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鉆孔灌注樁施工探討論文
摘 要：鉆孔灌注樁屬于一種現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)化的基礎(chǔ)工程施工方法。所需機(jī)械設(shè)備有螺旋鉆孔機(jī)、鉆擴(kuò)機(jī)或潛水鉆孔機(jī)。
關(guān)鍵詞：電動(dòng)鉆孔；灌注樁；基礎(chǔ)施工探討
鉆孔灌注樁是使用電動(dòng)鉆孔機(jī)械鉆孔，待成孔深度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后進(jìn)行清孔、放入鋼筋籠，然后在孔內(nèi)灌注混凝土而成樁。
1 鉆孔灌注樁工藝過(guò)程
�。�1）螺旋鉆孔灌注樁施工工藝：鉆機(jī)就位后，用吊線、水平尺等檢查導(dǎo)桿，校正位置，使鉆桿垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心。鉆孔時(shí)放下鉆機(jī)，使鉆桿向下移動(dòng)至鉆頭觸及土面時(shí)，才開(kāi)動(dòng)轉(zhuǎn)軸旋動(dòng)鉆桿，邊鉆邊進(jìn)邊出土。當(dāng)鉆到預(yù)定深度后，必須在原深處進(jìn)行空鉆清土，然后停鉆提起鉆桿。樁孔鉆成清孔后，應(yīng)盡快吊放鋼筋，灌注混凝土不要隔夜，灌注混凝土?xí)r應(yīng)分層進(jìn)行。
�。�2）大直徑鉆孔擴(kuò)底灌注樁施工工藝：場(chǎng)地平整→放樁位線→鉆孔機(jī)就位→機(jī)械鉆直孔→人工清直孔及擴(kuò)孔→擴(kuò)孔清底→檢查→放鋼筋籠→灌注混凝土。大直徑鉆孔灌注樁一般是指樁身直徑大于700mm，用機(jī)械或人工成孔，在孔內(nèi)灌注混凝土而成的樁，如果樁底部再進(jìn)行擴(kuò)大，則稱(chēng)大直徑鉆孔擴(kuò)底灌注樁。
2 鉆孔灌注樁施工要點(diǎn)
2.1 成孔的垂直度
鉆孔灌注樁的垂直度是保證承載能力的重要指標(biāo)，垂直度的檢測(cè)應(yīng)該是保證樁身質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。為避免鉆孔傾斜，在鉆機(jī)就位和鉆孔過(guò)程中，要隨時(shí)注意校核鉆桿的垂直度，發(fā)現(xiàn)傾斜及時(shí)糾正。對(duì)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(zhǔn)備。在不均勻地層中鉆孔時(shí)，使用自重大的鉆機(jī)和剛度大的鉆桿則較為有利。進(jìn)入不均勻硬層、斜狀巖層和碰到孤石時(shí)，鉆速要打慢檔。處理大孤石和堅(jiān)硬巖石，采用自重大的復(fù)合式牙輪鉆或換用沖擊鉆都是有效的方法。導(dǎo)正裝置經(jīng)工程實(shí)踐表明，也是防止孔斜的簡(jiǎn)單有效的方法。
2.2 成孔的深度
(1)如測(cè)量有誤達(dá)則不到設(shè)計(jì)深度。一般施工隊(duì)伍常用的測(cè)繩一經(jīng)水泡就會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，有的收縮量可達(dá)1%左右，測(cè)50m的孔就會(huì)產(chǎn)生0.5m左右的誤差。采用細(xì)鋼絲測(cè)繩要當(dāng)心數(shù)標(biāo)松動(dòng)錯(cuò)位。徹底避免誤測(cè)的辦法是在施工現(xiàn)場(chǎng)或附近地面上設(shè)置長(zhǎng)度標(biāo)記作為準(zhǔn)繩，每次終孔一定把測(cè)繩拿去核實(shí)。
(2)鉆孔入巖深度達(dá)不到設(shè)計(jì)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(dǎo)致判斷失誤。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(gè)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。
2.3 鉆孔的孔徑
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(xiàn)縮孔現(xiàn)象。尤其要重視液性指數(shù)IL＞0.75呈現(xiàn)軟塑狀態(tài)和流塑狀態(tài)的粘性土，而在IL＞1.0呈流塑狀態(tài)的淤泥質(zhì)軟土層成孔縮孔現(xiàn)象更不可避免。與孔徑有關(guān)的質(zhì)量問(wèn)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(shí)際上降低了樁的安全系數(shù)。
(2)軟弱土層一般都在地層上部，縮頸現(xiàn)象也發(fā)生在此段，而樁的內(nèi)力也是上段大，容易造成樁身抗壓強(qiáng)度不夠而破壞。
(3)由于孔徑達(dá)不到要求，導(dǎo)致鋼筋籠無(wú)保護(hù)層，樁的抗壓彎能力消弱或喪失。 2.4 孔內(nèi)的泥漿
在鉆孔灌柱樁的施工中，，泥漿質(zhì)量差，會(huì)形成如下的不良后果：
(1)形成不了護(hù)壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脫落，導(dǎo)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(zhì)量差、厚度大，大大降低樁的側(cè)摩阻力。
(3)稠漿在鋼筋籠鋼筋上沉積粘附，導(dǎo)致鋼筋與砼握裹力降低。泥漿比重過(guò)大，使得砼水下灌注阻力增大，降低砼的流動(dòng)半徑，使砼骨料大部分堆積在樁芯部位，而鋼筋籠外幾乎無(wú)骨料，不僅樁身質(zhì)量不好而且樁的側(cè)摩阻力也難以發(fā)揮。故對(duì)泥漿質(zhì)量的管理決不是個(gè)小問(wèn)題，一定要嚴(yán)格要求施工單位按規(guī)范要求嚴(yán)格控制。
2.5 孔內(nèi)的沉渣與沉淤
沉淤的控制主要是提高泥漿質(zhì)量和減少空孔時(shí)間。沉渣的清除采用反循環(huán)成孔工藝能達(dá)到較好的效果速度能達(dá)到2~3m / s. 是正循環(huán)的40倍以上，故攜渣能力強(qiáng)。為此，可采用正循環(huán)成孔，反循環(huán)清孔的工藝。此法現(xiàn)場(chǎng)只需增加一臺(tái)6m3的空壓機(jī)即可，費(fèi)用不大，簡(jiǎn)便易行，效果良好。
無(wú)論采用反循環(huán)還是正循環(huán)成孔工節(jié)，都應(yīng)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(dǎo)致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短時(shí)間內(nèi)不會(huì)沉淀。此時(shí)灌注砼，砼墜落的巨大沖擊力還能濺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。
2.6 混凝土的灌注
成孔后孔內(nèi)混凝土的灌注是最后一道也是最關(guān)鍵的一道工序。
在保證混凝土質(zhì)量合格的前提下，導(dǎo)管法水下灌注混凝土質(zhì)量難以控制的主要原因是：1）不能象上部結(jié)構(gòu)施工那樣逐層振搗；2）由于導(dǎo)管埋在泥漿和混凝土中，混凝土的灌入阻力是相當(dāng)大的，灌入阻力可按下式估算：R=π(D2-d2) (L1rw+L2rh)/4式中；D為樁直徑；d為導(dǎo)管直徑；rw為泥漿重度；rh為砼重度。
要克服很大的灌入阻力保證混凝土樁身質(zhì)量，必須有相當(dāng)大的沖擊力，沖擊力越大，完成混凝土灌注的時(shí)間越短，砼樁身越均勻。由于混凝土是由水泥、砂、石子配制的混合料，不同材料、不同粒徑則摩擦系數(shù)不一樣，因此僅靠靜力平衡產(chǎn)生的超壓力緩慢流淌，則易造成混凝土粗骨料在樁芯堆積，隨半徑增大而遞減。樁身不勻，則影響樁身混凝土的抗壓強(qiáng)度和樁的承載能力。
目前最常見(jiàn)的水下砼灌注法有如下缺點(diǎn)：
(1)砼料落入導(dǎo)管中不連續(xù)，形不成較大的沖擊能量，使砼沒(méi)有足夠的力量向四周擠壓、擴(kuò)散，樁的摩阻力嚴(yán)重降低。此外，還容易使樁身不均勻。
(2)砼料絕大多數(shù)要經(jīng)過(guò)反彈再落入導(dǎo)管，容易造成砼離析和堵管。
(3)吊臂上下移動(dòng)速度慢，產(chǎn)生不了大的加速度，因此砼料的下落沒(méi)有足夠的超壓，造成砼料的導(dǎo)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(shí)容易裹入泥漿，造成夾泥芯。
(4)由于導(dǎo)管上下移動(dòng)次數(shù)過(guò)于頻繁，使得泥漿不斷沿導(dǎo)管壁滲入砼中，影響樁身砼質(zhì)量。
鑒于以上缺點(diǎn)，在施工中宜采用大體積砼沖擊灌注法。但用大體積砼沖擊灌入法應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題：
(1)必須注意排氣技術(shù)，防止形成氣堵，使砼料灌不下去。
(2)砼料最好通過(guò)網(wǎng)篩（網(wǎng)眼8~10cm左右）進(jìn)入料斗，防止夾雜大直徑塊石、水泥塊等造成卡管。
(3)砼和易性要好，如砼離析，則容易在料斗下部和出料口處形成堆積，導(dǎo)致出料困難，同時(shí)也容易堵塞導(dǎo)管。
(4)砼灌注時(shí)，吊車(chē)司機(jī)的配合也至關(guān)重要。當(dāng)打開(kāi)活門(mén)砼料下落時(shí)，必須隨砼料的下落不斷向上提動(dòng)導(dǎo)管，提動(dòng)量要小，注意掌握時(shí)機(jī)。
(5)當(dāng)砼灌注到樁頂部位時(shí)，為了保持足夠的沖力，必須注意導(dǎo)管要留有一定的長(zhǎng)度，一般為10m左右，灌注時(shí)及時(shí)上撥，保證高度產(chǎn)生沖力，使樁頭部分的砼質(zhì)量不至降低。
3 提議重視的幾點(diǎn)建議
綜上所述，為了不斷提高建設(shè)工程鉆孔灌注樁的質(zhì)量，施工中應(yīng)從以下幾個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格控制并不斷進(jìn)行研究、改進(jìn)和提高：
�。�1）對(duì)施工單位鉆孔設(shè)備鉆頭的切削性能、泥漿的處理設(shè)備等與施工效率和質(zhì)量有關(guān)的機(jī)具、儀器等都應(yīng)進(jìn)行檢查。
�。�2）不同的施工方法其效率和質(zhì)量有很大的差異，施工時(shí)應(yīng)從施工方法著手進(jìn)行預(yù)先控制。
�。�3）認(rèn)真研究質(zhì)量檢測(cè)設(shè)備的準(zhǔn)確性和可靠性，如大小應(yīng)變動(dòng)測(cè)的適用范圍等。檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確易引起糾紛，處理不當(dāng)會(huì)降低安全度，留下工程隱患。
（4）提高和完善管理水平，應(yīng)強(qiáng)調(diào)過(guò)程控制和事前控制為主，建議擬定系統(tǒng)化的動(dòng)態(tài)管理制度和方法。
�。�5）健全質(zhì)量管理制度、提高質(zhì)量意識(shí)，樹(shù)立質(zhì)量第一的和預(yù)控為主的觀念不斷更新質(zhì)量理念。
相信不久的將來(lái)，鉆孔灌注樁的施工技術(shù)將進(jìn)一步日臻完善并在建筑領(lǐng)域內(nèi)得到更廣泛的應(yīng)用。
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