钻孔灌注桩桩顶超灌控制初探.doc

钻孔灌注桩桩顶超灌控制初探钻孔灌注桩可穿越各种土质复杂或软硬变化较大的土层，对地基进行加固处理。其对承载力的适应范围广（为300～20000公斤），施工机具简单，且施工过程具有噪音低、对相邻楼宇影响小、施工安全性好等诸多优点，因而在基础加固工程中得到广泛应用。但其施工环节较多，技术要求高，工艺较复杂，需在较短时间内快速完成水下灌注混凝土隐蔽工程的灌注，无法对质量进行直观控制。因此其人为因素影响较大，稍有疏忽，很容易出现质量弊病，其中以常见的桩顶超灌通病现象尤为明显。一、超灌成因分析1、浮浆层形成原因分析按照施工规范，钻孔后要彻底清除孔底淤泥。但在实际施工过程中，很难将淤泥彻底清除。在进行封底施工时，首批混凝土冲出导管底口向孔底四周流动扩散，与孔内冲洗液掺合形成一定厚度的浮浆稀释层。由于用导管灌注的水下混凝土从下往上顶升，当导管有一定埋深时，后续灌入的混凝土在已灌入混凝土内部流动，首灌的混凝土始终处在最上层，最终在桩顶凝固成浮浆、泥渣等混杂层。浇灌混凝土时，若导管插入混凝土之内过深，浇注速度又较快，容易在孔体深部沉积较多骨料，加上振捣过程混凝土的离析，也容易导致桩体上部强度较低。混杂层及其下的低劣混凝土层强度低，应予以凿除。浮浆层处于桩顶时，只要保持一定的超灌量，亦即保证设计标高位置的桩体强度，则能保证桩身质量。如果浮浆层处于桩底或桩身中间，则形成夹泥或断桩，桩身质量就无法达到要求。因此，混凝土灌注工艺显得异常重要。2、出露桩头分析1）受地层条件、施工机具、成孔工艺和冲洗介质等因素限制，排渣不彻底，清孔效果差，孔底沉淤多。在这种条件下，采用正确的水下灌注混凝土工艺，设计超灌量不小于50厘米，则既能满足桩身设计要求，又易于凿除超灌部分。2）成孔工艺合理，清孔彻底，孔底几乎没有沉渣或沉渣很少，同时严格按操作规程灌注混凝土，所形成的桩头浮浆层很薄，一般为10～20厘米，超灌的桩段大部分混凝土强度达到设计要求。3）清孔不彻底，桩底淤泥较多，又未能严格按照水下灌注混凝土工艺规程操作，这种情况下桩头浮浆层不厚，但却有桩底沉渣多、桩身夹泥甚至断桩的隐患，而且超灌部分也不易凿除。此外，灌注过程中对混凝土上升面测量不准，也会导致桩头高低不等，有的桩超灌2米左右，有的桩却达不到桩高。二、成孔工艺和灌注工艺的影响根据循环介质（泥浆）的流动方向，钻孔灌注桩分为正循环回转钻进和反循环回转钻进。正循环钻进时，泥浆由泥浆泵送入钻杆内腔，流经孔底悬浮并携带钻渣，再经钻杆与孔壁之间的环状空间返回地面，实现排渣和护壁。反循环钻进时，泥浆则从钻杆与孔壁间的环状间隙进入钻孔，再从钻杆内返回孔口以排出渣土。两种方法在机具配备、操作工艺、适应地层、成孔直径、作业深度等方面有所不同，对成孔成桩质量和施工速度有不同影响。正循环钻进的成孔方法工艺技术成熟，操作简便，适用于各类粘土层、砂土层和基岩，也可以在砂砾、卵石含量小于15%的土层中使用，故多年来一直被广泛采用。然而，对于大直径桩孔，为了提高泥浆悬浮和携带钻渣的能力，一般采用提高泥浆比重和粘度的方法，但泥浆稠度增大后，导致孔壁泥皮厚，清孔工作难度加大。若第二次清孔采用反循环方式，则孔底沉淤会减少，浮浆层相对缩小。近年来，高层建筑越来越高，工程桩直径越来越大，为保证桩身质量和承载力，国内外对大口径桩孔钻进施工工艺技术不断改进和完善，以排渣清孔为例，采用反循环钻就可得到有效解决。三、钻孔桩顶超灌量控制从上述分析可知，确立超灌量应综合考虑地层条件、孔径大小、泥浆性能、成孔工艺和灌注工艺等多种因素，尤其是成孔工艺。对正循环钻进成孔的灌注桩，超灌高度在50厘米左右较合理；而对反循环钻进，超灌量应有所减少，对于有丰富经验、技术力量雄厚、操作水平高的专业队伍，超灌量定在20厘米左右即能满足要求。应当指出的是，无论采取何种成孔工艺，均须严格按照规程灌注混凝土，务必不能出现桩身质量事故。