淺談鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度的控制

賀勛

摘要：通過工程質量問題分析，說明孔底沉渣對鉆孔灌注樁的承載能力有著至關重要的影響，進而從鉆孔、清孔、灌注混凝土等環節論述了鉆孔灌注樁沉渣厚度控制的控制要點及對策。

關鍵詞：鉆孔灌注樁；孔底沉渣；控制

引言

諸暨市位于浙江紹興地區，地質條件較差，多位于河谷沖擊平原、溝谷及山前平原、丘陵前緩坡地段，地形有起伏，上部多為厚約5-15m不等的沖洪積層、殘坡積層，巖性以粉質粘土、圓礫、含粘性土碎礫石為主，下伏為砂巖、礫巖、粉砂巖等，建筑物基礎通常通過打樁處理。本項目為高架橋建設，橋梁樁基按嵌巖樁設計。在樁基施工過程中，樁底沉渣厚度的控制是施工質量控制的關鍵，沉渣過厚不僅會造成樁基承載力不足，還會造成建筑物的過大沉降，通過本項目部橋梁工程樁基施工過程中遇到的問題進行分析，對鉆孔灌注樁沉渣厚度控制的控制要點及對策進行探討。

1 工程實例

1.1工程概況及工程地質情況

03省道東復線諸暨江藻至王家井段工程第3施工標段：路線起點樁號K20+000，終點樁號K30+220.512，路線長度10.221km，其中K28+275.2大唐分離立交橋全長987米，橋梁配跨為（4×35）+（35+50+35）+（3×32+28）+（35+50+35）+（4×35）+（4×35+27）+（27+4×35）米，主橋上部結構采用現澆預應力砼變截面連續箱梁，引橋采用27米、28米、32米、35米現澆連續梁，下部結構采用H墩、承臺接鉆孔灌注樁基礎；冠山溪、草塔莼塘、五泄江中橋237.06米/3座，涵洞50道。計劃工期24個月，計劃開工日期2014年4月1日，計劃交工日期2016年3月31日，工程造價2.93億元。擬建場地土層分層（以孔位里程：K28+151.00為例）主要以卵石層為主。

根據擬建橋梁地質條件及建筑物荷載情況，橋梁基礎設計采用鉆孔灌注樁，樁徑為￠120和￠150兩種，總樁數275根，樁長為15米～28米不等，橋臺單樁軸向受壓承載力容許值不小于3000KN，橋墩單樁軸向受壓承載力不小于3800KN。樁身采用C30砼， 樁端持力層為中風化巖層樁基埋置砂巖不小于2.5D。

1.4 孔底沉渣過厚原因分析

1.4.1護壁泥漿選用不當

根據建筑施工手冊規定：泥漿護壁成孔灌注樁除在粘土層中可以原土注水造漿護壁外，均應人工制備泥漿。但是實際施工中施工隊就是采用原土造漿護壁的形式，且在施

工進入各類地基層中沒有按規定測定泥漿各項指標，這種施工方法就容易出現塌孔現象及鉆孔過程中清渣困難。

1.4.2清孔清渣程度不足

首先，由于泥漿指標控制不當，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，為節約用水孔內泥漿置換不充分，也是造成孔

底沉渣厚度過大的主要原因。

1.4.3施工歷時過長

施工工序間不緊湊，一次清孔結束至砼灌注間隔時間過長，加上施工單位對二次清孔不夠重視，二次清孔只是個形式，導致孔內泥漿中的砂粒沉淀，泥漿失水、沉淀。

1.4.4砼初灌量不足

建筑工地的貯料斗的容積僅為0.8m3左右，根本無法滿足初灌量能使導管一次埋人

混凝土面以下0.8 m以上的要求；

2. 控制孔底沉渣厚度的措施

孔底沉渣值的多少對于鉆孔灌注樁的承載能力有著至關重要的影響。根據試驗實測資料表明，樁的承載能力隨著沉渣值的厚度而改變，當沉渣的厚度超過一定數值時，樁端極限阻力Qp則由沉渣性質來決定，而與持力層土質無關。為此，現行施工驗收規范對鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度提出了更高的要求。JTG/TF50-2011規定，鉆孔灌注樁孔底最大沉渣厚度允許值為：端承樁≦50mm；摩擦樁≦150mm。因此，減少孔底沉渣值，把

沉渣值控制在一定數值范圍之內，是鉆孔灌注樁質量控制的一個重要課題。

2.1選擇合適的鉆孔機具及鉆孔方式

根據施工地段的工程地質勘察資料，選擇合適的鉆孔機具。對土層松軟、易坍塌的

樁位，應盡量避免采用振動大、負壓過低的施工機具和工藝方法。 沖擊鉆鉆進速度與鉆進深度、土質、鉆頭型式、供漿壓力和供漿量等要素有關，鉆進時應根據這些要素以適宜的沖擊速度進行鉆進，并隨著土層的變化及時進行調整，使鉆進時成孔的泥、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

鉆孔灌注樁主要靠泥漿的靜壓力來平衡土對孔壁的壓力。因此，在施工過程中，應

根據鉆進過程中各土層的情況，選擇合適的鉆孔泥漿指標，確保在孔壁形成有效的泥皮保護層。鉆孔灌注樁成孔時的泥漿，除了起護壁作用外，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，其中泥漿的密度則是主要的。為了讓鉆進過程中的泥、砂和石屑排出孔外，鉆進時應根據土層的變化和鉆進的深度調整泥漿的密度。

根據施工規范及施工經驗，當采用沖擊鉆成孔工藝時，在粘土和亞粘土土層中，泥漿的密度應控制在1.1一1.2；在砂和較厚的夾砂層中，泥漿的密度應控制在1. 1-1.3；

在穿過砂夾卵石層或容易塌孔的土層中時，泥漿密度應控在1.3一1.5；風化巖層中泥漿密度在1.2-1.4。根據建筑施工手冊規定：除在粘土層中可以原土注水造漿護壁外，均應人工制備泥漿。泥漿制備原料一般選用高塑性粘土或膨潤土，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10～25s。同時根據不同要求可以摻入適量的外加劑，提高泥漿膠體和穩定性，增加護壁作用。

2.3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

灌注樁成孔至設計標高或預定層面后，應充分利用鉆桿或送漿管在原位進行第一次清孔，一次清孔的目的是將孔內的顆粒狀物排出孔外，減少孔底沉渣，節省二次清孔時間。本次清孔一般不需調整泥漿密度，因為如果將泥漿密度過早調低，在吊籠過程中泥漿里的顆粒會很快沉淀，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，

在測得孔底沉渣厚度小于50mm時，及時抓緊時間吊放鋼筋籠。

2.3.2二次清孔

第一次清孔是在終孔后進行，經過安放鋼筋籠、焊接、下放導管等過程，一般需要4h，在這段時間內，由于孔內泥漿處于靜止姿態，原來懸浮在泥漿中的泥、砂礫和石屑會沉人孔底，同時，安放鋼筋籠和導管時也會擦碰孔壁，而使泥砂落孔內，為此，在砼灌注前利用導管進行第二次清孔。二次清孔應做到邊循環清孔邊測孔底沉渣，當孔底沉渣厚度符合設計及規范要求時，再在循環中調整泥漿各項指標，終止清孔泥漿指標一般控制在以下范圍：相對密度在1.05～1.10之間；粘度為16～20S；含砂率<4%。當測得

泥漿各項指標均符合規范要求后，應立即進行水下砼的灌注工作，在等待砼過程中應繼續循環清孔，直到砼到場后裝料斗灌注。

2.4 選擇合適的清孔方式

施工過程應根據不同的鉆孔方法、施工設備、設計要求及地層條件，來合理選用清

孔方法。

2.4.1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謹慎使用 ，以防坍孔。

2.4.2換漿法清孔

對采用正循環鉆進、以粘性土及細顆粒砂性土層為主的樁孔可采用換漿法清孔。采

用該法清孔不易引起坍孔，但清孔速度慢，須控制好泥漿指標及清孔時間，否則清孔效果難以保證。

2.5準確測定沉渣厚度

沉渣厚度測量必須使用正確的測量方法，測量方法不當，造成沉渣厚度誤判，就不能對沉渣厚度進行有效控制，要準確測量孔底沉渣厚度，首先需準確測量樁的終孔深度，樁的終孔深度應采用丈量鉆桿長度或鋼測繩的方法測定，鉆桿長度或鋼測繩長度應采用標準的卷尺進行復核。沉渣厚度=終孔深度-清孔后深度，清孔直至沉渣厚度滿足規

范要求。目前沉渣厚度的檢測方法有：測繩（重錘 ）檢測、取樣盒檢測和沉渣儀檢測。

2.6確?；炷潦坠嗔?/p>

水下混凝土初始灌注時，為了避免和減少從導管下口涌出的混凝土與孔內泥漿雜混和，確保樁身混凝土質量，首灌時除了要求貯料斗內的混凝土與導管內泥漿面與面之間設置隔水栓外，《建筑樁基技術規程》還規定"應有足夠的混凝土儲備量，使導管一次埋入混凝土面以下0.8 m 以上"。首灌量應根據孔徑、孔深、泥漿濃度、導管直徑、導

管底端離孔底的距離等要素，應用連通管的原理通過計算確定。施工時盡量增大混凝土首盤初灌量，首盤混凝土至少保證埋管深度0.8m以上，且第二盤連續灌注，以增大混凝土對孔底殘余沉渣的沖擊力，使孔底沉渣在不間斷的沖擊下順利排出孔外。在確保清孔效果的同時，應加強工序連接，提高工作效率，盡量縮短清孔至砼灌注之間的時間。

3 結語

雖然影響鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度的因素較多，但只要在施工中根據具體施工工藝、機具設備及土層條件，認真分析、研究，并采取有效的控制措施，加強施工檢測，

完全可以將孔底沉渣厚度控制在規范允許范圍內，確保鉆孔灌注樁的施工質量及承載能力。

參考文獻：

1、JTG/T F50-2011 《公路橋涵施工技術規范》

2、JTG/T F50-2011 《公路橋涵施工技術規范》實施手冊

3、張志華等 鉆孔灌注樁孔底沉渣厚度的檢測與控制 工程質量

4、GB50202-2013建筑地基基礎工程施工質量驗收規范

5、《樁基工程手冊》編委會.樁基工程手冊[M].北京：中國建筑工業出版社.2008