向外的作用力，部分水滲入底層，在孔壁表面形成一層固體顆粒的膠結(jié)物，泥皮。性能良好地泥漿失水量小，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。地層主要為粉砂土層，一般不適合原土造漿，必須外借粘性黃土或增加化學(xué)處理劑（純堿和CMC）處理，各項(xiàng)指標(biāo)經(jīng)調(diào)制后檢測(cè)合格后才能正式開(kāi)鉆。（1）純堿（Na2co3的作用。在泥漿中加入純堿，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，使土顆粒水化作用增強(qiáng)，加速粘土的分散，提高粘土的造漿率。（2）CMC的作用。CMC為大分子化合物，處理泥漿時(shí)主要用作失水劑和增粘劑。由于水分子的作用，使泥皮致密而堅(jiān)韌，同時(shí)CMC溶于水中能增加泥漿的粘度，促使泥漿失水量下降。泥漿配置及性能指在地址條件較好、樁頂標(biāo)高距自然地面較淺的樁在沖孔時(shí)未產(chǎn)生大的坍塌，此時(shí)我們采用泥漿護(hù)壁，簡(jiǎn)化了施工工藝，降低了施工成本，并確保了成孔質(zhì)量。3.1.2鋼管筒護(hù)壁某些樁位因樁頂距離自然地面較深，土質(zhì)松散，承壓水較大，開(kāi)孔2m后，孔壁坍塌嚴(yán)重，故采用與孔徑相同直徑，壁厚為8mm的鋼管，2m長(zhǎng)一節(jié)，在鉆孔時(shí)逐步放入孔內(nèi)，隨著鉆孔進(jìn)尺到設(shè)計(jì)要求深度，以此來(lái)保護(hù)鉆孔時(shí)的孔壁，確保造孔質(zhì)量及成功率。其特點(diǎn)為不使用泥漿，成孔速度快但在砼灌注時(shí)拔出護(hù)壁鋼管的難度較大。鋼管護(hù)壁投入較多，且在上拔鋼管時(shí)有一定難度，但卻解決了地質(zhì)條件差，孔壁坍塌嚴(yán)重而無(wú)法成孔的問(wèn)題，而且確保了成孔樁的質(zhì)量。3.1.3鋼管護(hù)壁與泥漿綜合護(hù)壁鉆孔時(shí)采用加大泥漿稠度及相對(duì)密度進(jìn)行護(hù)壁，由于出現(xiàn)流沙和較大承壓水，泥漿護(hù)壁效果不良，產(chǎn)生局部縮徑和坍塌，對(duì)此及時(shí)采用了鋼管護(hù)筒，躲過(guò)了薄弱層。在6m以下采用大稠度、大密度泥漿護(hù)壁，未發(fā)生塌孔。若以鋼管護(hù)筒和大密度大稠度泥漿護(hù)壁按孔壁不同條件程度進(jìn)行綜合使用，是機(jī)械成孔的一個(gè)良好途徑，既確保成孔質(zhì)量，又降低了全部使用鋼護(hù)筒的成本，同時(shí)省去了多道工序，提高了施工效率。3.2沖擊成孔沖擊法施工一般要點(diǎn)如下：（1）鉆機(jī)對(duì)位準(zhǔn)確，鉆架平穩(wěn)牢固，不擺動(dòng)，不沉陷；選擇合適鉆頭，對(duì)于砂礫層等以選擇十字沖錘為宜，較硬巖層選用六爪沖錘，鉆頭重量與鉆機(jī)起重能力要匹配。（2）注意控制沖程，在開(kāi)孔初期及覆蓋層、強(qiáng)風(fēng)化巖層必須使用小沖程，以不超過(guò)2.0m為宜，在強(qiáng)度較高的巖層應(yīng)盡量使用較高沖程，一方面提高破巖能力，加快沖孔速度，另一方面使鉆頭有充分旋轉(zhuǎn)的空間，以保證孔壁圓順，但沖程不宜超過(guò)4.0m。（3）做到五勤，即勤測(cè)量（主要檢測(cè)沖錘對(duì)中情況、沖錘直徑、孔深、孔徑、傾斜等）、勤檢查（檢查鉆頭情況、沖繩、連接環(huán)等）、勤投片石和粘土、勤排渣、勤換鉆頭（鉆頭磨損時(shí)要及時(shí)修復(fù)更換，以保證鉆頭直徑和沖孔速度）。3.3不同地質(zhì)層沖孔時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)（1）雜填土、淤泥層。其土層松散，成分復(fù)雜，此層沖進(jìn)速度在0.30m～0.40m/h，沖孔時(shí)應(yīng)注意控制沖程和沖孔速度，沖程應(yīng)控制在2.0m以?xún)?nèi)，并每進(jìn)尺2.0m左右投入適量粘土和片石，以便成孔和造漿。（2）亞粘土、粘土、強(qiáng)風(fēng)化巖層。這類(lèi)土層均為塑性，粘性大，沖孔時(shí)易粘錘和吸錘，此層沖進(jìn)速度在0.13m～0.21m/h，因此，在沖孔時(shí)要嚴(yán)格控制沖程并經(jīng)常適量投入適量小片石及廢舊鋼絲繩頭等，一方面可以有效地防止吸錘，同時(shí)還可以很好的制造泥漿（這類(lèi)土層的主要成分為粘粒，是較好的造漿材料，利用這類(lèi)土層可以很好的節(jié)約成本）。（3）沙礫土層、礫石層。此層沖進(jìn)速度在0.08～0.10m/h，沖孔施工時(shí)主要注意排渣和造避，一方面用高比重、大粘度、浮渣能力強(qiáng)的泥漿，采用大流量的泥漿循環(huán)，及時(shí)排出沉渣；另一方面要經(jīng)常投入適量粘土和小片石進(jìn)行造壁和造漿，特別是礫石層，巖石松散，透水性強(qiáng)，要經(jīng)常拋投粘土造壁。（4）弱風(fēng)化、微風(fēng)化巖層。這一層巖石強(qiáng)度高，一般為20～50MPa，高的可達(dá)80MPa以上，此層沖進(jìn)速度在0.03～0.05m/h，沖擊施工時(shí)，首先要求鉆頭要有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，一般在鉆頭底部加焊耐磨、耐沖擊合金塊，同時(shí)要求采用大沖程（一般4.0m左右），一方面可以增強(qiáng)破巖能力，提高成孔速度；另一方面使鉆頭有足夠的旋轉(zhuǎn)空間，使孔圓順，保證成孔質(zhì)量，并防止卡鉆。另外，每沖1.0m左右須投入一定量片石和粘土，起排渣和防卡鉆作用。3.4清孔根據(jù)工程地質(zhì)條件，在沖孔時(shí)要穿越15m以上的粉砂土層，其泥漿的含砂率高，造成泥漿表面表觀密度高，而粘度降低，沉於增加，影響泥漿護(hù)壁效果和樁身砼質(zhì)量，所以在泥漿循環(huán)使用時(shí)，應(yīng)對(duì)護(hù)壁泥漿及時(shí)凈化，降低泥漿中的含砂率。在本工程中采用抽筒掏渣法，掏渣過(guò)程中，不斷注入紅土球及清水，及時(shí)將孔內(nèi)殘?jiān)懦淄?。在終孔時(shí)清渣及時(shí)，并不斷注入清水，保持孔內(nèi)殘?jiān)懦淄?。在終孔時(shí)清渣及時(shí)，并不斷注入清水，保持孔內(nèi)水面接近孔口高。在終孔后攪動(dòng)孔底沉渣的同時(shí)，也會(huì)使泥漿比重及粘稠度下降，因此，在終孔清孔時(shí)孔內(nèi)必須保持有較充足的水，并且清孔要及時(shí)檢查驗(yàn)收，及時(shí)進(jìn)行下一道工序，下鋼筋籠、澆筑砼，否則停留時(shí)間長(zhǎng)將會(huì)導(dǎo)致孔縮徑和塌孔現(xiàn)象。4、故障及其預(yù)防在砂層鉆孔樁的施工中，極易出現(xiàn)的故障有掉鉆、縮徑、螺旋孔、斜孔、漏漿、塌孔和斷樁，這些故障對(duì)鉆孔樁的成孔成樁造成困難，甚至嚴(yán)重影響灌注樁的質(zhì)量。因此，對(duì)之必須進(jìn)行妥善處理，重點(diǎn)在于預(yù)防。（1）掉鉆：對(duì)于砂層的鉆孔樁，發(fā)生掉鉆主要是由于操作人員對(duì)鉆桿和鉆頭連接部位檢查不周密，或在鉆孔平臺(tái)上拆裝鉆桿時(shí)不小心造成的。因此，掉鉆事故應(yīng)以預(yù)防為主，而預(yù)防掉鉆主要從加強(qiáng)操作人員的責(zé)任心抓起，嚴(yán)格按照操作規(guī)程。另外，應(yīng)備好打撈工具，以備萬(wàn)一發(fā)生掉鉆時(shí)能盡快將鉆頭打撈上來(lái)。（2）縮徑：在砂層中發(fā)生縮徑的原因主要有兩個(gè)，一是遇到軟弱地層（如淤泥），二是在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆頭直徑受摩擦而變小。對(duì)縮徑應(yīng)以預(yù)防為主，主要措施有：調(diào)查清楚地址情況，重點(diǎn)在于查清有無(wú)軟弱夾層存在，如有軟弱層，需要會(huì)同監(jiān)理設(shè)計(jì)一同制定對(duì)策。經(jīng)常檢查鉆頭直徑，看其是否嚴(yán)重磨損，有則及時(shí)更換。一般情況下，鉆頭設(shè)有0.5m高的護(hù)圈后產(chǎn)生縮徑的可能性就很小了。（3）斜孔、螺旋孔：斜孔和螺旋孔是由于鉆機(jī)位置不正、鉆桿不直、鉆臺(tái)中心和鉆桿中心不在同一垂直線上造成的。預(yù)防此類(lèi)的措施：檢查鉆機(jī)的就位情況，確保鉆桿垂直，鉆機(jī)穩(wěn)定（一般情況下鉆桿垂直式容易保證的）。成孔過(guò)程中應(yīng)注意檢查樁孔的情況，如發(fā)現(xiàn)樁孔不直，則應(yīng)分析其成因，制定相應(yīng)對(duì)策，對(duì)已形成的孔，不要粘土填實(shí)后重鉆。（4）漏漿和塌孔：這是孔壁出現(xiàn)問(wèn)題造成的。如果護(hù)壁（泥皮）較薄，出現(xiàn)裂隙，終孔后發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)水位下降，此時(shí)便會(huì)有向孔外漏漿或向孔內(nèi)涌漿現(xiàn)象發(fā)生，直至孔壁塌孔。另外，在埋設(shè)護(hù)筒時(shí)若其底部處理不好，也會(huì)發(fā)生塌孔，因此，護(hù)筒與土層相接處須用粘土夯實(shí)，護(hù)筒外面與原土之間須用粘土填滿(mǎn)、夯實(shí)，嚴(yán)防地表水順該處滲入。預(yù)防塌孔的措施主要有：護(hù)筒埋設(shè)一定要按規(guī)范執(zhí)行，挖完基坑后應(yīng)立即埋設(shè)護(hù)筒（振動(dòng)打樁除外）；做好泥漿護(hù)壁，經(jīng)常測(cè)試泥漿的各項(xiàng)指標(biāo)，隨時(shí)掌握泥漿狀態(tài)；控制好沖擊速度，因?yàn)闆_擊速度與泥漿壁效果在一定程度上成反比。萬(wàn)一發(fā)生塌孔，不要用粘土回填密實(shí)，然后重新鉆孔。5、結(jié)束語(yǔ)1）擊法施工的優(yōu)點(diǎn)：設(shè)備簡(jiǎn)單靈活，不需要大型起重設(shè)備配合，機(jī)械投入少，施工成本低。對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)要求不高，根據(jù)需要可以同時(shí)安排多臺(tái)鉆機(jī)，便于工期把握。適應(yīng)性強(qiáng)，沖擊法施工幾乎適應(yīng)各類(lèi)地層和任何復(fù)雜的地質(zhì)情況（如有拋石、孤石的地層，卵石層，熔巖地層，堅(jiān)硬巖層等），具有獨(dú)特的施工特點(diǎn)。2）護(hù)壁是維護(hù)孔壁穩(wěn)定，保證鉆孔施工順利進(jìn)行的先決條件，尤其是遇到松散地層，優(yōu)質(zhì)泥漿的保證只管重要。3）工程鉆孔施工時(shí)，根據(jù)地層以及設(shè)備的性能選擇適宜的成孔工藝，選擇合理的鉆具設(shè)備和破巖刀具。深孔施工，要注