鉆孔灌注樁施工工藝及事故預(yù)防

鉆孔灌注樁施工工藝探討及事故預(yù)防鉆孔灌注樁是以專門的機(jī)械設(shè)備鉆入土（巖）層，在土（巖）層中成孔后，再灌注混凝土或鋼筋混凝土，使之形成具有強(qiáng)大承載力的建筑基礎(chǔ)樁。隨著我國城市建設(shè)的迅猛發(fā)展，鉆孔灌注樁被廣泛應(yīng)用于城市高層、超高層建筑的基礎(chǔ)及深基坑圍護(hù)樁。鉆孔灌樁的主要優(yōu)點(diǎn)是施工噪音小，可連續(xù)施工，施工效率高，成本低；可以通過各種松散、軟弱地層，并可鉆入基巖，樁的剛性大、承載力高、搞震性好；樁的直徑、長度、外形可隨工程的要求多樣化鉆孔灌注樁有多種成孔方式，其主要有沖洗液回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔、沖擊鉆成孔、沖抓鉆成孔等。沖洗液回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔又分為正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、泵砐反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、潛水鉆機(jī)鉆進(jìn)。在我國經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)的沿海、沿湖、沿江等第四系軟弱土層覆蓋地區(qū)，正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔工藝使用比較普遍。正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)成孔時(shí)其循環(huán)泥漿是通過鉆桿內(nèi)腔送入孔底，泥漿在鉆桿與孔壁的環(huán)狀空間上返，從而把鉆渣帶出孔口。無論以何種方式施工鉆孔灌注樁，均須經(jīng)過成孔、清孔、混凝土灌注三大工序。但由于施工工藝嚴(yán)格、質(zhì)量要求高，針對不同地層情況易發(fā)生各種質(zhì)量事故。本文試圖通過對正循環(huán)回轉(zhuǎn)成孔鉆孔灌注樁施工工藝的闡述，結(jié)合一些工程實(shí)例，對一些常見質(zhì)量事故原因進(jìn)行分析并提出一些預(yù)防處理措施，為逐步完善和改進(jìn)鉆孔灌注樁施工工藝盡微薄之力。1、成孔施工工藝探討與事故預(yù)防鉆孔灌注樁的成孔是鉆孔機(jī)具帶動(dòng)鉆頭回轉(zhuǎn)，重復(fù)切削、破碎土體，使完善土體形成細(xì)小顆粒隨沖洗液帶出地面，在土體內(nèi)形成形狀規(guī)則的孔洞的過程。因此選擇合適的鉆頭、鉆具，及時(shí)調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)，合理調(diào)節(jié)泥漿性能，采取必要的技術(shù)措施減少孔內(nèi)土體重復(fù)破碎次數(shù)是提高鉆進(jìn)效率、節(jié)約成本的關(guān)鍵。1.1鉆頭選擇不同的地層應(yīng)選擇不同形狀的鉆頭。實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)證明，對于淤泥、淤泥質(zhì)粘土、粉土、砂性土、粘土、強(qiáng)風(fēng)化基巖地層等軟弱土層，一般應(yīng)選擇前導(dǎo)向式三翼或四翼刮刀鉆頭，錐尖夾角以90度為宜；對于微風(fēng)化基巖、中風(fēng)化基巖、基巖等硬層，應(yīng)選擇錐尖夾角不小于120度的平底鉆頭。對于同一鉆孔最好選用適用性較強(qiáng)的同一鉆頭成孔，以最低限度地減少提鉆、下鉆時(shí)間，局部不適應(yīng)此鉆頭的地層要通過合理的操作順利穿過。1.2鉆進(jìn)參數(shù)選擇提高鉆進(jìn)效率并非單純地提高單位時(shí)間的進(jìn)尺，單位時(shí)間的進(jìn)尺應(yīng)與孔內(nèi)泥漿上返速度協(xié)調(diào)。對于淤泥質(zhì)土層鉆進(jìn)，因土層較松軟，鉆進(jìn)時(shí)往往具有較高的進(jìn)尺速度，但進(jìn)尺速度過快有可能導(dǎo)致孔內(nèi)沖洗液上返不暢，使大量泥塊懸浮在孔內(nèi)泥漿中，影響成孔質(zhì)量，故淤泥質(zhì)土層鉆進(jìn)效率一般以5－6m/h為宜；在以砂性土及粉質(zhì)土為主的地層中鉆進(jìn)時(shí)，要考慮這二種土層不具備自然造漿性能，需要利用鉆進(jìn)其他造漿性能良好的粘性土地層時(shí)產(chǎn)生的泥漿護(hù)壁，并帶走鉆渣，故在砂性土及粉質(zhì)土為主的地層中鉆進(jìn)時(shí)不宜進(jìn)尺太快，一般應(yīng)控制在4－5m/h。鉆進(jìn)轉(zhuǎn)速是影響成孔效率的一個(gè)重要參數(shù)。一般較高的轉(zhuǎn)速可以提高鉆進(jìn)效率，但并非所有的地層均可采用高轉(zhuǎn)速來提高鉆進(jìn)效率。轉(zhuǎn)速過快，會使鉆具在孔內(nèi)劇烈晃動(dòng)，使孔徑隨孔深的加大而不斷擴(kuò)大，直接影響工程質(zhì)量，并使混凝土灌注超量，充盈系數(shù)過大，影響經(jīng)濟(jì)效益。1.3粘性土層鉆進(jìn)對于正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)來說，循環(huán)泥漿懸浮、帶走鉆渣的能力是決定鉆進(jìn)速度的關(guān)鍵。根據(jù)鉆探工藝學(xué)的鉆渣上浮理論，泥漿懸浮鉆渣的能力與泥漿上返速度及泥漿比重成正比。但是具體問題要具體分析，在粘土層鉆進(jìn)時(shí)，由于粘土本身水化快、造漿能力強(qiáng)、粘度大，成孔時(shí)鉆屑均成泥塊狀，對于正循環(huán)回轉(zhuǎn)成孔來說，粘土塊鉆屑不可能完全上返出來，由于粘土塊之間的相互粘結(jié)能力強(qiáng)，切削產(chǎn)生的泥塊在孔內(nèi)仍能通過相互碰撞粘結(jié)成更大的泥團(tuán)，故粘性土層中鉆進(jìn)時(shí)極易出現(xiàn)鉆頭泥包、糊鉆、蹩泵現(xiàn)象，且回轉(zhuǎn)阻力矩增大。出現(xiàn)這種情況時(shí)應(yīng)選用翼片數(shù)量少的尖底鉆頭。粘土層鉆進(jìn)的孔底過程實(shí)際上應(yīng)是將孔底粘土切削成不致產(chǎn)生泥包的小粘土塊，這此小粘土塊不斷水化，使沖洗液不斷變濃的過程，因此，在粘土層鉆進(jìn)應(yīng)采用低鉆壓、快轉(zhuǎn)速、大泵量。但出現(xiàn)地層軟硬不均時(shí)，仍應(yīng)適當(dāng)降低轉(zhuǎn)速。在這種粘性土層中鉆進(jìn)的關(guān)鍵問題是加快泥漿稀釋，甚至可以采用清水鉆進(jìn)，只有加快粘土造漿，才能達(dá)到提高鉆進(jìn)效率的目的。低鉆壓、快轉(zhuǎn)速、大泵量鉆進(jìn)能大大提高正循環(huán)鉆進(jìn)硬可塑粘性土層的效率。我們曾在嘉興市第一醫(yī)院綜合樓鉆孔灌注樁工程中施工中采用，該工程基本上采用清水鉆進(jìn)，成孔速度達(dá)到了4m/h左右，成孔總工作量與總用水量之比達(dá)到了1:7。嘉興地區(qū)地層中硬可塑粘性土層累計(jì)厚度較大，低鉆壓、快轉(zhuǎn)速、大泵量正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)可以大大提高成孔效率。低鉆壓、快轉(zhuǎn)速、大泵量正循環(huán)鉆進(jìn)雖是硬可塑粘性土地層中提高鉆進(jìn)效率行之有效的方法，但大泵量用水量大，成本高。并且受到施工現(xiàn)場供水能力的限制，因此，在硬可塑粘性土層中鉆進(jìn)時(shí)，稍有不遜，仍會產(chǎn)生泥包糊鉆，此時(shí)最好還是提鉆剝除鉆頭上的泥包，重新下鉆鉆進(jìn)。在長興縣工商銀行辦公樓鉆孔灌注樁工程中鉆進(jìn)硬可塑粘性土層時(shí)，采取向孔內(nèi)投放磚塊的方法解除泥包糊鉆，取得了良好的效果。粘性土層鉆進(jìn)時(shí)向孔內(nèi)投放磚塊或石料，鉆時(shí)時(shí)，磚塊或石料在鉆頭上部起到滾動(dòng)磨削作用，使鉆頭切削下來的粘土塊在磚塊、石料的磨削作用下不斷變小，直至水化成可以被循環(huán)泥漿帶走的小顆粒，從而防止了泥包鉆頭的產(chǎn)生。長興縣工商銀行辦公樓鉆孔灌注樁工程與嘉興市第一醫(yī)院綜合樓鉆孔灌注樁工程所在施工場地工程地質(zhì)條件基本相似，但長興縣工商銀行辦公樓鉆孔灌注樁工程施工工作量與總用水量之比僅為1:4，表明采用向孔內(nèi)投放磚塊或石料防止泥包糊鉆可以大大節(jié)約用水量。另外采用提高鉆頭單護(hù)圈位置也是一種防止泥包糊鉆的有效方法，通過提高護(hù)圈位置，防止粘土塊由于離心力作用而在護(hù)圈底下沉積吸附，從而使切削產(chǎn)生的粘土塊甩向孔壁被重新切削，如此反復(fù)，直至粘土塊完全被水化或切削成可以被沖洗液帶走的顆粒，達(dá)到防止泥包糊鉆，提高鉆進(jìn)效率的目的。1.4砂性土及卵礫石地層鉆進(jìn)在砂土層鉆進(jìn)時(shí)鉆進(jìn)進(jìn)尺速度快，回轉(zhuǎn)阻力小，但砂粒顆粒比粘土顆粒大，不易上返，且泥漿含砂量大，孔壁不易穩(wěn)定，容易坍塌；泥漿循環(huán)停止時(shí)，大量砂粒迅速沉降，易導(dǎo)致埋鉆等孔內(nèi)事故。為此應(yīng)采用較在密度、粘度的泥漿，以提高泥漿懸浮、攜帶砂粒的能力。同時(shí)要加強(qiáng)泥漿凈化措施，經(jīng)常清理泥漿循環(huán)槽及沉淀池內(nèi)的積砂。在造漿能力差的砂性土層中鉆進(jìn)時(shí)，向孔內(nèi)放入適量的粘土球也是一種保證孔壁穩(wěn)定的良好措施。此外在砂土層鉆進(jìn)時(shí)還要控制鉆具升降速度及適當(dāng)降低鉆具回轉(zhuǎn)速度，減輕鉆頭上下運(yùn)動(dòng)對孔壁的抽吸和回轉(zhuǎn)對孔壁的水力沖涮作用。在卵礫石地層中鉆進(jìn)時(shí)，由于粗顆粒不能及時(shí)上返而在孔底不斷堆積，容易引起鉆具跳動(dòng)、蹩車、蹩泵、鉆頭切削具崩刃、鉆孔偏斜等現(xiàn)象，在此地層中鉆進(jìn)宜采用低轉(zhuǎn)速、大比重優(yōu)質(zhì)泥漿、并適當(dāng)控制進(jìn)尺。1.5塌孔的預(yù)防塌孔是指在成孔過程中，孔壁不同程度塌落，導(dǎo)致鉆機(jī)鉆進(jìn)阻力明顯增大或本無法鉆進(jìn)，孔中常表現(xiàn)為護(hù)筒下沉，孔口塌陷或孔口異常返漿。浙江蕭山錢江綜合開發(fā)公司辦公樓47號樁施工中，發(fā)現(xiàn)隨著鉆機(jī)開孔鉆進(jìn)，護(hù)筒逐漸沉入孔內(nèi)，在無法拔起情況下只得加長護(hù)筒防止孔壁繼續(xù)塌陷，一直接至四米護(hù)筒才停止陷落。浙江紹興廣電中心D17樁施工中，鉆至約5米處，孔內(nèi)異常返漿，提起鉆具，鉆頭便無法下到孔底，后該孔用粘土回填，三天后再進(jìn)行鉆孔，并使用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁，才完成鉆孔。造成塌孔的原因多為護(hù)筒埋設(shè)太淺或有松散或不穩(wěn)定地層所致，蕭山工地樁位處于回填土中，厚度約3米，而護(hù)筒僅長1.2m，工人因無粘性土，僅用回填土填塞護(hù)筒壁，開孔時(shí)由于泥漿比重小加上鉆頭對護(hù)筒底部陶挖。導(dǎo)致護(hù)筒底部孔壁塌陷，護(hù)筒下沉。而紹興工地由于樁孔位于河邊，該孔地層存在特殊粉細(xì)砂及淤泥夾層而形成塌孔。在施工中為防止塌孔發(fā)生，在松散地層中，應(yīng)適當(dāng)深埋護(hù)筒，護(hù)筒壁應(yīng)用粘性土填滿夯實(shí)，在易塌地層中鉆進(jìn)應(yīng)使用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁，降低鉆速，減少鉆桿晃動(dòng)，加強(qiáng)工序銜接，縮短待灌時(shí)間和灌注時(shí)間。1.6樁孔局部縮徑的預(yù)防樁孔縮徑常發(fā)生在粘土、淤泥、粉細(xì)砂、松散砂層、砂卵石層，縮徑常常造成鉆具無法加接，鋼筋籠下不去，導(dǎo)致反復(fù)返工，影響施工效率。浙江紹興廣電中心C12號樁孔，鉆進(jìn)至26－28m發(fā)生嚴(yán)重縮徑，孔口泥漿中浮出腐木渣，估計(jì)為一薄層腐植土，遇水后變軟導(dǎo)致縮徑，鉆具無法下放，后在該層中投入大量粘土造漿，終于成孔完畢，隨后鋼筋籠又無法下入，只得提出鋼筋籠，反復(fù)多次造漿掃孔，勉強(qiáng)完成該樁施工。一般產(chǎn)生縮徑現(xiàn)象樁孔，縮徑現(xiàn)象不會中止，增加泥漿比重及采用優(yōu)質(zhì)泥漿，僅能減緩縮徑時(shí)間，因此施工中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況，調(diào)整稀釋、置換泥漿位置，保持孔壁穩(wěn)定同時(shí)，盡量縮短下鋼筋籠、清孔和灌注時(shí)間，能有效防止縮徑事故發(fā)生。1.7樁孔偏斜的預(yù)防樁孔偏斜表現(xiàn)在樁孔垂直偏差或急彎，導(dǎo)致鋼筋籠無法下放，嚴(yán)格者甚至無法下放鉆具和導(dǎo)管。造成樁孔偏斜的主要原因有樁機(jī)不均勻沉降，地下障礙物，鉆桿不直，鉆頭偏心和土層軟硬不均或基巖面傾斜，其中后者須引起施工的高度重視。浙江慈溪郵電大樓施工中出現(xiàn)部分樁孔在持力層中偏斜，該工程做為持力層的基巖起伏較大，最淺處17m，最深處達(dá)29m，基巖面傾斜，導(dǎo)致鉆頭滑移，形成斜孔，鉆孔傾斜導(dǎo)致鋼筋籠有1-2m無法下入，后對鉆頭進(jìn)行改進(jìn)，加大錐角達(dá)1400以上，導(dǎo)向小鉆頭錐度變緩，增加鉆頭翼片數(shù)，使用雙腰帶導(dǎo)向，控制入巖時(shí)進(jìn)尺速度和鉆壓采用以上措施后，有效減少了鉆孔傾斜度，解決了鋼筋籠下放問題，該工程經(jīng)過靜載和動(dòng)測檢驗(yàn)，承載力達(dá)到設(shè)計(jì)要求。樁機(jī)機(jī)臺木應(yīng)墊放合理，尤其是在未墊實(shí)場地上施工時(shí)，走管應(yīng)使用楔形木條固定，地下障礙物淺的應(yīng)使用人工排除，深部可使用沖抓鉆和沖擊鉆排除，鉆桿和鉆頭應(yīng)經(jīng)常檢查，彎曲鉆桿和偏心鉆頭不得使用，以上措施也能防止樁孔偏斜的出現(xiàn)。2、清孔施工工藝探討與事故預(yù)防正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的鉆孔清孔，一般分兩次進(jìn)行。2.1正循環(huán)第一次清孔第一次清孔在鉆孔鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度后隨即進(jìn)行，終孔后，停止進(jìn)尺，將鉆頭提離孔底100－200mm，向孔內(nèi)輸入干凈泥漿，慢速回轉(zhuǎn)鉆具，將孔內(nèi)懸浮鉆渣較多的泥漿置換出來。第一次清孔的目的是攪碎孔底較大的顆粒的泥塊，同時(shí)上返孔內(nèi)尚未返出孔口的鉆渣。因此，第一次清孔開始時(shí)應(yīng)慢速回轉(zhuǎn)鉆具，以利孔底較大顆粒的攪碎，同時(shí)第一次清孔的過程是孔內(nèi)鉆渣含量較多的泥漿置換成鉆渣含量較少的泥漿，是泥漿逐漸變均勻的過程，也是泥漿逐漸稀釋的過程，因此壓入孔內(nèi)的泥漿應(yīng)從成孔泥漿逐漸稀釋成低比重、低含砂率的干凈泥漿。但第一次清孔開始時(shí)壓入孔內(nèi)的泥漿比重也不宜過小，壓入泥漿過稀會降低泥漿懸浮鉆渣的能力，導(dǎo)致孔內(nèi)鉆渣在孔內(nèi)加劇下沉，沉渣厚度變大，影響清孔質(zhì)量。2.2正循環(huán)置換法第二次清孔正循環(huán)第二次清孔是在安設(shè)好鋼筋籠和灌注導(dǎo)管后進(jìn)行，導(dǎo)管固定后在導(dǎo)管頂上裝上配套蓋頭，以大泵量向?qū)Ч軆?nèi)壓入比重1.15左右的泥漿，把樁孔底部在安設(shè)鋼筋籠和灌注導(dǎo)管過程中再次沉淀的鉆渣和仍然懸浮有鉆渣的比重較大的泥漿置換出來，孔底沉渣厚度和孔內(nèi)泥漿比重均達(dá)到清孔質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)后即可停止清孔，開始灌注水下混凝土。2.3氣舉反循環(huán)第二次清孔正循環(huán)回轉(zhuǎn)成孔的鉆孔第二次清孔也可以采用氣舉反循環(huán)清孔，并且能達(dá)到比第二次正循環(huán)置換法清孔更佳的效果。氣舉反循環(huán)第二次清孔是利用壓縮空氣作為泥漿返出孔口的動(dòng)力，以灌注水下混凝土的導(dǎo)管作為泥漿排出孔外的通道，將孔底鉆渣及孔內(nèi)比重較大的泥漿置換出來的過程。壓縮空氣通過高壓空氣管送到灌注導(dǎo)管內(nèi)，經(jīng)過壓氣膨脹、液氣混合，在導(dǎo)管內(nèi)形成一種比重小于泥漿比重的液氣混合物，并在導(dǎo)管內(nèi)外比重差及壓縮空氣動(dòng)量的聯(lián)合作用下，液氣混合物沿導(dǎo)管內(nèi)腔上升，帶動(dòng)孔內(nèi)泥漿和鉆渣一起向上流動(dòng)，形成空氣、泥漿、鉆渣混合的三相流，三相流通過排漿軟管排至沉淀池，空氣逸散，鉆渣沉淀，泥漿流回鉆孔繼續(xù)循環(huán)，達(dá)到清孔徹底的目的。高壓空氣管可以設(shè)置在水下混凝土灌注導(dǎo)管內(nèi)，也可以設(shè)置在水下混凝土灌注導(dǎo)管外側(cè)，通過氣液混合器進(jìn)入導(dǎo)管內(nèi)。施工過程中，我們一般將高壓空氣管設(shè)置在混凝土灌注導(dǎo)管內(nèi)，并將灌注導(dǎo)管內(nèi)高壓空氣輸送鋼管端部作成180度彎頭，使壓縮空氣從輸氣管中溢出時(shí)直接向上噴射，減少了壓縮空氣動(dòng)量損失。高壓空氣管入水深度以鉆孔深度的1/2-2/3為宜，一般不宜小于15m。但也不必沉至灌注導(dǎo)管底部，以防止灌注導(dǎo)管因內(nèi)外泥漿壓力差過大，產(chǎn)生過大的向上作用力，致使灌注導(dǎo)管向上浮起。氣舉反循環(huán)二次清孔開始工作時(shí)應(yīng)先向孔內(nèi)供水或凈化過的低比重泥漿，停止清孔時(shí)，應(yīng)先斷氣，后斷水，以防止孔內(nèi)泥漿面下降、水頭損失而造成坍孔。正循環(huán)置換法第二次清孔相對來說操作簡單，不需另加機(jī)具，且孔內(nèi)仍有泥漿護(hù)壁，不易發(fā)生坍孔，但其缺點(diǎn)也較多。首先，在鋼筋籠下設(shè)和導(dǎo)管下設(shè)過程中，難免會碰撞孔壁，若有較大泥塊掉入孔底，正循環(huán)第二次清孔則很難清除，再有就是比重較小的泥漿是從孔底返出孔中，而上部泥漿比重較大，當(dāng)鉆孔直徑較大而泥漿泵泵量又有限時(shí)，比重不同的泥漿必然在孔內(nèi)產(chǎn)生對流運(yùn)動(dòng)，甚至比重較小的泥漿只能在較厚沉淤中沿線狀流動(dòng)，粗塊狀泥團(tuán)不能上浮只能在孔內(nèi)呈滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)相互磨削水化變細(xì)，直到能被循環(huán)泥漿懸浮帶出孔口，因而正循環(huán)置換法第二次清孔往往需要花費(fèi)很長時(shí)間，清孔也不徹底，并且在含砂率較高的地層中不能用過低比重的泥漿清孔，以免砂粒沉淀。氣舉反循環(huán)第二次清孔因是孔底沉渣直接由導(dǎo)管吸出孔外，無論孔內(nèi)泥塊在孔底淤積，還是砂粒、卵礫石在孔底沉淀，均可以在清孔開始時(shí)即沿灌注導(dǎo)管上升，故孔底沉渣排除速度較正循環(huán)二次清孔快速、徹底得多，另外，對于氣舉反循環(huán)二次清孔，只要不是容易引起孔壁坍塌的地層，就可以直接向孔內(nèi)注入清水或比重很低的泥漿，迅速降低泥漿比重，大大縮短清孔時(shí)間，提高清孔效果，有利于混凝土灌注。3、混凝土灌注成樁施工工藝探討與事故預(yù)防水下混凝土灌注成樁是鉆孔灌注樁施工各環(huán)節(jié)中最重要的關(guān)鍵工序。水下混凝土灌注順利與否決定著成樁質(zhì)量。鉆孔灌注樁水下混凝土灌注成樁過程是混凝土柱壓力克服鉆孔內(nèi)泥漿柱壓力及灌注阻力置換樁孔內(nèi)泥漿的過程。因此，混凝土配制質(zhì)量、灌注導(dǎo)管埋深、成孔質(zhì)量、清孔質(zhì)量是影響水下混凝土可灌性的主要因素。3.1水下混凝土配制按規(guī)范要求鉆孔灌注樁所用水下混凝土坍落度為160-220mm，相對其他地面混凝土工程而言坍落度要大得多，屬大流動(dòng)度混凝土。故鉆孔灌注樁所需混凝土一般應(yīng)選用自落式攪拌機(jī)?；炷临|(zhì)量決定于混凝土材料質(zhì)量、配合比及攪拌時(shí)間。一般講鉆孔灌注樁混凝土所用粗細(xì)骨料要求級配良好，最好是連續(xù)級配砂石料；水泥不宜選用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，因火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥水化需要較大的用水量，拌制的混凝土極易泌水，降低水下混凝土的流動(dòng)性和和易性，嚴(yán)重的可能導(dǎo)致混凝土灌注事故。對未加外加劑的混凝土攪拌時(shí)間不得小于90秒，對加外加劑的混凝土攪拌時(shí)間應(yīng)該適當(dāng)延長，一般不小于120秒。3.2水下混凝土灌注3.2.1混凝土灌注導(dǎo)管配置導(dǎo)管是灌注水下混凝土的最重要工具，對導(dǎo)管的最基本要求是，通過混凝土的能力滿足施工需要，聯(lián)接平直，接頭處密封可靠，不漏漿，不漏氣。導(dǎo)管一般用無縫鋼管制作或鋼板卷焊接而成，根據(jù)樁徑及混凝土灌注量，導(dǎo)管直徑一般不宜小于Φ200mm。導(dǎo)管連接宜采用螺紋絲扣連接。導(dǎo)管中間節(jié)長度以2m左右為宜，底端節(jié)長度應(yīng)加長，以6m左右為宜。導(dǎo)管下入孔內(nèi)的長度和成孔實(shí)際孔深必須嚴(yán)格測量準(zhǔn)確，使導(dǎo)管底部離開孔底距離保持在0.3-0.5m左右，以能順利放出隔水塞和混凝土為度。距離太小，隔水塞出不了導(dǎo)管；距離太大，則初灌混凝土在泥漿中運(yùn)動(dòng)距離過長而被沖洗稀釋，而且若第一斗封底初灌混凝土不足，導(dǎo)管埋管深度較難達(dá)到最小埋深0.8-1.2m，導(dǎo)致后續(xù)混凝土沖破初灌混凝土面與泥漿、沉渣混合，降低樁身混凝土質(zhì)量。3.2.2隔水塞選擇隔水塞的選擇是一個(gè)頗有爭議的問題。以往水下混凝土灌注常采用水泥塞（或球塞）來控制初灌量的開啟，當(dāng)初灌量達(dá)到要求后剪斷鐵絲，水泥塞與混凝土一起經(jīng)灌注導(dǎo)管落入孔底，混凝土經(jīng)導(dǎo)管底端返出埋住導(dǎo)管。水泥塞的目的是防止最先落入的混凝土在導(dǎo)管內(nèi)被稀釋。最近，抽板法直接灌注混凝土越來越被廣泛應(yīng)用，抽板法即在混凝土灌注料斗底部設(shè)置一隔離板，待料斗內(nèi)混凝土備足初灌量后，抽除隔離板，初灌混凝土直接從導(dǎo)管內(nèi)灌入孔底上返埋住導(dǎo)管。筆者認(rèn)為，不管采用何種方式開灌混凝土，最先注入灌注導(dǎo)管內(nèi)的混凝土，在導(dǎo)管內(nèi)的稀釋比起導(dǎo)管內(nèi)混凝土返出孔底接觸泥漿的稀釋要輕微得多，因此，混凝土初灌稀釋程度關(guān)鍵取決于導(dǎo)管底口距孔底的距離，距離越大，初灌混凝土被稀釋的程度越嚴(yán)重，初灌質(zhì)量越差。但距離太小，將影響灌注導(dǎo)管內(nèi)的混凝土從導(dǎo)管內(nèi)返出。在保證混凝土能順利從導(dǎo)管內(nèi)返出的情況下，導(dǎo)管底口距孔底距離越小，初灌混凝土被稀釋程度越小，對成樁質(zhì)量越有利。用水泥塞法初灌混凝土?xí)r，必須考慮水泥塞的高度，將增大灌注導(dǎo)管距孔底距離，且水泥塞在導(dǎo)管內(nèi)遇阻還可引起堵管事故，導(dǎo)管灌注失敗。在相同條件下，抽板法初灌混凝土?xí)r，導(dǎo)管底口距孔底高度只需保證混凝土能順利上返即可，可以盡量減少導(dǎo)管底口距孔底高度。在我們平時(shí)施工過程中，導(dǎo)管底口距孔底高度一般考慮200mm左右即可，并且灌注成樁均能順利進(jìn)行。因此，抽板法灌注混凝土反而減少了初灌混凝土在孔底的稀釋程度，更能保證成樁質(zhì)量。對于大口徑鉆孔灌注樁，同時(shí)使用球塞與抽板法初灌混凝土，可以達(dá)到更好的效果，球塞與導(dǎo)管有很好的密合性能，因而可以非?？煽康刈柚箤?dǎo)管內(nèi)混凝土的稀釋，球塞一般使用充氣球膽，充氣球塞可看成一個(gè)自由塞，混凝土初灌時(shí)，充氣球膽到達(dá)導(dǎo)管底部時(shí)，導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱與導(dǎo)管外泥漿柱壓力聯(lián)動(dòng)作用下可自由變形，變形后的充氣球膽依靠自身的浮力可以從導(dǎo)管底口順利返出。但球膽內(nèi)充氣也不可太足，否則，充氣球膽在導(dǎo)管底口因氣壓過足不易變形，影響順利返出。充氣球膽在大口徑鉆孔灌注樁初灌混凝土?xí)r可以大膽放心地使用，但在小口徑鉆孔灌注樁中應(yīng)慎重使用，因?yàn)榇藭r(shí)孔內(nèi)鋼筋籠與導(dǎo)管外壁之間的環(huán)狀空間較小，球膽難以在充氣狀態(tài)下順利沖出孔口，雖然充氣球膽在孔內(nèi)多種作用力下容易破裂，但一旦破裂的球膽被擠入鋼筋籠外側(cè)則很難浮出孔口，對成樁質(zhì)量將會帶來一定影響。3.2.3初灌量確定施工規(guī)范要求初灌混凝土能保證混凝土灌注導(dǎo)管被埋置的最小深度小于0.8-1.2m，另根據(jù)U形管平衡原理，混凝土灌注導(dǎo)管內(nèi)混凝土柱壓力與導(dǎo)管外混凝土柱壓力及泥漿柱壓力平衡，可以計(jì)算出最小初灌量。3.2.4混凝土灌注導(dǎo)管埋深混凝土在灌注過程中的理想狀態(tài)是初灌混凝土始終處于孔內(nèi)混凝土的最上面，導(dǎo)管內(nèi)的混凝土不斷地在導(dǎo)管底口以上疊加推動(dòng)孔內(nèi)混凝土平穩(wěn)上升。實(shí)踐證明，當(dāng)導(dǎo)管埋深過小時(shí)，由于導(dǎo)管內(nèi)混凝土直接沖擊孔內(nèi)混凝土頂面，使孔內(nèi)頂層混凝土與導(dǎo)管返出的混凝土之間產(chǎn)生劇烈紊流，破壞了作為保護(hù)孔內(nèi)混凝土不被泥漿稀釋的頂面混凝土，使后灌注的混凝土不斷在頂面混凝土上流動(dòng)，原來只有頂面混凝土與泥漿面接觸的狀態(tài)被改變，影響了混凝土的整體性和均勻性，嚴(yán)重地影響了成樁質(zhì)量。導(dǎo)管時(shí)深過小時(shí)，甚至可以產(chǎn)生后灌注的混凝土在原有的頂面混凝土上層直接堆積，后灌注混凝土直接暴露在泥漿接觸面，降低混凝土密實(shí)度，造成成樁混凝土松散或夾泥，降低混凝土強(qiáng)度。導(dǎo)管埋入已澆混凝土內(nèi)越深，混凝土向四周均勻擴(kuò)散的效果越好，混凝土越密實(shí)。但埋入深度過大，灌注阻力加大，將造成混凝土在導(dǎo)管內(nèi)流動(dòng)不暢，容易造成堵管事故。導(dǎo)管的允許最大埋深與混凝土流動(dòng)性保持時(shí)間、混凝土的初凝時(shí)間、混凝土面在樁孔內(nèi)的上升速度和導(dǎo)管直徑有關(guān)，混凝土流動(dòng)性越好、初凝時(shí)間越長、單位時(shí)間內(nèi)混凝土灌注量越大、導(dǎo)管直徑越大，則允許的導(dǎo)管埋深越大。在現(xiàn)有施工條件下，不加外加劑的混凝土灌注導(dǎo)管埋深可以控制在6-7m內(nèi)，對加入緩凝劑的混凝土灌注導(dǎo)管最大埋深可以在8-9mm內(nèi)。施工過程中導(dǎo)管埋深能否控制得好，取決于兩方面：一是要勤拆導(dǎo)管?；炷撩婷可仙?-5m即可拆除相應(yīng)數(shù)量的導(dǎo)管。根據(jù)我們的施工經(jīng)驗(yàn)，正確拆卸導(dǎo)管的時(shí)機(jī)，應(yīng)該是倒入混凝土后孔口不返漿，稍稍提高混凝土灌注料斗，混凝土已不能迅速，順利地向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，即應(yīng)拆除導(dǎo)管。二是要準(zhǔn)確地測量混凝土面的深度位置，因?yàn)椴鹦秾?dǎo)管長度是根據(jù)混凝土上升深度與孔內(nèi)導(dǎo)管長度計(jì)算確定的。如果混凝土面的深度位置測錯(cuò)，可能導(dǎo)致導(dǎo)管拔出混凝土面等嚴(yán)重事故。正確的方法是：每次測量混凝土面深度后，要立即根據(jù)混凝土灌注量和混凝土面上升高度推算是否正常，混凝土面上升過慢則說明樁孔擴(kuò)徑，測得的混凝土面深度上升過快則可能是樁孔縮徑，也可能是測錘中途受阻擱淺造成的假象，應(yīng)將測錘重新下放，直至測準(zhǔn)為止。實(shí)測混凝土面上升高度及每次拔除導(dǎo)管長度是指拆卸導(dǎo)管的依據(jù)，每次均需作詳細(xì)記錄，以防止混凝土灌注事故的發(fā)生。3.2.5防止鋼筋籠上浮鉆孔灌注樁在軟土地區(qū)多采用非統(tǒng)長配筋，因而混凝土灌注過程中很容易發(fā)生鋼筋籠上浮。過去普遍認(rèn)為鋼筋籠的上浮主要是由于混凝土灌注導(dǎo)管埋深過大引起的。實(shí)踐證明，鋼筋籠的上浮雖與導(dǎo)管埋深有一定的關(guān)系，但最主要的原因是混凝土或清孔質(zhì)量差、鉆孔內(nèi)殘留大泥塊過多及施工人員操作不當(dāng)引起的。混凝土質(zhì)量差、易離析、初凝時(shí)間不夠、坍落度損失大的混凝土，都會使混凝土面上升至鋼筋籠底端時(shí)鋼筋籠難以插入混凝土而造成鋼筋籠上浮，有時(shí)混凝土面已升至鋼筋籠上一定高度時(shí)，因表層混凝土發(fā)生初凝結(jié)硬，也會攜帶鋼筋籠上浮。因此，充分保證混凝土攪拌時(shí)間、加強(qiáng)混凝土材料計(jì)量工作、在混凝土中加入緩凝劑對避免鋼筋上浮有很大的作用。成樁提鉆前未徹底地破碎孔底大泥塊，清孔時(shí)孔內(nèi)泥塊未清除，混凝土灌注至鋼筋籠底部時(shí)，孔底沉積大量泥塊在鋼筋籠底部堆積，在鋼筋籠底部與鋼筋籠之間形成硬泥塊“活塞”，也會推動(dòng)鋼筋籠上浮。操作不當(dāng)引起鋼筋籠上浮主要表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面，一是鋼筋籠頂部未加支撐或支撐未固定牢固，則鋼筋籠稍受沖力即造成上浮；二是導(dǎo)管提升過快、過猛，不慎鉤掛鋼筋籠又未及時(shí)剎車，也可能造成上浮；三是混凝土面達(dá)到鋼筋籠底部時(shí)，導(dǎo)管埋深過淺，灌注量過大，使混凝土對鋼筋籠底部產(chǎn)生較長時(shí)間的不間斷沖擊力，帶動(dòng)鋼筋籠上浮；四是混凝土面雖已升至鋼筋籠內(nèi)一定高度，但混凝土灌注導(dǎo)管仍在鋼筋籠底部以下，當(dāng)提高灌注料斗使混凝土下落時(shí)未輕穩(wěn)操作，導(dǎo)管在向下反插過程中用力過猛，產(chǎn)生大沖擊力，沖擊鋼筋籠上升。在引起鋼筋籠上浮諸要素中，混凝土質(zhì)量、成孔、清孔質(zhì)量是關(guān)鍵。操作不當(dāng)引起的鋼筋籠上浮通過對混凝土灌注過程的嚴(yán)密監(jiān)控及技術(shù)人員對操作人員的認(rèn)真指導(dǎo)加以解決。成孔、清孔質(zhì)量引起的鋼筋籠上浮也可以通過對成孔、清孔過程質(zhì)量控制加以解決，而對于由于混凝土質(zhì)量引起的鋼筋籠上浮，則只有通過加快混凝土灌速度、提高混凝土拌制質(zhì)量、添加緩凝劑加以解決?；炷僚渲仆ㄟ^添加高效緩凝劑AT的措施，延長了混凝土初凝時(shí)間，同時(shí)混凝土攪拌時(shí)間嚴(yán)格控制在120秒以上，保證了混凝土的均勻性、和易性，混凝土質(zhì)量良好，消除了引起鋼筋籠上浮的混凝土質(zhì)量因素。在混凝土灌注至離鋼筋籠底0-1.0m左右，采取了減少導(dǎo)管埋深至2-3m，利用導(dǎo)管埋深小，混凝土上返順利的有利條件，采用小灌注量，頻繁小距離提動(dòng)灌注料斗的方法成功地防止了鋼筋籠上浮。即孔內(nèi)混凝土面上升至接近鋼筋籠底部時(shí)，每次最多允許向灌注料斗內(nèi)灌入可充滿導(dǎo)管內(nèi)腔的少量混凝土，然后灌注料斗在200-300mm高度內(nèi)多次升降，此高度可以使混凝土有效地順利上返，小灌注量可以減少上返混凝土長時(shí)間對鋼筋籠底部的連續(xù)沖擊，另由于導(dǎo)管頻繁提動(dòng)，增強(qiáng)了混凝土在孔內(nèi)的流動(dòng)性，直到混凝土上升至鋼筋籠底部以上3－4m后，即可拆卸導(dǎo)管使導(dǎo)管底升至鋼筋籠底端以上繼續(xù)灌注一，鋼筋籠上浮問題即可得到解決。本工程鋼筋籠除在開始調(diào)整階段有4根樁鋼筋籠上浮300－400mm外，其他鋼筋籠均未明顯上浮。另外操作過程中還應(yīng)輕穩(wěn)操作，防止灌注導(dǎo)管接頭勾掛鋼筋籠，如果出現(xiàn)勾掛鋼筋籠現(xiàn)象，應(yīng)立即剎車，旋轉(zhuǎn)導(dǎo)管，直到勾掛現(xiàn)象消防。3.3導(dǎo)管埋卡的預(yù)防導(dǎo)管埋卡是指在砼灌注過程中全套或部分導(dǎo)管陷入孔內(nèi)砼中不能提出，發(fā)生導(dǎo)管埋卡后，因孔內(nèi)鋼筋籠的存在，大都難以處理，會導(dǎo)致樁孔報(bào)廢，需補(bǔ)樁，給施工單位造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。澆筑浙江臺州體育館A21樁時(shí)，砼開始灌注時(shí)一切正常，灌注順利，在灌注七個(gè)小時(shí)后，導(dǎo)管埋在砼中無法拔出，該樁報(bào)廢，進(jìn)行補(bǔ)樁處理，造成這次慘痛教訓(xùn)的主要原因有：（1）天氣過熱，混凝土灌注量大，灌注時(shí)間長，混凝土配合比中未加緩凝劑導(dǎo)致混凝土初凝。（2）導(dǎo)管埋管深度過大，該孔達(dá)到10米，且使用的是法蘭導(dǎo)管，由于砼初凝導(dǎo)致阻力在短時(shí)間內(nèi)增大，致使導(dǎo)管無法拔出。（3）由于施工安排不當(dāng)，民工吃飯減慢灌了注速度，使混凝土滿管時(shí)間加長，卷揚(yáng)機(jī)在此期間沒有活動(dòng)導(dǎo)管，致使導(dǎo)管周圍砼固結(jié)。從這次事故中我們也可看出，水下砼初凝時(shí)間需6個(gè)小時(shí)左右，確保砼的流動(dòng)性應(yīng)在5個(gè)小時(shí)間內(nèi)結(jié)束灌注，大灌注量應(yīng)采用機(jī)械化灌注。如需長時(shí)間灌注需使用緩凝劑，需控制導(dǎo)管埋深在2-6m，這樣即可增加灌注砼壓力，又可減小導(dǎo)管與砼之間摩擦力，有利于砼的頂升。3.4灌注導(dǎo)管堵塞的預(yù)防導(dǎo)管堵塞在鉆孔灌注樁施工中比較常見，隔水塞不匹配，粗骨料粒徑過大，砼拌和質(zhì)量差均能導(dǎo)致堵管，筆者在施工過程中發(fā)現(xiàn)導(dǎo)管的密封性和最下一節(jié)灌注管的形狀和距孔底的距離也是導(dǎo)致堵管的重要原因。在浙江臺州體育館B31