余深孜 門敬偉 中國水利水電第八工程局有限公司

鉆孔灌注樁在設(shè)計過程中確定的施工工藝均含有一定的意義，準(zhǔn)確理解設(shè)計施工工藝意圖有利于成樁質(zhì)量控制，現(xiàn)對常見旋挖施工工藝對成樁質(zhì)量的影響進(jìn)行對比探討。

一、不同樁型特點與質(zhì)量控制要點

按樁的性狀和豎向受力情況，樁基可分為摩擦型樁和端承型樁兩大類。在施工中，只有對兩種類型的樁基有充分的認(rèn)識和區(qū)分，才能在施工中更好的完成樁基的施工。可以從以下四個方面來區(qū)別：

1.定義的區(qū)別：端承型樁（地基承載力≥600Kpa），指樁頂垂直荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力分擔(dān)，但樁端阻力分擔(dān)較多，樁端一般進(jìn)入中等密度以上的砂礫土層，或中等風(fēng)化、微風(fēng)化、新鮮基巖的頂部。這種樁的側(cè)摩阻力雖然是次要的，但也不容忽視。

支承樁是一種端承樁，即樁身穿過軟土層，樁端設(shè)置在致密砂礫土層中，或位于中風(fēng)化、微風(fēng)化、非風(fēng)化硬巖層頂部，樁頂豎向荷載主要由樁端阻力承擔(dān)，但樁側(cè)阻力很小可以忽略。

摩擦樁（地基承載力≤600kpa）是指豎向荷載由樁側(cè)阻力和樁端阻力分擔(dān)，但樁側(cè)阻力分擔(dān)較大荷載的樁。摩擦樁樁端持力層一般為固體粘土、粉土和砂土，樁長直徑比不大。摩擦樁是一種摩擦樁，它的豎向荷載主要由樁側(cè)阻力承擔(dān)，但樁端阻力很小，可以忽略不計。

2.施工中的區(qū)別：摩擦力是樁身承受樁頂荷載時，樁身與周圍巖土之間的摩擦力。

端阻力是將樁端（樁底）置于強度較高的巖土層（又稱地基承載層）上，樁端下的巖土層在荷載傳遞到樁端時承擔(dān)荷載。

因此，有必要注意摩擦樁與端承樁的區(qū)別：在施工端承樁時，不得擾動或破壞樁端土體的結(jié)構(gòu)和強度，應(yīng)努力保護(hù)樁端土體的強度，不允許樁端土體被水侵蝕，必須清理樁端的空隙土和浮渣，否則會導(dǎo)致樁端沉降。

樁端應(yīng)平整或臺階狀，無斜坡，樁端巖石中若有松動的巖石，應(yīng)將其移除。在摩擦樁施工中，要注意保護(hù)和增加摩阻力，使樁周土墻變得粗糙，不擾動和破壞樁周土體的結(jié)構(gòu)和強度，不讓樁周土體受到水的侵蝕等。

3.成孔后地質(zhì)核查的區(qū)別：樁基成孔后要進(jìn)行地質(zhì)核查，對照是否和設(shè)計地質(zhì)相符。

端承樁在鉆進(jìn)過程中，每2m取一次渣樣，在地質(zhì)變化比較大的地方，每50cm取一次樣，作為成孔后的地質(zhì)核查依據(jù)。成孔后地質(zhì)核查要求每個橋墩的第一根樁均要設(shè)計院人員到場，施工單位人員和監(jiān)理單位人員共同到場進(jìn)行地質(zhì)核查，核查內(nèi)容包括地質(zhì)情況的變化、渣樣的現(xiàn)場確認(rèn)、入巖的深度（就是進(jìn)入最后一層巖層的深度），若地質(zhì)情況與設(shè)計相符，并且入巖深度滿足設(shè)計要求，則可以進(jìn)行下一步驟的施工，若不滿足以上條件則需要繼續(xù)鉆進(jìn)或進(jìn)行設(shè)計變更。

摩擦樁則只需要第一根樁設(shè)計院人員到場，剩余樁基施工時只需要施工人員做好記錄，監(jiān)理人員見證，然后將結(jié)果送給設(shè)計院即可，但要留有影像資料。摩擦樁在鉆進(jìn)過程中，每2m取一次渣樣，在地質(zhì)變化比較大的地方，每50cm取一次樣，作為成孔后的地質(zhì)核查依據(jù)，但是摩擦樁按一定批量設(shè)計院到場一次，進(jìn)行現(xiàn)場對照，看是否設(shè)計與實際相符，若不符合情況則進(jìn)行設(shè)計變更。一般摩擦樁只要地質(zhì)情況不發(fā)生大的變化，就可以按摩擦樁正常施工。

4.清孔后的區(qū)別：在樁基成孔后，將鋼筋籠下好，導(dǎo)管安裝好，開始進(jìn)行清孔，清孔后兩種樁相同之處為：泥漿比重均為：不大于1.1；含砂率均為：不大于2%；黏度均為：17-20s。但是端承樁和摩擦樁最大的區(qū)別就是沉渣厚度，端承樁為：≤5cm；摩擦樁為：≤20cm；端承樁沉渣厚度若過大，則會產(chǎn)生沉降，所以沉渣厚度一定要進(jìn)行控制，要控制在5cm以內(nèi)。

以上為端承樁和摩擦樁的區(qū)別，只有區(qū)別好這兩種樁基，才能對樁基施工進(jìn)行很好的控制，樁基的質(zhì)量才能有所保證。

二、不同清孔工藝的特點與質(zhì)量控制要點

（1）泥漿正循環(huán)清孔：泥漿正循環(huán)清孔工藝是將泥漿泵抽出的泥漿通過橡膠軟管與孔口處的灌漿樁連接，將泥漿送至孔底，將泥漿懸浮送至孔底，將泥漿帶至孔底，再通過樁導(dǎo)管與孔壁之間的空隙返回地面，流入循環(huán)溝、沉淀池，進(jìn)入泥漿池循環(huán)。正循環(huán)靠泥漿攜帶與懸浮沉渣清孔，不適宜于大直徑與孔深較深的樁。正循環(huán)二次清孔工藝原理見圖1。

圖1 正循環(huán)二次清孔工藝原理示意圖

泥漿正循環(huán)清孔質(zhì)量控制要點：

1）選擇合適的泥漿泵，泥漿流量過大，沖刷孔壁過大，易塌陷。在實際施工中，以流量和揚程作為泥漿泵選型的依據(jù)，根據(jù)樁孔直徑可配制功率在12-30kw之間的3pn泥漿泵。

2）可以減少管接頭，避免管徑和運行方向的劇烈變化，降低泥漿循環(huán)系統(tǒng)的阻力和局部阻力消耗。

3）在泥漿循環(huán)過程中，泥漿循環(huán)系統(tǒng)中含有較多的粗顆粒或巖渣，這些粗顆粒或巖渣會反復(fù)循環(huán)進(jìn)入井眼，影響井眼凈化效果。定期清理沉淀池和污泥池的污泥，擴(kuò)大和加長污泥循環(huán)溝。

4）在清孔過程中，根據(jù)清孔效果，及時提升、放置管子，左右移動管子，加速孔底沉渣，達(dá)到快速清孔效果。

（2）泵吸泥漿反循環(huán)清孔

為保證清孔符合設(shè)計規(guī)范要求，大樁和深樁一般采用泥漿泵吸入反循環(huán)清孔技術(shù)。泵吸反循環(huán)二次井眼清理是利用砂泵將泥漿吸入管道與井壁之間的環(huán)形空間內(nèi)的孔底，再吸入充填管道內(nèi)腔，然后上升至地下泥漿循環(huán)系統(tǒng)。經(jīng)過泥漿沉淀池處理后，由泥漿池和泥漿循環(huán)溝注入孔內(nèi)。泵吸反循環(huán)二次清孔具有吸力大、清孔時間短、清孔底部干凈的特點。泵吸反循環(huán)清孔工作原理見圖2。

圖2 泵吸反循環(huán)清孔工作原理示意圖

泵吸反循環(huán)清孔質(zhì)量控制要點：

1）井眼清理需要增加6bs 反循環(huán)砂泵。整個循環(huán)系統(tǒng)的管路布置復(fù)雜，反循環(huán)現(xiàn)場操作專業(yè)，真空度難以形成。

2）負(fù)壓對孔壁穩(wěn)定性有一定影響，對于深粉土厚砂層樁孔應(yīng)控制反循環(huán)流動。

3）清理鉆孔時，應(yīng)注意保持護(hù)筒內(nèi)泥漿表面水頭的高度，保持回流泥漿體積與吸入量之間的平衡?？刂屏蠞{的性質(zhì)和參數(shù)，處理廢料漿和廢渣是十分必要的。

（3）氣舉反循環(huán)清孔

氣舉反循環(huán)清洗孔是將鍍鋅管插入管內(nèi)約2/3孔深，將高壓空氣送入2/3孔深，與管內(nèi)泥漿混合，充氣后在管內(nèi)形成低壓區(qū)，連續(xù)通風(fēng)管道內(nèi)外壓差不斷增大。當(dāng)壓差達(dá)到一定值時，平衡被打破，泥漿被迫在高壓下從管道中排出。氣舉反循環(huán)原理見圖3。

圖3 氣舉反循環(huán)原理示意圖

氣舉反循環(huán)清孔質(zhì)量控制要點：

1）氣舉反循環(huán)裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜，必須在實際工作前進(jìn)行調(diào)整和優(yōu)化，尤其是空壓機(jī)的選擇和進(jìn)氣管的合理長度。

2）氣舉反循環(huán)可能在樁孔底部產(chǎn)生吸力負(fù)壓。

3）在反循環(huán)作業(yè)中，保護(hù)筒內(nèi)泥漿水位的水頭高度應(yīng)保持不變，返入井眼的泥漿量應(yīng)與吸入量保持平衡，防止井眼塌陷。

（4）旋挖鉆斗清孔（無泥漿循環(huán)清孔）

旋挖鉆斗清孔即利用專用的撈渣鉆斗清除孔內(nèi)的沉渣，在鉆進(jìn)成孔過程和灌注混凝土前，不需要使用泥漿正循環(huán)或反循環(huán)進(jìn)行孔內(nèi)清孔的一種清孔方式。這種清孔方式，主要由旋挖鉆斗撈取鉆孔底沉渣，同時依靠泥漿保護(hù)孔壁的穩(wěn)定性和懸浮泥沙的作用，使孔內(nèi)泥漿中的粗顆或鉆渣在較長時間內(nèi)處于懸浮狀態(tài)，安裝鋼筋籠和澆注管后，孔底保持少量或無泥沙。

旋挖鉆斗清孔質(zhì)量控制要點：

1）做好孔口、孔壁的保護(hù)。采用旋挖撈渣鉆斗清渣，應(yīng)充分做好孔口護(hù)筒埋設(shè)，保護(hù)筒內(nèi)泥漿水頭高度應(yīng)有效保持，以防止鉆進(jìn)過程中孔口塌陷和孔壁塌陷。由于樁徑大，每次旋挖鉆斗提離孔口前，護(hù)筒內(nèi)泥漿面都會下降1.2m左右，此時需進(jìn)行及時補漿，維持護(hù)筒內(nèi)液面高度。

2）采渣船結(jié)構(gòu)合理。鉆至樁孔設(shè)計承載層深度后，采用挑斗無壓旋轉(zhuǎn)多次，使樁底盡可能平整，鉆孔導(dǎo)渣板盡可能短或平整，使孔底渣土進(jìn)入筒體，導(dǎo)渣板高度越小，除渣效果越好。根據(jù)截渣斗的底部形狀，對清渣鉆斗的底部鉆孔結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，以減小導(dǎo)向板和中心錐的高度。

3）泥漿管理是關(guān)鍵。旋挖鉆機(jī)應(yīng)成立專門的泥漿隊，派人負(fù)責(zé)泥漿調(diào)制和管理。

4）控制泥漿性能是回轉(zhuǎn)鉆斗清渣過程中的關(guān)鍵。為了實現(xiàn)無泥漿循環(huán)洗井，必須科學(xué)合理地掌握泥漿配置，動態(tài)地使用泥漿。如：上部土層鉆進(jìn)時間短，此時應(yīng)適當(dāng)加大泥漿比重，維護(hù)孔壁穩(wěn)定；巖層鉆進(jìn)回轉(zhuǎn)阻力大，時間相對較長，泥漿比重可適當(dāng)降低；終孔后旋挖鉆斗撈渣處理后，由于需要安放鋼筋籠、灌注導(dǎo)管，此時將泥漿調(diào)制成低比重、高粘度，使底部段泥漿形成絮狀和稠度，提升泥漿的懸浮能力，避免泥漿內(nèi)固相顆粒沉入孔底。

5）采用鉆具排渣后，縮短了輔助作業(yè)時間，立即將樁身混凝土澆入罐籠，減少了孔底沉渣量。

三、不同護(hù)壁材料特點與質(zhì)量控制要點

目前，旋挖鉆孔樁護(hù)壁泥漿主要分為膨潤土泥漿和化學(xué)泥漿。膨潤土泥漿對成孔有良好的效果，但泥漿層過厚，放置時間過長會削弱摩擦樁的側(cè)摩阻力，孔內(nèi)泥漿不均勻，部分懸浮物逐漸下沉到孔底形成沉積物，費時費力。

四、總結(jié)

化學(xué)泥漿的堵塞效果與膨潤土泥漿相當(dāng)。鉆進(jìn)后，孔內(nèi)泥漿穩(wěn)定，鉆進(jìn)殘渣少，二次沉淀少，凝結(jié)時間長。其次，根據(jù)對攪拌過程的分析，膨潤土泥漿需要專門的攪拌人員，具有攪拌時間長、攪拌難度小、配套工具多等缺點?；つ酀{具有綠色環(huán)保、使用簡單、體積小、使用方便、不需要專門人員，只需鉆機(jī)操作人員準(zhǔn)備、快速制漿、用工具少等優(yōu)點。但代價更高。