摘要:本文結(jié)合筆者多年工作經(jīng)驗,針對鉆孔灌注樁施工中所容易遇到的事故和問題,分析了事故發(fā)生的原因,并提出了具體的防治對策和措施,供工程人員參考。 

　　關(guān)鍵詞:鉆孔;灌注;施工應(yīng)用;配制;成孔 

　　目前,水下混凝土的施工方法分為兩大類:一是在水上拌制混凝土拌合物,進行水下灌注,如導(dǎo)管法、泵壓法、柔性管法、傾注法、箱袋法、鋪石灌漿法、開底容器法和裝袋疊置法;二是在水上拌制膠凝材料,進行水下預(yù)填骨料的壓力灌漿,包括加壓灌注和自流灌注。由于施工方法多樣化和不斷發(fā)展進步,水下不但能灌注一般的水泥混凝土,還能灌注纖維混凝土、瀝青混凝土、樹脂混凝土等。水下混凝土的施工方法越來越多,工程規(guī)模越來越大,應(yīng)用范圍越來越廣,是一種極有發(fā)展前途的混凝土施工技術(shù)。 

　　一、灌注樁的成孔 

　　1.1 成孔設(shè)備和鉆具的要求與選擇灌注樁成孔設(shè)備多為轉(zhuǎn)盤鉆機 

　　鉆進時,鉆頭的擺動較大,擴孔情況嚴重,不利于施工。為了消除這一不良影響,保持鉆孔的垂直度,應(yīng)采取相應(yīng)的技術(shù)措施,約束鉆具的擺動。結(jié)合灌注樁造孔鉆進的鉆頭與小口徑鉆進的鉆頭在底刃、側(cè)刃刻取地層的機理:小口徑鉆進時,鉆頭的側(cè)刃對刻取巖石起到非常重要的作用;而灌注樁鉆進的地層較軟,相比之下,側(cè)刃的作用就小得多。因此,建議在灌注樁孔鉆進時設(shè)計相適應(yīng)的鉆頭以減小鉆孔的擴孔率。 

　　1.2 鉆進參數(shù)的選擇 

　　1.2.1 鉆進泵量 

　　灌注樁孔鉆進時需要較大的泵量以排出粘土粉,其泵量計算公式為:Q=FV60式中,Q——沖洗液量(m3/min);F——環(huán)狀間隙面積(m2);V——沖洗液上返返速度(m/s)。以灌注樁鉆進設(shè)計孔徑為500mm、鉆桿直徑為89mm、環(huán)狀面積以0.2m2計算,在采用泥漿泵的最大泵量600L/min時,其泵量使得粘土粉上返的速度是非常緩慢的,遠小于小口鉆探的泥漿的上返速度0.3m/s。 

　　1.2.2 鉆進轉(zhuǎn)速 

　　由于灌注樁孔的鉆進多為粘土層的鉆進,粘土層的強度與硬度等力學(xué)參數(shù)較小,鉆具易刻取粘土,所以為了保持鉆進穩(wěn)定,減小鉆進的擴孔率,必須采用較小的轉(zhuǎn)速鉆進。 

　　二、灌注混凝土的配制 

　　2.1 混凝土減水劑的應(yīng)用 

　　根據(jù)目前的資源情況和外加劑性能的特點,在灌注樁混凝土的配制中使用的減水劑多為MF復(fù)合劑。其能使混凝土在滿足性能的基礎(chǔ)上,還具有高流態(tài)、較高抗凍的特點。 

　　2.2 灌注樁混凝土的配制 

　　灌注樁混凝土的配制與建筑混凝土相比具有特殊性,其必須具有較高的流動性,同時還應(yīng)考慮受到泥漿的侵蝕作用而影響混凝土的性能。因此,在配制時建議采取以下技術(shù)措施。 

　　2.2.1 加大設(shè)計配合比 

　　混凝土配制強度Rp采用大于設(shè)計標(biāo)號R的50%的配合比。不僅總平均值要滿足設(shè)計標(biāo)號,還應(yīng)滿足95%的強度保證率。強度離差系數(shù)Cv 取0.2,查配制強度與設(shè)計標(biāo)號之比的關(guān)系曲線可得Rp/R=1.5,即Rp=1.5R。當(dāng)R=200MPa,則Rp=1.5×200=300MPa。 

　　2.2.2 選擇適合的材質(zhì) 

　　(1)添加改善混凝土性能的處理劑。例如,添加具有表面活性劑化學(xué)性質(zhì)的MF 高效減水劑改善混凝土的性能。 

　　(2)增加含砂率。砂率對混凝土流動及粘聚性有較大影響。一般參數(shù)為:比重為2.60,細度模數(shù)為2.89,吸水率為2%,含砂率為50%。 

　　(3)加大混凝土的水泥含量。按建筑用混凝土配比最小水泥含量的二倍進行配制:即225×2=450(kg/m3)。 

　　2.2.3 確定適合的水灰比 

　　水灰比滿足以下方程:Rp=aRc(C/W-b)式中,Rp——混凝土試配制強度為300MPa;a、b——試驗系數(shù),分別為0.5、0.58; 

　　Rc——水泥標(biāo)號,取425水泥;C/W——灰水比。計算可得,C/W=1.99。 

　　2.2.4 確定高流態(tài)的用水量 

　　根據(jù)實踐經(jīng)驗,坍落度控制在19.3cm至21cm 能滿足灌注樁要求,本次取坍落度為19.3cm。Gv=10/3(S+K)式中,Gv——混凝土用水量(kg/m3);S——坍落度;K——試驗常數(shù)。當(dāng)碎石粒徑為30mm,K=50.75時,用水量為234kg/m3。 

　　三、灌注樁的灌注 

　　3.1 灌注樁孔的清孔 

　　首先利用撈沙卵石的鉆頭將樁孔內(nèi)的沙卵石撈出,然后泥漿循環(huán)清除孔內(nèi)的粘土。并且減小孔內(nèi)泥漿的比重,從而保證在灌注混凝土?xí)r,混凝土能順利地進入孔底,擠壓出泥漿。清孔后的泥漿比重一般為1.14。 

　　3.2 混凝土的灌注 

　　灌注之前應(yīng)進行試灌。在灌注過程中,混凝土將受到泥漿擠壓的反作用、導(dǎo)管與混凝土的摩擦阻力,此時混凝土必須以大大超過泥漿的反作用壓力才能將孔內(nèi)的泥漿擠壓出孔口。在灌注過程中,導(dǎo)管提升速度要慢,使得混凝土有足夠的時間克服摩擦阻力下降。同時使泥漿具有排出的通道,否則,樁基的泥漿的作用下將會出現(xiàn)縮徑、夾泥的現(xiàn)象。提升導(dǎo)管時,導(dǎo)管內(nèi)保留的混凝土要有絕對的壓力與泥漿的壓力抗衡,以防止泥漿進入導(dǎo)管內(nèi)。一般導(dǎo)管內(nèi)的混凝土柱保持在3m至4m長之間。 

　　四、成孔過程中易遇到的問題 

　　4.1 縮徑 

　　4.1.1 縮徑產(chǎn)生的原因 

　　在鉆進過程中,地應(yīng)力沿較軟巖層釋放,因而造成縮徑。在鉆進過程中,鉆進壓力大,鉆速過快,使得鉆頭很快穿過淤泥、淤泥質(zhì)土層。當(dāng)鉆速過快時,淤泥便從鉆孔周圍流向鉆孔內(nèi),導(dǎo)致其側(cè)壓力與孔內(nèi)泥漿力達成平衡,發(fā)生縮徑甚至卡鉆。 

　　4.1.2 縮徑的防治 

　　較為有效地防治縮徑的方法有:①實行嚴格的管理,鉆機由有經(jīng)驗的機長專職操作,其它人員不得隨意操作;②在鉆到淤泥或淤泥質(zhì)土層時,投入粘土泥膏,使鉆機鉆進壓力減為零;③鉆速減慢讓鉆機在無油壓狀態(tài)空轉(zhuǎn)。為確保鉆孔無縮徑現(xiàn)象,在成孔完畢后應(yīng)在易出現(xiàn)縮徑現(xiàn)象的地層中掃孔一到二次。 

　　4.2 坍孔 

　　4.2.1 坍孔產(chǎn)生的原因分析 

　　坍孔產(chǎn)生的原因是多方面的,主要包括:遭遇預(yù)先未料到的復(fù)雜地質(zhì)情況,以及施工中泥漿稠度過低,釋放量遠大于泥漿對孔壁的壓力等。 

　　4.2.2 處理辦法 

　　為了防治復(fù)雜地層情況帶來的坍孔問題,首先應(yīng)認真審閱該工程地質(zhì)勘察報告,對地層情況做到心中有數(shù)。若報告中未提及此類異常情況而導(dǎo)致施工過程中坍孔的話,則應(yīng)分別對待。 

　　(1)在成孔過程中坍孔,其補救措施有二個:一是避開該樁位;二是回填原樁位,待密實后再鉆進。 

　　(2)在灌注過程中坍孔,其補救措施為:一是回填原樁孔,并在原樁附近補加梅花樁或扁擔(dān)樁,合格即可。二是若工程質(zhì)量要求高,不允許采用上述常規(guī)方法時,可用硬片石等將原孔全部回填,待其密實后,用沖擊鉆再重新鉆進即可。防止泥漿稠度過低而造成的坍孔問題,只須加大泥漿比重到適當(dāng)程度即可。一般泥漿性能指標(biāo)取為:粘度為18s～22s,含沙量≤4%,膠體率≥90,比重為1.1 左右。 

　　4.3 斜孔 

　　4.3.1 斜孔產(chǎn)生的原因 

　　斜孔極易發(fā)生在軟硬巖層交替的層位。由于鉆進壓力過大,鉆頭沿軟弱層面偏斜而造成�？仔陛p則影響鋼筋籠的下放,重則影響樁的承載能力,這是成樁過程中不允許出現(xiàn)的質(zhì)量事故。 

　　4.3.2 防治措施 

　　為了防止孔斜,在鉆進過程中需要保持鉆速均勻或加重塊。對于已發(fā)生傾斜的孔,需要掃孔糾正;若糾正無效,可在孔中回填粘土、塊石等。偏孔在0.5m以上時需要重新鉆進。 

　　4.4 沉渣與泥皮過厚 

　　樁底沉渣是影響樁承載能力的重要因素,要求水下灌注樁底沉渣厚度不得超過30cm。但在施工過程中,常有不少樁的樁底沉渣仍滿足不了此要求。其原因主要是由于泥漿性能不符合要求,只有當(dāng)泥漿比重大于沉渣比重時,沉渣才可被返出孔口,但若泥漿比重過大,又會造成孔壁泥皮過厚,影響樁的承載力特別是摩擦樁的承載力。因此,正確地控制泥漿性能在鉆孔灌注樁的施工過程中起著重要的作用。 

       五、灌注過程中易遇到的問題 

　　5.1 導(dǎo)管堵塞 

　　導(dǎo)管堵塞的防治:在組裝導(dǎo)管時要嚴格檢查,檢查導(dǎo)管內(nèi)有無局部內(nèi)凸,導(dǎo)管連接處是否密封。攪拌砼時應(yīng)嚴格控制混凝土骨料規(guī)格、坍落度和攪拌時間,盡量避免砼在導(dǎo)內(nèi)停留時間過長。另外,灌注時也應(yīng)避免導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣囊而破壞導(dǎo)管的密封圈導(dǎo)致導(dǎo)管漏水。施工可在允許的導(dǎo)管埋入深度范圍內(nèi),略為提升導(dǎo)管,或采用提升后驟然下插導(dǎo)管的動作來抖動導(dǎo)管的辦法。如果仍不能消除,則應(yīng)停止灌注.用長桿加以疏通。 

　　5.2 埋管 

　　5.2.1 埋管原因分析 

　　埋管經(jīng)常發(fā)生在灌注過程中。導(dǎo)管允許埋入砼面下的最大深度與砼拌物流動性保持時間、砼的初凝時間、砼面在鉆孔內(nèi)的上升速度、導(dǎo)管直徑等因素有關(guān),當(dāng)導(dǎo)管埋入砼面下的深度過大時,上面砼已初凝,使得導(dǎo)管內(nèi)混凝土無法順利流動就會發(fā)生埋管。 

　　5.2.2 防冶方法 

　　時刻注意導(dǎo)管埋深的控制。準(zhǔn)確測量砼面的深度位置和勤拆導(dǎo)管,一般砼面每上升4m～5m 就可拆除相應(yīng)數(shù)量的導(dǎo)管。 

　　六、提高水利工程施工質(zhì)量的措施 

　　6.1 認真做好勘察設(shè)計、保證工程質(zhì)量,確保萬無一失。 

　　在水利工程建設(shè)項目確定以后,設(shè)計就成為基本建設(shè)的關(guān)鍵問題了。在建設(shè)的時候能不能加快速度、保證質(zhì)量、節(jié)約投資,在建成后能不能獲得最大的經(jīng)濟效果,設(shè)計工作起著決定作用。一個先進的設(shè)計,應(yīng)是采用先進的工藝和設(shè)備,合理地布置場地,組織好生產(chǎn)流程,應(yīng)有利于提高生產(chǎn)效益,降低成本,提高質(zhì)量。 

　　6.2 規(guī)范建設(shè)單位市場行為,落實項目法人職責(zé),做到責(zé)、權(quán)分明。 

　　①項目法人是項目建設(shè)的責(zé)任主體,對工程質(zhì)量負總責(zé)。②要嚴格按基本建設(shè)程序辦事,杜絕“三邊”工程。③要依法組織招標(biāo),并簽訂有關(guān)合同。④要嚴格挑選施工隊伍,加強施工現(xiàn)場管理,嚴禁轉(zhuǎn)包和違法分包行為。⑤要負責(zé)按有關(guān)驗收規(guī)程組織或參與驗收工作。⑥要按工程實際需要把建設(shè)資金落實到位。⑦要鼓勵質(zhì)量創(chuàng)優(yōu),實行優(yōu)質(zhì)優(yōu)價,嚴禁盲目壓價。⑧要保證有合理的設(shè)計,施工工期,防止盲目搶進度,趕工期的現(xiàn)象。⑨要進一步落實領(lǐng)導(dǎo)責(zé)任制,扭轉(zhuǎn)部分領(lǐng)導(dǎo)重效益、輕管理,重進度、輕質(zhì)量的傾向。 

　　6.3 強化施工管理、加強監(jiān)督,保證施工質(zhì)量。 

　�、偈┕�單位質(zhì)量管理和控制是工程項目質(zhì)量控制的重點和基礎(chǔ)。②要完善施工單位質(zhì)量保證體系,嚴格實行質(zhì)量“三檢制”,并使該體系正常、有效運轉(zhuǎn)。③要從操作人員、建筑材料、施工機械、施工工藝和方法、施工環(huán)境5個方面做好施工工序質(zhì)量控制。④要對工程施工環(huán)節(jié)進行嚴格的動態(tài)控制,做到施工前主動控制, 施工中認真檢查,施工后嚴格把關(guān)。⑤要加強施工單位內(nèi)部管理,嚴格按設(shè)計圖紙和施工規(guī)程、規(guī)范、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)精心施工。 

　　6.4 抓好施工質(zhì)量監(jiān)督,及時發(fā)現(xiàn)問題,及時改正。 

　　施工質(zhì)量控制主要為施工現(xiàn)場的質(zhì)量監(jiān)控。在施工過程中應(yīng)做到:①施工單位要建立完善的工序質(zhì)量控制體系,及時提交質(zhì)量統(tǒng)計分析資料和質(zhì)量控制圖表。②及時審核變更設(shè)計及其修改的圖紙。③對施工作業(yè)進行嚴格的監(jiān)督和檢查,發(fā)現(xiàn)違規(guī)行為及時糾正。加強質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)自身建設(shè),建立一個明確的、結(jié)構(gòu)完善、系統(tǒng)性的質(zhì)量管理體系。形成較有效的、一體化的技術(shù)和管理程序,并以高效、快捷、科學(xué)的方式指導(dǎo)監(jiān)督站內(nèi)部的各項工作,逐步提高水利工程質(zhì)量監(jiān)督管理水平。 

　　結(jié)語 

　　鉆孔灌注樁由于對各種地質(zhì)條件的適應(yīng)性強、施工簡單易操作且設(shè)備投入不是很大,目前,在各類房屋及建筑中都得到了廣泛的應(yīng)用。但該技術(shù)因施工過程無法觀察,成樁后不能開挖驗收,施工中的任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都將會直接影響整個工程的質(zhì)量和進度,甚至給投資者造成巨大經(jīng)濟損失。因此,必須防止在鉆孔過程中及灌注過程中出現(xiàn)的施工質(zhì)量問題。灌注樁混凝土的配制與建筑混凝土相比具有特殊性,其必須具有較高的流動性,同時還應(yīng)考慮受到泥漿的侵蝕作用而影響混凝土的性能。鉆孔灌注樁具有低噪音、小震動、無擠土,能穿越各種復(fù)雜地層和形成較大的單樁承載力,適應(yīng)各種地質(zhì)條件和不同規(guī)模建筑物等優(yōu)點,在橋梁、水工建筑物、房屋建筑等工程中均有廣泛應(yīng)用。但同時,鉆孔灌注樁屬永久性的隱蔽工程,其樁基質(zhì)量非常重要,文中總結(jié)并分析了影響鉆孔灌注樁施工中常見地問題及質(zhì)量影響因素,希望可以為類似工程提供借鑒