泥漿護壁鉆孔灌注樁在施工工藝過程中質(zhì)量控制及通病防治論文
【摘要】在樁基工程中采用泥漿護壁鉆孔灌注樁（以下簡稱：鉆孔灌注樁）施工工藝比較普遍，它是一種地下隱蔽工程，施工過程中極易出現(xiàn)質(zhì)量問題。因此，就加強施工材料、施工工藝等質(zhì)量控制來有效的防治通病的發(fā)生及相關(guān)的處理措施作一綜合探討。
【關(guān)鍵詞】鉆孔灌注樁；施工工藝；質(zhì)量控制；通病防治；處理措施
1.概述鉆孔灌注樁具有無噪音、無震動、無積壓等優(yōu)點。
適用于地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎（礫）石土及風(fēng)化巖層。但其施工過程部位無法直接觀察，屬地下隱蔽工程，成樁后也不能進行開挖驗收，在施工中極易發(fā)生質(zhì)量通病，若防止不妥，將直接影響到整個工程的質(zhì)量和進度，甚至給投資者造成巨大的經(jīng)濟損失和不良的社會影響。
2.成樁工序鉆孔灌注樁成孔、成樁工序是：
定樁位→護筒埋設(shè)→鉆機就位→鉆孔→終孔→第一次清孔→下放鋼筋籠→接入導(dǎo)管→第二次清孔→灌注混凝土。在工程開工時宜做試樁，提供設(shè)計參數(shù)。
3.質(zhì)量控制
3.1施工前的審查。施工前對施工單位各項審查，是有效的控制手段。一般要進行資質(zhì)審查、施工組織設(shè)計審查、組織設(shè)計交底及圖紙會審、審查是否根據(jù)地質(zhì)資料可能在鉆孔灌注樁施工中發(fā)生的問題加以分析，并制定出相應(yīng)的質(zhì)量保證及處理措施、還要審查成樁機械的鑒定合格證件是否有效、控制點復(fù)核記錄等工作。由于鉆孔灌注樁施工的隱蔽性及工序的不可逆轉(zhuǎn)性，要求基礎(chǔ)施工隊伍認真落實實施施工組織設(shè)計方案，并加強施工質(zhì)量管理，密切抓好施工過程中每一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量，力爭將隱患消除在成樁之前。
3.2對相關(guān)人員的崗前教育。開工前要對相關(guān)人員進行上崗前教育，成樁質(zhì)量是此工程的重要基礎(chǔ)，做到人人重視質(zhì)量。開工后要不定時檢查操作人員，班報表記錄員、質(zhì)檢人員的在崗情況，特別是質(zhì)檢人員的在崗情況及鉆進記錄情況，監(jiān)理人員要及時做好工序的檢測驗收。
3.3對原材料的檢驗。為確保成樁質(zhì)量，設(shè)專職質(zhì)量檢查員，負責(zé)施工過程中的質(zhì)量檢查和監(jiān)督，要嚴格檢查驗收進場原材料的三證，鋼筋（合格證、出廠證、檢驗證）、水泥（出廠證、合格證、化驗報告）及砂石、施工用水化驗報告。如發(fā)現(xiàn)實樣與質(zhì)保書不符，應(yīng)立即取樣進行復(fù)查，對不合格的材料(如鋼筋、水泥、砂、石、水)，嚴禁用于灌注樁施工。
3.4成孔過程中的質(zhì)量控制。成孔是鉆孔灌注樁施工中的首要工序，要嚴格遵守操作規(guī)程，根據(jù)各巖土層的性質(zhì)，采取相應(yīng)的'鉆進工藝（如：鉆頭、鉆速、壓力、泥漿稠度等）保證成孔的質(zhì)量。若質(zhì)量控制不好，則可能發(fā)生一些通病，如塌孔、擴徑、縮頸、樁孔偏斜及樁端沒有進入設(shè)計持力層要求等。給下道工序的施工增加了難度，直接影響樁身質(zhì)量和承載力的降低。因此，在成孔的施工工藝和施工過程質(zhì)量控制方面應(yīng)著重抓好以下工作。
3.4.1合理安排成樁順序。合理有序的安排成樁順序，也是成樁質(zhì)量的一種保證措施。鉆孔灌注樁與壓入樁不同，壓入樁是將先預(yù)制好的樁（或管件）壓入土中將土體擠開，樁身具有很高的強度，土體對樁產(chǎn)生被動土壓力。鉆孔灌注樁則通過鉆沖用泥漿將巖土置換方法成孔，然后在孔內(nèi)成樁，特別在存在軟弱土層和液化土層地區(qū)施工時，軟弱土層和液化土層極易側(cè)位移，當(dāng)周圍土移向樁身即對樁產(chǎn)生動壓力。尤其是在成樁初始，樁身混凝土的強度很低，且灌注樁的成孔是依靠泥漿來平衡的，故要合理安排成樁順序并保持較適應(yīng)的樁距（或隔孔施工），對防止坍孔、側(cè)向縮徑、斜樁是一項科學(xué)性技術(shù)措施。
3.4.2樁位的確定及護筒埋設(shè)。測量人員依據(jù)甲方提供的控制點，嚴格按《工程測量規(guī)范》放樣，確保樁位準(zhǔn)確后埋設(shè)護筒，嚴格控制護筒中心與樁位中心線偏差≯50mm。護筒的埋設(shè)深度，在黏性土中不宜小于1.0m，砂土中不宜小于1.5m。然后采用相應(yīng)的措施固定護筒，在護筒的外側(cè)用素填土（黏性土）回填，搗實，以防鉆孔過程中發(fā)生漏漿的現(xiàn)象。
3.4.3成孔過程中鉆機平整度及孔偏斜度的質(zhì)量控制。成孔時樁孔偏斜程度的控制，是鉆孔灌注樁施工工藝中的又一重要環(huán)節(jié)。若樁孔不垂直（超出現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定的偏斜度不得大于1％H，H為樁孔深度），否則影響下道工序鋼筋籠及導(dǎo)管的下放，還會導(dǎo)致承載力的降低，這是基礎(chǔ)工程的重大隱患之一。為了保證成孔偏斜度滿足設(shè)計要求，應(yīng)采取擴大樁機底盤支承面積使樁機穩(wěn)固，經(jīng)常校核鉆架水平度及鉆桿垂直度等措施。并于成孔后下放鋼筋籠前作孔深、孔徑、孔斜超聲波測試。成孔偏斜度控制主要依靠鉆機就位后，必須保證鉆機平正、穩(wěn)固，確保在施工過程中不傾斜、移動，起重滑輪邊緣、固定鉆桿的卡盤和護筒中心三者于同一鉛錘線上。在超深鉆孔灌注樁成孔時，應(yīng)控制鉆進速度、減壓鉆進等施工工藝。在鉆進過程中應(yīng)檢查機架的平整度及調(diào)整其水平，特別是鉆進過程中碰到孤石、堅硬土層、卵礫石層、風(fēng)化巖層時更應(yīng)及時復(fù)查鉆機底盤的平整度和鉆桿的平直度。
3.4.4成孔深度。在施工過程中鉆機底盤范圍內(nèi)的地坪標(biāo)高會發(fā)生一些變化，為及時了解準(zhǔn)確的鉆孔深度，要定時復(fù)核底梁標(biāo)高是否發(fā)生變化，并對鉆具的總長度并作好記錄，以便在成孔后根據(jù)鉆桿在自然地面上的余尺來校驗成孔是否達到設(shè)計深度。雖然鉆桿到達的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔時泥漿密度控制不當(dāng)，或在提鉆具時碰撞了孔壁，就可能會發(fā)生坍孔、沉渣過厚等現(xiàn)象，這將給第二次清孔帶來很大的困難，有時甚至通過第二次清孔也無法清除坍落的沉渣。因此，泥漿在鉆孔樁施工中起護壁和清孔作用，對于施工過程中泥漿的控制指標(biāo)（粘度測定17～20s；含砂率≯6％；膠體率≮90％等）在鉆孔灌注樁施工過程中必須嚴格控制。要選用高塑性黏土或膨潤土制備泥漿。還應(yīng)根據(jù)施工機械、工藝及穿越土層情況進行配合比設(shè)計。在提出鉆具后用測繩復(fù)核成孔深度時，為提高測繩的測量精度，在使用前要遇濕后重新標(biāo)定，并在使用中經(jīng)常復(fù)核。同時還要考慮在施工中常用的測繩遇水后縮水的問題，因其最大收縮率達1.2％。如測繩的測深比鉆桿的鉆深小，就要重新下鉆桿清孔。在施工過程中應(yīng)采取有效地措施防止塌孔、縮徑及樁孔偏斜等現(xiàn)象，除了在復(fù)核鉆具長度時注意檢查鉆桿是否彎曲外，還應(yīng)根據(jù)地質(zhì)資料對不同土層隨時調(diào)整鉆進速度，并繪出鉆進成孔時間～深度關(guān)系曲線。鉆頭直徑的大小將直接影響樁徑的大小，在施工過程中要經(jīng)常復(fù)核鉆頭直徑，如發(fā)現(xiàn)其磨損超過10mm就要及時調(diào)換鉆頭。成孔后，應(yīng)認真檢查樁孔嵌入持力層深度、巖石強度、沉渣厚度、樁孔垂直度等參數(shù)，是否達到設(shè)計要求，只要有一項不符合設(shè)計要求，就應(yīng)及時分析解決，由建設(shè)單位代表、監(jiān)理簽字認可后，方可進入下道工序。
3.5成樁過程中的質(zhì)量控制
3.5.1鋼筋籠制作質(zhì)量和吊放。鋼筋籠制作前首先要檢查鋼材的質(zhì)保資料，檢查合格后再按設(shè)計和施工規(guī)范要求驗收鋼筋的直徑、長度、型號、數(shù)量和質(zhì)量。制作中分段制作的鋼筋籠，其接頭宜采用焊接或機械式接頭（鋼筋直徑大于20mm），并應(yīng)遵守國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)《鋼筋機械連通用技術(shù)規(guī)程》JGJ10、《鋼筋焊接及驗收規(guī)程》JGJ18和《混凝土結(jié)構(gòu)工程質(zhì)量驗收及規(guī)范》GB5004的規(guī)定；加勁箍宜設(shè)在主筋外側(cè)，當(dāng)因施工工藝有特殊要求時，在驗收中還要特別注意鋼筋籠吊環(huán)長度能否使鋼筋籠準(zhǔn)確地吊放在設(shè)計標(biāo)高上，這是由于鋼筋籠吊放后是暫時固定在鉆架底梁上的，因此，吊環(huán)長度是根據(jù)底梁標(biāo)高的變化而改變，所以應(yīng)根據(jù)底梁標(biāo)高逐根復(fù)核吊環(huán)長度，以確保鋼筋籠的埋入標(biāo)高滿足設(shè)計要求。在搬運和吊裝鋼筋籠吊放過程中，應(yīng)防止變形，安放時應(yīng)對準(zhǔn)孔位，自由落下，就位后應(yīng)立即固定。對分段制作的鋼筋籠時，應(yīng)逐節(jié)驗收鋼筋籠的連接焊縫質(zhì)量，對質(zhì)量不符合規(guī)范要求的焊縫、焊口則要進行補焊。同時，要注意鋼筋籠能否自由落下，沉放時不能碰撞孔壁。當(dāng)?shù)醴攀茏钑r，不能撞籠、墩籠、扭籠及加壓強行下放，因為這將會造成坍孔、鋼筋籠變形等現(xiàn)象，應(yīng)停止吊放并尋找原因，若在鋼筋籠垂直吊放時，而不能自由下行，則可能縮孔、孔斜等現(xiàn)象。則要求進行復(fù)鉆糾偏，并在重新驗收成孔質(zhì)量后再吊放鋼筋籠。鋼筋籠接長時要加快焊接速度，盡可能縮短沉放時間。
3.5.2導(dǎo)管的安置。在鋼筋籠吊裝完畢后，應(yīng)立即安置導(dǎo)管或氣導(dǎo)管二次清孔。應(yīng)選用導(dǎo)管壁厚不小于3mm，直徑為200～250mm的鋼管，導(dǎo)管的分節(jié)長度可視工藝要求確定，底管長度不宜小于4m，導(dǎo)管接頭法蘭盤處，采用橡膠墊圈密封，采用雙螺紋方扣快速接頭。使用的隔水栓應(yīng)有良好的隔水性能，并應(yīng)保證順利排出。隔水栓宜采用球膽或與樁身混凝土強度等級相同的細石混凝土制作。
3.5.3二次清孔（灌注混凝土前泥漿的配制）。灌注混凝土前泥漿的配制（三項指標(biāo)：比重、含水率和黏度）和沉渣的厚度則是影響灌注樁質(zhì)量的主要指標(biāo)。清孔則是利用泥漿在流動時所具有的動能沖擊樁孔底部的沉渣，使沉渣中的巖料、砂粒等處于懸浮狀態(tài)，再利用泥漿膠體的粘結(jié)力使懸浮者的沉渣隨著泥漿的循環(huán)流動被帶出樁孔外，最終將樁孔內(nèi)的沉渣清洗干凈，保證孔底500mm以內(nèi)的泥漿比重應(yīng)小于1.25；含砂率不得大于8％、黏度不得大于28S。這就是泥漿排渣清孔和護壁的作用。在清孔過程中，應(yīng)不斷置換泥漿，直至澆注混凝土?xí)r。我們可以看出，泥漿的制備和清孔是確保質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。清孔工藝還可采用泵吸反循環(huán)的施工工藝，并在成孔過程中采用除砂器，鉆進過程中采用除砂器保證漿內(nèi)含砂率在4％范圍內(nèi)。泵吸反循環(huán)清孔應(yīng)注意保證補漿充足與孔內(nèi)泥漿液面穩(wěn)定，使用時還應(yīng)注意若泵吸力強度過大，易造成孔底坍塌。
3.5.4灌注混凝土。開始灌注混凝土?xí)r，導(dǎo)管底部至孔底的距離宜為300～500mm；應(yīng)有足夠的混凝土儲備量，導(dǎo)管一次埋入混凝土灌注面以下不小于0.8m；導(dǎo)管埋入混凝土的深度在2～6m。嚴禁將導(dǎo)管提出混凝土灌注面，并應(yīng)控制提拔導(dǎo)管的速度，派專人測量導(dǎo)管埋深及管內(nèi)外混凝土灌注面的高差，填寫混凝土灌注記錄；灌注混凝土必須連續(xù)施工，每根樁的灌注時間應(yīng)按初盤混凝土的初凝時間控制，對灌注過程中的故障應(yīng)記錄備案；應(yīng)控制最后一次灌注量，超灌高度在0.8～1.0m，鑿除泛漿高度后必須保證暴露的樁頂混凝土強度達到設(shè)計等級。
4.質(zhì)量通病的判斷及防治措施
在鉆孔灌注樁過程中要嚴格按照質(zhì)量控制程序要求施工，特別是在軟塑～流塑的軟土層、松散的砂性土層，當(dāng)鉆成孔時孔內(nèi)負壓區(qū)，灌注時形成孔內(nèi)正壓區(qū)、孔壁不穩(wěn)定、孔內(nèi)沉渣過多、軟硬地層交互出現(xiàn)等因素綜合影響時，常常出現(xiàn)孔壁坍塌，樁體縮頸、露筋、擴徑、斷樁、蜂窩、樁端偏斜、夾泥及鋼筋籠的制作、放置不符合設(shè)計要求。
5.樁基事故的常用補救措施
樁基事故處理補救較多，要進行技術(shù)經(jīng)濟比較，選擇安全可靠、經(jīng)濟合理和施工方便、施工工期短的方案。對未施工部分應(yīng)提出預(yù)防和改進措施，防止事故的再次發(fā)生。
(1)接樁法:當(dāng)成樁后樁頂標(biāo)高不足，常采用接樁法處理，方法有開挖接樁和嵌入式接樁；
(2)補樁法：樁基承臺（梁）施工前補樁，如鉆孔樁距過大，不能承受上部荷載時，可在樁與樁之間補樁；
(3)鉆孔補強法：此法適應(yīng)條件是樁身混凝土嚴重蜂窩、離析、松散、強度不夠及樁長不足、樁底沉渣過厚等事故，常用高壓注漿法來處理；
(4)沉井處理法：常用成樁后進行超聲檢測時，發(fā)現(xiàn)樁淺部（深度在20m以淺）存在局部的缺陷，經(jīng)分析主要在樁身外側(cè)夾泥、露筋，甚至在樁身內(nèi)有大面積的空洞或空洞內(nèi)填滿雜質(zhì)等現(xiàn)象。
(5)擴大承臺梁法；
(6)改變事故方法；常用的方法有改變成樁施工順序和改變成樁方法兩種；
(7)修改設(shè)計：有改變樁型、改變樁位和上部結(jié)構(gòu)卸荷3種方法。應(yīng)考慮事故處理對已完成工程質(zhì)量和后續(xù)工程方式的影響。如在事故處理中采取補樁時，會不會損壞混凝土強度還較低的鄰近樁。
結(jié)語為了保證泥漿護壁樁孔灌注樁的成孔和成樁質(zhì)量，必須嚴格按質(zhì)量控制程序運作。加強各項環(huán)節(jié)的質(zhì)量管理，采取有效的防治措施。要求在基礎(chǔ)實施前，施工方、設(shè)計方、監(jiān)理方、業(yè)主應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)勘察報告所提供的地質(zhì)情況仔細審閱，熟悉設(shè)計圖紙及有關(guān)施工、驗收規(guī)范，核查與地質(zhì)有關(guān)灌注樁方面的資料。施工方應(yīng)根據(jù)地層條件采取相應(yīng)的施工工藝或進行試鉆孔。并論證施工工藝的可能性，布設(shè)合理施工順序，對施工過程中只有抓好施工過程中每一個環(huán)節(jié)的質(zhì)量，力爭將隱患消除在成樁之前。才能充分發(fā)揮出它的優(yōu)點達到安全優(yōu)質(zhì)、經(jīng)濟高效的預(yù)期目的。對施工過程中可能會發(fā)生的一些問題進行分析后制訂出施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、驗收實施方案和每根樁的施工記錄，以便有效地對樁基施工質(zhì)量加以控制。
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