特殊地质条件下钻孔灌注桩的施工及质量控制

2020-02-16吴丽

江西建材 2020年2期

吴丽

陕西建工机械施工集团有限公司，陕西西安 710032

在建设工程中，钻孔灌注桩作为主要的桩基施工形式，可在特殊地质条件下应用，尤其是在山区多变的地质中，常常出现斜面岩层等情况，当钻机施工中遇到斜面岩层时，便会增加施工难度，这时可采用钻孔灌注桩的方式克服困难。在应用过程中，应对桩基平面、钻进速度、清孔、混凝土灌注等方面加强质量控制，从而确保工程的整体质量。

1 钻孔灌注桩施工工艺

本文以某工程采用钻孔灌注桩的方式进行斜面岩施工处理，穿透岩层时采用冲击钻的施工机械，具体的工艺如下。

1.1 准备阶段

在正式施工开始之前，工作人员应准备施工所用的设施、设备，如钻机、钻具等等，还应对施工现场进行全面优化布置。在钻孔技术应用时，充分发挥钻机的作用，工作人员还应对钻机设备的各项参数进行综合分析，与地质参数相结合，为后续施工打下坚实基础。

1.2 定位与安装

在灌注桩施工中，如若桩位不准确将会影响整体施工质量。在施工过程中，操作者应准确定位钻孔中心，并采取合理手段对钻机进行安装。在上述工作完成后，根据实际需求灵活调整钻杆位置，并用千斤顶将机架顶起后精准定位，坚持“四点一线”的原则，也就是钻杆、钻头、护筒与滑轮均处于同一条直线，使钻机的垂直度与规定相符合［1］。

1.3 埋设护筒

当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象，如若孔内水头相比地下水位较高，可促进孔内静水压力提升，对孔壁起到保护作用。在施工过程中，护筒还可隔离地表水，保护地面孔口，将桩孔位置固定，使钻头的导向作用得到全面提升。采用厚度为3～5mm的钢板制作护筒，直径比桩径大20～30cm，护筒长度范围为1.5～2m，顶端高度超过地面0.3～0.5m。

1.4 泥浆制作

对于泥浆来说，主要成分包括水、黏土与各类添加剂，主要是浮悬钻渣。在应用中，可对钻头冷却处理，对钻具进行润滑，提高静水压力，避免坍孔现象产生。施工者应立足于工程实际情况，根据地层现状与施工要求，对泥浆粘稠度进行调整和控制。对于砂砾土层来说，泥浆性能应达到以下标准，即酸碱度为PH8～10，黏度为20～28s，相对密度为1.45r，失水量为18%，含砂率为4%～6%。

1.5 钻孔与清孔

开孔时，应低锤密击（锤度0.4～0.6m）。在护筒刃脚以下2m 范围内，采用小冲程1m 左右；强风化和中风化钙质板岩采用大冲程反复冲击，直至桩孔深度满足设计要求。进入斜面岩后，应立即回填片石至偏孔上方300～500 mm处，然后重新冲击成孔，直至保证桩孔垂直，孔深达到设计要求，对于变层处和易于发生偏斜的部位，应采用低锤轻击，间断冲击的办法穿过，以保持孔形良好。在清孔方面，应满足以下质量指标，孔底沉淀厚度为45～55cm，泥浆含砂率为4～8%，泥浆相对密度为1.15～1.25r，黏度为18～20s。

2 钻孔灌注桩施工质量的控制措施

根据桩承载原理与质量通病，提出质量控制的有效措施，主要体现在桩基平面、钻进速度、清孔、混凝土灌注等方面，具体措施如下。

2.1 桩基平面

在测量放样方面，施工之前认真阅读施工图与地质勘查资料，对施工作业指导书进行审批，由专业人员进行质量检查后才可开钻施工。当定位与保护孔口护筒形成后，对桩基平面进行三次复核，特别是单桩的桩基，对桩位控制具有重要作用。在成孔方面，斜面岩地质下冲击钻孔过程中可能因回填土不密实、控制泥浆较重，导致泥浆护壁失败，出现坍孔情况。对此，应根据不均匀填料、土层情况等，对地质资料进行对比，当发现孤石后，及时调整钻头冲程与速度，以免钻进造成扩孔、坍孔或卡锥现象；当岩面不平，造成钻头倾斜，则要求复填。

2.2 钻进速度

钻进速度应根据斜面岩地质条件进行调整，以免桩身出现颈缩等质量问题。在钻进过程中，通过快速施工与合理的泥浆调配，形成泥浆护壁后，以免因渗水膨胀导致桩身缩颈病害产生。对于砂性地质来说，钻进速度应低于泥浆护壁形成速度，并适当缩短成孔时间，在成孔后立即开展后续工作，以免钻孔长期暴露空气中引发坍塌事故。

2.3 桩基清孔

2.3.1 泥浆比重控制

在成孔方面，孔内泥浆在循环的过程中，在孔壁上形成泥浆膜，可将钻孔中多个土层的空隙渗填密实，减少漏水概率。同时，还可延缓悬浮土粒沉降，便于沉渣处理。当泥浆浓度增加时，可为悬浮、护壁、清渣带来极大便利。但是，如若泥砂过稠，在成孔时很容易使冲锥被泥浆吸住，导致冲锥倾倒，出现卡锥情况。在灌注过程中，使浇筑阻力提升。根据土层情况对泥浆比例灵活调整，在清孔过程中再次调整泥浆比例，使其始终处于最佳状态。

2.3.2 清孔处理孔底沉渣

在成孔完毕后进行首次清孔换浆，可使泥浆性能得以改善，在清孔结束后，对泥浆含砂率、泥浆比重、孔底沉渣厚度、胶体率等进行检查，检验合格后办理签证。在二次清孔时，对钢筋笼与混凝土导管进行安装，导管下放完毕后，距离孔底0.4m。通过二次清孔，要求桩底干净，确保孔底沉渣厚度低于50mm，待清孔完毕后浇灌混凝土，控制在1.5～3h 范围内，通常不可超过4h，否则需要重新清孔。

2.4 混凝土灌注

在混凝土初灌阶段，应将0.8～1.2m 的导管埋入混凝土中。在灌注阶段，派遣专人负责测量导管埋深。在混凝土不断上升后，适当提高或者拆卸导管，确保导管底端埋入混凝土面下方2～3m 处，使该层面处于垂直顶升状态；在导管提升过程中，尽量不要触碰到钢筋笼，并采取措施避免其上浮。水下混凝土应连续灌注，并严格控制最终混凝土灌注量，在桩顶浮层去除后，应确保设计桩顶标高、混凝土质量符合标准。