黃桂祥

（中國建筑第七工程局有限公司，福建 廈門 361001）

0 引言

灌注樁的成孔作業(yè)可采用沖孔鉆機(jī)、旋挖鉆機(jī)、反循環(huán)鉆機(jī)等設(shè)備進(jìn)行施工。進(jìn)行灌注樁施工時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同地質(zhì)條件、成孔直徑、成孔深度、工期及質(zhì)量要求，選用適宜的施工設(shè)備，并采取合理的施工工藝，進(jìn)行施工過程控制。反循環(huán)鉆機(jī)是采用泵吸或抽吸等方式來進(jìn)行排渣，具有排渣能力強(qiáng)、成孔效率高、對孔壁沖刷作用小、成孔質(zhì)量相對較好等特性，在深長大直徑灌注樁施工中尤為適用。

1 工程概況

在某深長大直徑灌注樁施工中，樁成孔深度約86～100m，直徑1500mm、1600mm。在綜合場地地質(zhì)條件、工期及質(zhì)量等各方因素后，選用反循環(huán)鉆機(jī)進(jìn)行成孔施工。本文結(jié)合該樁施工，對深長大直徑灌注樁反循環(huán)施工質(zhì)量控制進(jìn)行分析。

案例工程的地質(zhì)情況見表1。

表1 工程地質(zhì)情況

2 深長大直徑樁施工、檢測和驗(yàn)證的要求

（1）施工對深長大直徑樁的常規(guī)要求是：孔徑、垂直度、樁位中心、沉渣厚度等允許偏差應(yīng)滿足規(guī)范及設(shè)計(jì)要求；入持力層深度、超灌高度、充盈系數(shù)、泥漿密度、含砂率、黏度等滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求；鋼筋制安、檢測試件數(shù)量（如：混凝土試塊、鋼筋原材、接頭等）應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求。

（2）深長大直徑樁的承載力特征值普遍較大，在施工完成后無法采用常規(guī)堆載方式進(jìn)行抗壓靜載檢測，而是采用自平衡檢測法檢測，為此需要預(yù)埋自平衡荷載箱。

（3）深長大直徑樁在采用取芯法進(jìn)行樁端持力層及沉渣厚度驗(yàn)證時(shí)，由于其有效樁長過長，采用常規(guī)取芯方式時(shí)，取芯過程中因垂直度偏差易導(dǎo)致鉆桿偏出樁外，無法達(dá)到進(jìn)行樁端持力層及沉渣厚度驗(yàn)證需求，為此需要預(yù)埋取芯管[1]。

3 深長大直徑樁施工質(zhì)量控制措施

3.1 成孔

（1）護(hù)筒埋設(shè)時(shí)應(yīng)當(dāng)做好樁基定位，定位偏差嚴(yán)格按照規(guī)范及設(shè)計(jì)要求進(jìn)行控制，護(hù)筒頂端高程應(yīng)當(dāng)比地下水位高約1.0～1.5m，以保證水頭壓制，盡可能減少地下水向孔內(nèi)滲流導(dǎo)致的孔壁穩(wěn)定性問題。

（2）設(shè)備就位基礎(chǔ)應(yīng)平穩(wěn)并具有足夠的強(qiáng)度，避免設(shè)備施工過程中失穩(wěn)，通常采用鋪設(shè)磚渣+鋼板的方式，保證施工設(shè)備基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

（3）泥漿的選用是成孔質(zhì)量的關(guān)鍵，通常采用高塑性黏土或膨潤土進(jìn)行造漿，針對不同土層采用不同的泥漿比重。

由于成孔深度較深，豐富的地下水會對泥漿造成稀釋，因此應(yīng)當(dāng)結(jié)合工程地質(zhì)條件進(jìn)行泥漿調(diào)配，適當(dāng)增加泥漿比重。

（4）終孔時(shí)對持力層的驗(yàn)收，確認(rèn)在充分結(jié)合地勘報(bào)告、入巖深度、現(xiàn)場實(shí)際巖樣性狀的基礎(chǔ)上，還應(yīng)當(dāng)對地質(zhì)土層是否存在孤石、斜巖等情況進(jìn)行判定，避免巖層判定錯(cuò)誤或存在樁基未能全斷面進(jìn)入持力層的情況發(fā)生。

3.2 鋼筋籠

（1）計(jì)算鋼筋籠的長度時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮接頭搭接長度、鋼筋錨固長度等。

（2）深長大直徑灌注樁的鋼筋籠重量大，且涉及預(yù)埋管較多（如：預(yù)埋后注漿管、聲測管、取芯管等），為此加工過程中不僅需要控制主筋間距、螺旋箍筋焊接以加強(qiáng)鋼筋籠的整體穩(wěn)定性，還要做好各種預(yù)埋管的分布及加固工作。

（3）鋼筋籠吊運(yùn)過程中的吊點(diǎn)設(shè)置應(yīng)當(dāng)合理，可采用多吊點(diǎn)設(shè)計(jì)，避免轉(zhuǎn)運(yùn)過程中產(chǎn)生變形。

（4）鋼筋籠安裝及澆筑過程中均應(yīng)當(dāng)采用吊筋吊住鋼筋籠，避免因鋼筋籠過重，導(dǎo)致下方鋼筋彎折、鋼筋籠下沉。

3.3 沉渣厚度控制

（1）選擇合理的清孔方式。采用反循環(huán)施工工藝時(shí)，通常采用抽漿法進(jìn)行排渣，可以有效地清除孔底沉渣。

利用已安裝好的混凝土澆筑導(dǎo)管，采用噴射法進(jìn)行二次清孔，能夠有效地解決沉渣厚度問題。需要注意的是，采用噴射法時(shí)，會對孔壁的穩(wěn)定性造成一定的影響，為此清孔后應(yīng)當(dāng)立即進(jìn)行混凝土澆筑[2]。

（2）清孔控制。灌注樁施工至設(shè)計(jì)標(biāo)高后，應(yīng)進(jìn)行一次清孔，以便將孔內(nèi)較大顆粒沉渣排出，以節(jié)省二次清孔時(shí)間，第一次清孔時(shí)泥漿比重不做調(diào)整，以免泥漿過稀導(dǎo)致泥漿中的顆粒沉淀加快，影響二次清孔效率。

3.4 混凝土澆筑

（1）導(dǎo)管使用前應(yīng)當(dāng)進(jìn)行水密性測試，避免導(dǎo)管接頭進(jìn)水造成的夾渣、斷樁等情況。

（2）澆筑前應(yīng)將隔水球放置于導(dǎo)管口（隔水球直徑應(yīng)小于導(dǎo)管直徑10mm），防止混凝土進(jìn)入導(dǎo)管后與導(dǎo)管中的水混合，影響混凝土質(zhì)量。

（3）混凝土應(yīng)當(dāng)具備良好的和易性及較大的坍落度，施工時(shí)供應(yīng)連續(xù)，不得中斷，避免出現(xiàn)堵管情況。

（4）首灌量應(yīng)當(dāng)統(tǒng)計(jì)得當(dāng)，確保首次灌注后導(dǎo)管埋深＞1.0m，應(yīng)當(dāng)在混凝土罐車到達(dá)現(xiàn)場2～3輛后開始澆筑。

（5）深長樁澆筑過程中應(yīng)當(dāng)做好混凝土面上升高度的測量，由于測量存在偏差，為防止因深度測量偏差導(dǎo)致導(dǎo)管一次提升高度超出混凝土面，導(dǎo)致的斷樁、夾渣等質(zhì)量問題，施工過程中導(dǎo)管埋深建議控制在3～10m。

（6）混凝土超灌高度應(yīng)當(dāng)滿足≮1.0m的要求，避免表面浮漿、夾渣等導(dǎo)致的樁頭混凝土強(qiáng)度不足。

3.5 后注漿

（1）后注漿管應(yīng)當(dāng)在混凝土澆筑完成后24h內(nèi)采用清水通管、開塞，避免堵管。

（2）對于存在空孔的施工場地，后注漿施工前，護(hù)筒不得拔除，以免孔壁坍塌導(dǎo)致注漿管彎折、損壞。

（3）在混凝土滿足后注漿齡期要求后（示例項(xiàng)目要求2～30d期間），應(yīng)當(dāng)及時(shí)進(jìn)行后注漿作業(yè)，避免周邊其他作業(yè)工序?qū)е潞笞{管彎折、堵管、損壞等情況發(fā)生，且能夠在后注漿作業(yè)完成后，盡早將護(hù)筒拔出、使用。

（4）注漿機(jī)的壓力表應(yīng)當(dāng)經(jīng)過鑒定，滿足要求方可使用。

（5）后注漿作業(yè)前，應(yīng)該根據(jù)水泥漿容器大小、水泥漿液水灰比要求，做好水泥漿液的調(diào)配。

（6）后注漿質(zhì)量控制采用注漿量和注漿壓力雙控的方法，以水泥注入量為主，注漿終止壓力為輔進(jìn)行雙控，確保后注漿質(zhì)量滿足要求。

4 深長大直徑樁檢測和驗(yàn)證質(zhì)量控制

4.1 自平衡檢測

自平衡荷載箱設(shè)置于孔底約1.0m深度，固定在鋼筋籠上，自平衡箱的千斤頂尺寸較大，環(huán)形布置后導(dǎo)致中間預(yù)留導(dǎo)管下放孔洞變小，存在導(dǎo)管無法放置到底的隱患，進(jìn)一步影響二次清孔及混凝土澆筑。

解決措施：

（1）根據(jù)導(dǎo)管直徑（約300mm）盡可能擴(kuò)大自平衡荷載箱中間孔洞直徑，一般直徑不少于450mm。

（2）適當(dāng)加密用于固定自平衡荷載箱的喇叭筋，避免導(dǎo)管下放時(shí)卡入側(cè)邊，并同時(shí)作為導(dǎo)向筋引導(dǎo)導(dǎo)管進(jìn)入孔洞。

（3）鉆機(jī)就位后做好水平校正工作，盡可能減少成孔垂直度偏差，避免鋼筋籠下放時(shí)傾斜，導(dǎo)致自平衡荷載箱上的預(yù)留孔洞傾斜，增加導(dǎo)管進(jìn)入難度。

4.2 取芯管預(yù)埋

預(yù)埋的取芯管通常固定于鋼筋籠內(nèi)側(cè)，在樁長較長的情況下，由于鋼筋存在的扭曲、傾斜，導(dǎo)致取芯管的垂直度無法滿足取芯鉆機(jī)施工要求，導(dǎo)致預(yù)埋取芯管失效。

解決措施：

（1）在條件允許的情況下，加大預(yù)埋取芯管的孔徑，增加容錯(cuò)率。

（2）確保取芯管的壁厚，避免在鋼筋籠下放過程中由于碰撞導(dǎo)致的管壁凹陷等情況。

（3）取芯管盡可能采用螺紋等密閉、牢固的連接方式，避免泥漿滲入，導(dǎo)致后期取芯工作無法進(jìn)行。

（4）取芯管應(yīng)當(dāng)采用焊接固定于鋼筋籠主筋上，固定間距不大于2.0m。

4.3 成孔檢測

反循環(huán)鉆機(jī)的成孔記錄：（1）過程多次抽測，泥漿比重處于1.10～1.20之間。（2）成孔深度約92.0m，入巖前反循環(huán)施工效率平均約6.5m/h，在相對“軟弱土層”中（如：粉質(zhì)黏土、淤泥、中砂等）進(jìn)尺速度達(dá)到約13.8m/h。（3）終孔進(jìn)行孔深測量時(shí)，孔底沉渣極少，能夠較為明顯地感受到孔底持力層的撞擊。

為確保深長大直徑灌注樁反循環(huán)鉆機(jī)施工成孔質(zhì)量，在終孔后采用超聲成孔成槽檢測儀進(jìn)行成孔質(zhì)量檢測，發(fā)現(xiàn)存在孔底沉渣堆積、縮徑、擴(kuò)徑等問題。

4.3.1 孔底沉渣堆積

反循環(huán)鉆機(jī)能夠較好地完成排渣工作，但是由于其終孔后需要進(jìn)行導(dǎo)管提升、鋼筋籠安裝、混凝土澆筑、導(dǎo)管下放等工作。根據(jù)成孔深度不同，在深長樁施工中，上述流程需要8.0～10.0h，在此過程中泥漿未能有效循環(huán)，導(dǎo)致沉積。由于成孔后約6h進(jìn)行成孔質(zhì)量檢測，導(dǎo)致孔底堆積著較厚的沉渣。

解決措施：

（1）工序的銜接應(yīng)當(dāng)合理、緊湊，盡可能縮短成孔后至混凝土澆筑的時(shí)間[3]。

（2）采用混凝土澆筑導(dǎo)管進(jìn)行二次清孔，做好時(shí)間規(guī)劃，混凝土運(yùn)輸車輛到場與二次清孔滿足要求時(shí)間，二次清孔沉渣厚度滿足要求后，停止清孔工作，立即進(jìn)行混凝土澆筑。

（3）確?；炷恋氖坠嗔浚坠鄷r(shí)要求儲料斗內(nèi)應(yīng)有足夠的混凝土量，以增大混凝土對孔底殘余沉渣的沖擊力，使孔底沉渣在不間斷的沖擊下順利排出孔外，首灌混凝土應(yīng)確保導(dǎo)管埋入混凝土面以下1m，首灌時(shí)應(yīng)當(dāng)有后備混凝土車，以確?；炷脸掷m(xù)澆筑。

采取上述措施后，成效顯著，在檢測孔底沉渣厚度時(shí)發(fā)現(xiàn)，沉渣厚度基本控制在20mm以內(nèi)。

4.3.2 縮徑、擴(kuò)徑

根據(jù)成孔檢測發(fā)現(xiàn)，孔徑在淤泥層中存在一定的縮徑，在雜填土及卵石層中存在局部塌孔擴(kuò)徑情況，整體孔徑基本滿足要求。

產(chǎn)生的原因?yàn)榉囱h(huán)鉆機(jī)在軟弱土層中的鉆進(jìn)速度過快，孔壁土體張力未能完全釋放、泥漿無法及時(shí)形成護(hù)壁，導(dǎo)致孔壁收縮。在卵石層中因泥漿比重不足導(dǎo)致局部塌孔情況發(fā)生。

解決措施：

（1）控制反循環(huán)鉆機(jī)在軟弱土層中的鉆進(jìn)速度≯8m/h。

（2）適當(dāng)擴(kuò)大成孔直徑，根據(jù)試樁情況，將成孔直徑擴(kuò)大約5%。

（3）調(diào)整泥漿比重以滿足卵石層護(hù)壁要求。

通過在混凝土澆筑過程中跟進(jìn)測量孔內(nèi)混凝土面上升情況（每澆筑10m3抽測一次），并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，上述措施能夠有效地解決局部縮徑及擴(kuò)徑所存在的問題。

5 結(jié)束語

案例項(xiàng)目的深長大直徑灌注樁在施工中加強(qiáng)了質(zhì)量控制，質(zhì)量核驗(yàn)結(jié)果如下：

（1）自平衡靜載在最大荷載作用下，荷載箱上下段位移量均小于40mm，且沒有明顯位移增大的現(xiàn)象。

（2）全數(shù)采用低應(yīng)變法進(jìn)行樁身完整性檢測，I類樁占比＞95%，其余為II類樁，無II類以下樁基。

（3）隨機(jī)抽取30%采用聲波檢測進(jìn)行樁身完整性核驗(yàn)，100%為I類樁。

（4）采用取芯法進(jìn)行孔底沉渣及持力層驗(yàn)證，檢測結(jié)果均符合要求。

（5）利用取芯孔洞進(jìn)行孔內(nèi)成像核驗(yàn)，持力層及沉渣厚度，結(jié)果均符合要求。

通過采取各種檢測手段對成樁質(zhì)量進(jìn)行核驗(yàn)，檢測結(jié)果均滿足設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，且達(dá)到優(yōu)質(zhì)工程標(biāo)準(zhǔn)。充分證明了深長大直徑灌注樁在采取上述質(zhì)量控制措施后，施工質(zhì)量得到了很好的把控，為項(xiàng)目建設(shè)打下良好的基礎(chǔ)。