鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)及施工常見(jiàn)問(wèn)題處理措施建議

1、鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)及施工中常見(jiàn)問(wèn)題處理措施建議天津交通職業(yè)學(xué)院 李靜娟摘要：本文詳細(xì)分析了鉆孔灌注樁在設(shè)計(jì)和施工中容易出現(xiàn)的問(wèn)題，并結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)給出了具體的解決措施。關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；單樁承載力；后壓漿； 1引言鉆孔灌注樁作為一種基礎(chǔ)形式，目前在我國(guó)廣泛使用在高層建筑、鐵路橋梁、公路橋梁及城市各種橋梁中，這是因?yàn)殂@孔灌注樁設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、承載力大、不受地質(zhì)條件限制，特別是能滿足各種不良地質(zhì)條件的承載力要求，同時(shí)施工不受季節(jié)影響，施工簡(jiǎn)單，操作易于掌握，而且所需投入設(shè)備造價(jià)較低。但其施工質(zhì)量難于控制，發(fā)生事故后又較難處理。因此如何在設(shè)計(jì)和施工工藝上采取一些措施，盡量避免或杜絕質(zhì)量事故的發(fā)生，以確保施工順

2、利進(jìn)行，一直是工程技術(shù)人員不斷探討的課題。2鉆孔灌注樁設(shè)計(jì)應(yīng)引起重視的問(wèn)題2.1合理選擇樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)參數(shù)我們知道進(jìn)行鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)主要是確定有關(guān)樁的一些設(shè)計(jì)參數(shù)，如樁長(zhǎng)、樁徑、樁間距以及持力層的確定等等，這些參數(shù)是否合理一方面決定著樁的承載力的大小以及上部結(jié)構(gòu)的安全，另一方面還影響著樁基礎(chǔ)施工質(zhì)量。因此在設(shè)計(jì)中在滿足規(guī)范要求的基礎(chǔ)上，為了優(yōu)化樁基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)，還應(yīng)注意以下幾個(gè)問(wèn)題。（1）加強(qiáng)地質(zhì)勘察報(bào)告的深度與準(zhǔn)確度。樁的設(shè)計(jì)參數(shù)確定除了要考慮上部結(jié)構(gòu)的荷載外，主要還是由地質(zhì)情況決定的。一般情況下樁長(zhǎng)的取值取決于持力層的標(biāo)高，無(wú)論是端承樁、摩擦端承樁、端承摩擦樁、摩擦樁確定側(cè)阻力和端部承載力均要

3、參考地質(zhì)報(bào)告提供的數(shù)據(jù)，在試樁前，地質(zhì)勘查報(bào)告是樁的承載力、樁長(zhǎng)及持力層的確定重要的依據(jù)。因此地質(zhì)勘查報(bào)告的深度與準(zhǔn)確性至關(guān)重要。例如，對(duì)于含碎石粘性土的土層，由于勘探工藝的特點(diǎn)，要判明碎石含量及其粒徑不可能十分準(zhǔn)確。這會(huì)直接影響鉆孔灌注樁的設(shè)計(jì)及施工工藝的采用，因此還要加強(qiáng)對(duì)同地區(qū)土質(zhì)情況的調(diào)研，結(jié)合實(shí)際勘探情況，提交準(zhǔn)確的報(bào)告，供設(shè)計(jì)與施工決策。鑒于這一點(diǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮到碎石含量對(duì)承載力的影響。由于樁底沉渣問(wèn)題制約著單樁承載力和樁身質(zhì)量的穩(wěn)定性，對(duì)碎石含量較多、粒徑較大的土層，沉渣小于5CM的設(shè)計(jì)要求較難滿足，因此，在設(shè)計(jì)鉆孔灌注樁時(shí)，必須適當(dāng)考慮施工因素的影響，針對(duì)該類土層，單樁承載

4、力設(shè)計(jì)值應(yīng)適當(dāng)減小。（2）樁長(zhǎng)、樁數(shù)和樁間距應(yīng)統(tǒng)籌考慮。灌注樁設(shè)計(jì)在滿足承載力要求及規(guī)范規(guī)定的樁間距的要求下，不宜采用“細(xì)樁密布”的原則，因其會(huì)對(duì)成孔質(zhì)量和施工工效有不利影響，可采用“粗樁疏布”的方式，這種方式可以有效提高施工工效。當(dāng)然樁間距的設(shè)計(jì)還要統(tǒng)籌考慮群樁承臺(tái)的成本。鉆孔灌注樁是先成孔，然后在孔內(nèi)成樁。成孔階段是依靠泥漿來(lái)平衡的，且在進(jìn)行鉆孔灌注樁施工時(shí)會(huì)使周圍的土體松動(dòng)。故采取較適應(yīng)的樁距對(duì)防止坍孔和縮徑是一項(xiàng)穩(wěn)妥的技術(shù)措施。除非地質(zhì)變化非常大，在一定范圍內(nèi)樁基承載力特征值和樁長(zhǎng)一般宜統(tǒng)一。這有利于施工的進(jìn)度和減少造價(jià)。如果布樁范圍較大，施工圖時(shí)定一個(gè)樁長(zhǎng)范圍，實(shí)際施工時(shí)灌注樁按進(jìn)入

5、持力層的深度控制，如果持力層的標(biāo)高相差較大時(shí)，可以分區(qū)表示樁長(zhǎng)的范圍。（3）要保證樁身混凝土強(qiáng)度不小于樁的承載力設(shè)計(jì)要求。隨著我國(guó)高層建筑的發(fā)展以及一些水下大型橋梁的建設(shè)，對(duì)樁基礎(chǔ)承載力的要求越來(lái)越高，樁徑、樁長(zhǎng)相應(yīng)增大，因此鉆孔灌注樁的應(yīng)用也將越來(lái)越多。為保證建筑物的安全，建筑地基設(shè)計(jì)規(guī)范GB 50007-2002增加了樁的承載力尚應(yīng)滿足樁身混凝土強(qiáng)度的要求。即QApfcc 其中Q相應(yīng)于荷載效應(yīng)基本組合時(shí)的單樁豎向力設(shè)計(jì)值；Ap為樁身橫截面積； fc為混凝土軸心抗壓強(qiáng)度設(shè)計(jì)值；c為工作條件系數(shù)，對(duì)于灌注樁可取0.60.7，施工有充分把握時(shí)可取上限值。次項(xiàng)規(guī)定也就是要求樁身首先要保證自身不被壓

6、壞。筆者曾設(shè)計(jì)過(guò)天津地區(qū)一座34層的高層建筑，地基初步設(shè)計(jì)時(shí)采用灌注樁基礎(chǔ)，要求單樁承載力為11000KN，如果設(shè)計(jì)樁長(zhǎng)50米，樁徑0.9米，單樁豎向承載力達(dá)到9400N，不能達(dá)到承載力要求。改用樁長(zhǎng)60米，樁徑0.9米，單樁豎向承載力達(dá)到11500N，能滿足上部結(jié)構(gòu)承載力的要求，但是驗(yàn)算樁身混凝土強(qiáng)度時(shí)，即便采用C50混凝土，單樁豎向力設(shè)計(jì)值也不能超過(guò)9548KN（c取0.65），可見(jiàn)增加樁長(zhǎng)和樁徑雖然有利于提高樁豎向承載力，但是考慮到樁身混凝土強(qiáng)度不小于樁的承載力設(shè)計(jì)要求，同時(shí)考慮到大直徑、超長(zhǎng)樁，增加工程造價(jià)，造成樁的施工困難，且質(zhì)量難以保證。最終采用了后注漿技術(shù)，克服了鉆孔灌注樁樁底虛

7、土較難清理、樁身泥皮影響側(cè)摩阻力的缺陷，試樁結(jié)果顯示，其單樁承載力提高了30%以上，并獲得了較高的經(jīng)濟(jì)效益。（4）采用后壓漿工藝優(yōu)化灌注樁設(shè)計(jì)，單樁承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)以試樁結(jié)果為依據(jù)。國(guó)內(nèi)學(xué)者和工程人員在近幾年結(jié)合工程原位測(cè)試發(fā)現(xiàn)，壓力灌漿不僅能提高樁的端阻力，而且還能有效地改善樁土相互作用，并進(jìn)一步指出其承載機(jī)理類似于擴(kuò)底樁。在工程實(shí)踐中，樁端注漿和樁側(cè)注漿是提高樁承載力、降低沉降的有力措施之一。因此，設(shè)計(jì)中根據(jù)承載力需要鉆孔灌注樁直徑大，間距密或樁長(zhǎng)較長(zhǎng)時(shí)，可以考慮采用后壓漿技術(shù)。但是目前規(guī)范上尚沒(méi)有采用后壓漿工藝的灌注樁承載力的計(jì)算依據(jù)，因此單樁承載力設(shè)計(jì)值應(yīng)以試樁結(jié)果為依據(jù)。2.2合理選擇

8、樁基礎(chǔ)主筋配置，確保施工順利進(jìn)行我們知道優(yōu)化設(shè)計(jì)的原則就是設(shè)計(jì)和施工相協(xié)調(diào)，因此在滿足設(shè)計(jì)要求前提下，還要保證施工的順利進(jìn)行，筆者根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)灌注樁內(nèi)主筋的配置提出如下建議：（1）鋼筋籠在任意截面主筋設(shè)計(jì)至少滿足8根。正多邊形的邊數(shù)越多，越接近圓形，可以較好的保持鋼筋籠不變形。規(guī)范根據(jù)各類樁的作用及環(huán)境類別對(duì)灌注樁的配筋長(zhǎng)度做了具體的要求：受水平荷載的摩擦型樁（包括受地震作用的樁基），配筋長(zhǎng)度宜采用4.0/a(為樁的水平變形系數(shù))；樁徑大于600mm 的摩擦型樁配筋長(zhǎng)度不應(yīng)小于2/3 樁長(zhǎng)；也就是說(shuō)對(duì)于承壓型的灌注樁不必將所有鋼筋都深入到樁的下部，但是鋼筋籠下部1/3長(zhǎng)度范圍內(nèi)，如果主筋減少過(guò)

9、多，容易導(dǎo)致箍筋在盤(pán)繞時(shí)鋼筋籠橫截面發(fā)生變形。主筋減少為6根的，鋼筋籠截面變形為近似六邊形。發(fā)生截面變形后，直接影響了鋼筋籠的有效截面積，對(duì)澆注砼是導(dǎo)管的下沉與提升造成影響，容易產(chǎn)生掛籠、埋管等質(zhì)量事故。（2）主筋不宜選用直徑較小的鋼筋由于主筋直徑較小，導(dǎo)致鋼筋籠整體剛度偏小，在吊裝容易發(fā)生變形導(dǎo)致焊點(diǎn)脫開(kāi)?？卓诤附愉摻罨\時(shí)，盤(pán)繞箍筋會(huì)在鋼筋籠搭接部位形成束腰現(xiàn)象，減小鋼筋籠截面積，對(duì)混凝土灌注產(chǎn)生不利影響。主筋直徑最好不小于18mm，以保證鋼筋籠有足夠的剛度與自重。（3）大直徑樁應(yīng)增加加勁箍的數(shù)量在樁基鋼筋圖中，一般每隔兩米做一個(gè)內(nèi)部加勁箍筋，直徑25mm的二級(jí)鋼筋，這樣基本可以保證鋼筋籠不

10、變形，但是隨著樁基直徑的變大，僅僅一個(gè)加勁箍筋已經(jīng)不能保證鋼筋籠在運(yùn)輸和起吊的時(shí)候不變形了。一般樁徑不小1500mm時(shí)，鋼筋籠內(nèi)不僅有圓形加勁筋，還要增設(shè)三角撐加勁筋。（4）抗拔樁可采用主筋密布的方式規(guī)范規(guī)定專用抗拔樁應(yīng)通長(zhǎng)配筋；因地震作用、凍脹或膨脹力作用而受拔力的樁，按計(jì)算配置通長(zhǎng)或局部長(zhǎng)度的抗拉筋；一般情況下抗拔樁內(nèi)部主筋主要是起防裂作用，抗拔樁要驗(yàn)算在設(shè)計(jì)荷載作用下的裂縫寬度，因此采用直徑較小，根數(shù)較多的配筋方式抗裂效果較好也較為經(jīng)濟(jì)。3鉆孔灌注樁施工應(yīng)引起注意的問(wèn)題及解決措施灌注樁在施工過(guò)程中，容易出現(xiàn)樁位偏差過(guò)大、孔底沉渣偏多、鋼筋籠上浮、樁體混凝土離析、斷樁及夾泥等質(zhì)量問(wèn)題，影響

11、因素較多，出現(xiàn)問(wèn)題往往補(bǔ)救困難，不能完全通過(guò)事后檢查來(lái)判斷存在的問(wèn)題，必須加強(qiáng)施工準(zhǔn)備、成孔、清孔、下鋼筋籠、灌注水下混凝土等施工全過(guò)程中各環(huán)節(jié)的質(zhì)量監(jiān)控，采取各種有效預(yù)防措施，才能保證或提高鉆孔灌注樁的成樁質(zhì)量。3.1鉆孔過(guò)程中保證成孔質(zhì)量的技術(shù)要點(diǎn)（1）合理選擇打樁順序打樁順序直接影響打樁速度和樁基質(zhì)量。因此，應(yīng)結(jié)合地基土壤的擠壓情況，樁距的大小，樁機(jī)的性能，工程特點(diǎn)及工期要求，經(jīng)綜合考慮予以確定，以確保樁基質(zhì)量。如果樁間距較密，可采取隔孔施工程序。（2）保證成孔垂直度和成孔深度鉆孔灌注樁的垂直度是保證承載能力的重要一環(huán)，鉆孔偏斜會(huì)使灌注樁施工時(shí)鋼筋籠難吊入，或造成樁的承載力小于設(shè)計(jì)要求。

12、為避免鉆孔傾斜，在鉆機(jī)就位和鉆孔過(guò)程中，要隨時(shí)注意校核鉆桿的垂直度，發(fā)現(xiàn)傾斜及時(shí)糾正。鉆孔前應(yīng)仔細(xì)分析地質(zhì)勘查報(bào)告，對(duì)于地基不均勻，土層呈斜狀分布和土層中夾有大的孤石或其它硬物的情形，施工前必須作好準(zhǔn)備。偏斜嚴(yán)重時(shí)應(yīng)回填砂粘土到偏斜處，待沉積密實(shí)后再繼續(xù)鉆進(jìn)，也可以在開(kāi)始偏斜處設(shè)置少量炸藥爆破，然后用砂石和砂礫石回填到該位置以上1m左右，重新沖鉆。鉆孔的深度是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求，也往往影響灌注樁的承載力，特別是對(duì)摩擦樁影響更是不能小覷。為準(zhǔn)確地控制鉆孔深度，要考慮在施工中常用的測(cè)繩遇水后縮水的問(wèn)題，為提高測(cè)繩的測(cè)量精度，在使用前要預(yù)濕后重新標(biāo)定，可以在施工現(xiàn)場(chǎng)或附近地面上設(shè)置長(zhǎng)度標(biāo)記作為準(zhǔn)繩，每次

13、終孔一定把測(cè)繩拿去復(fù)核。（3）保證清孔后孔底沉渣厚度符合要求灌注樁樁底存在的沉渣很大程度上影響著樁的承載力。泥漿的制備和清孔是確保樁工程質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，清孔所用泥漿一定要根據(jù)不同地質(zhì)條件進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。清孔后，應(yīng)從孔口、孔中部和孔底部分提取泥漿，測(cè)定要求的各項(xiàng)指標(biāo)。要求這三部分指標(biāo)的平均值，應(yīng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要求。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對(duì)于各種鉆孔方法，采用抽漿清孔法清孔最徹底。但是清孔中，應(yīng)注意始終保護(hù)孔內(nèi)流水頭，以防坍孔。清孔后要及時(shí)澆筑混凝土，防止泥渣再次沉淀。3.2保證鋼筋籠質(zhì)量的技術(shù)要點(diǎn)（1）鋼筋籠變形、上浮、錯(cuò)位小樁徑澆注水下樁容易產(chǎn)生浮籠現(xiàn)象，一個(gè)是鋼筋籠本身輕，還有泥漿浮力，在封底混凝土的大翻

14、力時(shí)候，很容易就浮籠，解決方法可以計(jì)算好首罐混凝土用量，使首灌混凝土量剛好埋入鋼筋籠一米左右，接著將導(dǎo)管往上提3040公分，接著就慢慢半管澆注，同時(shí)將鋼筋籠焊在護(hù)筒上面，可以避免浮籠。工程中也可在鋼筋籠頂部焊上一圈加強(qiáng)箍筋，再在四個(gè)方向各焊一根定位筋，這樣既可以保證籠子偏位，也可以防止浮籠。（2）如果長(zhǎng)樁鋼筋籠過(guò)長(zhǎng)、未設(shè)加勁箍或剛度不夠容易變形或錯(cuò)位，一般可以方法是將鋼筋籠分2-3節(jié)制作，分段吊放、分段焊接。3.3保證混凝土澆筑質(zhì)量的技術(shù)要點(diǎn)（1）混凝土原材料選擇。砼原料宜選用卵石、石子含泥量小于2%，以提高砼的流動(dòng)性，防止堵管。（2）澆灌混凝土?xí)r要控制好配合比鉆孔灌注水下混凝土的施工主要是采用導(dǎo)管灌注，混凝土的離析現(xiàn)象還會(huì)存在，但良好的配合比可減少離析程度，因此，現(xiàn)場(chǎng)的配合比要隨水泥品種、砂、石料規(guī)格及含水率的變化進(jìn)行調(diào)整，為使每根樁的配合比都能正確無(wú)誤，在混凝土攪拌前都要復(fù)核配合比并校驗(yàn)計(jì)量的準(zhǔn)確性，嚴(yán)格計(jì)量和測(cè)試管理，并及時(shí)填入原始記錄和制作試件。4結(jié)論4.1鉆孔灌注樁的優(yōu)化設(shè)計(jì)有利于樁的承載力和施工質(zhì)量的提高，同時(shí)能減少工程造價(jià)。4.2樁基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是保證成樁質(zhì)量的前提，好的設(shè)計(jì)除了