鉆孔灌注樁設(shè)計及施工常見問題處理措施建議

1、鉆孔灌注樁設(shè)計及施工中常見問題處理措施建議天津交通職業(yè)學(xué)院 李靜娟摘要：本文詳細分析了鉆孔灌注樁在設(shè)計和施工中容易出現(xiàn)的問題，并結(jié)合實踐經(jīng)驗給出了具體的解決措施。關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；單樁承載力；后壓漿； 1引言鉆孔灌注樁作為一種基礎(chǔ)形式，目前在我國廣泛使用在高層建筑、鐵路橋梁、公路橋梁及城市各種橋梁中，這是因為鉆孔灌注樁設(shè)計簡單、承載力大、不受地質(zhì)條件限制，特別是能滿足各種不良地質(zhì)條件的承載力要求，同時施工不受季節(jié)影響，施工簡單，操作易于掌握，而且所需投入設(shè)備造價較低。但其施工質(zhì)量難于控制，發(fā)生事故后又較難處理。因此如何在設(shè)計和施工工藝上采取一些措施，盡量避免或杜絕質(zhì)量事故的發(fā)生，以確保施工順

2、利進行，一直是工程技術(shù)人員不斷探討的課題。2鉆孔灌注樁設(shè)計應(yīng)引起重視的問題2.1合理選擇樁基礎(chǔ)的設(shè)計參數(shù)我們知道進行鉆孔灌注樁的設(shè)計主要是確定有關(guān)樁的一些設(shè)計參數(shù)，如樁長、樁徑、樁間距以及持力層的確定等等，這些參數(shù)是否合理一方面決定著樁的承載力的大小以及上部結(jié)構(gòu)的安全，另一方面還影響著樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量。因此在設(shè)計中在滿足規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，為了優(yōu)化樁基礎(chǔ)的設(shè)計，還應(yīng)注意以下幾個問題。（1）加強地質(zhì)勘察報告的深度與準確度。樁的設(shè)計參數(shù)確定除了要考慮上部結(jié)構(gòu)的荷載外，主要還是由地質(zhì)情況決定的。一般情況下樁長的取值取決于持力層的標高，無論是端承樁、摩擦端承樁、端承摩擦樁、摩擦樁確定側(cè)阻力和端部承載力均要

3、參考地質(zhì)報告提供的數(shù)據(jù)，在試樁前，地質(zhì)勘查報告是樁的承載力、樁長及持力層的確定重要的依據(jù)。因此地質(zhì)勘查報告的深度與準確性至關(guān)重要。例如，對于含碎石粘性土的土層，由于勘探工藝的特點，要判明碎石含量及其粒徑不可能十分準確。這會直接影響鉆孔灌注樁的設(shè)計及施工工藝的采用，因此還要加強對同地區(qū)土質(zhì)情況的調(diào)研，結(jié)合實際勘探情況，提交準確的報告，供設(shè)計與施工決策。鑒于這一點，設(shè)計時應(yīng)充分考慮到碎石含量對承載力的影響。由于樁底沉渣問題制約著單樁承載力和樁身質(zhì)量的穩(wěn)定性，對碎石含量較多、粒徑較大的土層，沉渣小于5CM的設(shè)計要求較難滿足，因此，在設(shè)計鉆孔灌注樁時，必須適當(dāng)考慮施工因素的影響，針對該類土層，單樁承載

4、力設(shè)計值應(yīng)適當(dāng)減小。（2）樁長、樁數(shù)和樁間距應(yīng)統(tǒng)籌考慮。灌注樁設(shè)計在滿足承載力要求及規(guī)范規(guī)定的樁間距的要求下，不宜采用“細樁密布”的原則，因其會對成孔質(zhì)量和施工工效有不利影響，可采用“粗樁疏布”的方式，這種方式可以有效提高施工工效。當(dāng)然樁間距的設(shè)計還要統(tǒng)籌考慮群樁承臺的成本。鉆孔灌注樁是先成孔，然后在孔內(nèi)成樁。成孔階段是依靠泥漿來平衡的，且在進行鉆孔灌注樁施工時會使周圍的土體松動。故采取較適應(yīng)的樁距對防止坍孔和縮徑是一項穩(wěn)妥的技術(shù)措施。除非地質(zhì)變化非常大，在一定范圍內(nèi)樁基承載力特征值和樁長一般宜統(tǒng)一。這有利于施工的進度和減少造價。如果布樁范圍較大，施工圖時定一個樁長范圍，實際施工時灌注樁按進入

5、持力層的深度控制，如果持力層的標高相差較大時，可以分區(qū)表示樁長的范圍。（3）要保證樁身混凝土強度不小于樁的承載力設(shè)計要求。隨著我國高層建筑的發(fā)展以及一些水下大型橋梁的建設(shè)，對樁基礎(chǔ)承載力的要求越來越高，樁徑、樁長相應(yīng)增大，因此鉆孔灌注樁的應(yīng)用也將越來越多。為保證建筑物的安全，建筑地基設(shè)計規(guī)范GB 50007-2002增加了樁的承載力尚應(yīng)滿足樁身混凝土強度的要求。即QApfcc 其中Q相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時的單樁豎向力設(shè)計值；Ap為樁身橫截面積； fc為混凝土軸心抗壓強度設(shè)計值；c為工作條件系數(shù)，對于灌注樁可取0.60.7，施工有充分把握時可取上限值。次項規(guī)定也就是要求樁身首先要保證自身不被壓

6、壞。筆者曾設(shè)計過天津地區(qū)一座34層的高層建筑，地基初步設(shè)計時采用灌注樁基礎(chǔ)，要求單樁承載力為11000KN，如果設(shè)計樁長50米，樁徑0.9米，單樁豎向承載力達到9400N，不能達到承載力要求。改用樁長60米，樁徑0.9米，單樁豎向承載力達到11500N，能滿足上部結(jié)構(gòu)承載力的要求，但是驗算樁身混凝土強度時，即便采用C50混凝土，單樁豎向力設(shè)計值也不能超過9548KN（c取0.65），可見增加樁長和樁徑雖然有利于提高樁豎向承載力，但是考慮到樁身混凝土強度不小于樁的承載力設(shè)計要求，同時考慮到大直徑、超長樁，增加工程造價，造成樁的施工困難，且質(zhì)量難以保證。最終采用了后注漿技術(shù)，克服了鉆孔灌注樁樁底虛

7、土較難清理、樁身泥皮影響側(cè)摩阻力的缺陷，試樁結(jié)果顯示，其單樁承載力提高了30%以上，并獲得了較高的經(jīng)濟效益。（4）采用后壓漿工藝優(yōu)化灌注樁設(shè)計，單樁承載力設(shè)計值應(yīng)以試樁結(jié)果為依據(jù)。國內(nèi)學(xué)者和工程人員在近幾年結(jié)合工程原位測試發(fā)現(xiàn)，壓力灌漿不僅能提高樁的端阻力，而且還能有效地改善樁土相互作用，并進一步指出其承載機理類似于擴底樁。在工程實踐中，樁端注漿和樁側(cè)注漿是提高樁承載力、降低沉降的有力措施之一。因此，設(shè)計中根據(jù)承載力需要鉆孔灌注樁直徑大，間距密或樁長較長時，可以考慮采用后壓漿技術(shù)。但是目前規(guī)范上尚沒有采用后壓漿工藝的灌注樁承載力的計算依據(jù)，因此單樁承載力設(shè)計值應(yīng)以試樁結(jié)果為依據(jù)。2.2合理選擇

8、樁基礎(chǔ)主筋配置，確保施工順利進行我們知道優(yōu)化設(shè)計的原則就是設(shè)計和施工相協(xié)調(diào)，因此在滿足設(shè)計要求前提下，還要保證施工的順利進行，筆者根據(jù)經(jīng)驗，對灌注樁內(nèi)主筋的配置提出如下建議：（1）鋼筋籠在任意截面主筋設(shè)計至少滿足8根。正多邊形的邊數(shù)越多，越接近圓形，可以較好的保持鋼筋籠不變形。規(guī)范根據(jù)各類樁的作用及環(huán)境類別對灌注樁的配筋長度做了具體的要求：受水平荷載的摩擦型樁（包括受地震作用的樁基），配筋長度宜采用4.0/a(為樁的水平變形系數(shù))；樁徑大于600mm 的摩擦型樁配筋長度不應(yīng)小于2/3 樁長；也就是說對于承壓型的灌注樁不必將所有鋼筋都深入到樁的下部，但是鋼筋籠下部1/3長度范圍內(nèi)，如果主筋減少過

9、多，容易導(dǎo)致箍筋在盤繞時鋼筋籠橫截面發(fā)生變形。主筋減少為6根的，鋼筋籠截面變形為近似六邊形。發(fā)生截面變形后，直接影響了鋼筋籠的有效截面積，對澆注砼是導(dǎo)管的下沉與提升造成影響，容易產(chǎn)生掛籠、埋管等質(zhì)量事故。（2）主筋不宜選用直徑較小的鋼筋由于主筋直徑較小，導(dǎo)致鋼筋籠整體剛度偏小，在吊裝容易發(fā)生變形導(dǎo)致焊點脫開?？卓诤附愉摻罨\時，盤繞箍筋會在鋼筋籠搭接部位形成束腰現(xiàn)象，減小鋼筋籠截面積，對混凝土灌注產(chǎn)生不利影響。主筋直徑最好不小于18mm，以保證鋼筋籠有足夠的剛度與自重。（3）大直徑樁應(yīng)增加加勁箍的數(shù)量在樁基鋼筋圖中，一般每隔兩米做一個內(nèi)部加勁箍筋，直徑25mm的二級鋼筋，這樣基本可以保證鋼筋籠不

10、變形，但是隨著樁基直徑的變大，僅僅一個加勁箍筋已經(jīng)不能保證鋼筋籠在運輸和起吊的時候不變形了。一般樁徑不小1500mm時，鋼筋籠內(nèi)不僅有圓形加勁筋，還要增設(shè)三角撐加勁筋。（4）抗拔樁可采用主筋密布的方式規(guī)范規(guī)定專用抗拔樁應(yīng)通長配筋；因地震作用、凍脹或膨脹力作用而受拔力的樁，按計算配置通長或局部長度的抗拉筋；一般情況下抗拔樁內(nèi)部主筋主要是起防裂作用，抗拔樁要驗算在設(shè)計荷載作用下的裂縫寬度，因此采用直徑較小，根數(shù)較多的配筋方式抗裂效果較好也較為經(jīng)濟。3鉆孔灌注樁施工應(yīng)引起注意的問題及解決措施灌注樁在施工過程中，容易出現(xiàn)樁位偏差過大、孔底沉渣偏多、鋼筋籠上浮、樁體混凝土離析、斷樁及夾泥等質(zhì)量問題，影響

11、因素較多，出現(xiàn)問題往往補救困難，不能完全通過事后檢查來判斷存在的問題，必須加強施工準備、成孔、清孔、下鋼筋籠、灌注水下混凝土等施工全過程中各環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)控，采取各種有效預(yù)防措施，才能保證或提高鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量。3.1鉆孔過程中保證成孔質(zhì)量的技術(shù)要點（1）合理選擇打樁順序打樁順序直接影響打樁速度和樁基質(zhì)量。因此，應(yīng)結(jié)合地基土壤的擠壓情況，樁距的大小，樁機的性能，工程特點及工期要求，經(jīng)綜合考慮予以確定，以確保樁基質(zhì)量。如果樁間距較密，可采取隔孔施工程序。（2）保證成孔垂直度和成孔深度鉆孔灌注樁的垂直度是保證承載能力的重要一環(huán)，鉆孔偏斜會使灌注樁施工時鋼筋籠難吊入，或造成樁的承載力小于設(shè)計要求。

12、為避免鉆孔傾斜，在鉆機就位和鉆孔過程中，要隨時注意校核鉆桿的垂直度，發(fā)現(xiàn)傾斜及時糾正。鉆孔前應(yīng)仔細分析地質(zhì)勘查報告，對于地基不均勻，土層呈斜狀分布和土層中夾有大的孤石或其它硬物的情形，施工前必須作好準備。偏斜嚴重時應(yīng)回填砂粘土到偏斜處，待沉積密實后再繼續(xù)鉆進，也可以在開始偏斜處設(shè)置少量炸藥爆破，然后用砂石和砂礫石回填到該位置以上1m左右，重新沖鉆。鉆孔的深度是否達到設(shè)計要求，也往往影響灌注樁的承載力，特別是對摩擦樁影響更是不能小覷。為準確地控制鉆孔深度，要考慮在施工中常用的測繩遇水后縮水的問題，為提高測繩的測量精度，在使用前要預(yù)濕后重新標定，可以在施工現(xiàn)場或附近地面上設(shè)置長度標記作為準繩，每次

13、終孔一定把測繩拿去復(fù)核。（3）保證清孔后孔底沉渣厚度符合要求灌注樁樁底存在的沉渣很大程度上影響著樁的承載力。泥漿的制備和清孔是確保樁工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，清孔所用泥漿一定要根據(jù)不同地質(zhì)條件進行配合比設(shè)計。清孔后，應(yīng)從孔口、孔中部和孔底部分提取泥漿，測定要求的各項指標。要求這三部分指標的平均值，應(yīng)符合質(zhì)量標準的要求。根據(jù)經(jīng)驗對于各種鉆孔方法，采用抽漿清孔法清孔最徹底。但是清孔中，應(yīng)注意始終保護孔內(nèi)流水頭，以防坍孔。清孔后要及時澆筑混凝土，防止泥渣再次沉淀。3.2保證鋼筋籠質(zhì)量的技術(shù)要點（1）鋼筋籠變形、上浮、錯位小樁徑澆注水下樁容易產(chǎn)生浮籠現(xiàn)象，一個是鋼筋籠本身輕，還有泥漿浮力，在封底混凝土的大翻

14、力時候，很容易就浮籠，解決方法可以計算好首罐混凝土用量，使首灌混凝土量剛好埋入鋼筋籠一米左右，接著將導(dǎo)管往上提3040公分，接著就慢慢半管澆注，同時將鋼筋籠焊在護筒上面，可以避免浮籠。工程中也可在鋼筋籠頂部焊上一圈加強箍筋，再在四個方向各焊一根定位筋，這樣既可以保證籠子偏位，也可以防止浮籠。（2）如果長樁鋼筋籠過長、未設(shè)加勁箍或剛度不夠容易變形或錯位，一般可以方法是將鋼筋籠分2-3節(jié)制作，分段吊放、分段焊接。3.3保證混凝土澆筑質(zhì)量的技術(shù)要點（1）混凝土原材料選擇。砼原料宜選用卵石、石子含泥量小于2%，以提高砼的流動性，防止堵管。（2）澆灌混凝土?xí)r要控制好配合比鉆孔灌注水下混凝土的施工主要是采用導(dǎo)管灌注，混凝土的離析現(xiàn)象還會存在，但良好的配合比可減少離析程度，因此，現(xiàn)場的配合比要隨水泥品種、砂、石料規(guī)格及含水率的變化進行調(diào)整，為使每根樁的配合比都能正確無誤，在混凝土攪拌前都要復(fù)核配合比并校驗計量的準確性，嚴格計量和測試管理，并及時填入原始記錄和制作試件。4結(jié)論4.1鉆孔灌注樁的優(yōu)化設(shè)計有利于樁的承載力和施工質(zhì)量的提高，同時能減少工程造價。4.2樁基礎(chǔ)設(shè)計是保證成樁質(zhì)量的前提，好的設(shè)計除了