鉆孔灌注樁樁頂超灌的控制初探
發(fā)布時(shí)間：2010-01-14 共1頁
鉆孔灌注樁可穿越各種土質(zhì)復(fù)雜或軟硬變化較的土層，對地基進(jìn)行加固處理。其對承載力的適應(yīng)范圍廣（為300～20000公斤），施工機(jī)具簡單，且施工過程具有噪音低、對相鄰樓宇影響小、施工安全性好等諸多優(yōu)點(diǎn)，因而在基礎(chǔ)加固工程中得到廣泛應(yīng)用。但其施工環(huán)節(jié)較多，技術(shù)要求高，工藝較復(fù)雜，需在較短時(shí)間內(nèi)快速完成水下灌注混凝土隱蔽工程的灌注，無法對質(zhì)量進(jìn)行直觀控制。因此其人為因素影響較，稍有疏忽，很容易出現(xiàn)質(zhì)量弊病，其中以常見的樁頂超灌通病現(xiàn)象尤為明顯。
一、超灌成因分析
1、浮漿層形成原因分析按照施工規(guī)范，鉆孔后要徹底清除孔底淤泥。但在實(shí)際施工過程中，很難將淤泥徹底清除。在進(jìn)行封底施工時(shí)，首批混凝土沖出導(dǎo)管底口向孔底四周流動擴(kuò)散，與孔內(nèi)沖洗液摻合形成一定厚度的浮漿稀釋層。由于用導(dǎo)管灌注的水下混凝土從下往上頂升，當(dāng)導(dǎo)管有一定埋深時(shí)，后續(xù)灌入的混凝土在已灌入混凝土內(nèi)部流動，首灌的混凝土始終處在最上層，最終在樁頂凝固成浮漿、泥渣等混雜層。澆灌混凝土?xí)r，若導(dǎo)管插入混凝土之內(nèi)過深，澆注速度又較快，容易在孔體深部沉積較多骨料，加上振搗過程混凝土的離析，也容易導(dǎo)致樁體上部強(qiáng)度較低。混雜層及其下的低劣混凝土層強(qiáng)度低，應(yīng)予以鑿除。
浮漿層處于樁頂時(shí)，只要保持一定的超灌量，亦即保證設(shè)計(jì)標(biāo)高位置的樁體強(qiáng)度，則能保證樁身質(zhì)量。如果浮漿層處于樁底或樁身中間，則形成夾泥或斷樁，樁身質(zhì)量就無法達(dá)到要求。因此，混凝土灌注工藝顯得異常重要。
2、出露樁頭分析
1）受地層條件、施工機(jī)具、成孔工藝和沖洗介質(zhì)等因素限制，排渣不徹底，清孔效果差，孔底沉淤多。在這種條件下，采用正確的水下灌注混凝土工藝，設(shè)計(jì)超灌量不小于50厘米，則既能滿足樁身設(shè)計(jì)要求，又易于鑿除超灌部分。
2）成孔工藝合理，清孔徹底，孔底幾乎沒有沉渣或沉渣很少，同時(shí)嚴(yán)格按操作規(guī)程灌注混凝土，所形成的樁頭浮漿層很薄，一般為10～20厘米，超灌的樁段部分混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
3）清孔不徹底，樁底淤泥較多，又未能嚴(yán)格按照水下灌注混凝土工藝規(guī)程操作，這種情況下樁頭浮漿層不厚，但卻有樁底沉渣多、樁身夾泥甚至斷樁的隱患，而且超灌部分也不易鑿除。此外，灌注過程中對混凝土上升面測量不準(zhǔn)，也會導(dǎo)致樁頭高低不等，有的樁超灌2米左右，有的樁卻達(dá)不到樁高。
二、成孔工藝和灌注工藝的影響
根據(jù)循環(huán)介質(zhì)（泥漿）的流動方向，鉆孔灌注樁分為正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。正循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)，泥漿由泥漿泵送入鉆桿內(nèi)腔，流經(jīng)孔底懸浮并攜帶鉆渣，再經(jīng)鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀空間返回地面，實(shí)現(xiàn)排渣和護(hù)壁。反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)，泥漿則從鉆桿與孔壁間的環(huán)狀間隙進(jìn)入鉆孔，再從鉆桿內(nèi)返回孔口以排出渣土。兩種方法在機(jī)具配備、操作工藝、適應(yīng)地層、成孔直徑、作業(yè)深度等方面有所不同，對成孔成樁質(zhì)量和施工速度有不同影響。
正循環(huán)鉆進(jìn)的成孔方法工藝技術(shù)成熟，操作簡便，適用于各類粘土層、砂土層和基巖，也可以在砂礫、卵石含量小于15%的土層中使用，故多年來一直被廣泛采用。
然而，對于直徑樁孔，為了提高泥漿懸浮和攜帶鉆渣的能力，一般采用提高泥漿比重和粘度的方法，但泥漿稠度增后，導(dǎo)致孔壁泥皮厚，清孔工作難度加。若第二次清孔采用反循環(huán)方式，則孔底沉淤會減少，浮漿層相對縮小。
近年來，高層建筑越來越高，工程樁直徑越來越，為保證樁身質(zhì)量和承載力，國內(nèi)外對口徑樁孔鉆進(jìn)施工工藝技術(shù)不斷改進(jìn)和完善，以排渣清孔為例，采用反循環(huán)鉆就可得到有效解決。
三、鉆孔樁頂超灌量控制
從上述分析可知，確立超灌量應(yīng)綜合考慮地層條件、孔徑小、泥漿性能、成孔工藝和灌注工藝等多種因素，尤其是成孔工藝。對正循環(huán)鉆進(jìn)成孔的灌注樁，超灌高度在50厘米左右較合理；而對反循環(huán)鉆進(jìn)，超灌量應(yīng)有所減少，對于有豐富經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)力量雄厚、操作水平高的專業(yè)隊(duì)伍，超灌量定在20厘米左右即能滿足要求。應(yīng)當(dāng)指出的是，無論采取何種成孔工藝，均須嚴(yán)格按照規(guī)程灌注混凝土，務(wù)必不能出現(xiàn)樁身質(zhì)量事故。
（巖土工程師）
一、超灌成因分析
1、浮漿層形成原因分析按照施工規(guī)范，鉆孔后要徹底清除孔底淤泥。但在實(shí)際施工過程中，很難將淤泥徹底清除。在進(jìn)行封底施工時(shí)，首批混凝土沖出導(dǎo)管底口向孔底四周流動擴(kuò)散，與孔內(nèi)沖洗液摻合形成一定厚度的浮漿稀釋層。由于用導(dǎo)管灌注的水下混凝土從下往上頂升，當(dāng)導(dǎo)管有一定埋深時(shí)，后續(xù)灌入的混凝土在已灌入混凝土內(nèi)部流動，首灌的混凝土始終處在最上層，最終在樁頂凝固成浮漿、泥渣等混雜層。澆灌混凝土?xí)r，若導(dǎo)管插入混凝土之內(nèi)過深，澆注速度又較快，容易在孔體深部沉積較多骨料，加上振搗過程混凝土的離析，也容易導(dǎo)致樁體上部強(qiáng)度較低。混雜層及其下的低劣混凝土層強(qiáng)度低，應(yīng)予以鑿除。
浮漿層處于樁頂時(shí)，只要保持一定的超灌量，亦即保證設(shè)計(jì)標(biāo)高位置的樁體強(qiáng)度，則能保證樁身質(zhì)量。如果浮漿層處于樁底或樁身中間，則形成夾泥或斷樁，樁身質(zhì)量就無法達(dá)到要求。因此，混凝土灌注工藝顯得異常重要。
2、出露樁頭分析
1）受地層條件、施工機(jī)具、成孔工藝和沖洗介質(zhì)等因素限制，排渣不徹底，清孔效果差，孔底沉淤多。在這種條件下，采用正確的水下灌注混凝土工藝，設(shè)計(jì)超灌量不小于50厘米，則既能滿足樁身設(shè)計(jì)要求，又易于鑿除超灌部分。
2）成孔工藝合理，清孔徹底，孔底幾乎沒有沉渣或沉渣很少，同時(shí)嚴(yán)格按操作規(guī)程灌注混凝土，所形成的樁頭浮漿層很薄，一般為10～20厘米，超灌的樁段部分混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
3）清孔不徹底，樁底淤泥較多，又未能嚴(yán)格按照水下灌注混凝土工藝規(guī)程操作，這種情況下樁頭浮漿層不厚，但卻有樁底沉渣多、樁身夾泥甚至斷樁的隱患，而且超灌部分也不易鑿除。此外，灌注過程中對混凝土上升面測量不準(zhǔn)，也會導(dǎo)致樁頭高低不等，有的樁超灌2米左右，有的樁卻達(dá)不到樁高。
二、成孔工藝和灌注工藝的影響
根據(jù)循環(huán)介質(zhì)（泥漿）的流動方向，鉆孔灌注樁分為正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。正循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)，泥漿由泥漿泵送入鉆桿內(nèi)腔，流經(jīng)孔底懸浮并攜帶鉆渣，再經(jīng)鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀空間返回地面，實(shí)現(xiàn)排渣和護(hù)壁。反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)，泥漿則從鉆桿與孔壁間的環(huán)狀間隙進(jìn)入鉆孔，再從鉆桿內(nèi)返回孔口以排出渣土。兩種方法在機(jī)具配備、操作工藝、適應(yīng)地層、成孔直徑、作業(yè)深度等方面有所不同，對成孔成樁質(zhì)量和施工速度有不同影響。
正循環(huán)鉆進(jìn)的成孔方法工藝技術(shù)成熟，操作簡便，適用于各類粘土層、砂土層和基巖，也可以在砂礫、卵石含量小于15%的土層中使用，故多年來一直被廣泛采用。
然而，對于直徑樁孔，為了提高泥漿懸浮和攜帶鉆渣的能力，一般采用提高泥漿比重和粘度的方法，但泥漿稠度增后，導(dǎo)致孔壁泥皮厚，清孔工作難度加。若第二次清孔采用反循環(huán)方式，則孔底沉淤會減少，浮漿層相對縮小。
近年來，高層建筑越來越高，工程樁直徑越來越，為保證樁身質(zhì)量和承載力，國內(nèi)外對口徑樁孔鉆進(jìn)施工工藝技術(shù)不斷改進(jìn)和完善，以排渣清孔為例，采用反循環(huán)鉆就可得到有效解決。
三、鉆孔樁頂超灌量控制
從上述分析可知，確立超灌量應(yīng)綜合考慮地層條件、孔徑小、泥漿性能、成孔工藝和灌注工藝等多種因素，尤其是成孔工藝。對正循環(huán)鉆進(jìn)成孔的灌注樁，超灌高度在50厘米左右較合理；而對反循環(huán)鉆進(jìn)，超灌量應(yīng)有所減少，對于有豐富經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)力量雄厚、操作水平高的專業(yè)隊(duì)伍，超灌量定在20厘米左右即能滿足要求。應(yīng)當(dāng)指出的是，無論采取何種成孔工藝，均須嚴(yán)格按照規(guī)程灌注混凝土，務(wù)必不能出現(xiàn)樁身質(zhì)量事故。
（巖土工程師）
