鉆孔灌注樁施工淺論

1、    鉆孔灌注樁施工淺論    姜惠民重慶云陽外灘廣場項目擬建商住區(qū)座落于具有復雜地層條件的長江之畔,平均厚度為5-20m的回填土層給建筑群的基礎(chǔ)施工帶來較大難度。對于四級以下的土層一般采用回轉(zhuǎn)鉆進較為適合,但是考慮到回填土中具有相當含量的風化巖石,而沖擊鉆進對于巖石鉆進效率較高,結(jié)合本工程特點,有針對性地選擇了沖擊鉆成孔灌注樁的施工方案。一、工程地質(zhì)資料1.人工填土為山體爆破土石方回填土,平均厚度2-20m;2.淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,平均厚度1.5-4m;3.粉土,平均厚度1.7-5m;4.粘土,平均厚度2-8m,夾含中風化石英細砂巖的塊石、碎石;5.強風

2、化石英細砂巖,層厚1.5-8m;6.中風化石英細砂巖。二、工程特點1.填土厚度大,地質(zhì)條件復雜,上部土層不易護壁,下部土層堅硬難鉆。2.孔深差異大,表層土質(zhì)為塊石,與松散土體混合,厚度變化大,基層巖石判斷困難。3.建筑群杭位較密集,施工場地狹小,場地布置、設(shè)備安放受限制。三、施工方法針對地質(zhì)資料及工程特點,制定下述施工方案:上部土層采用gps-15-20型鉆機配以單腰箍三翼合金鉆頭鉆孔,如遇塊石及至下部強風化及中風化石英砂巖,則采用cz-1500-2000型沖擊鉆機沖擊鉆進。入巖深度達到設(shè)計要求后,吊車吊放鋼筋籠。采用氣舉反循環(huán)清孔,水下灌注混凝土成樁。(一)孔的垂直度。樁孔的垂直度是保證鉆孔

3、灌注樁承載能力的重要因素。樁孔斜率超標,其受力狀態(tài)被改變,樁頭偏位,影響上部結(jié)構(gòu)位置,同時影響鋼筋籠的安裝,使樁基結(jié)構(gòu)質(zhì)量降低。為避免鉆孔傾斜,在鉆機就位和鉆孔運作過程中,要隨時注意校核鉆桿的垂直度,發(fā)現(xiàn)傾斜及時糾正。對于地基土質(zhì)不均勻、土層呈斜狀分布或土層中夾有大的孤石、硬物的情形,施工前必須有應(yīng)對方案和相應(yīng)的準備工作。經(jīng)工程實踐證明,利用導正裝置也是防止孔斜的有效方法?？紤]到終孔后再發(fā)現(xiàn)孔斜糾正起來費工費力,且修孔會使樁的充盈系數(shù)增大,故對于鉆孔的垂直度控制一定要實行過程控制。(二)孔徑控制。由于建筑群樁基分布于長江之畔新近沉積的粘性土和粉土中,液性指數(shù)il>0.75,呈軟塑狀態(tài)和流

4、塑狀態(tài),沖擊鉆成孔易出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象,造成孔徑小于設(shè)計要求及規(guī)范要求,樁截面縮小,承載能力降低,樁的安全系數(shù)降低,同時由于孔徑達不到要求,導致鋼筋籠無保護層,樁的抗壓能力及耐腐蝕能力受到很大的影響,為此要隨時加強對孔徑的檢測與控制,并采取相應(yīng)措施:1.鉆頭的直徑應(yīng)適當加大;2.采用在導正器上焊一定數(shù)量的合金刀片,在鉆進過程中起掃孔的作用;3.提高泥漿質(zhì)量,增大泥漿相對密度、粘性和稠度;4.成孔后及時澆筑樁基,盡量減少空孔時間。(三)成孔。1.由于本工程上部均為塊石、砂質(zhì)土的回填土,挖護筒時應(yīng)將其清除干凈,并在護筒外圍用粘土夯填。為使成孔有序順利,開鉆時應(yīng)輕壓慢轉(zhuǎn),隨著鉆孔加深,在保證鉆具、機座穩(wěn)定

5、的前提下逐漸增大沖鉆力,以確保鉆機正常運作。2.鉆進過程中,應(yīng)根據(jù)鉆進速度、土層情況及時調(diào)整鉆機沖擊頻率和泥漿性能,確保鉆機有律有序運作。3.本工程樁體端部須穿入強度較高的強風化石英砂巖、中風化石英砂巖,沖擊鉆機就位時須校正孔位,沖錘下沉至孔底時應(yīng)緩慢進行,同時應(yīng)隨時檢查沖錘鋼絲繩與樁位中心是否一致,防止因巖石強度不一導致斜孔。4.沖擊過程中應(yīng)不斷撈取巖渣,避免巖渣反復泵入孔內(nèi)造成重復破碎,增加清孔工作量。5.沖擊鉆進過程中,應(yīng)隨時會同監(jiān)理、勘察單位結(jié)合工程勘察資料,根據(jù)上返巖渣特性、沖擊速度等進行巖面判定。(四)泥漿。在鉆孔灌注樁的施工中,泥漿的質(zhì)量對于沖擊鉆成孔以及樁身的施工質(zhì)量起著很大的

6、作用。泥漿質(zhì)量得不到保證會造成在成孔過程中形成不了護壁泥膜或形成的泥皮粘附力差,易于脫落,導致孔壁穩(wěn)定性差,在砂性土層易于塌壁,在流塑狀粘土層易于縮孔。如泥漿稠度過大在鋼筋籠的鋼筋上沉積粘附,導致鋼筋與混凝土握裹力降低。如泥漿相對密度過大,使得混凝土水下灌注阻力增大,降低混凝土的流動半徑,影響樁芯混凝土質(zhì)量。在樁孔鉆進過程中,應(yīng)根據(jù)鉆進速度、土層情況及時調(diào)整泥漿性能,以確保鉆進速度及裸孔護壁相互統(tǒng)一,防止孔內(nèi)縮頸或坍塌。鉆進中坍孔嚴重時,應(yīng)分析原因、相應(yīng)調(diào)整泥漿參數(shù)及鉆進參數(shù)。(五)沉渣清除。樁孔鉆進過程中,孔底產(chǎn)生鉆機切削和孔壁塌落的巖土,同時由于空孔時間過長而產(chǎn)生沉淀流塑狀混合物,在樁底形

7、成軟弱隔層,如不清除可能導致樁基端承力降低、喪失。因此孔底沉渣、淤泥的清除工作顯得尤為重要。本工程采用正循環(huán)成孔,氣舉反循環(huán)清孔的工藝。反循環(huán)清孔采用吊車下置導管進行,導管下置后,在導管內(nèi)下置導管長度2/3的氣管,做好孔口密封工作,在泥漿調(diào)制完畢后,以空壓機送風清孔。清孔過程中,在泥漿出入口、泥漿沉淀池中不停撈渣,同時測量沉渣厚度,在清渣達到設(shè)計及規(guī)范要求后方可進行水下混凝土灌注工作。(六)混凝土灌注?；炷凉嘧⑹菢痘年P(guān)鍵工序,本工程混凝土工程量大,單樁混凝土最大用量達150m3?？紤]施工場地等因素,在現(xiàn)場建立了混凝土攪拌站,加強混凝土配料及質(zhì)量的控制。在保證混凝土質(zhì)量合格的前提下,導管法水

8、下灌注混凝土的質(zhì)量難以控制,主要原因是:1. 不能像上部結(jié)構(gòu)逐層振搗施工;2.由于導管埋在泥漿和混凝土中,混凝土的灌入阻力相當大,要克服混凝土的灌入阻力,保證混凝土樁身質(zhì)量,必須有相當大的沖擊力,沖擊力越大,完成每斗混凝土灌注的時間越短,混凝土樁身越均勻。經(jīng)研究本工程采用大體積混凝土沖擊灌注法進行灌注,即每斗將2-3m3混凝土在大斗中積蓄夠量,出料口直接插入導管,然后打開大斗活門一次性連續(xù)放料沖擊下去,在巨大沖力的作用下,混凝土的向上頂升力和側(cè)向擠壓力就有了保證,樁的摩擦力和樁身的混凝土密實性都得以提高,特別是首斗混凝土灌注沖擊力大,孔底沉渣、沉淤被沖濺開,樁端與持力層能有較好的結(jié)合。采用上述大體積混凝土沖擊灌注法應(yīng)注意幾個問題:1.注意排氣技術(shù),防止形成氣堵使混凝土料灌不下去。2.嚴格控制混凝土粗骨料直徑,最好經(jīng)過網(wǎng)篩,防止混凝土大直徑骨料卡管。3.控制好混凝土和易性,避免在料斗下部及出料口形成堆積,導致出料困難,堵塞導管。4. 送料吊車司機在打開料斗活門混凝土下落時,必須隨時不斷向上提動導管,防止卡壁、堵管。5.注意混凝土大斗和導管的清洗、保養(yǎng),使其內(nèi)壁光滑,減少摩擦力。四、結(jié)語本工程共見證取樣280組混凝土強度試塊,經(jīng)質(zhì)量檢測中心檢測,混凝土強度全部滿足設(shè)計要求。經(jīng)大、小應(yīng)變及樁體鉆芯檢測,工程質(zhì)量滿足設(shè)計及規(guī)范要求,工程質(zhì)量優(yōu)良。參