鉆孔灌注樁沖擊法施工質量通病及防治

黃勤勞

(中鐵一局集團有限公司，陜西西安710054)

    鉆孔灌注樁作為一種基礎形式，被廣泛應用于各種橋梁工程。鉆孔灌注樁具有適應性強、對鄰近建筑物影響較小、抗震性強、施工所需設備簡單、操作方便等優(yōu)點。但它作為技術含量較高的基礎形式，因地下施工及情況不明確等原因，在施工過程中仍存在較多問題。

1.工程實例

    陜西寶雞至牛背高速公路BTll合同段小節(jié)渭河大橋起訖樁號：ZK208+2647一ZK208+7626，中心樁號ZK208+51365：YK208+24411—YK208+73983，中心樁號 YK208+49197。全橋共l6跨，采用30m的預應力混凝土箱型梁。其中：樁基60根、墩柱58根、樁間系粱28根、柱間系粱22根、蓋梁、擋塊墊石30榀、橋臺4個、30m預制粱板l28片。

    樁基施工方法采用沖擊鉆鉆孔，預制鋼筋籠，泥漿護壁施工，埋設聲測管。樁徑l8 m，平均樁長24m左右，水下(225混凝土用量3700 m)。

    橋梁樁基的主要地質情況自上而下依次為：圓礫，厚度為1.8-2.0m；卵石，厚度為l3.5—14.5m；漂石，厚度為8～9m。河道常水位0.8 m。

2.施工中的質量通病及處理方案

    2.1鉆進中塌孔

    2.1.1塌孔現(xiàn)象

    在鉆孔過程中，鉆孔內(nèi)水位突然下降，孔口不斷冒出細密水泡，表明巳塌孔。速時出渣量明顯增多，鉆頭不見明顯進尺而鉆孔負荷顯著增加，泥漿泵壓力驟然上升，造成憋泵。一旦塌孔，鉆孔無法正常進行，容易造成鉆機掉鉆、埋鉆事故。

    2.1.2 塌孔防治措施

    (1)在松散粉砂土或流砂地質鉆孔時，應注意選用較大重度、粘度的泥漿。要求泥漿中不得含有砂石、腐殖物等雜質，塑性指數(shù)大于22。一般選用優(yōu)質黃泥制作泥漿，并放慢進尺速度，平均速度控制在6～7 m／h為宜。也可向孔內(nèi)投人適量黏土摻片石或卵石，低錘沖擊，將黏土膏和片卵石擠人孔壁穩(wěn)定孔壁。

    (2)根據(jù)地質情況，調(diào)整泥漿重度，保證泥漿有足夠的稠度以確保孔內(nèi)外水位差，維持孔壁穩(wěn)定。泥漿相對重度控制在1.25～1.30左右，數(shù)量不少于單樁孔內(nèi)體積的兩倍。實踐證明：高質充足的泥漿是確保鉆孔灌注樁施工質量的關鍵之一一鉆到距孔口6 m左右時，可不必向孔內(nèi)輸入高壓水，讓鉆渣自然形成濃稠的低質泥漿護壁，特別應護住護筒刃腳處的井壁。

    (3)清孔時應指定專人負責補水．確保孔內(nèi)一定的水位高度，中段6 m左右可以輸入高壓水承壓清孔。下段6 m左右輸入黃泥漿，照此做法，既有效保證了施工質量，又節(jié)約泥漿用量。

    (4)發(fā)生孔口坍塌時，可立即拆除護筒井回填鉆孔，重新埋設護筒再鉆。當塌孔部位不深時，可采用深埋護筒法，將護簡周圍土夯填密實后重新鉆孔。

    (5)發(fā)生孔內(nèi)坍塌時，判明坍塌位置，回填砂夾黏土(或砂礫夾黃土)高出塌孔處l 5 m左右．如塌孔嚴重應全部回填，待回填物沉積密宴后再鉆。

    2.2鉆孔偏斜

    2.2.1鉆孔偏斜現(xiàn)象及原因

    包括現(xiàn)場鉆成的樁孔垂直樁不豎直，斜樁斜度不符臺要求的標準或樁位偏離設計樁位等現(xiàn)象。造成鉆孔偏斜的原因主要有：

    (1)施工場地平整度及堅實度不夠，鉆機產(chǎn)生不均勻沉陷造成。

    (2)鉆錘徑向尺寸不均勻，接頭部位松動，鉆桿、塔架彎曲變形等機械原因引起鉆孔過程中鉆錘受力不均，進足速度不平衡造成。

    (3)隨著鉆孔探度的加大，鉆錘晃動偏離設計樁軸線不均造成。

    (4)鉆孔中遇有較大孤石或探頭石，在有傾斜度的軟硬地層臨界面鉆進時，或在粒徑懸殊地層鉆進時造成。

    2.2.2鉆孔偏斜防治措施

    (1)鉆位場地要平整堅實．并保證有足夠的寬度。

    (2)鉆機各組件就位前要認真檢查檢測，鉆機支架剮度應滿足要求。鉆機就位時應使轉盤、底座水平，確保天輪輪緣、鉆桿卡盤和護簡中心在同一垂線，并固定好鉆架，應經(jīng)常檢查校正。

    (3)施工中要經(jīng)常觀察及時糾正不良操作。

    (4)在傾斜的軟硬地層臨界面鉆進時．應控制進尺，低進程鉆進，或回填片(卵)石沖平后再鉆。

    (5)在偏斜處吊住鉆頭往復掃孔，矯正孔位。

    (6)偏移嚴重或位移過大時，應回填砂黏土，待沉積密宴后重新放樣，埋設護筒，重新再鉆。

    2.3縮孔

    2.3.1縮孔現(xiàn)象及原園

    造成成樁孔徑小于設計要求。縮孔產(chǎn)生的主要原因有：   

    (1)鉆頭焊補不及對，鉆錘嚴重磨損造成鉆出孔徑比設計樁徑小。

    (2)鉆進地層中有軟塑土，遇水轉脹后造成樁孔縮小。

    2.3.2縮孔防治措施

    (1)經(jīng)常檢查鉆頭尺寸，及時補焊或更換鉆齒。

    (2)遇有軟塑性膨脹土時，應采用失水率小的優(yōu)質泥漿護壁。

    (3)應用鉆頭上下往復掃孔的方法擴大孔徑

    2.4掉鉆、卡鉆和埋鉆

    2.4.1掉鉆，卡鉆和埋鉆產(chǎn)生的主要原因

    (1)沖擊鉆孔時鉆頭旋轉不均，產(chǎn)生梅花形孔，或孔內(nèi)有探頭石。傾斜長護簡下端撞擊變形及鉆頭傾倒均可造成。

    (2)強提、強扭使鉆桿或鋼絲繩斷裂。鉆桿接頭不良、滑絲；電機接線錯誤，使不能反轉的鉆桿松脫．鉆桿、鋼絲繩、聯(lián)結裝置磨損未能及時更換等造成。

    2.4.2掉鉆、卡鉆和埋鉆曲防治措施

    (1)經(jīng)常檢查鋼絲繩及聯(lián)結裝置，及時更換磨損件。

    (2)用低沖程時，每隔一段時間應更換高沖程，使鉆錘有足夠轉動時間，避免形成梅花孔造成卡鉆。

    (3)出現(xiàn)卡鉆時不宜強提，要輕提鉆頭。如輕提不動時，可用小沖擊鉆沖擊，或采用沖、吸的方法將鉆頭周圍的孔渣松動后再提出。

    (4)對于掉鉆時，宜迅速用打撈叉，鉤，繩套等專用工具打撈。

    (5)對于埋鉆較輕的糊鉆，應對泥漿稠度、鉆渣、進出口、鉆桿內(nèi)徑大小，排渣設備進行檢查，控制適當進尺可以解決。當埋鉆造成嚴重糊鉆，應停鉆提出鉆頭，清除鉆渣，沖擊鉆糊時應減小沖程．降低泥漿稠度，并在黏土層上回填部分砂石料。

    2.5清孔后孔底沉渣超厚

    2.5.l清孔后孔底沉渣超厚產(chǎn)生的主要原因

    (1)掏渣法清孔只能去除粗粒鉆渣不能降低泥漿相對稠度，灌注樁體砼時．部分泥漿沉淀孔底造成。

    (2)噴射清孔時，因射水壓力過大引起塌孔造成。

    2.5.2孔底沉渣超厚的防治措施

    (1)清孔應根據(jù)設計要求、鉆孔方法、機具設備條件手和地質情況選定適當方法，應達到降低泥漿相對密度，清除鉆渣沉淀層減少超厚層的目的。

    (2)對于各種清孔方法，首選抽漿清孔法清孔最徹底，清孔時應始終保持孔內(nèi)水頭高度，以防塌孔。

    (3)清孔后應從孔口、中部、底部提取部分泥漿，測定各項指標，確保泥漿符合要求。

    2.6斷樁

    2.6.1斷樁產(chǎn)生的主要原因

    (1)灌拄時間過長，首批砼已初凝，續(xù)灌砼沖破首批砼面上升，導致兩層砼中間夾有泥漿渣土。

    (2)灌注時間過長，初凝砼附著在導管外壁，并隨著終凝時導管的提升而上升．使樁頂部出現(xiàn)豎向空洞或夾心。

    (3)導管脫落或埋深過淺時其底口已到浮漿層，續(xù)灌砼與首批砼連接不密實，造成斷樁。

    (4)大幅度提升導管后又落下，泥漿渣伴隨導管進砼后留在其內(nèi)造成夾心。

    2.6.2斷柱的處理措施

    (1)對已發(fā)生的斷樁，應采用地質鉆機鉆芯取樣．作深入的探查以判明情況。有樁底沉渣厚度太于50 cm；樁身砼有斷樁、夾泥、局部砼松散；取芯率小于40％并有蜂窩、松散、裹漿等情況之一時，采取壓漿樸強的方法處理。

    (2)對已發(fā)生的斷樁無法再補強的，采用沖擊鉆再次成孔并成樁。

3.結束語

    以上是沖擊法鉆孔灌注樁施工中經(jīng)常發(fā)生的塌孔、偏斜、縮孔、掉鉆、卡鉆和埋鉆，清孔后孔底沉渣超厚，斷樁等質量問題，以及采取的具體處理方法。通過陜西寶雞至牛背高速公路BTIl合同段小節(jié)渭河大橋工程實踐證明，采取以上方法，既能保證工程質量又能節(jié)約處理時間，同時使處理費用降到最低限度，為處理類似問題積累了的經(jīng)驗。

(本文來源：陜西省土木建筑學會  文徑網(wǎng)絡：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)