基于高層建筑工程鉆孔灌注樁施工技術探討《中華民居》2011年04期

1、基于高層建筑工程鉆孔灌注樁施工技術探討張立華(浙江臺州318000 )摘 要：本文結合筆者多年的工作經驗，通過工程實例， 介紹了高層建筑鉆孔灌注樁施工技術，分析施工過程中常遇到的問題，并提出了解決措施，以供參考。關健詞：鉆孔灌注樁；工藝流程；鋼筋籠；梅花孔1工程概況某綜合樓設計高度 80.0m,29層，設裙樓 3 層，地下室 1 層。建筑物為框剪結構，占地面積約3，3,，總荷重 279000kN,平均單樁荷3700m ，總建筑面積 19113m重 8100 kN。建筑物工程重要性等級為二級，三級場地，三級地基。工程場地較平坦。經鉆探揭露，場地巖土層依據(jù)物質成分和成因從上直下劃分為：第 1 層：

2、雜填土層，厚 1.2 7.4m，且由一埋藏深度 2.5 5.0m 涵管 . 部分地表有水泥地坪， 其下有原房屋地基梁， 灰渣、碎磚、粘性土，含有少量礫卵石、陶片、淤泥，屬生活垃圾人工回填構成，結構松散；第 2 層：粉土層，厚 2.0 7.7m，全場地分布， 土層較厚，主要由粉細沙粒，粘粒和云母構成，結構含量普遍高于 10%；第 3 層：粉質粘土層，厚 3.1 9.6m，全場分布，主要由粉粒、粘粒和云母組成，為長江一級階沉積物；第 4 層：圓礫層，厚 1.6 5.3m，全場地均有分布，圖層南厚北薄，粒徑 2.0mm的礫及卵石顆粒含量為50%，卵粒主要成分為石英巖、石英砂巖、粉砂巖及輝長巖等；第

3、5 層：礫砂層，厚4.2 5.9m，全場均有分布，土層厚度較均勻，含粒徑 2.0mm的礫石，局部夾卵石顆粒；第 6 層：卵石土層，厚 2.4 5.2m，埋深在 23.4 28.5m 之間，全場均有分布，卵石含量 50%55%，粒徑 24m 含大漂石及塊石，其間充填粗砂及礫粒，卵石成分為石英巖、灰?guī)r、石英砂巖、輝長巖；第 7 層：粉砂巖，屬白堊系下統(tǒng)五龍組地層， 埋藏深度在 26.7 28.7m 以下，場地南部的巖層頂面較北部略高，強風化層為黃褐色粉砂巖夾棕紅色泥質粉砂巖，地基承載力特征值 f a=400Kpa；中風化層主要為灰褐色粉砂巖和棕紅色泥質巖互層組成，其單軸抗壓強度 f rk =5.2

4、Mpa，其承載力特征值 f a=1200Kpa。本工程設計混凝土灌注樁共 57 根，按樁徑大小共分 5 種， 900mm的樁 24根， 2000mm的樁 6 根， 1500mm的樁 2 根， 1600mm的樁 11 根， 1300mm3的樁 14 根。樁身為 C30 鋼筋混凝土，灌注混凝土 2540m左右，鋼筋籠制作約 87t 。2 鉆孔灌注樁施工21 施工設備（見表1）表 1施工設備設備名稱型號數(shù)量備注沖擊鉆機CJ2000-17 套泥漿泵3PNL7 臺吊車YQ-161 臺十字鉆頭9003個十字鉆頭10003個加工成 1300mm鉆頭十字鉆頭12002個加工成 1300mm鉆頭十字鉆頭1500

5、3個加工成 1600mm鉆頭五角鉆頭20002個灌漿漏斗3m31個灌漿漏斗5m31個攪拌機350L2臺灌漿導管 250（ 50m）2套22 工藝流程樁位放樣埋設護筒鉆機安裝就位鉆機成孔制作鋼筋籠檢孔安放鋼筋籠下導管輕排泥漿混凝土灌注拔鋼護筒移機直下樁位。23 施工工藝231 樁位測放由專職測量人員按設計圖及現(xiàn)場軸線定位樁對孔位坐標及高程進行測放及校核，控制誤差 20mm.232 埋設鋼護筒在開挖護筒前， 必須用十字交叉法將技術員交給的點引入開挖范圍之外，以便護筒開挖完成后，將樁位重新引入孔內。引樁必須牢固，且不易破壞，不與其它設備相沖突。 引樁固定后必須請技術員復核位置及相關數(shù)據(jù)。護筒用 5m

6、m厚的鋼板卷制，其內徑比鉆頭直徑大200mm。直徑誤差20mm 。護筒口高出地面200mm為便于下放起拔， 護筒上對稱焊吊環(huán)。 埋設護筒時， 護筒中心軸線應對正測定的樁位中心，其偏差20mm ，并嚴格保持護筒的垂直。埋設護筒時，先確定護筒的正確位置， 然后用粘土分層回填夯實，以起到緊固護筒和底口止水的作用，防止護筒偏斜或漏、涌水現(xiàn)象發(fā)生。護筒埋入地下的深度不得小于護筒長度的2/3 ，以確保護筒的穩(wěn)定。 護筒固定后宜盡快將樁位引入孔內，以防止引樁被破壞后卟能恢復樁位?；謴蜆段稽c后，工程技術人員必須復核。233場地平整，鉆機就位鉆機安裝前必須有以個平整穩(wěn)定的鉆機平臺. 平整多挖少填，以防止新填土硬

7、度、密實度不夠，平臺軟度不均，而導致鉆機在鉆進過程中傾斜。當鉆機平臺土的硬度不夠時或軟硬不均時， 宜用鋼板墊底，尤其是鉆機前部。鋼板安裝好后，再用 3 根相對平行的枕木將鉆機墊起。鉆機移位后，應精心對中、整平，確保樁位準確，鉆機平整穩(wěn)定。確保施工中不發(fā)生傾斜、移位。鉆頭中心與樁孔中心偏差 20mm。234鉆進成孔開孔時應先在護筒內加滿泥漿，地層較松散時， 應向孔內投入適量粘土， 用小沖程（不宜大于1m）開孔鉆進。正常沖擊鉆進，應在鋼絲繩上作記號控制沖程，沖擊鉆頭到底后要及時收繩提起，防止鋼絲繩纏卷鉆具或反纏卷筒。在粗砂層沖擊鉆進時，應多投粘土，加強護壁，防止?jié)B漏，沖程22.5m。沖擊鉆頭磨損較

8、快，應經常檢修補焊。無軟弱土層沖擊鉆進時，應采用較大沖程鉆進，泥漿相對密度宜控制在1.3-1.5Kg/L 。項目技術人員應根據(jù)鉆孔排渣判斷地基地層，到達設計地層后， 將鉆孔上焊接取心， 確定樁孔已進入中風話層的深度達到設計要求后及時請甲方和現(xiàn)場監(jiān)理人員驗孔。235 鋼筋籠制作鉆進施工的同時進行鋼筋籠制作，制作按設計圖紙及有關規(guī)范進行，鋼筋規(guī)格、間距、焊接、搭線長度、平直度等均符合設計要求。因在終孔前不能確定樁長及鋼筋籠長，在每套鋼筋籠制作時先按9m制作 3 節(jié)籠，籠長確定后，再計算需要將鋼筋籠增減的長度， 在鋼筋籠安裝前接好。 主筋焊接方式采用單面搭接焊。236 檢孔樁孔鉆至設計深度后，孔深、

9、孔徑、孔垂直度用系有測繩的長度為6m的檢孔器檢測。檢測鉆孔時， 用細鋼絲繩吊住檢孔器， 在重力作用下讓其自由下落至孔底。237 安放鋼筋籠單個鋼筋籠最長為28.4m，分為 3 節(jié)鋼筋籠制作，孔口焊接，單個鋼筋籠焊接最重達 3.6t ，單節(jié)鋼筋籠最重達1.2t ，加強鋼筋為 18mm的鋼筋，為防止鋼筋籠變形， 在加強鋼筋圈內加十字形臨時撐筋。此撐筋在安裝鋼筋籠時， 在孔口取下。為防止鋼筋籠起吊時變形，采用空中轉身法安裝。 用吊車雙鉤將鋼筋籠吊起，鋼筋籠吊到空中后，再將小鉤下放，大鉤提升而將鋼筋籠掉得豎直，有效地防止了鋼筋籠起吊過程中鋼筋籠彎曲的現(xiàn)象。238 下導管、清排泥漿安裝好鋼筋籠后， 即可

10、下灌注導管。 下導管時，對每節(jié)導管均按自上而下的順序依次進行量測長度并編號記錄。 導管安放到位后，通過導管向孔底泵送泥漿，使孔底沉渣得到進一步的清理，使孔內濃泥漿得到置換， 以使孔內泥漿濃度滿足灌注前濃度要求（泥漿密度1.15Kg/L ，粘度 25s，含砂率 4%）。239水下混凝土灌注開始灌注混凝土時， 首斗灌注量必須保持導管埋深1m。灌注開始后， 應連續(xù)進行。當導管內混凝土不滿時， 應徐徐地灌注，防止在導管內造成高壓空氣囊。在關注過程中，應經常探測孔內混凝土深度，及時拆卸導管，調整導管深埋。導管的深埋一般控制在2 6m。確保不將導管拔出混凝土面。灌注至距樁頂5m左右時，應適當加大導管埋深，

11、增加混凝土上反頂力，密實樁頂混凝土。灌注過程中應利用導管多次反插，對混凝土進行振搗。對樁徑1.2m 的樁，其樁頂超灌高度為 1 倍樁且 0.8m；對樁徑 1.2m的樁為 0.7 倍的樁徑且 1.0m。2310拔鋼護筒混凝土灌注結束后，及時用吊車將鋼護筒拔出。3 施工中遇到的問題及處理31 漏漿20 、 30、32、44、46、57 號樁等都在孔深30m 左右（進入粉砂巖）時出現(xiàn)了嚴重的漏漿，孔內泥漿面在1 3min 內下降達 20m，對孔壁的穩(wěn)定造成嚴重的威脅。其中 46 號樁因為孔內泥漿突然下降達20m之多，導致孔壁塌孔。對此事故的處理是首先保證孔內壓力，防止孔壁塌孔， 保證鉆孔及設備的安全

12、，迅速向孔內注泥漿，如泥漿不足，清水也可以，有壓力才有可能保證孔壁的穩(wěn)定。在注泥漿的同時，必須向孔內投粘土，將孔底的裂縫填住，止住漏漿。另外還采取 2 項措施：一是每根樁開孔時在孔口備3的粘土，以備緊急之用；45m二是每根樁鉆到30m左右時，先向孔內投置粘土，以防突然漏漿或減少漏漿量。32 孔底沉渣控制措施3/最大孔徑達 2m，最大孔深達 33m，而項目部現(xiàn)有的泥漿最大泵速10m h，攜渣難，孔底沉渣難控制。我們在施工中采取了以下措施。（ 1）在泥漿中投入適量的堿，增加泥漿的濃度，增強泥漿的攜渣能力，以便更好地清孔。（ 2）在泥漿循環(huán)時，采用雙泵供泥漿，增加泥漿的流動速度，從而提高泥漿的攜渣能

13、力，能更好地清孔。（ 3）采用二次清孔法。鉆進終孔后，立即進行第一次清孔。鋼筋籠固定，導管安裝好后， 為排除鋼筋籠安放時將孔壁泥土刮進孔內， 需進行第二此沖孔。 導管下入孔內后，接上特制接頭，進行第二此清孔，二次清孔時，將導管逐漸下入到距孔底 100 200mm。在清孔過程中要逐漸降低泥漿密度，以便孔內泥漿達到灌漿時的要求。用測錘探測孔深，將孔底沉渣厚度控制在50mm以內。33 樁孔偏斜331 樁孔偏斜預防在類似地層的鉆孔灌注樁發(fā)生偏孔大致有3 種原因：一是探頭石，在鉆進過程中，鉆頭遇到大漂石，一部分在孔內，一部分在孔外，鉆頭底下是一半硬、一半軟，導致鉆頭偏斜，而引起樁孔偏斜；而是在層位變化點

14、時，下部的硬層起伏較大，鉆頭底部受力卟均，引起鉆孔偏斜；三是鉆機移位引起的鉆孔偏移。偏斜檢查及預防：鉆孔偏斜后，鋼絲繩都會發(fā)生傾斜， 鋼絲繩擺動幅度較大。在鉆進過程中要勤檢查勤觀察，用垂線檢查鋼絲繩是否垂直， 觀察鋼絲繩拉起過程中的擺動情況， 同時通過保護樁檢查鋼絲繩是否偏移。一旦發(fā)現(xiàn)孔位偏斜， 要立即采取措施糾正。 另外要琴測孔深， 進入砂卵石層后要注意聽錘擊聲音，一旦遇到大漂石要將沖擊行程放小，采用點錘（沖進鉆進時松動鋼絲繩不多，鉆頭底部剛著地）鉆進，進入易發(fā)生偏斜的部位要將鉆頭棱角修直，圓角鉆頭最易發(fā)生鉆孔偏斜。332 偏斜事故處理發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜時，應立即停鉆，測量開始偏斜的部位，確定斜孔

15、的深度，然后擬定事故處理方案。 當偏斜發(fā)生在土層及卵石層時，可將鉆頭修直， 并在棱角部分加焊鋼片，從開始偏斜部分考試刮孔，由上至下，可逐漸將孔修正。當偏斜進入中風化基巖后，必須用與基巖強度接近、粒徑300 350mm的塊石或卵石回填至基巖面， 石塊中需加入適量的粘土。之后用小沖程沖擊成孔， 此時應防止發(fā)生卡鉆。34 卡鉆掉鉆卡鉆事故大致可分成以下3 種情況：一是鉆渣卡鉆； 二是鉆孔偏斜后， 鉆頭卡??；三是埋鉆。為防止卡鉆，必須勤修鉆頭，保證鉆頭外表平順，棱角分明。勤檢查孔斜，盡早發(fā)現(xiàn)斜孔，避免卡鉆；當發(fā)生漏漿時，不能填粘土太多；填土后鉆孔時沖程不能太大， 沖程偏大后， 極易將鉆頭打入孔內埋??；

16、每次停鉆后再次開鉆時，應由低沖程逐漸加大到正常沖程，以免埋鉆卡鉆?？ㄣ@掉鉆后首先用打撈鉤打撈，將鉆頭腰帶鉤住后， 然后用吊車或吊車與鉆機一起用力，將鉆頭拔出。若拔不出，可用其它外力將鉆頭松動后，再用強力將其拔出。35 梅花孔351 事故 146 號樁終孔后檢孔時，發(fā)現(xiàn)檢孔器在孔深5m左右時放不下去，用泥漿泵將泥漿抽到 5m左右時，清楚地看見孔內呈梅花形。原因分析：在此樁開孔當天， 因有一根樁灌注混凝土， 吊車將其泥漿鉤堵住，無法沖孔以至孔內泥漿太濃，鉆頭在孔內無法旋轉，而導致梅花孔。為了防止此類事故的發(fā)生，一旦發(fā)現(xiàn)孔內泥漿密度達到1.5Kg/L ，必須用泥漿沖孔，將泥漿濃度調稀，否則停鉆。35

17、2 事故 249 號樁終孔后檢孔時，發(fā)現(xiàn)檢孔器在孔深27m 左右時防不下去，用泥漿泵將泥漿抽到 5m左右時，清楚地看見孔內呈梅花形。原因分析：在此孔鉆進27m時，發(fā)現(xiàn)鉆頭需要加焊，焊工將鉆頭焊好后，發(fā)現(xiàn)鉆頭直徑比原來的鉆頭大了4cm，在沒整改的情況下開始鉆進。鉆頭偏大后，孔壁將鉆頭卡緊，鉆頭無法旋轉而導致成梅花孔。事故處理：將十字鉆頭用粗鋼筋把四角間的園缺連接起來，以使鉆頭下形成一整圓，然后反復掃孔，將孔內梅花部分掃入孔底，然后在孔底重新沖擊成孔，消除梅花孔。4 結語經過 3 個月的努力，圓滿完成了 57 根樁的施工，總進尺達 1834m最終樁基質量驗收結果為48 項目的施工，筆者有以下幾點體會：（?。┐祟惖貙又秀@孔灌注樁的施工不僅需要性能優(yōu)異的配套機械設備，更需要一支技術過硬、經驗豐富、工作細心的施工隊伍。（ 2）施工前應針對工程特點制定一套詳盡可行的施工組織方案，方案中應對此項目施工中可能出現(xiàn)的各種質量事故進行預測分析，并提出切實可行的處理預案。