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鉆孔灌注樁適用于大多數(shù)較為復(fù)雜的地質(zhì)情況的施工，但是無法直接觀察其施工過程，成樁后也不能開挖驗收，因此鉆孔灌注樁是易出現(xiàn)質(zhì)量問題的基礎(chǔ)形式之一。

鉆孔灌注樁技術(shù)優(yōu)勢雖然比較多，但是因地質(zhì)情況較為復(fù)雜，也會經(jīng)常出現(xiàn)技術(shù)問題，比如孔壁坍塌、樁基縮徑、鋼筋籠上浮、斷樁、樁身混凝土質(zhì)量差等問題，因此在實際施工過程中要嚴格按照相關(guān)流程嚴把質(zhì)量關(guān)，確保施工的順利完成。

1 鉆孔灌注樁施工

1.1 施工工藝流程

機械平臺搭設(shè)→施工放樣→架設(shè)鉆機設(shè)備、打入護筒→成孔→清孔底沉渣→檢驗孔深→鋼筋籠安裝就位→沖渣清孔→導(dǎo)管安裝→混凝土澆筑→質(zhì)量檢驗。

1.2 施工機械和方法的選擇

根據(jù)鉆渣取出方法的不同，鉆孔具體可分為螺旋鉆孔、正反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆孔、潛水鉆機鉆孔、沖抓鉆孔、旋挖鉆機鉆孔以及鋼絲繩式?jīng)_擊鉆孔。沖擊鉆成孔灌注樁適用于黃土、黏性土或粉質(zhì)黏土和人工雜填土層，特別適合在有孤石的砂礫石層、漂石層、硬土層、巖層中使用。

泥漿是沖擊鉆成孔的關(guān)鍵點之一，鉆孔泥漿具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具、增大靜水壓力、在孔壁形成泥皮、隔斷孔內(nèi)外滲流、防止塌孔的作用。泥漿含沙量一定要小，且泥漿的稠度要適宜，稠度太高則鉆孔速度慢，太低則容易塌孔。

1.3 測量放樣方法的選擇

測量需要設(shè)置三角閉合測量控制網(wǎng)，按照施工規(guī)范的相關(guān)要求，需要對每個測量點進行復(fù)核測量，采用坐標放樣對樁基進行定位放樣，并且設(shè)置明顯的控制點，以便隨時進行復(fù)核。

1.4 樁基護筒的埋設(shè)

按照實際地質(zhì)情況需要對樁基上部埋設(shè)鋼護筒，以保證樁口孔壁的穩(wěn)定，通常鋼護筒每節(jié)段長2m，對于有流沙或上部地質(zhì)情況較差的需要加長護筒，護筒外側(cè)刃角每隔2m架設(shè)1道鋼板箍進行加強。

2 鉆孔樁質(zhì)量控制

文章以云浮羅定至茂名信宜（粵桂界）高速公路TJ14標（K111+620～K122+600）圍垌大橋9#摩擦樁樁基為例。該樁基所處位置地勢較為平坦，地面高程起伏變化較小，為了加快施工進度，保證施工作業(yè)質(zhì)量，此項目選用沖擊鉆機進行成孔作業(yè)。該樁基地質(zhì)分布如圖1所示。

圖1 圍垌大橋9號摩擦樁樁基地質(zhì)情況示意圖（單位：m）

2.1 樁基樁位放樣

利用布設(shè)的測量控制網(wǎng)對樁基的中心進行放樣，定位護筒位置并進行打設(shè)，護筒打設(shè)完畢后對樁位進行檢查復(fù)核，以保證樁位精確。

2.2 樁孔泥漿制備

根據(jù)樁的鉆孔土樣報告和實際地質(zhì)情況可知，該樁基上層主要是粉質(zhì)黏土和全風(fēng)化花崗巖，在樁基鉆進過程中每半小時測定一下泥漿比例，根據(jù)現(xiàn)場實際撈渣情況及時調(diào)整泥漿比重。此次泥漿指標要求如下：泥漿相對密度為1.10～1.35，泥漿稠度為18～24Pa·s，泥漿膠體率不小于95%，含砂率不大于4%，pH值大于6.5。

2.3 施工過程中成孔問題及應(yīng)對措施

（1）護筒出現(xiàn)位移或傾斜，護筒下沉并冒水，造成孔位偏斜甚至影響施工。①原因：土體軟弱，承載力差，護筒周邊土體密實度不夠，護筒埋設(shè)后水位壓力差導(dǎo)致護筒受力不均勻。②應(yīng)對措施：護筒坑底和四周換填黏土夯實，在護筒周邊適當高度設(shè)置泄水孔保證內(nèi)外水位壓力平衡；開始鉆進宜慢不宜快，因為護筒刃腳周圍土層密實需要反復(fù)沖擊擠壓密實。

（2）樁孔的孔壁在成孔過程中或成孔以后部分樁體由于夾層等原因出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象，泥漿有氣泡冒出或護筒泥漿水位突然下降，很有可能出現(xiàn)了塌孔。①原因：出現(xiàn)此問題大多是由于泥漿配比不合適或地質(zhì)情況不好，有夾層；護筒埋設(shè)不到位，筒內(nèi)水位不高就會在鉆機提鉆后水位下降導(dǎo)致孔內(nèi)上部塌孔，鉆機鉆頭在提升較快時也會引起灌注樁塌孔；成孔后，對鉆孔進行檢測時停留時間過長或在鋼筋籠下放過程中對樁孔壁的擾動都可能造成塌孔。②應(yīng)對措施：土質(zhì)松散時要將土體壓實，改進泥漿的比重和稠度；加長護筒伸入土質(zhì)較堅硬的土層；在鋼筋籠制作過程中，要保證鋼筋籠外觀平整，防止鋼筋籠變形等情況的發(fā)生；吊裝時鋼筋籠垂直進入孔內(nèi)，盡可能避免對孔壁形成沖擊碰撞；從成孔到灌注應(yīng)控制在相應(yīng)規(guī)范允許的時間范圍之內(nèi)。

（3）樁孔在成樁過程中部分截面孔徑縮徑。①原因：泥漿的比重和稠度較小，使周邊土吸水量增加引起膨脹，孔壁邊部土體疏松，或由于臨近樁基施工引起樁孔內(nèi)土層擾動產(chǎn)生縮徑。②應(yīng)對措施：泥漿應(yīng)嚴格按照要求配制，控制好泥漿的比重和稠度，降低泥漿的失水率；當樁間距小于相應(yīng)規(guī)范允許的最小間距時，需間隔1～2根樁基進行跳打，并嚴禁相鄰樁基同時進行施工。

（4）樁孔出現(xiàn)傾斜或彎曲現(xiàn)象，垂直度不滿足相關(guān)要求。①原因：樁基作業(yè)場地不平整或鉆機在鉆進過程中機架不穩(wěn)導(dǎo)致產(chǎn)生晃動，打孔過程中錘不能穩(wěn)定落下，造成樁孔護筒的偏斜和孔位偏斜，再加上地層孤石或地下障礙物的影響，使鉆孔的垂直度不滿足要求。②應(yīng)對措施：鉆機施工前需對場地進行平整壓實，以保證作業(yè)機械在作業(yè)過程中安裝穩(wěn)固；沖孔作業(yè)過程中每2～3m觀察孔位的變化，若鉆孔較深且孔位偏差較大，需要回填后重新沖擊成孔。

（5）孔底殘留的泥沙層過厚。①原因：泥漿配比不滿足孔壁穩(wěn)定的稠度要求，清孔不徹底、清孔后靜置時間太長等，都是導(dǎo)致樁基澆筑沉渣太厚的原因。②應(yīng)對措施：嚴格按照要求進行泥漿配制；樁基成孔完成后，需對孔底沉渣進行置換，其中抽漿法清孔較為徹底，不能用加深鉆孔深度的方式代替清孔；盡可能在成孔后快速澆筑樁體。

2.4 樁基礎(chǔ)的質(zhì)量控制

（1）鋼筋籠上浮。①原因：混凝土在進入鋼筋籠底部時澆筑速度太快；鋼筋籠未采取固定措施。②應(yīng)對措施：澆筑混凝土前，應(yīng)將鋼筋籠固定在孔位護筒上，當混凝土上升到接近鋼筋籠下端時，應(yīng)放慢澆筑速度，減小混凝土面上升的動能作用，以免鋼筋籠被頂托而上?。划斾摻罨\被埋入混疑土中有一定深度時，再提升導(dǎo)管，減少導(dǎo)管埋入深度，使導(dǎo)管下端高出鋼筋籠下端有一定距離時再按正常速度澆筑，通常情況下，可防止鋼筋籠上浮。

（2）斷樁。①原因：混凝土坍落度太小，骨料太大，運輸距離過長，混凝土和易性差，使導(dǎo)管堵塞，疏通堵管再澆筑混凝土?xí)r，中間就會形成夾泥層；計算導(dǎo)管埋管深度時出錯，或盲目提升導(dǎo)管，使導(dǎo)管脫離混凝土面，再澆筑混凝土?xí)r，中間就會形成夾泥層；鋼筋籠將導(dǎo)管卡住，強力拔管時使泥漿混入混凝土中；導(dǎo)管接頭處滲漏，泥漿迸入管內(nèi)，混入混凝土中；混凝土供應(yīng)中斷，不能連續(xù)澆筑，中斷時間過長，造成堵管事故。②應(yīng)對措施：混凝土配合比應(yīng)嚴格按照有關(guān)規(guī)范進行設(shè)計，并經(jīng)常測試坍落度，防止導(dǎo)管堵塞；嚴禁不經(jīng)測算盲目提拔導(dǎo)管，防止導(dǎo)管脫離混凝土面；鋼筋籠主筋接頭要焊平，以免提升導(dǎo)管時法蘭掛住鋼筋籠；澆筑混凝土應(yīng)使用經(jīng)過檢漏和耐壓試驗的導(dǎo)管；澆筑混凝土前應(yīng)保證混凝土攪拌機能正常運轉(zhuǎn)，必要時應(yīng)有1臺備用攪拌機作應(yīng)急之用。③處理方法：當導(dǎo)管堵塞而混凝土尚未初凝時，可吊起導(dǎo)管，再吊起一節(jié)鋼軌或其他重物在導(dǎo)管內(nèi)沖擊，把堵管的混凝土沖散或迅速提出導(dǎo)管，用高壓水沖掉堵管混凝土后，重新放入導(dǎo)管澆筑混凝土；當導(dǎo)管被鋼筋籠掛住時，如果鋼筋籠埋入混凝土中不深，可提起鋼筋籠，轉(zhuǎn)動導(dǎo)管，使導(dǎo)管脫離。

（3）樁身混凝土質(zhì)量差。①原因：澆灌混凝土?xí)r未邊灌邊振搗，使樁身混凝土不密實；澆灌混凝土?xí)r或上部放鋼筋籠時，孔壁土塌落在混凝土中，造成樁身夾泥；混凝土配合比坍落度掌握不嚴，下料高度過大，混凝土產(chǎn)生離析，造成樁身級配和強度不均勻。②應(yīng)對措施：澆灌混凝土?xí)r應(yīng)邊灌邊振搗；澆灌混凝土或上部放鋼筋籠時，注意不要碰撞土壁，造成土體塌落；嚴格控制混凝土的配合比和坍落度，澆灌混凝土?xí)r設(shè)置串筒下料，防止混凝土產(chǎn)生離析現(xiàn)象。

3 工程計算分析

3.1 樁基計算理論

（1）樁基設(shè)計基本要求：樁基需要有足夠的承載力來承擔(dān)上部荷載，并且樁基的位移、撓度、沉降都需要滿足變形要求，以保證橋梁整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。

（2）施工結(jié)合設(shè)計過程控制：樁基的設(shè)計荷載一般包含橋梁的永久荷載、可變荷載及偶然荷載。在設(shè)計計算過程中通常按照承載力的荷載組合和沉降荷載組合兩種方式進行計算，如果樁基部位土層是較為松散不密實土，計算時按照樁體負摩阻力進行考慮。根據(jù)地質(zhì)勘察土樣結(jié)果繪制相應(yīng)樁基在不同深度對應(yīng)的土樣性質(zhì)，然后根據(jù)土樣的相關(guān)參數(shù)計算樁基對應(yīng)的摩擦力。在施工過程中通常會出現(xiàn)實際地質(zhì)情況與設(shè)計出現(xiàn)偏差的情況，需要根據(jù)現(xiàn)場實際情況及時對樁基做相應(yīng)的調(diào)整。

3.2 樁基荷載基本理論

樁基荷載在橫向力、軸向力、力矩作用下產(chǎn)生位移，樁體主要受力是豎向荷載引起的樁側(cè)土摩阻力和樁底應(yīng)力，樁側(cè)土的橫向應(yīng)力σzx指深度為Z處的橫向應(yīng)力，σzx取決于樁體剛度、土體性質(zhì)、樁體截面性質(zhì)、樁間距及荷載等因素。樁基巖土受力基礎(chǔ)變化曲線如圖2所示。

圖2 巖土抗力及基礎(chǔ)受力變化

樁基成孔后地面會受局部沖刷，上部摩阻力會受到影響，樁基軸向受力隨深度增加而變化，以下為摩擦樁摩阻力分布計算。當樁體為打入樁時，樁體摩阻力呈現(xiàn)三角形受力分布；當采用鉆孔樁時假定為均勻分布狀態(tài)，并假定為純摩擦樁。

式中：Se為樁身彈性壓縮變形，m；p為上部荷載，kN；EA為樁體抗壓強度，kN；ε為樁體不同深度的摩擦系數(shù)，端承樁一般取1.0，樁體為打入摩擦樁時取1/3，鉆孔摩擦樁時取1/2；l0為地面或沖刷線以上樁長；l為地面或沖刷線以下樁長。

軸向剛度系數(shù)分布如圖3所示。

圖3 軸向剛度系數(shù)分布圖

4 結(jié)論

在橋梁樁基礎(chǔ)施工中，沖擊鉆孔灌注樁使用較多，現(xiàn)場施工人員要嚴格按照施工程序進行樁基施工質(zhì)量的控制，并密切關(guān)注經(jīng)常出現(xiàn)的灌注樁問題，制訂好施工預(yù)案。

（1）文章對沖擊鉆孔灌注樁的施工過程進行了闡述，并對沖擊鉆孔灌注樁施工質(zhì)量控制因素進行了系統(tǒng)分析，根據(jù)現(xiàn)場實際施工過程，逐一分析可能出現(xiàn)的各種質(zhì)量問題，并提出了對應(yīng)的處置方案，以供沖擊鉆孔灌注樁施工參考。

（2）文章對樁的受力進行了分析，根據(jù)樁體的受力理論和計算方法研究，總結(jié)出了施工的樁體實際受力和應(yīng)力分布狀態(tài)，利用最常用的摩擦樁受力理論對樁受力分布及參數(shù)選取方法進行了說明，得出鉆孔灌注樁摩擦系數(shù)取1/2，預(yù)制摩擦樁的摩擦系數(shù)取1/3。