【摘 要】本文通過筆者工程實(shí)踐總結(jié)，針對(duì)超長鉆孔灌樁主要施工方法及質(zhì)量控制進(jìn)行敘述。

【關(guān)鍵詞】超長鉆孔灌注樁；施工方法；質(zhì)量控制

前言

隨著我國經(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。上海港匯廣場位于徐家匯，占地面積5萬平方米，55層辦公塔樓2幢，35層住宅樓2幢，其余為12層裙樓。基礎(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φ850mm×83m共556根，T2為φ800mm×80m共586根。本文以上海港匯廣場樁基工程施工為例，介紹了超長鉆孔灌樁成孔、成樁的主要施工技術(shù)及事故處理方法和防治措施。

一、成孔、成樁施工要點(diǎn)

1.泥漿的配制

泥漿是超長鉆孔灌注樁施工質(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)層段添加膨潤土或增加化學(xué)處理劑（純堿和CMC）。

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錘校驗(yàn)。

3.鉆進(jìn)

在鉆進(jìn)過程中針對(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③、④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)添加膨潤土或提粘化學(xué)處理劑。另外，⑤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，增強(qiáng)護(hù)壁能力，并不斷上、下竄動(dòng)鉆頭，檢測孔徑形狀。⑤層中層位復(fù)雜，其本身層位替換及④層與⑤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。

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。

5.灌注導(dǎo)管埋入砼面的深度

水下砼灌注過程中，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。卸導(dǎo)管前，應(yīng)用重錘測繩測量砼面位置，并根據(jù)砼灌注量計(jì)算復(fù)核無誤后方可卸管。砼面位置大于40米時(shí)，每次宜卸一節(jié)。

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。

二、事故分析及質(zhì)量控制措施

1.孔斜

造成孔斜的原因有： 鉆機(jī)安裝時(shí)，支撐不好、地層軟硬不均勻，操作時(shí)在易斜孔段不適當(dāng)加壓鉆進(jìn)、轉(zhuǎn)速過高造成晃動(dòng)等因素引起鉆機(jī)整體或鉆頭在鉆孔過程中發(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。

2.縮徑和擴(kuò)徑

液性指數(shù) IL＞0.75呈軟塑狀態(tài)和流塑狀態(tài)的粘性土而在 IL＞1.0 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。

防治的主要措施是加強(qiáng)對(duì)孔徑的檢測與控制，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。

經(jīng)過多年的實(shí)踐， 一些樁身混凝土質(zhì)量沒問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)測和動(dòng)測資料都顯示有強(qiáng)烈擴(kuò)徑現(xiàn)象，通過再次復(fù)壓也提高不多?？梢哉J(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.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；下沉過多，給土建施工帶來麻煩和損失。

原因分析：鋼筋籠放置初始位置過高或過低；混凝土流動(dòng)性過小，導(dǎo)管在混凝土中埋置深度過大(6m以上)鋼筋籠被混凝土頂托上浮；導(dǎo)管掩埋過長，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)確無誤，并與孔口固定牢固。為防止鐵絲拉長下沉或頂住上升力，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1.5～2m，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6m，便于轉(zhuǎn)動(dòng)移位；鋼筋籠上升時(shí)，停止?jié)补嗷炷?，檢查埋管深度，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。

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程不連續(xù)是造成斷樁的重要原因，灌注過程中發(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長，鋼筋籠變形，灌注時(shí)間過長，混凝土已初凝，內(nèi)阻力成倍增長，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大，加上籠內(nèi)已有一定高的混凝土使導(dǎo)管無法提升。

卡管：骨料級(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)輸路程過長，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，要求灌注過程連續(xù)、快速，防止出現(xiàn)上述埋管、卡管及其他情況。

三、結(jié)束語

超長樁形似細(xì)長桿件，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足上述要求。為保證工程質(zhì)量，除提高施工工藝外，還必須提高施工人員職業(yè)素質(zhì)，完善管理水平，以工序控制和事前控制為主，建立系統(tǒng)化的動(dòng)態(tài)管理制度和方法。港匯廣場樁基工程經(jīng)上海市建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督總站核驗(yàn)為優(yōu)良工程。并且創(chuàng)造上海軟土地基鉆孔灌注樁單樁極限承載力達(dá)14000kN的紀(jì)錄。

參考文獻(xiàn)

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