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摘要：結(jié)合工程實(shí)例，介紹了在卵石層中鉆孔灌注樁的施工技術(shù)，并針對工程難點(diǎn)、重點(diǎn)較為詳細(xì)地闡述了采取的防止漏漿、防止坍孔、提高卵石層鉆進(jìn)效率等質(zhì)量控制措施，實(shí)踐證明取得了良好的效果，可供類似工程參考。...

鉆孔灌注樁在卵石層中的施工技術(shù)

陳建華1，胡詩國2

(1．溫州市龍灣區(qū)公用事業(yè)工程建設(shè)指揮部，浙江溫州325000；

2．溫州中廈建筑安裝工程有限公司，浙江溫州325000)

    在樁基礎(chǔ)中，鉆孔灌注樁以其單樁承載力大，對各種地質(zhì)條件適應(yīng)性強(qiáng)，具有無擠土效應(yīng)、無震害、無噪聲，施工機(jī)械簡單、造價(jià)低、沉降小、輕便、靈活和效率高等優(yōu)點(diǎn)，被經(jīng)常采用。但在地表下的厚卵石層進(jìn)行鉆孔灌注樁的施工要承擔(dān)相當(dāng)大的風(fēng)險(xiǎn)，工藝和技術(shù)要求有一定的難度，筆者結(jié)合工程實(shí)例及多年來經(jīng)驗(yàn)談點(diǎn)個(gè)人見解。

1.工程概況

    本工程設(shè)計(jì)樁徑為Φ800 mm，抗壓樁進(jìn)入持力層(卵石層)6 m，抗拔樁進(jìn)入持力層(卵石層)3 m。根據(jù)地質(zhì)勘探報(bào)告可知，此部位的卵石層厚度在37～46 m，卵石層中卵石、圓礫主要成份為硬質(zhì)火山巖，呈中風(fēng)化，次圓狀，卵石粒徑一般70～120mm，大者達(dá)150mm以上，含量50％～75％，礫石粒徑一般5～20 mm，含量10％～25％，黏性土含量5％～l0％，其余為砂，土質(zhì)不均，局部為粒徑達(dá)300 mm以上的漂石，低壓縮性，力學(xué)性質(zhì)較好，場地內(nèi)全場分布，分布較穩(wěn)定，此土層作為持力層較好。

2.工程難點(diǎn)

    本工程難點(diǎn)與重點(diǎn)在于卵石層鉆進(jìn)中技術(shù)問題：如何防治漏漿；如何防止卵石層坍孔；如何提高卵石層鉆進(jìn)效率；如何解決漂石層鉆進(jìn)。這幾個(gè)問題直接關(guān)系到樁基的質(zhì)量與整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度，如要解決這四項(xiàng)技術(shù)難題，關(guān)鍵先要解決漏漿問題。前面兩項(xiàng)技術(shù)問題是由地質(zhì)條件造成的，主要是通過調(diào)節(jié)泥漿性能來解決；后兩項(xiàng)技術(shù)問題主要通過選擇合理設(shè)備，調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，鉆頭結(jié)構(gòu)和采用多型式鉆頭組合來解決。

3.針對工程難點(diǎn)采取的措施

    3.1防止漏漿

    漏漿過程是泥漿因失水被稀釋沿卵石孔隙擠入，因此要解決漏漿應(yīng)該提高泥漿粘度，降低失水量與封堵卵石間縫隙相結(jié)合辦法，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，漏漿主要發(fā)生在樁基施工前期，一旦卵石縫隙被黏土顆粒充填，漏漿量會(huì)越來越少，甚至全部消失，故前期卵石層鉆進(jìn)時(shí)必須高度重視。具體方法如下：

    (1)在鉆孔周圍儲(chǔ)漿池準(zhǔn)備好2～3倍孔容積的優(yōu)質(zhì)泥漿。

    (2)在快進(jìn)入卵石層時(shí)，先停止進(jìn)尺，置換成優(yōu)質(zhì)泥漿鉆進(jìn)，然后觀察、記錄漏漿情況；

    (3)若漏漿嚴(yán)重，除進(jìn)一步補(bǔ)充泥漿外，漿液中可適當(dāng)加0．5％水泥粉，或向孔內(nèi)泵送球狀黏土，同時(shí)保持孔內(nèi)水頭大于地下水位2～3 m。

    (4)若以上方法仍無法解決，通過水泵正循環(huán)將準(zhǔn)備好的鉆孔堵漏片送入孔底，該堵漏片是一種水溶性樹脂為主的復(fù)合劑，遇水產(chǎn)生快速濕粘和交聯(lián)熱化反應(yīng)。一般情況下5 min內(nèi)可收到效果，或者使用聚丙酰胺溶液，配方為：聚丙酰胺l％～2％，水泥0.75％～l.0％，該方法經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)效果很好。

    3.2防止坍孔

    在不同地層的鉆進(jìn)施工中，現(xiàn)場部分主要參數(shù)指標(biāo)每2 h和每一地層抽檢比重、粘度、含砂率及 PH值不少于一次，全面掌握了孔內(nèi)泥漿性能的變化情況是否在設(shè)計(jì)試驗(yàn)的泥漿指標(biāo)范圍內(nèi)，以便及時(shí)調(diào)整，同時(shí)通過泥漿面觀察孔壁的穩(wěn)定情況，保證孔壁的安全。

    若解決了漏漿問題，只要保持孔內(nèi)水頭大于地下水位2～3m和泥漿優(yōu)質(zhì)性能，就能確保鉆進(jìn)過程中不會(huì)發(fā)生坍孔事故，保持水頭差要做到鋼護(hù)筒底部進(jìn)入黏土層20～50cm，外圍用黏土夯實(shí)，同時(shí)水泵能正常工作。盡管鉆機(jī)在鉆進(jìn)卵石層以上地層時(shí)也能自然造漿，但該泥漿性能達(dá)不到卵石層鉆進(jìn)要求，需要對其粘度、含水率、失水量、泥皮厚度等指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化，具體制作優(yōu)質(zhì)泥漿方法如下：

    泥漿的配制：為保證中層易液化坍塌砂質(zhì)層的成孔質(zhì)量和最終能將孔底清理干凈，對泥漿的比重與粘度制定了嚴(yán)格的指標(biāo)，經(jīng)過泥漿配比試驗(yàn)，決定采用當(dāng)?shù)氐呐驖櫷粒�泥漿配合比為水：膨潤土：黏土：NaOH：CMC=1000：100：60：1.5：1.5。泥漿的好壞是成孔質(zhì)量的重要保證之一，由于配置了高質(zhì)量的泥漿，在長期停鉆的情況下，沉積物很少，此外，優(yōu)質(zhì)的泥漿可使孔壁形成一層粘性好、密度大、滲透性差的泥皮，這層泥皮可防止孔內(nèi)泥漿外滲，大大減緩孔內(nèi)水頭降低的速度，這也是使孔壁穩(wěn)定的有效措施。

    (1)先在儲(chǔ)漿池中制作好原漿，具體配比為：泥漿1m3、水l000kg、黏土200 kg、膨潤土60kg，若能利用鉆孔自然造漿，須先降低含砂率至4％以內(nèi)，則黏土含量可減少為l00kg，將原漿攪拌均勻。

    (2)然后制作CMC(鈉羧甲基纖維0H8)濃度1％溶液適當(dāng)加入0.5％NaOH攪拌均勻2～3 h。

    (3)配優(yōu)質(zhì)泥漿：泥漿：CMC=10：1配比混合或以每立方泥漿CMC含量約1．5 kg用量混合。

    (4)另外，在卵石層鉆進(jìn)過程中也有可能由于局部層泥漿護(hù)壁效果不好，或機(jī)具擾動(dòng)造成坍孔事故，或停鉆時(shí)間過長，泥漿循環(huán)不合理等。所以在該地層鉆進(jìn)時(shí)，首先要調(diào)節(jié)好泥漿性能，還要選擇好鉆進(jìn)機(jī)械參數(shù)，如鉆壓、轉(zhuǎn)速、泵量等。

    3.3提高卵石層鉆進(jìn)效率

    卵石層的鉆進(jìn)效率取決于鉆頭對卵石的破碎效率與泥漿攜渣、排渣效率，故通過選擇合適的鉆頭和改變鉆頭結(jié)構(gòu)、調(diào)整合理鉆進(jìn)參數(shù)，可以提高其破碎卵石效率，而調(diào)整泥漿性能與加大泥漿量可以提高攜渣、排渣效率。

    (1)選擇合適鉆頭：根據(jù)對勘探現(xiàn)場調(diào)查得知，對卵石層前5～6 m不漏漿，平均粒徑小于9.5 cm適合用全面合金鉆頭；對于7m以下的卵石層漏漿嚴(yán)重，而且粒徑大于15cm，局部有漂石，可鉆性低，應(yīng)選擇牙輪鉆頭或滾刀鉆頭。

    (2)對于合金鉆頭翼板數(shù)量，鉆頭直徑在1m以內(nèi)可選擇四翼即可，對大于1 m鉆頭配置6片翼板較合適，翼板材質(zhì)應(yīng)選用強(qiáng)度高和耐磨性好，最好經(jīng)熱處理的錳鋼，厚度不小于4cm，翼板的仰角不宜大于20，用反循環(huán)鉆進(jìn)時(shí)仰角可增大至30o左右。

    (3)翼板上應(yīng)鑲焊高強(qiáng)度的合金刀具，在鑲焊刀具時(shí)要求合金底出量l～2 mm，內(nèi)外出量不超過1.5 mm，合金刀具切削角取900～1000，刃尖角取70o～90o較合適，以防崩刃，合金刀具的布置應(yīng)內(nèi)疏外密，靠近外緣部位增加補(bǔ)強(qiáng)翼板。

    (4)在卵石層中鉆進(jìn)，切削線速度不宜大于1.0 m／s，轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速宜l0～15 r／min。但應(yīng)盡量加大鉆壓，鉆壓宜大于50kN，對于牙輪滾頭鉆可以適當(dāng)加大鉆壓，防止鉆頭跳動(dòng)蹦離合金。

    (5)在卵石層中鉆進(jìn)，泥漿的性能對鉆進(jìn)效率影響較大，若鉆渣得不到及時(shí)返出孔底，會(huì)導(dǎo)致鉆頭在孔底重復(fù)破碎鉆渣，根據(jù)我公司在卵石地層鉆進(jìn)的施工經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)提供泥漿性能指標(biāo)為：泥漿比重1.20～1.25，粘度20～50s，砂率控制在<1％，失水量<1 ml／min，膠體率不小于90％。

    (6)泵量也是影響泥漿排渣的關(guān)鍵因素，對于孔徑中1 000 mm的樁若上部存在不穩(wěn)定地層，則泵量不宜大于780／min，若地層經(jīng)過處理已經(jīng)處于穩(wěn)定狀態(tài)，泵量可調(diào)至2300／min，根據(jù)現(xiàn)場施工經(jīng)驗(yàn)，宜選擇4PNL水泵，但必須在水泵出水15附近安裝泵量可調(diào)節(jié)的控制閥。另外，在循環(huán)池周邊必須設(shè)置沉淀池，以防破碎后的沉渣重新流入孔內(nèi)。

    (7)另外，也可采用“小徑打、大徑擴(kuò)”的措施成孔。在圓礫層鉆進(jìn)時(shí)，一旦出現(xiàn)憋車、鉆具跳動(dòng)、進(jìn)尺緩慢等現(xiàn)象，立即下人小徑筒狀鉆頭鉆過該層，再換大徑刮刀鉆頭擴(kuò)孔。粒徑小于5cm的圓礫可由大比重、高粘度泥漿攜帶出口，粒徑大于5cm的圓礫采用帶鋼絲網(wǎng)的筒狀鉆撈出。

    3.4解決漂石層鉆進(jìn)難題

    從地質(zhì)勘探現(xiàn)場了解到，卵石層埋深7～17 m之間存在粒徑超過30(31T1漂石，此時(shí)漏漿情況嚴(yán)重，根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)，常規(guī)的翼狀合金鉆頭難以鉆進(jìn)，主要是因?yàn)樵撱@ 頭無法對大的漂石進(jìn)行破碎，如果加大鉆頭回轉(zhuǎn)力，可能造成偏孔、扭斷鉆桿、毀鉆頭等事故發(fā)生。所以當(dāng)鉆至這層時(shí)，應(yīng)減壓慢鉆進(jìn)，使渣石能盡可能地吸出，在遇30 mm漂石無法破碎，不能吸出孔時(shí)采用撈渣筒打撈后再進(jìn)行鉆進(jìn)。應(yīng)立即更換滾刀鉆頭，同樣通過增加鉆壓，宜超過70kN，當(dāng)發(fā)現(xiàn)鉆機(jī)抖動(dòng)厲害時(shí)，應(yīng)立即提鉆檢查牙輪是否掉離，同時(shí)密切注意泥漿面，防止坍孔。

4.結(jié)  語

    混凝土鉆孔灌注樁在卵石層中施工較難，但只要掌握好一定的施工方法，準(zhǔn)備好必要的材料及工具，在此層鉆進(jìn)應(yīng)該較順利。當(dāng)然，不同的工程地質(zhì)條件有很大的差異，施工方法不可能相同，在施工中應(yīng)及時(shí)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，逐步積累在此類地層的施工經(jīng)驗(yàn)。

(本文來源：陜西省土木建筑學(xué)會(huì)  文徑網(wǎng)絡(luò)：尚雯瀟 尹維維 編輯  文徑 審核)

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