鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度的控制

1、淺談鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度的控制1 工程實(shí)例1. 1工程概況及工程地質(zhì)情況110千伏果麗變電所位于玉環(huán)縣沙門鎮(zhèn)五門開發(fā)區(qū)，綜合樓工程采用半地下室，地上為二層框 架結(jié)構(gòu)，擬建場(chǎng)地土層分層及主要力學(xué)指標(biāo)如下表：1、 粘土：灰黃色，軟-流塑狀態(tài)，高壓縮性，平均層厚0.8米。2、 淤泥：灰-深灰色，流塑狀態(tài)，以高含水量、高壓縮性及高靈敏度為其特點(diǎn)。平均厚度為23.50 米。3、 粉細(xì)砂與淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土互層：灰色，高壓縮性，二者呈110mm厚的薄層狀交替分布，平 均厚度為1.60米。4、坡積土：灰黃色，稍-中密狀態(tài)。平均厚度為 2.52米。5、 強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r：淺灰黃色，巖芯呈碎塊狀。平均厚度為1.14米

2、。6、中風(fēng)化凝灰?guī)r：淺灰黃色，巖芯呈短柱狀。全場(chǎng)地分布，在本次勘測(cè)中各鉆孔均未穿透該層而終孔，平均進(jìn)入該層厚度為1.70米。平均標(biāo)高為-26.57米。各土層物理、力學(xué)性質(zhì)主要指標(biāo)見表1表2.1各層土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)層號(hào)土層名稱層厚(m重度(KNm3含水量?jī)?nèi)摩擦角(0)粘聚力(kPa)地基承載力特征值(kPa)1粘土0.8017.346.05.39.0702淤泥22.77 24.516.757.41.46.0503粉細(xì)砂與淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土互層0.53.017.831.96.55.0904坡積土0.807 4.401505強(qiáng)風(fēng)化凝灰?guī)r0.7 -1.5030006中風(fēng)化凝灰?guī)r1.50 2.50750

3、0根據(jù)擬建變電所地質(zhì)條件及建筑物荷載情況，變電所基礎(chǔ)設(shè)計(jì)采用鉆孔灌注樁，樁徑為0600和0 800兩種，總樁數(shù)83根，樁長(zhǎng)為27米31米不等，單樁豎向承載力特征值C600為2100KN C800為3700KNO樁身采用C30砼，樁端持力層為第6層中風(fēng)化凝灰?guī)r，樁端進(jìn)入持力層長(zhǎng)度大于一 倍樁徑。1 . 2成樁質(zhì)量問題分析樁基工程完成后，先后委托兩家測(cè)試單位分別對(duì)變電所樁基工程的6枚工程樁進(jìn)行了單樁豎向抗壓靜載試驗(yàn)，結(jié)果表明6枚單樁豎向抗壓承載力極限值均不滿足設(shè)計(jì)要求，單樁靜載試驗(yàn)曲線為標(biāo)準(zhǔn)“z ”字形；對(duì)所有工程樁作低應(yīng)變動(dòng)測(cè)分析，結(jié)果全部為類、川類樁；對(duì)第二次靜載試驗(yàn)的三根樁作鉆探取芯，結(jié)果僅

4、79#樁(C 800)鉆芯取樣成功，鉆孔取芯原始記錄表明在樁底(28.302857m )夾有0.27m左右沉渣(沉渣為砼離析碎石及石屑)，28.57m以下變?yōu)榍嗑G色中風(fēng)化基巖，基巖裂縫發(fā)育完整，巖芯呈短柱狀；根據(jù)取芯砼強(qiáng)度試驗(yàn)報(bào)告，樁身砼強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。結(jié)合以上試驗(yàn)結(jié)果，筆者認(rèn)為單樁極限承載力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的主要原因是樁底沉渣過厚。1. 3質(zhì)量問題補(bǔ)救措施針對(duì)上部建筑功能和荷載大小的分析，采取如下加固措施： 1）采用預(yù)應(yīng)力管樁對(duì)主荷載區(qū)域17處樁承臺(tái)作補(bǔ)樁（雙樁）加固，樁長(zhǎng)為 26m,樁徑分別為C 400、電500、C 600三種；2）適當(dāng)加 大上部結(jié)構(gòu)剛度：部分軸線地梁高度由900改為11

5、00,配筋作相應(yīng)調(diào)整；地下室底板配筋012150改為C 14180根據(jù)沉降觀測(cè)結(jié)果，累計(jì)最大沉降量為4mm ,最小沉降量為2mm。說明該樁基進(jìn)行預(yù)應(yīng)力管樁加固處理后效果良好。但由于樁底沉渣過厚，造成了樁基工程的費(fèi)用大幅提高，工程的 工期延誤。1 4 孔底沉渣過厚原因分析1.4.1 護(hù)壁泥漿選用不當(dāng)根據(jù)建筑施工手冊(cè)規(guī)定： 泥漿護(hù)壁成孔灌注樁除在粘土層中可以原土注水造漿護(hù)壁外，均應(yīng)人工制備泥漿。但是實(shí)際施工中施工隊(duì)就是采用原土造漿護(hù)壁的形式，且在施工進(jìn)入各類地基層中沒有 按規(guī)定測(cè)定泥漿各項(xiàng)指標(biāo)，這種施工方法就容易出現(xiàn)塌孔現(xiàn)象及鉆孔過程中清渣困難。1.4.2 清孔清渣程度不足首先， 由于泥漿指標(biāo)控制

6、不當(dāng)， 且為避免塌孔， 清孔程度不夠， 未能將孔底鉆渣清除干凈； 另外， 由于工地施工用水緊張， 為節(jié)約用水孔內(nèi)泥漿置換不充分， 也是造成孔底沉渣厚度過大的主要原因。1.4.3 施工歷時(shí)過長(zhǎng)施工工序間不緊湊， 一次清孔結(jié)束至砼灌注間隔時(shí)間過長(zhǎng)， 加上施工單位對(duì)二次清孔不夠重視， 二次清孔只是個(gè)形式，導(dǎo)致孔內(nèi)泥漿中的砂粒沉淀，泥漿失水、沉淀。1.4.4 砼初灌量不足且未設(shè)置隔水栓建筑工地的貯料斗的容積僅為 08m3左右，根本無法滿足初灌量能使導(dǎo)管一次埋人混凝土面以下0.8 m以上的要求；且樁基施工單位未設(shè)置隔水栓通過剪球（或者抽動(dòng)隔板）進(jìn)行灌注，而是直接把混凝土灌入充滿泥漿的導(dǎo)管內(nèi)進(jìn)行下水混凝土

7、灌注，造成樁端砼離析，從而增加孔底沉渣量。2. 控制孔底沉渣厚度的措施 孔底沉渣值的多少對(duì)于鉆孔灌注樁的承載能力有著至關(guān)重要的影響。根據(jù)試驗(yàn)實(shí)測(cè)資料表明，樁的承載能力隨著沉渣值的厚度而改變，當(dāng)沉渣的厚度超過一定數(shù)值時(shí)，樁端極限阻力QP則由沉渣性質(zhì)來決定，而與持力層土質(zhì)無關(guān)。為此，現(xiàn)行施工驗(yàn)收規(guī)范對(duì)鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度提出了更高的要求。GB50202-2002規(guī)定，鉆孔灌注樁孔底最大沉渣厚度允許值為：端承樁W 50mm摩擦樁W 150mm因此，減少孔底沉渣值，把沉渣值控制在一定數(shù)值范圍之內(nèi)，是鉆孔灌注樁質(zhì)量控制的一個(gè) 重要課題。減少孔底沉渣則是一個(gè)系統(tǒng)的綜合工程，需要從鉆孔開始，通過控制鉆進(jìn)時(shí)

8、的轉(zhuǎn)速和鉆壓，直 到二次清孔砼灌注為止，通過中間的每一道工序的認(rèn)真操作和采用合理有效的施工工藝才能達(dá)到預(yù) 期目標(biāo)。21 選擇合適的鉆孔機(jī)具及鉆孔方式 根據(jù)施工地段的工程地質(zhì)勘察資料，選擇合適的鉆孔機(jī)具。對(duì)土層松軟、易坍塌的樁位，應(yīng)盡 量避免采用振動(dòng)大、負(fù)壓過低的施工機(jī)具和工藝方法。鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)的轉(zhuǎn)速和鉆壓與鉆進(jìn)深度、土質(zhì)、鉆頭型式、供漿壓力和供漿量等要素有關(guān)，鉆進(jìn) 時(shí)應(yīng)根據(jù)這些要素以適宜的轉(zhuǎn)速和鉆壓進(jìn)行鉆進(jìn)，并隨著土層的變化及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，使鉆進(jìn)時(shí)成孔 的泥、砂、礫和渣料能隨著泥漿暢通排出孔外。2.2 選擇合適的鉆孔泥漿指標(biāo) 鉆孔灌注樁主要靠泥漿的靜壓力來平衡土對(duì)孔壁的壓力。因此，在施工過程中，應(yīng)

9、根據(jù)鉆進(jìn)過 程中各土層的情況，選擇合適的鉆孔泥漿指標(biāo)，確保在孔壁形成有效的泥皮保護(hù)層。鉆孔灌注樁成孔時(shí)的泥漿，除了起護(hù)壁作用外，還是重要的排渣媒介。泥漿懸浮粘渣的能力與 泥漿的密度、粘度、含砂率和膠體率緊密相關(guān)，其中泥漿的密度則是主要的。為了讓鉆進(jìn)過程中的 泥、砂和石屑排出孔外，鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)根據(jù)土層的變化和鉆進(jìn)的深度調(diào)整泥漿的密度。根據(jù)施工規(guī)范及施工經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)采用正循環(huán)成孔工藝時(shí)，在粘土和亞粘土土層中，泥漿的密度應(yīng)控制在 1.1 一 1.2; 在砂和較厚的夾砂層中，泥漿的密度應(yīng)控制在 1. 1-1.3; 在穿過砂夾卵石層或容 易塌孔的土層中時(shí)，泥漿密度應(yīng)控制在 1.3 一 1.5 ；風(fēng)化巖層中泥漿密

10、度在 1.2-1.4 。根據(jù)建筑施工手冊(cè)規(guī)定：除在粘土層中可以原土注水造漿護(hù)壁外，均應(yīng)人工制備泥漿。泥漿制 備原料一般選用高塑性粘土或膨潤(rùn)土，并符合以下要求：泥漿膠體率不小于90%泥漿、含砂率小于4%粘度1025s。同時(shí)根據(jù)不同要求可以摻入適量的外加劑，提高泥漿膠體和穩(wěn)定性，增加護(hù)壁作 用。23 確保清孔徹底、充分清孔的目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣則是影響灌注樁承載能力的主要因素之一。因此，必 須確保清孔徹底、充分。2.3.1 一次清孔灌注樁成孔至設(shè)計(jì)標(biāo)高或預(yù)定層面后，應(yīng)充分利用鉆桿或送漿管在原位進(jìn)行第一次清孔，一次 清孔的目的是將孔內(nèi)的顆粒狀物排出孔外，減少孔底沉渣，節(jié)省二次清孔時(shí)間。本次

11、清孔一般不需 調(diào)整泥漿密度，因?yàn)槿绻麑⒛酀{密度過早調(diào)低，在吊籠過程中泥漿里的顆粒會(huì)很快沉淀，影響到二 次清孔的效果，一般泥漿密度保持在1.2-1.4之間，在測(cè)得孔底沉渣厚度小于50mfl寸，及時(shí)抓緊時(shí)間吊放鋼筋籠。2.3.2 二次清孔第一次清孔是在終孔后進(jìn)行，經(jīng)過安放鋼筋籠、焊接、下放導(dǎo)管等過程，一般需要4h,在這段時(shí)間內(nèi)，由于孔內(nèi)泥漿處于靜止姿態(tài)，原來懸浮在泥漿中的泥、砂礫和石屑會(huì)沉人孔底，同時(shí)，安 放鋼筋籠和導(dǎo)管時(shí)也會(huì)擦碰孔壁，而使泥砂落孔內(nèi)，為此，在砼灌注前利用導(dǎo)管進(jìn)行第二次清孔。 二次清孔應(yīng)做到邊循環(huán)清孔邊測(cè)孔底沉渣，當(dāng)孔底沉渣厚度符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求時(shí)，再在循環(huán)中調(diào) 整泥漿各項(xiàng)指標(biāo)，終

12、止清孔泥漿指標(biāo)一般控制在以下范圍：相對(duì)密度在105110 之間；粘度為1620S;含砂率4%。當(dāng)測(cè)得泥漿各項(xiàng)指標(biāo)均符合規(guī)范要求后，應(yīng)立即進(jìn)行水下砼的灌注工作，在 等待砼過程中應(yīng)繼續(xù)循環(huán)清孔，直到砼到場(chǎng)后裝料斗灌注。24 選擇合適的清孔方式 施工過程應(yīng)根據(jù)不同的鉆孔方法、施工設(shè)備、設(shè)計(jì)要求及地層條件，來合理選用清孔方法。2 41 抽漿法清孔抽漿法清孔較徹底，且清孔速度快，可適用于各類土層、各種鉆孔方法的摩擦樁或支承樁，尤 適宜于采用反循環(huán)鉆孔及孔底沉渣顆粒較大樁孔的清孔。但在孔壁易坍塌的樁孔中應(yīng)謹(jǐn)慎使用 ，以防坍孔。2 42 換漿法清孔對(duì)采用正循環(huán)鉆進(jìn)、以粘性土及細(xì)顆粒砂性土層為主的樁孔可采用換

13、漿法清孔。采用該法清孔 不易引起坍孔，但清孔速度慢，須控制好泥漿指標(biāo)及清孔時(shí)間，否則清孔效果難以保證。2 43 掏渣法清孔對(duì)于沖擊、沖抓、旋挖鉆進(jìn)的樁孔，應(yīng)先采用掏渣法進(jìn)行初步清孔，待較大顆粒沉渣清理完畢 后，可換用換漿法進(jìn)一步清孔，同時(shí)降低孔內(nèi)泥漿密度。2 44 噴射法清孔當(dāng)導(dǎo)管和混凝土灌注設(shè)備已安裝，實(shí)測(cè)孔底沉渣厚度超出規(guī)定或設(shè)計(jì)要求，但超出范圍不大， 進(jìn)行二次清孔費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且影響孔壁穩(wěn)定的情況下，可采 用噴射清孔法進(jìn)行處理，并立即灌注水下 混凝土。該法僅宜作為其他方法清孔的輔助手段。25準(zhǔn)確測(cè)定沉渣厚度 沉渣厚度測(cè)量必須使用正確的測(cè)量方法，測(cè)量方法不當(dāng)，造成沉渣厚度誤判，就不能對(duì)沉渣厚

14、度進(jìn)行有效控制，要準(zhǔn)確測(cè)量孔底沉渣厚度，首先需準(zhǔn)確測(cè)量樁的終孔深度，樁的終孔深度應(yīng)采用 丈量鉆桿長(zhǎng)度或鋼測(cè)繩的方法測(cè)定， 鉆桿長(zhǎng)度或鋼測(cè)繩長(zhǎng)度應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)的卷尺進(jìn)行復(fù)核。 沉渣厚度 = 終孔深度 -清孔后深度， 清孔直至沉渣厚度滿足規(guī)范要求。 目前沉渣厚度的檢測(cè)方法有： 測(cè)繩 （重錘 ） 檢測(cè)、取樣盒檢測(cè)和沉渣儀檢測(cè)。26確?；炷潦坠嗔?水下混凝土初始灌注時(shí)，為了避免和減少?gòu)膶?dǎo)管下口涌出的混凝土與孔內(nèi)泥漿雜混和，確保樁 身混凝土質(zhì)量， 首灌時(shí)除了要求貯料斗內(nèi)的混凝土與導(dǎo)管內(nèi)泥漿面與面之間設(shè)置隔水栓外， 建筑樁 基技術(shù)規(guī)程還規(guī)定“應(yīng)有足夠的混凝土儲(chǔ)備量，使導(dǎo)管一次埋入混凝土面以下 0.8 m 以上”。首灌 量應(yīng)根據(jù)孔徑、孔深、泥漿濃度、導(dǎo)管直徑、導(dǎo)管底端離孔底的距離等要素，應(yīng)用連通管的原理通 過計(jì)算確定。施工時(shí)盡量增大混凝土首盤初灌量，首盤混凝土至