摘要：鉆孔灌注樁是公路橋梁常用的基礎(chǔ)形式之一，但該基礎(chǔ)施工中的一些技術(shù)缺陷一直未得到很好的解決，針對(duì)國(guó)內(nèi)公路橋梁鉆孔灌注樁中因采用泥漿護(hù)壁的無(wú)套管樁而由于沉碴、孔壁泥層過(guò)厚造成樁基礎(chǔ)承載力降低的問(wèn)題進(jìn)行探討，并從施工工藝方面提出合理、有效的技術(shù)措施，確保樁基礎(chǔ)的完整性與承載力的正常發(fā)揮。

關(guān)鍵詞：橋梁施工、鉆孔灌注樁、泥漿、承載力、坍落度

中圖分類號(hào)：K928.78文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：

一、前言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，大跨結(jié)構(gòu)及高層建筑的修建對(duì)基礎(chǔ)承載力的要求愈來(lái)愈高，這就為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)的推廣和應(yīng)用提拱了極為有利的條件，因樁基礎(chǔ)具有承載力高，可以穿越軟弱土層，便于水下施工及沉降量小等優(yōu)點(diǎn)，使鉆孔灌樁基礎(chǔ)在我國(guó)公路橋梁建設(shè)中所占的比例超過(guò)80%，但由于國(guó)內(nèi)采用泥漿護(hù)壁的無(wú)套管樁施工工藝，沉碴和孔壁泥層過(guò)厚造成樁基礎(chǔ)的承載力顯著降低及上部結(jié)構(gòu)的沉降量增大。因此，如何從施工工藝的角度出發(fā)，減小或消除因沉碴孔壁泥層過(guò)厚引起的負(fù)面效應(yīng)，顯得相當(dāng)重要。

二、 鉆孔灌注摩擦樁容許承載力的經(jīng)驗(yàn)公式

[p]=1/2U∑liтi+λm0A[σ0]+k2r2(h-3)],從該公式中可以看出樁的承載力是樁側(cè)阻力與端阻力組成，若鉆孔是樁側(cè)阻力受泥皮的影響或樁端沉淀過(guò)大，公式中的各參數(shù)將明顯降低，進(jìn)而使樁的承載力大大降低。

三、鉆孔灌注樁中泥漿的作用與要求

在鉆孔灌注樁的施工過(guò)程中，為了防止坍孔、穩(wěn)定孔內(nèi)水位及便于挾帶鉆碴，采用膨潤(rùn)土制備成泥漿進(jìn)行護(hù)壁。泥漿護(hù)壁是利用泥漿與地下水之間的壓力差來(lái)控制水壓力，以確�？妆诘姆�(wěn)定，所以泥漿的比重起到保持這種壓力差的關(guān)鍵作用。如果鉆孔中的泥漿比重過(guò)小，泥漿護(hù)壁就容易失去阻擋土體坍塌的作用；如果泥漿的比重過(guò)大，則容易使泥漿泵產(chǎn)生堵塞甚至使混凝土的置換產(chǎn)生困難，使成樁質(zhì)量難以得到保證。

要充分發(fā)揮泥漿的作用，其指標(biāo)的選取是非常重要的，即：1），淺埋護(hù)筒深水施工時(shí)，既要保護(hù)孔壁，防止坍孔，又要不使泥漿反串。2），既要懸浮鉆碴，又要使鉆碴在泥漿池中循環(huán)時(shí)迅速下沉，這就要求在實(shí)際工程的施工中，根據(jù)工程的具體情況，合理地控制不同土層中泥漿的指標(biāo)。

四、 鉆孔過(guò)程中泥漿的管理

鉆孔過(guò)程中泥漿護(hù)壁采用正循環(huán)，反循環(huán)清孔清碴兩種方法。而采用反循環(huán)鉆孔、清孔比正循環(huán)清孔具有更多的優(yōu)點(diǎn)，其原因是正循環(huán)鉆進(jìn)的泥漿循環(huán)速度較慢，而沖擊鉆進(jìn)很小或沒(méi)有泥漿循環(huán)，為了減少鉆進(jìn)過(guò)程中鉆碴的重復(fù)破碎，就只能采用大比重的泥漿挾碴，反循環(huán)鉆進(jìn)流量少，流速慢，挾碴清底的效果相對(duì)就較好，泥漿的比重就可相應(yīng)減少。相應(yīng)的孔壁泥層厚度比正循環(huán)的薄些，這對(duì)增加樁的摩擦力是有利的，但對(duì)砂性土層中使用反循環(huán)時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎，以防坍孔，造成工程事故。泥漿管理分別貫穿于以下幾個(gè)施工環(huán)節(jié)：

4．1初鉆

沖擊鉆機(jī)成孔是提升沖擊錐反復(fù)往下沖擊，將孔中的土、石劈裂、破碎或擠入孔壁中，或懸浮于泥漿中，然后再用掏渣筒取出或循環(huán)流出的成孔方法。開(kāi)鉆時(shí)先在孔內(nèi)灌注泥漿，如孔內(nèi)有水，可直接投入粘土，在孔內(nèi)用沖錐以小沖程反復(fù)沖擊造漿。開(kāi)鉆時(shí)鉆頭提升高度不宜超過(guò)1m，當(dāng)進(jìn)尺3m后可正常施工。開(kāi)孔及整個(gè)鉆進(jìn)過(guò)程中，要始終保持孔內(nèi)水位高出地下水位1.5～2.0m，并低于護(hù)筒頂面0.3m以防溢出。

4.2 鉆進(jìn)

開(kāi)始正常鉆進(jìn)時(shí)，適當(dāng)控制進(jìn)尺，在護(hù)筒下腳處，慢速鉆進(jìn)，使下腳處有堅(jiān)固的泥皮護(hù)壁，鉆至下腳1m后，可正常進(jìn)行，若護(hù)筒外側(cè)砂礫石松散，可提起鉆錐，向孔中倒入粘土，適當(dāng)增大泥漿比重。

根據(jù)地質(zhì)剖面圖中所提供的土層標(biāo)高，選擇進(jìn)尺速度，在硬度相差較大的交接地層中或傾斜巖面施工時(shí)，自落、慢速的方式，以防偏孔等發(fā)生。

開(kāi)鉆前一次性調(diào)制足夠數(shù)量的泥漿，泥漿經(jīng)沉淀池沉淀后循環(huán)使用，鉆進(jìn)過(guò)程中如有損耗、漏失，及時(shí)預(yù)以補(bǔ)充，且隨時(shí)檢查泥漿指標(biāo)，沉淀池中的沉渣及時(shí)進(jìn)行打撈清除，并統(tǒng)一外運(yùn)至指定的渣場(chǎng)堆放。

鉆進(jìn)中使用驗(yàn)孔器檢孔，驗(yàn)孔器用鋼筋籠做成，其外徑比鋼筋籠外經(jīng)大10cm，長(zhǎng)度不小于孔徑的4～6倍。每鉆進(jìn)4～6m，接近及通過(guò)易縮孔土層（軟土、軟塑粘土、亞粘土等）或更換鉆頭前，都必須檢孔。當(dāng)驗(yàn)孔器不能沉達(dá)原來(lái)鉆達(dá)的深度，或大繩（拉緊時(shí)）的位置偏移護(hù)筒中心時(shí)，則應(yīng)考慮可能發(fā)生了彎孔、斜孔或縮孔等情況，若不嚴(yán)重時(shí)，可調(diào)整鉆機(jī)位置，繼續(xù)鉆孔。

鉆孔作業(yè)必須填寫鉆孔施工紀(jì)錄，經(jīng)常注意地層變化，在地層變化處撈取渣樣檢查，判明后記入施工記錄表，并與地質(zhì)剖面圖核對(duì)，確定樁基的嵌巖深度。

4.3清孔

到達(dá)設(shè)計(jì)標(biāo)高后，經(jīng)監(jiān)理工程師認(rèn)可，利用循環(huán)不同比重的泥漿清孔。當(dāng)排渣口基本沒(méi)有鉆渣出現(xiàn)時(shí)，停機(jī)提鉆移位。檢查樁孔直徑、傾斜度及孔壁平整度是否符合成孔要求，清孔時(shí)保持鉆孔內(nèi)泥漿面高于地下水位1.5～2.0m，防止塌孔。

4.4 終孔檢查

利用設(shè)置于孔口的臨時(shí)水準(zhǔn)點(diǎn)為基點(diǎn)，用經(jīng)檢校合格的鋼尺測(cè)出孔深，再反算出樁基的基底標(biāo)高，用卷?yè)P(yáng)機(jī)鋼繩通過(guò)孔口中心位置吊下標(biāo)準(zhǔn)檢孔器檢孔。

總之，施工中加強(qiáng)對(duì)泥漿科學(xué)合理的管理是非常重要的，鉆孔孔壁泥層的薄厚及樁底的沉碴將直接影響樁承力的大小。

五、 水下混凝土澆注的合理施工

澆注混凝土所用的導(dǎo)管可分為底蓋式及漏閥式兩種，兩種方法截然不同，目前較常使用的方法是漏閥式，它克服了底蓋式無(wú)法采用空氣升液式或利用空吸泵進(jìn)行沉碴的處理，同時(shí)在使用漏閥式導(dǎo)管還要保證導(dǎo)管在使用中的水密性。

在灌注樁的施工過(guò)程中，要求使用緩凝劑等外加劑，以保證混凝土的緩凝效果，提高混凝土的施工質(zhì)量，灌注混凝土所用的基本指標(biāo)如下：導(dǎo)管距孔底30cm，埋入混凝土的導(dǎo)管1～1.5，混凝土的坍落度18～22cm，水泥用量大于350kg，水灰比0.5～0.6，最大粒徑小于40mm。

另外，灌注混凝土樁時(shí)，由于它是最后一道關(guān)鍵性的工序，施工質(zhì)量將嚴(yán)重影響樁的質(zhì)量。所以在保證表2所示的基本指標(biāo)的前提下，還要注意：1）混凝土封底必須成功；2），混凝土拌和必須均勻；3）灌混凝土必須連續(xù)作業(yè)，嚴(yán)禁中斷灌注；4）灌注中有專人記錄，以防導(dǎo)管提升過(guò)猛或?qū)Ч苈袢脒^(guò)深，造成斷樁；5）灌注樁的頂面標(biāo)高應(yīng)比設(shè)計(jì)高出50cm，以確保樁頂混凝土的質(zhì)量。

鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，由于樁基礎(chǔ)的施工屬隱蔽工程，稍有疏忽極易造成質(zhì)量事故，所以，施工中應(yīng)堅(jiān)持預(yù)防為主的原則，加強(qiáng)施工中的成孔，清孔，水下混凝土灌注等過(guò)程中的各環(huán)節(jié)的管理。按照設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范的基本要求及時(shí)解決出現(xiàn)的各種問(wèn)題。

六、 提高鉆孔灌注樁承載力的措施

前已述及，鉆孔過(guò)程中泥漿的沉碴與孔壁泥層的厚度影響著樁承載力的大小，所以鉆孔灌注樁澆樁身混凝土之前，先在孔內(nèi)須留帶有活動(dòng)閥的細(xì)鋼管至孔底，然后澆注混凝土至設(shè)計(jì)標(biāo)高，待樁身混凝土初凝后時(shí)，利用水泥漿加壓泵往原先預(yù)留的鋼管中注入水泥漿，壓力高達(dá)幾個(gè)大氣壓，高壓水泥漿向閥門由樁底部向上部和樁周圍攻擴(kuò)散，擴(kuò)大了樁底的承受面積及樁側(cè)的摩阻力，同時(shí)也解決了灌注樁中沉碴影響承載力的問(wèn)題，使得樁端持力層成為一堅(jiān)硬的混凝土層，提高單樁承載力，降低造價(jià)。實(shí)際工程應(yīng)用中顯示，這一措施可提高樁承載力30%左右，特別對(duì)于樁端持力層為礫砂或粗砂層的地質(zhì)情況，效果更業(yè)顯著。

在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，樁孔垂直度，用超聲波孔徑測(cè)定儀，將超聲波孔徑測(cè)定儀，將超聲波向孔壁發(fā)射后，根據(jù)接收到該反射波的時(shí)間來(lái)測(cè)定孔壁的距離，用以判斷樁孔的垂直度，并同時(shí)可確認(rèn)是否出現(xiàn)坍孔現(xiàn)象，保證鉆灌注樁的工程質(zhì)量。

總之，只要工程技術(shù)人員在實(shí)際工程中靈活應(yīng)用，取長(zhǎng)補(bǔ)短，灌注樁中的沉碴，泥層過(guò)厚的現(xiàn)象是可以克服的，從而使樁的實(shí)際承載力得以提高。

七、 結(jié)語(yǔ)

文中不同地層中泥漿的指標(biāo)及灌注混凝土的基本指標(biāo)，是結(jié)合大量的工程實(shí)踐得出來(lái)的，施工中工程技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合工程的實(shí)際情況選取合理的指標(biāo)進(jìn)行施工，才能獲得巨大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)，對(duì)灌注樁的質(zhì)量采取一整套系統(tǒng)的管理體制和施工工藝進(jìn)行控制，可減少橋梁樁基缺陷，確保樁基礎(chǔ)的完整性與承載力的正常發(fā)揮。

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