論文導讀：鉆孔灌注樁是工程中常用的基礎形式，其成樁質量對工程安全有著至關重要的作用。本文從施工及監(jiān)理的角度，較為詳盡的闡述了鉆孔灌注樁的施工技術及質量監(jiān)理的要點并對現階段設計中存在的問題提出了個人意見。著重就鉆孔灌注樁的施工藝藝、施工準備、砼灌注過程的質量控制及常見的故障處理進行了簡單討論和分析，并提出了一些相應韻措施。
一、前言
近幾年，隨著大批高層建筑及高等級公路的建設，作為基礎承力普遍采用的一種形式——鉆孔灌注樁，在現階段的施工中得到了廣泛應用。但在施工過程中因工藝落后、地下施工，情況不明確等原因仍存在較多問題，本文著重從工程實踐及監(jiān)理的角度，對鉆孔灌注樁的主要問題進行探討。鉆孔灌注樁是民用和工業(yè)建筑廣泛應用的一種基礎形式，具有適應性強、施工操作簡單、設備投入不大等優(yōu)點。但是由于鉆孔灌注樁的施工大部分是在地面以下進行，其施工過程無法直接觀察，成樁后也不能進行直接開挖驗收，它又是最容易出現質量問題的一種基礎形式。分析鉆孔灌注樁在施工過程中可能發(fā)生的事故，進行必要的防范是保證鉆孔灌注樁成樁質量，確保基礎工程安全的重要措施。本文根據鉆孔灌注樁設計和施工經驗，簡要分析鉆孔灌注樁施工過程中可能存在的幾種質量問題以及相應的防范措施，和對施工與監(jiān)理的管理做了詳細探討。
二．施工監(jiān)理與工程管理
按照國家現行有關規(guī)范施工并不存在什么團難，然而施工質量卻常常達不到要求
，如施工單位在施工中能對最薄弱的環(huán)節(jié)予以關注，予以加強，就能收到事半功倍的效果。
下面對鉆孔灌注樁施工中影響承載力的施工監(jiān)理的要點作一剖析。
(一)施工監(jiān)理要點
1．孔的垂直度
鉆孔灌注樁的垂直度是保證承載能力的重要一環(huán)，目前絕大多數的施工現場不檢查垂直度，有的單位沒有檢查設備或根本不知道如何檢測，有的單位則因測孔斜費時費力不愿多此一舉，斜率超標，樁的受力狀態(tài)被改變，樁頭偏位，影響上部結構質量，嚴重影響鋼筋籠的安置；在砂土類地層中孔壁極易塌孔，沉渣不宜清除。 為避免傾斜，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)現傾斜及時糾正。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。在不均勻地層中鉆孔時，鉆機自重大、鉆桿剛度大較為有利。進入不均勻硬層、斜狀巖層和碰到孤石時，鉆速要打慢檔。處理大孤石和堅硬巖石，采用自重磊的復合式輪鉆或換用沖擊鉆都是有效的方法。 導正裝置經工程實踐表明，也是防止孔斜的簡單有效的方法。終孔后再發(fā)現孔斜糾正起來費時費力，且修孔常使樁的充盈系數增大，最大達1．6以上。
2．孔深
在惡性工程事故的樁基工程中，孔深不到位的例子很多，對于孔深的量測應是監(jiān)理工作的重點，實際操作中應注意的問題有：
（1）測量有誤達不到設計深度。一般施工隊常用的測繩一經水泡就會出現收縮現象，
有的收縮量可達 lcm／1m左右，測50m的孔就會產生o．5m左右的誤差。更大的測量誤差是由于測繩易斷引起的，斷了以后不知道的人仍以斷處為起點繼續(xù)使用，往往可差數米。采用細鋼絲測繩要當心數標松動錯位。徹底避免誤測的辦法是在施工現場或附近地面上設置長度標記作為準繩，每次終孔一定測繩拿去核實。
�。�2）鉆孔入巖濃度達不到設計要求，更多的是由于地層分布不均勻，如巖層分布成傾斜狀或起伏變化劇烈導致判斷失誤。因此入巖深度的控制引起設計、施工和質檢部門的共同重視。入巖深度的控制因鉆孔工藝不同而有所區(qū)別。反循環(huán)工藝和沖擊鉆成孔的樁，可采用巖樣鑒別法。此外，還需注意每個樁的入巖和終孔的巖樣最好留樣備案，直至工程使用正常，沉降穩(wěn)定。正循環(huán)工藝成孔的樁由于取不到完整巖樣確定嵌巖深度很困難。較可靠的辦法是認真分析鉆探資料，根據各鉆孔土層分布情況綜合評判場地地質概況，然后做出巖層分布的等高線圖，按等高線圖確定成孔深度。因本法有一定的隨機性，應適當加
大安全系數，有時尚需適當補充鉆探孔，在某些缺少鉆孔的控制區(qū)域，也可用鉆機換取芯
鉆頭直接取巖芯判定。正循環(huán)工藝采用的方法難度大。
3．孔徑
在湖、塘、溝、谷與河漫灘地段新近沉積的粘性土和粉土中鉆孔容易出現縮孔現象。
尤其要重視液性指數IL>O．75呈軟塑狀態(tài)和流塑狀態(tài)的粘性土而在IL>1．o呈流塑狀態(tài)的淤泥質軟土層成孔縮孔現象更不可避免。與孔徑有關的質量問題有：
(1)由于孔徑小于規(guī)范要求，樁的截面縮小，承載能力降低，實際上降低了樁的安全
系數。
(2)軟弱土層一般都在地層上部，縮頸現象也發(fā)生在此段，而樁的內力也是上段大，容易造成樁身抗壓強度不夠而破壞。
(3)由于孔徑達不到要求，導致鋼筋籠無保護層，樁的抗壓彎能力削弱或喪失。防治
的主要措施是加強對孔徑的檢測與控制，提高泥漿質量，增大泥漿比重和粘性及稠度。鉆
頭直徑應適當加大，也可采用處理孔斜的導正器法，在導正器上焊一定數量的合金刀片，
在鉆進或起鉆的過程中起掃孔作用。此外在易于產生縮孔的土層中施工，減少空孔時間也
是非常重要和有效的措施。
4．泥漿
在鉆孔灌注樁的施工中，無論對于成孔質量還是最終對樁的承載能力的發(fā)揮，泥漿質量都是相當重要的因素。目前樁基施工隊伍絕大多數缺乏對泥漿質量和泥漿管理的重視，泥漿質量差，其后果是：
�。�1）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，在砂性土地層易于塌壁，在流塑狀粘土層則易于縮孔。
(2)泥漿稠度大、比重大、含砂率高，形成的泥皮質量差、厚度大，大大降低樁的側摩阻力。
�。�3）稠漿在鋼筋籠上沉積粘附，導管鋼筋與砼握裹力降低。泥漿比重過大，使得
砼水下灌注阻力增大，降低砼的流動半徑，使砼骨料大部分堆積在樁芯部位，而鋼筋籠外
幾乎無骨料，不僅樁身質量不好而且樁的側摩阻力也難以發(fā)揮。有的工程計算承載力為
14000kN，而靜載試驗不到5000kN就破壞，其中就有泥漿的影響。在空氣中坍落度為21cm、擴散直徑為38cm的砼，在水中坍落度下降為16．5cm、擴散直徑為30．5cm，而在比重為1．2的泥漿中，坍落度則為14cm，擴散直徑只有27cm。因此，對泥漿質量的管理決不是個小問題，監(jiān)理一定要嚴格要求施工單位按規(guī)范要求嚴格控制。
5．沉渣與沉淤
一般把沉渣與沉淤混為一談，凡是孔底的沉積物統(tǒng)稱沉渣，實際上是有區(qū)別的。沉渣
是鉆孔過程中鉆機切削和孔壁塌落的巖士，主要是砂、礫石和碎巖硝等，而沉淤則是比重大、稠度大的劣質泥漿由于空孔時間過長沉淀而成的流塑狀混合物，沉淤的厚度往往大于沉渣、沉渣與沈淤均在樁底形成軟弱隔層，能導致端承力喪失殆盡。沉淤的控制主要是提高泥漿質量和減少空孔時間；沉渣的清除采用反循環(huán)成孔工藝能達到較好的效果速度能達
到2～3m/s。是正循環(huán)的40倍以上，故攜渣能力強。為此，可采用正循環(huán)成孔，氣舉反循環(huán)清孔的工藝。此法現場只需增加一臺6m3的空壓機即可，費用不大，簡便易行，效果良好。采用該法，關鍵是控制好孔內泥漿面的落降，落降快、落差大則易塌孔，因此補漿要跟上，而且抽渣時間要短。實踐證明，應用得當，樁的承載力能大幅度提高。
無論采用反循環(huán)還是正循環(huán)成孔工藝，都應重視砼灌注前的清孔。灌注前抽吸二分鐘
左右，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥漿的抽吸作用導致一部分沉渣、沉淤上浮，而
且短時間內不會沉淀。此時灌注砼，砼墜落的巨大沖擊力還能減除最后殘余的部分沉渣
與沉淤，可基本上將孔底沉渣清除干凈。
6．砼灌注
砼灌注是最后一道也是最關鍵的一道工序。首先必須嚴格按設計強度配制砼。許多施工單位都是現場攪拌砼，其常見問題是：1)砂石的含泥量偏大；2)配料的計量不準確；3)水泥保管不善受潮。
水下砼灌注由于阻力大不易流暢灌入，于是施工單位常隨意加大水灰比，增大塌落度便于砼灌注，結果砼的強度等級嚴重降低。質檢和設計人員應加強現場質量監(jiān)理，決不能輕易相信試塊的試驗結果。
在保證砼質量合格的前提下，導管法水下灌注砼的質量難以控制的主要原因是：1）不能像上部結構施工那樣逐層振搗；2)由于導管埋在泥漿和砼中，砼的灌入阻力是相當大的，灌入阻力可按下式估算：
R：=(D2-d2)(1lrw+12rh)／4 (1)式中， D為樁直徑：d為導管直徑； rww為泥漿重度；rh為砼重度；
要克服很大的灌入阻力保證砼樁身質量，必須有相當大的沖擊力，沖擊力越大，完成每一斗砼灌注的時間越短，砼樁身越均勻。由于砼是由水泥、砂、石子配制的混合料，不同材料、不同粒徑則摩擦系數不一樣，因此僅靠靜力平衡產生的超壓力緩慢流淌，則易造成砼粗骨料在樁芯堆積，隨半徑增大而遞減。樁身不勻，則影響樁的抗壓強度。
目前最常見的水下砼灌注法的缺點是：
(1)在向大斗投料過程中，砼的絕大多數勢能在撞擊大斗壁的碰撞中損耗掉，砼料落
人導管中不連續(xù)，形不成較大的沖擊能量，使砼沒有足夠的力量向四周擠壓、擴散，樁的摩阻力嚴重降低。此外，還容易使樁身不均勻。
(2)砼料絕大多數要經過反彈再落入導管，容易造成砼離析和堵管。
(3)吊臂上下移動速度慢，產生不了大的加速度，因此砼料的下落沒有足夠的超壓，
造成砼料在導管附近堆積成鐘形斷面。由于不能將隔漿層水平頂升，在鐘形斷面塌落時容易裹入泥漿，造成夾泥芯。
(4)由于導管上下移動次數過于頻繁，使得泥漿不斷沿導管壁滲入砼中，影響樁身砼
質量。
鑒于以上缺點，監(jiān)理應倡導施工單位使用大體積砼沖擊灌注法，如樁的初斗砼灌注一樣，每一斗灌注都是將2至3方砼在大斗中積蓄夠量，出料口直接插入導管，然后打開活門一次連續(xù)沖擊下去，其優(yōu)點是：
(1)功能大，沖擊力強。物體的沖擊能量與質量和速度有關，在速度相同的情況下就
取決于質量。根據動量原理可得自由落體的平均沖力公式如一下：
F=mg[(2h／gt2)0．5+1] (2)式中， m為落體質量：t為作用時間；h為落體調試g重力加速度。
假設大斗方量為2．5m3；，砼容重為22KN／m3 則m約為5．5t，假設h=30m，t=1.0s，由式(2)求得F’1872．679kN。 平均沖力是砼自重的34倍，與前面根據式(1)計算的砼灌入阻力相比大6倍。 實際瞬時沖力的峰值比平均沖力高達一倍以上。在巨大沖力的作用下，砼的向上頂升力和側向擠壓力就有了保證，樁的摩阻力和樁身砼密實性都得以提高。
(2)首斗砼灌注沖力大，沉渣、沉淤被濺開，樁端與持力層能較好地結合，確保了端
承力的發(fā)揮。
(3)灌注時間短，樁身段骨料分布均勻，樁身段強度能得到保證。但用大體積砼沖擊灌入法應注意以下幾個問題：
a必須注意排氣技術，防止形成氣堵，使砼料灌不下去。大斗出料口與導管不可用螺扣聯(lián)接成一體，會形成氣堵。應改為插入式聯(lián)接方式，大斗出料口外徑比導管內徑小2至3cm。另外，還要在出料管活門的下方焊上比導管外徑大2·3em的法蘭盤。
b料最好通過網篩(網眼8~lOcm左右)進入料斗，防止夾雜大直徑塊石、水泥塊
等造成卡管。
c和易性要好，如砼離析，則容易在料斗下部和出料口處形成堆積，導致出料困
難，同時也容易堵塞導管。
d注時，吊車司機的配合也至關重要。當打開活門砼料下落時，必須隨砼料的
下落不斷向上提動導管，提動量要小，注意掌握時機。實踐證明，有經驗的吊車司機對縮
短砼的灌注時間，防止卡管、堵管事故，起相當大的作用。
e.當砼灌注到樁頂部位時，為了保持足夠的沖力，必須注意導管要留有一定的長度，
一般為10m左右，灌注時及時上撥，保證高度產生沖力，使樁頭部分的砼質量不至降低。
此外，不可忽視大斗和導管的保養(yǎng)，內壁光滑可大大減小摩擦阻力，同時也減少堵管的發(fā)
生率。
當施工單位機械化程度低時，現場攪拌砼可采用臥式大斗，在地面裝滿料，再用吊車吊起與導管連接進行灌注。在保證上述砼材料質量合格的前提下，如每一斗砼灌注下去孔口返漿激如泉涌，則灌注質量一定好，如孔口返漿弱如滲流，甚至反復升降導管不見泥漿返流，則灌注質量必定欠佳。
三、結語
綜上所述，為了不斷提高建設工程鉆孔灌注樁的質量，監(jiān)理單位應從以下幾個方面進行來格控制并不斷進行研究、改進和提高。
(1)對施工單位鉆孔設備鉆頭的切削性能、泥漿的處理設備等與施工效率和質量有關
的機具、儀器等都應進行檢查。
(2)不同的施工力．法其效率和質量有很大差異，監(jiān)理應從施工方法著手進行預先控制。
(3)認真研究質量檢測設備的準確性和可靠性，如大小應變動測的適用范圍等，。檢測結果不準確易引起糾紛，處理不當會降低安全度，留下工程隱患。
(4)提高和完善管理水平，應以工序控制和事前控制為主，建立系統(tǒng)化的動態(tài)管理制度和方法。
(5)樁的施工過程中既要做到嚴格監(jiān)理、關鍵工序進行旁站, 又要熱情服務，把質量隱患消除在萌芽。
施工人員要認真學好專業(yè)基礎知識，自覺實踐，一絲不茍，認真總結，正確應用有關規(guī)范；熟悉地質資料、設計圖紙、相關文件及各項技術要求，刁；斷提高自身的業(yè)務素質和技術水平，抓好施工準備、成孔、清孔、水下砼灌注等各個環(huán)節(jié)的質量控制，采取各種有效的措施，保障灌注樁的成樁質量。
