大直徑超長(zhǎng)鉆孔灌注樁成孔施工質(zhì)量控制

李立偉，支學(xué)訓(xùn) ，裴秋波

（1.湖北省工程咨詢股份有限公司，湖北 武漢 430000；2.中交二公局第一工程有限公司，湖北 武漢 430000； 3.黃岡市公路管理局，湖北 黃岡 438000）

引言

樁基礎(chǔ)屬隱蔽工程，其質(zhì)量好壞決定樁基礎(chǔ)的施工成敗[1]。而鉆孔灌注樁施工的關(guān)鍵在于成孔和混凝土灌注施工兩道工序。

1 鉆孔施工原理

本項(xiàng)目鉆孔施工擬采用正轉(zhuǎn)反吹及氣舉反循環(huán)相結(jié)合的鉆進(jìn)施工工藝，見圖1。引孔階段（護(hù)筒內(nèi)）鉆機(jī)采用正轉(zhuǎn)反吹施工工藝鉆進(jìn)，充分利用淤泥質(zhì)黏土層進(jìn)行造漿，并及時(shí)調(diào)整泥漿指標(biāo)（泥漿比重1.03～1.20,黏度≥20 S,含砂率≤4%）。

圖1 大直徑超長(zhǎng)鉆孔灌注樁

2 泥漿制備

采用淡水輕質(zhì)環(huán)保泥漿護(hù)壁，在鋼護(hù)筒內(nèi)造漿為主，并結(jié)合優(yōu)質(zhì)泥漿和穩(wěn)定的制作工藝，確保滿足成孔質(zhì)量方面要求。鑒于淤泥質(zhì)黏土和黏土層造漿能力較強(qiáng)，及時(shí)添加PAM及純堿，改善泥漿性能，且PHP及純堿的添加應(yīng)在排漿之后進(jìn)行。泥漿性能指標(biāo)要求見表1。

表1 泥漿性能指標(biāo)要求

3 鉆進(jìn)設(shè)備組合

鉆進(jìn)設(shè)備組合為KTY4000型轉(zhuǎn)盤式液壓鉆機(jī)（功率285 kW）+空氣壓縮機(jī)（185 kW）+泥漿分離器（55 kW）+泥漿泵（22 kW）。

4 鉆進(jìn)成孔速度控制

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，隨時(shí)間調(diào)整鉆機(jī)扭力，控制進(jìn)尺速度。

4.1 護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)階段

（1）護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)。采用正轉(zhuǎn)“正轉(zhuǎn)反吹法”鉆進(jìn)施工，主要目的是引孔、造漿調(diào)漿。護(hù)筒內(nèi)底口1 m以上宜采用帶鋼絲刷的鉆頭鉆進(jìn)，選擇高轉(zhuǎn)速大泵量，鉆進(jìn)進(jìn)尺一般可達(dá)到0.8 m/h。（2）泥漿控制。施工區(qū)域上部地層以粉質(zhì)黏土、粉土為主，在鉆進(jìn)時(shí)，重點(diǎn)監(jiān)測(cè)泥漿的性能指標(biāo)（泥漿比重1.03～1.20，黏度≥20 S，含砂率≤4%）。

4.2 護(hù)筒外非巖層鉆進(jìn)

在非巖層內(nèi)施工，地質(zhì)情況變化頻繁，層面交界無(wú)規(guī)律，應(yīng)控制鉆進(jìn)速度，及時(shí)調(diào)整鉆機(jī)水平度和垂直度，確保鉆孔垂直度。

對(duì)于砂層，采用輕壓、低檔慢速、大泵量、稠泥漿鉆進(jìn)，每小時(shí)進(jìn)尺不大于0.5 m；對(duì)夾砂卵石層，采用輕壓、低檔慢速、稠泥漿鉆進(jìn)，鉆進(jìn)進(jìn)尺一般每小時(shí)進(jìn)尺不大于0.3 m。

4.3 巖層鉆進(jìn)

根據(jù)孔底鉆壓情況，采取相應(yīng)減壓鉆進(jìn)或者加壓鉆進(jìn)方式，達(dá)到最大鉆進(jìn)效率。巖層施工過(guò)程中，及時(shí)提取巖樣。一次清孔過(guò)程中用氣舉反循環(huán)系統(tǒng)，漿液經(jīng)過(guò)沉淀箱、泥漿凈化器兩層過(guò)濾后，充分清除鉆渣、降低含砂量。

鉆進(jìn)速度與鉆進(jìn)壓力為影響巖層鉆進(jìn)速度兩大重要因素。根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，鉆進(jìn)壓力應(yīng)以平均把滾刀上的壓力為30～50 kN為宜；在花崗巖鉆進(jìn)時(shí)，若巖石穩(wěn)定性好，轉(zhuǎn)速控制在：7～10 r/min，進(jìn)尺一般可達(dá)到0.15～0.2 m/h；若巖石穩(wěn)定性差，轉(zhuǎn)速則必須嚴(yán)格控制≯5 r/min，進(jìn)尺一般可達(dá)0.1～0.15 m/h。

5 鉆孔質(zhì)量控制

5.1 鉆機(jī)水平度和垂直度

基巖層鉆進(jìn)采用大配重孔底加壓，慢鉆，且根據(jù)具體情況按照設(shè)計(jì)要求的鉆孔垂直度設(shè)置扶正器。項(xiàng)目配置三翼刮刀鉆頭長(zhǎng)約6.0 m、鉆機(jī)平臺(tái)標(biāo)高約+6.5 m，制定鉆進(jìn)參數(shù)，進(jìn)入巖層宜采用低壓慢轉(zhuǎn)速鉆進(jìn)。在鉆進(jìn)成孔時(shí)須配置扶正器（導(dǎo)向器）施工，具體為設(shè)置3個(gè)直徑比設(shè)計(jì)樁徑小5 cm扶正器，導(dǎo)向器間距控制標(biāo)準(zhǔn)滿足鉆孔垂直度偏差在≤0.5%范圍內(nèi)。

護(hù)筒內(nèi)鉆進(jìn)時(shí)，不需要設(shè)置扶正器。直至鉆進(jìn)至護(hù)筒底口，提鉆拆卸鋼絲刷時(shí)，將第一道扶正器（直徑2.10 m）設(shè)置在配置鉆桿上第一根鉆桿處。第二個(gè)扶正器（直徑2.10 m）設(shè)置在鉆頭以上第5根鉆桿處，即距第一個(gè)扶正器15 m。第三個(gè)扶正器（直徑2.45 m）設(shè)置在護(hù)筒內(nèi)，在鉆進(jìn)時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)孔深變化，調(diào)整設(shè)置位置，必須滿足終孔時(shí)扶正器盡量接近護(hù)筒底部。

5.2 樁徑控制

每次下鉆前嚴(yán)格檢查鉆頭直徑，應(yīng)與設(shè)計(jì)樁徑匹配。根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，準(zhǔn)確計(jì)算護(hù)筒底面標(biāo)高和變截面標(biāo)高。在此處減壓慢鉆, 控制好鉆進(jìn)參數(shù)，盡量減少掃孔次數(shù)，從而有效控制護(hù)筒底口段孔壁的完整性和變截面上下段的孔徑?？刂瓶變?nèi)的泥漿指標(biāo)，確?？妆诘姆€(wěn)定。

5.3 孔深的控制

孔深參考設(shè)計(jì)圖紙?zhí)峁┑目椎讟?biāo)高，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)巖樣，確定入巖標(biāo)高，入巖（中風(fēng)化）深度H≥2.5D，D為鉆孔直徑。經(jīng)專業(yè)地質(zhì)工程師，監(jiān)理工程師和現(xiàn)場(chǎng)工程師三方判定，最后確認(rèn)終孔標(biāo)高，孔深測(cè)量以鉆具為主，測(cè)繩為輔。

5.4 成孔質(zhì)量檢查

當(dāng)鉆孔達(dá)到孔底終孔標(biāo)高后，提出鉆頭，采用超聲波成孔檢測(cè)儀DM-604對(duì)孔徑、垂直度、沉淀厚度、孔壁形狀進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)監(jiān)理工程師驗(yàn)收認(rèn)可，最后確認(rèn)終孔。如果有一項(xiàng)指標(biāo)達(dá)不到《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》（JTG TF50-2011）要求，需重新下鉆處理，直到各項(xiàng)符合規(guī)范要求為止，方可進(jìn)行下一道工序。

6 結(jié)語(yǔ)

（1）提出了基于淡水輕質(zhì)環(huán)保泥漿性能指標(biāo)。（2）提出了樁孔深度、樁徑和樁孔的垂直度等鉆孔質(zhì)量控制措施。