鉆孔灌注樁在我國的應(yīng)用已有幾十年歷史，因其施工速度快、占地小，同時對各種地質(zhì)條件有較強的適應(yīng)性、無擠土效應(yīng)，無震害、無躁音、承載力高等優(yōu)點，在工程建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用，尤其在橋梁工程中更是一種主要的承重基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)型式。

目前鉆孔灌注樁的施工工藝已比較成熟，但要在施工過程中真正控制好其施工質(zhì)量還是很不容易的。因為鉆孔灌注樁的施工大部分都是在地下、水中進行的，看不見、摸不著，成樁后又不能進行開挖檢查。施工過程中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯，都將直接影響到整個構(gòu)造物的質(zhì)量和進度，甚至?xí)�給工程造成重大經(jīng)濟損失。影響鉆孔灌注樁施工質(zhì)量的因素較多，有人為的因素、有施工機械的因素，也有地質(zhì)條件的因素。其中地質(zhì)條件的因素是比較重要的一個因素，對不同的地質(zhì)條件，要采取不同的施工工藝才能收到事半功倍的效果，進而達到控制工程質(zhì)量的目的。

本文結(jié)合寶雞至天水高速公路王家莊渭河大橋砂礫層鉆孔灌注樁施工的工程實踐，對其施工工藝進行初步摸索與總結(jié)，認為在砂礫層中施工鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量控制要點有以下幾點：

1.泥漿

1.1泥漿的作用

談到鉆孔灌注樁施工，就不能不談到泥漿，因為鉆孔灌樁施工離不開泥漿。泥漿的主要作用有：一是護壁不塌孔，二是懸浮鉆渣保證清孔后沉淀層厚度符合設(shè)計要求。特別是在砂礫層中施工鉆孔灌注樁，泥漿的作用就顯得尤為重要。

1.2泥漿的制備

1.2.1制作泥漿的原料

50年代初鉆孔所用泥漿是由低密度固體含量起主要作用的，由于沒有降低泥漿固體含量的手段，人們只是用清水和鉆孔過程中由鉆機削下的泥沙混入來形成自然泥漿，此種方法局限性小，適用于粘土地質(zhì)的鉆孔灌注樁。1958年開始將絮凝劑用于鉆孔以實現(xiàn)清水鉆孔，使用處理劑（即燒堿、丹寧）后能使泥漿中的固體完全絮凝，在地面上沉淀下來之后再讓清水返回孔底，但清水鉆只能適用于某些地層，深度也受限制。對砂礫層而言，如何尋找既經(jīng)濟又可靠的泥漿？要依據(jù)實際情況而定。

本來制作泥漿的原料采用彭潤土加適量燒堿效果較好，因為彭潤土泥漿具有比重低、粘度好、含砂量少、泥漿薄、穩(wěn)定性強、固壁能力高、鉆具回轉(zhuǎn)阻力小、鉆進率高、排渣能力強等優(yōu)點；但在寶天高速王家莊渭河大橋境內(nèi)粘土充足，且成本較低，所以我們在實際施工中取用粘土。同時為了確保泥漿的性能，要求施工中按以下條件取用粘土，：

（1）、自然風(fēng)干后，用手不易掰開捏碎；

（2）、干土破碎時，斷面有堅硬的尖銳棱角；

（3）、用刀切開時，切面光滑、顏色較深；

（4）、水浸濕后有粘滑感，加水和成泥膏后，容易搓成1mm的細長泥條，用手指揉捻，感覺砂粒不多，浸水后能有較大膨脹；

（5）、膠體率不低于95%；

（6）、含砂率不大于4%；

（7）、制漿能力不低于2.5L/kg。

一般可選用塑性指數(shù)大于25，小于0.005mm的粘粒含量大于50%的粘土制漿。略差的粘土，可摻入30%的塑性指數(shù)大于25的粘土。若用亞粘土?xí)r，其塑性指數(shù)不宜小于15，大于0.1mm的顆粒不宜超過6%。所選粘土中不應(yīng)含有石膏、石灰或鈣鹽類化合物。若采用較差的粘土或亞粘土調(diào)制的泥漿，其性能指標(biāo)不符合要求時，可在泥漿中摻入碳酸鈉（Na₂CO₃）、氫氧化鈉（NaOH）或膨潤土粉末，以提高泥漿性能指標(biāo)，摻入量與原泥漿情況有關(guān)，最好是由試驗確定，一般碳酸鈉的摻入量約為孔中泥漿的0.1%～0.4%，加入碳酸鈉可使酸堿度PH值增大，使粘土顆粒分散，使粘粒表面負電增加，為粘土吸收外界的正離子顆粒提供條件，可增加水化膜厚度，提供泥漿的膠體率和穩(wěn)定性，降低失水率。

1.2.2泥漿的制備數(shù)量

在粘性土層中鉆孔灌注樁施工時，事先只要制作不多的泥漿，就可在鉆進過程中利用該地層粘土造漿。而在砂礫層中鉆孔灌注樁施工時，必須事先制備泥漿，不能靠在鉆孔過程中自身產(chǎn)生的泥漿護壁，制作泥漿的粘土數(shù)量可按下列公式計算：

q—每立方米泥漿所需黃粘土質(zhì)量 (t)

V—每立方米泥漿所需黃粘土體積（m³）

P₁—黃粘土的密度，一般取1.8（t/m³）

P₂—要求的泥漿密度，一般取1.1—1.3（t/m³）

P₃—水的密度，一般取1（t/m³）

在開鉆之前，一般要制備數(shù)量為1.5倍樁體積的新鮮泥漿，一是為了保證在鉆孔過程中用新鮮泥漿護壁，二是在清孔過程中只有用新鮮泥漿才能使較深的鉆渣上浮保證清孔后沉淀層厚度達到設(shè)計要求。

以寶天高速公路王家莊渭河大橋18號墩為例，來說明制備足夠數(shù)量的新鮮泥漿對在砂礫層中施工鉆孔灌注樁的重要性。王家莊渭河大橋18號墩基礎(chǔ)為鉆孔灌注樁基礎(chǔ)，樁徑1.2m、樁長18m。施工18號墩第一根樁和第二根樁的最大工藝區(qū)別就是制備的新鮮泥漿數(shù)量不一樣，其結(jié)果也不一樣，主要表現(xiàn)為施工過程所用時間有很大差別，如表—1所示：

表—1   施 工 過 程 用 時 表

從上表中不難看出第一根樁無論是鉆孔時間還是清孔時間以及清孔效果都不如第二根樁，主要是第一根樁施工前對制漿沒有引起足夠的重視，制備的新鮮泥漿數(shù)量較少。事后分析認為，因為沒有足夠的新鮮泥漿護壁、清孔，鉆到設(shè)計深度后，沉淀厚度總是遠遠超標(biāo)，最后采取反循環(huán)加真空泵吸渣清孔才使沉淀層厚度符合設(shè)計要求。施工第二根樁時改變了施工工藝，制備了約1.5倍樁體積的新鮮泥漿，就取得了明顯的效果。鉆孔時間是第一根樁的66％，清孔時間是第一根樁的59％，時間都縮短了三分之一左右，清孔效果也明顯好于第一根樁。

２．護筒底部的護壁　

２.1護筒底部護壁的重要性

在砂礫層中施工鉆孔灌注樁時，最重要的護壁是要將護筒底部的孔壁護住，因為這里是護筒與土銜接的部位，也是整個孔壁的最薄弱部位。而且砂礫層又有很強的透水性，實際施工中,如果這個部位沒有護牢，在水下混凝土灌注完成之前任何時候都有可能因透水而發(fā)生塌孔事故。

２.2護筒底部的護壁施工方法

由于王家莊渭河大橋下部樁基處于砂礫層，且大橋周圍粘土比較充足，所以我們在施工中為了更好將護筒底部的孔壁護住，采取了比較有效的干拋粘土法。干拋粘土法就是將制泥漿用的干粘土拋入護筒內(nèi)，干拋粘土體積為護筒內(nèi)水的體積的二分之一到三分之二，拋完后基本能看見粘土塊露出水面即可，然后靜置4至6個小時，讓粘土吸水脹濕，開動鉆機進行攪拌，直至鉆機鉆動非常困難為止，再靜置1至2個小時即可按正常程序進行鉆孔，但一開始要慢，尤其是在護筒底部1米范圍內(nèi)要慢，要上下來回往返幾次，使護壁效果更好，而且護筒埋置深度要比正常情況下淺一些。正是采用了這種改進方法，寶天高速公路王家莊渭河大橋80根水中灌注樁未發(fā)生一起因護壁不當(dāng)透水穿孔而導(dǎo)致塌孔事故。

３．鉆進速度

３.1鉆進速度不是越快越好

鉆孔灌注樁的成孔時間是越短越好，而成孔時間的長短取決于鉆進速度，鉆進速度越快，成孔時間越短；但砂礫層中施工鉆孔灌注樁時，鉆進速度不是越快越好，有時要對其加以控制。如果鉆進速度不加以控制，極容易造成工程事故、質(zhì)量隱患。因為：

① 鉆進速度太快，孔壁護壁效果不好，很容易引起塌孔而造成工程事故；

② 鉆進速度太快，鉆具擺幅大，容易使孔壁成螺旋臺階狀，有時砂礫層局部夾粘土層易造成局部縮孔，成孔后，使用探孔器驗孔很難一次性成功，還得用鉆頭上下再次掃孔。假如不用探孔器驗孔，則鋼筋籠很容易被卡住下不去，有時因鋼筋籠主筋插在孔壁上引起局部塌孔，造成工程事故。

３.２鉆進速度的控制

由于王家莊渭河大橋下部樁基處于砂礫層，在鉆孔施工中，為了既能加快施工進度又能保證工程質(zhì)量，鉆進速度的控制要隨著鉆具的進尺，不斷調(diào)整鋼絲繩的松緊程度，使其承受鉆具的部分自重力。而且鉆進速度在剛開始時要慢一點，正常以后可以適當(dāng)加快一點，進尺控制在2-3厘米/分鐘為宜，這要通過具體的施工實踐來確定。

４．清孔后泥漿相對密度的控制

４.1泥漿相對密度控制的意義

泥漿的相對密度是一個很重要的泥漿性能指標(biāo),清孔后對泥漿的相對密度必須加以控制。太小了，孔的護壁不好，容易出現(xiàn)塌孔，造成工程事故；太大了，灌注混凝土過程中，在混凝土上升時的阻力會增大，易出現(xiàn)卡管等意外事故，所以清孔后泥漿的相對密度一定要控制好。

４.２泥漿相對密度的控制

《公路橋涵施工技術(shù)規(guī)范》要求清孔后泥漿相對密度值為1.03～1.10，但考慮到王家莊渭河大橋鉆孔灌注樁地處砂礫層，而砂礫層又具有透水性較強的地質(zhì)特點，所以此值作為王家莊渭河大橋鉆孔灌注樁清孔后泥漿相對密度的控制指標(biāo)有點偏小，應(yīng)將清孔后泥漿相對密度指標(biāo)控制在1.10～1.20之間比較符合實際。這樣既可避免護壁不好而出現(xiàn)塌孔，又可避免出現(xiàn)卡管等意外事故。

５．混凝土灌注前的準備工作

５.1準備工作的重要性

鉆孔灌注樁的混凝土灌注時間一定要嚴格控制，越短越好，如果時間拖得過長就容易造成塌孔、堵管、卡管等意外事故。在砂礫層中的施工灌注樁的更是如此，因為砂礫層很容易塌孔。而準備工作的充分與否直接關(guān)系到混凝土灌注時間的長短，所以相關(guān)準備工作就要特別認真、細致、全面。

５.2混凝土灌注前相關(guān)的準備工作

①　原材料的質(zhì)量要認真檢驗，嚴把進場關(guān)；

②　各種粒徑原材料的數(shù)量要備足，要以防擴孔；

③　根據(jù)現(xiàn)場原材料的含水量確定施工配合比；

④　混凝土的拌和能力、運輸能力要有富余，還要有備用設(shè)備；

⑤　機械設(shè)備包括備用設(shè)備的完好性要認真檢查，要進行試運行；

⑥要有應(yīng)急預(yù)案和措施。

所有這些準備工作都要落實到位，不能有半點僥幸思想，因為這些都有可能直接影響到混凝土灌注時間的長短，進而直接影響到工程質(zhì)量。

6．小結(jié)

綜上所述，在砂礫層中施工鉆孔灌注樁的過程中一定要注意：

①要制備足夠數(shù)量的新鮮泥漿，尤其是大孔徑鉆孔樁，數(shù)量應(yīng)不少于1.5倍樁身的體積；

②準備工作要特別認真細致全面，不能有半點馬虎；

③清孔后泥漿相對密度指標(biāo)控制一定要實事求是，不能教條地死扣規(guī)范，泥漿相對密度指標(biāo)宜控制在1.10～1.20之間；

④護筒底部的護壁工作一定要做好，干拋粘土法不失為一種行之有效的方法；

⑤在砂礫層中施工鉆孔灌注樁，鉆進速度不能一味求快，控制在2-3厘米/分鐘為宜；

上面所談的是從王家莊渭河大橋下部施工實踐中，初步總結(jié)的在砂礫層中施工鉆孔灌注樁要注意的一些施工質(zhì)量控制要點，當(dāng)然在鉆孔灌注樁施工過程中，還有其他重要控制要點：如鋼筋籠的制作、樁的放樣定位、孔內(nèi)水頭的控制、成孔驗收、混凝土的灌注等等，也都是非常重要的，這些在其他地質(zhì)類型鉆孔灌注樁的規(guī)范、文獻也講得較多，本文就不再贅述了。