钻孔灌注桩孔底沉渣质量问题的探讨

第３６卷第２期　・１３２・　２　０　１　０年１月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲｔ　Ｖｏ１．３６　Ｎｏ．２　Ｊａｎ．２０１０　文章编号：１００９—６８２５（２０１０）０２．０１３２．０２　钻孔灌注桩孔底沉渣质量问题的探讨　黄玲彬　吴兰英　摘要：通过对工程实例钻孔灌注桩孔底沉渣过厚的原因分析，提出了在钻孔、清孔、灌注混凝土等钻孔灌注桩施工环节　进行沉渣厚度控制的控制要点及对策，从而确保钻孔灌注桩的施工质量及承载能力。　关键词：钻孔灌注桩，沉渣，厚度，分析，控制　中图分类号：ＴＵ４７３　文献标识码：Ａ　根据拟建变电所地质条件及建筑物荷载情况，变电所基础设　０引言　台州市位于浙江东南沿海，地质条件较差，地势较低（常低于　２％频率洪水位２　ｍ～３　ｍ），建筑物基础通常通过打桩处理。钻孔　计采用钻孔灌注桩，桩径为６００和８００两种，总桩数８３根，桩长为　２７　ｍ－－３１　ｍ不等，单桩竖向承载力特征值：佑００的为２　１００　ｋＮ，　怊００的为３　７００　ｋＮ。桩身采用Ｃ３０混凝土，桩端持力层为⑥层　中风化凝灰岩，桩端进入持力层长度大于１倍桩径。　灌注桩以其适用范围广、单桩承载力高、施工噪声低、振动影响小、　成本适中等糯点被广泛地应用于户内变电所基础工程中。而桩底　２成桩质量问题分析　‘　沉渣厚度的控制是施工质量控制的关键，沉渣过厚不仅会造成桩　１．桩基工程完成后，先后委托两家测试单位分别对变电所桩基　基承载力不足，还会造成建筑物过大沉降。以下通过某１１０　ｋＶ变　６根　电所工程桩基施工中的质量问题分析，对钻孔灌注桩沉渣厚度控　工程的６根工程桩进行了单桩竖向抗压静载试验，结果表明，单桩竖向抗压承载力极限值均不满足设计要求；对所有工程桩作　制的控制要点及对策进行探讨。　１工程实例　低应变动测分析，结果全部为Ⅱ类、Ⅲ类桩；对第二次静载试验的　３根桩作钻探取芯，结果仅７９号桩（（｝８ｏｏ）钻芯取样成功；钻孔取　芯原始记录表明：在桩底（２８．３０　ｍ～２８．５７　ｍ）夹有０．２７　ｍ左右　１．１　工程概况及工程地质情况　该１１０　ｋＶ变电所位于某开发区，地质条件较差，综合楼工程　沉渣（沉渣为混凝土离析碎石及石屑），２８，５７　ｍ以下变为青绿色　采用半地下室，地上为二层框架结构，拟建场地各土层主要物理　中风化基岩，基岩裂缝发育完整，岩芯呈短柱状；根据取芯混凝土　力学性质指标如表１所示。　强度试验报告，桩身混凝土强度达到设计要求。结合以上试验结　表１　各土层的物理力学性质指标　土层名称　①黏土　②淤泥　③粉细砂与淤泥质　粉质黏土互层　０．果，笔者认为单桩极限承载力达不到设计要求的主要原因是桩底　沉渣过厚。　７０　５０　层厚　ｍ　０　８０　２２　７～２４　５　重度　含水量　内摩擦角　粘聚力　地基承载力　ｋ＇４／ｎ￣　（。）　Ｉｄｅａ　特征值／ｋＰａ　１７　３　ｌ６　７　４６　０　５７　４　５　３　１　４　９　０　６　０　１．３质量问题补救措施　１）采用预应力管桩对主荷载区域１７处桩承台作补桩加固，　５～３　０　１７，８　３　Ｊ　９　６　５　５　０　９０　ｌ５０　３　０００　④坡积土　⑤强风化凝灰岩　０．踟～４．４０　０　７～ｌ　５０　１．５０～２　５０　桩长为２６　ｍ；２）适当加大上部结构刚度。根据建筑沉降观测结　果，累计最大沉降量为４　ｍｌ－ｎ，最小沉降量为２　ｒｎｌｎ，说明该桩基进　行预应力管桩加固处理后效果良好。但由于桩底沉渣过厚，造成　和２Ｏ．５　ＭＰａ，方位为Ｎ４１。Ｗ和Ｎ５０。Ｗ，倾角为６７　和１３。。３）从试　参考文献：　⑥中风化凝灰岩　７　５００　２．４试验结果　　根据上述由弹性力学理论推导出来的地应力公式得主应力　验结果可以得出，主应力有随深度的增加逐渐增大的变化趋势。及其方向，见表１。　３结语　１）利用岩石Ｋａｉｓｅｒ效应测试地应力，受很多因素影响，其结　［１］蔡美峰，乔兰．地应力测量原理和技术［Ｍ］．北京：科学出　版社，１９９５：１３—９０．　果是岩石风化程度、试样制备、测试数据以及取样点地质、地貌特　性的综合反映。因此本次试验成果仅表示该地区各测点处玄武岩　的地应力。２）１号，２号试样的最大主应力量值分别为１９．７　ＭＰａ　［２］　姜永东，鲜学福，许　江．岩石声发射Ｋａｉｅｓｒ效应应用于地　应力测试的研究［Ｊ］．岩土力学，２００５，２６（６）：９４６．９５０．　［３］付小敏，王旭东．利用岩石声发射测试地应力数据处理方法　的研究［Ｊ］．实验室研究与探索，２００７，２６（１１）：２８２—２８５．　Ｏｎ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｒｏｃｋ　ａｃｏｕｓｔｉｃ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｋａｉｓｅｒ　ｅｆｆｅｃｔ　ｉｎ　ｓｕｒｖｅｙｉｎｇ　ｓｔｒｅｓｓ　ｏｆ　ｂａｓａｌｔｉｃ　ｒｏｃｋ　ＷＥＩＷｅｉ　ｎＪＸｉａｏ－ｍｉｎ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｆｔｅｒ　ｒｅｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｔｉａｌ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｎ　ｒｏｃｋｓ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｍａｋｅｓ　ｕｓｅ　ｏｆ　Ｋａｉｓｅｒ　ｅｆｆｅｃｔ　ｏｆ　ｒｏｃｋｓ．ｉｎｆｅｒｓ　ｔｈｅ　ｅａｒｔｈ　ｓｔｒｅｓｓ　ｆｏｒｍｕｌａ　ｗｉｔｈ　ｅ—　ｌａｓｔｉｃ　ｍｅｅｈａｎｉｓｍ　ｔｈｅｏｒｙ，ａｎｄ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｓ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ｔｈｒｅｅ　ｍａｉｎ　ｓｔｒｅｓｓｅｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｔｈｅｉｒ　ｆｏｒｃｅ，ｔｈｅ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｓｔｒｅｓｓ，ｉｎｃｒｅａｓｅ　ａｌｏｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｐｔｈ．Ｓ０　ａｓ　ｔｏ　ｅｎｈａｎｃｅ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ＯＤ　ｔｈｅ　ｒｏｃｋ　ｓｔｒｅｓｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ａｃｏｕｓｔｉｃ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ，Ｋａｉｓｅｒ　ｅｆｆｅｃｔ，ｅａｒｔｈ　ＳｌｒＯ＿￣ｓ　收稿日期：２００９　０９．１４　作者简介：黄玲彬（１９６９一），女，工程师，台州电业局，浙江临海３ｌ７０００　吴兰英（１９６９一），女，工程师，杭州华电半山发电有限公司，浙江杭州　３１００１５　第３６卷第２期　２　０　１　０年１月　黄玲彬等：钻孑Ｌ灌注桩孔底沉渣质量问题的探讨　・１３３・　了桩基工程的费用大幅提高，工程的工期延误。　２．４．１一次清孔　灌注桩成孔至设计标高或预定层面后，应充分利用钻杆或送　浆管在原位进行第一次清孔，一次清孑Ｌ的目的是将孔内的颗粒状　１．４孔底沉渣过厚原因分析　１．４．１　护壁泥浆选用不当　根据ＧＢ　５０２０２—２００２规定：泥浆护壁成孔灌注桩除在黏土层　物排出孔外，减少孑Ｌ底沉渣，节省二次清孔时问。本次清孔一般　中可以原土注水造浆护壁外，均应人工制备泥浆…。但是实际施　不需调整泥浆比重，因为如果将泥浆比重过早调低，在吊笼过程　工中施工队就是采用原土造浆护壁的形式，且在施工进入各类地　中泥浆里的颗粒会很快沉淀，影响到二次清孑Ｌ的效果，一般泥浆　２－－１　４之间，在测得孑Ｌ底沉渣厚度小于５０　Ｔ１１ｎ１时，　基层中没有按规定测定泥浆各项指标，这种施工方法容易出现塌　比重保持在１．孔现象及钻孑Ｌ过程中清渣困难。　１．４．２清孔、清渣程度不足　由于泥浆指标控制不当，且为避免塌孔，清孔程度不够，未能　及时抓紧时间吊放钢筋笼。　２．４．２二次清孔　由于孔内泥浆在吊装钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于　砂砾和　将孔底钻渣清除干净；另外，由于工地施工用水紧张，为节约用　悬浮状的颗粒再次沉到桩底部，原来悬浮在泥浆中的泥、而使　水，孔内泥浆置换不充分，这也是造成孑Ｌ底沉渣厚度过大的主要　石屑会沉人孔底，同时，安放钢筋笼和导管时也会擦碰孑Ｌ壁，原因。　１．４．３施工历时过长　泥砂落人孔内，为此，在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔。　二次清孔应做到边循环清孔边测孔底沉渣，当孔底沉渣厚度符合　再在循环中调整泥浆比重到Ｉ．１５～Ｉ．２０。　施工工序问不紧凑，一次清孔结束至混凝土灌注间隔时间过　设计及规范要求时，长，加上施工单位对二次清孔不够重视，二次清孔只是个形式，导　２．５准确测定沉渣厚度　沉渣厚度测量必须使用正确的测量方法，测量方法不当，造　致孔内泥浆中的砂粒沉淀，泥浆失水、沉淀。　１．４．４　混凝土初灌量不足且未设置隔水栓　成沉渣厚度误判，就不能对沉渣厚度进行有效控制，要准确测量　首先需准确测量桩的终孔深度，桩的终孑Ｌ深度应　建筑工地贮料斗的容积仅为０．８　ｍ　左右，根本无法满足初　孔底沉渣厚度，钻杆长度或钢测绳长度　灌量能使导管一次埋人混凝土面以下０．８　ｍ以上的要求，且桩基　采用丈量钻杆长度或钢测绳的方法测定，施工单位未设置隔水栓通过剪球（或者抽动隔板）进行灌注，而是　应采用标准的卷尺进行复核。沉渣厚度＝终孑Ｌ深度一清孔后深　清孔直至沉渣厚度满足规范要求。目前沉渣厚度的检测方法　直接把混凝土灌人充满泥浆的导管内进行水下混凝土灌注，造成　度，桩端混凝土离析，从而增加孔底沉渣量。　有：测绳（重锤）检测、取样盒检测和沉渣仪检测。　２控制孔底沉渣厚度的措施　２．１　选择合适的钻孔机具及钻孔方式　根据施工地段的工程地质勘察资料，选择合适的钻孔机具。　钻进时应根据钻进深度、土质、钻头形式、供浆压力和供浆量等要　素以适宜的转速和钻压进行钻进，并随着土层的变化及时进行调　２．６确保混凝土首灌量　水下混凝土初始灌注时，为了避免和减少从导管下口涌出的　混凝土与孔内泥浆掺杂混合，确保桩身混凝土质量，首灌时除了　要求贮料斗内的混凝土和导管内泥浆面与面之间设置隔水栓外，　《建筑桩基技术规程》还规定“应有足够的混凝土储备量，使导管　一整，使钻进时成孔的泥、砂、砾和渣料能随着泥浆畅通排出孔外。　次埋入混凝土面以下０．８　ｍ以上”。　施工时尽量增大混凝土首盘初灌量，首盘混凝土至少应保证　２．２选择合适的钻孔泥浆指标　埋管深度在０．８　ｍ以上，且第二盘连续灌注，以增大混凝土对孔底　钻孑Ｌ灌注桩成孑Ｌ时的泥浆，除了起护壁作用外，还是重要的　残余沉渣的冲击力，使孔底沉渣在不间断的冲击下顺利排出孑Ｌ外。　排渣媒介。泥浆悬浮粘渣的能力与泥浆的比重、粘度、含砂率和　胶体率紧密相关，其中泥浆的比重是主要的。为了让钻进过程中　的泥、砂和石屑排出孑Ｌ外，实际施工中应根据土层的变化和钻进　３结语　虽然影响钻孑Ｌ灌注桩孔底沉渣厚度的因素较多，但只要在施　机具设备及土层条件，认真分析、研究，并　的深度调整泥浆的比重。当采用正循环成孔工艺时，在黏土和亚　工中根据具体施工工艺、采取有效的控制措施，加强施工检测，完全可以将孔底沉渣厚度控　黏土土层中，泥浆的比重应控制在１．１～１．２；在砂和较厚的夹砂　制在规范允许范围内，确保钻孔灌注桩的施工质量及承载能力。　层中，泥浆的比重应控制在１．Ｉ～１．３；在穿过砂夹卵石层或容易　参考文献：　塌孔的土层中，泥浆比重应控制在Ｉ．３～１　５；在风化岩层中，泥浆　［Ｉ］ＧＢ　５０２０２—２００２，建筑地基基础工程施工质量验收规范［ｓ］．　比重应控制在１．２～１．４　。　２．３选择合适的清孔方式　钻孔灌注桩清孑Ｌ方式有：抽浆法清孑Ｌ、换浆法清孔、掏渣法清　孔、喷射法清孔，施工过程中应根据不同的钻孑Ｌ方法、施工设备、　设计要求及地层条件来合理选用清孔方法　Ｊ。　［２］　王建军．钻孔灌注桩质量控制的两个重要问题［Ｊ］．浙江建　筑，２００５，２２（５）：３４—３５．　［３］　张志华．钻孔灌注桩孔底沉渣厚度的检测与控制［Ｊ］．工程　质量，２００８，６（１０）：３３—３５．　２．４确保清孔彻底、充分　［４］孙新华．钻孔灌注桩施工工艺及常见缺陷处理［Ｊ］．山西建　筑，２００８，３４（７）：１４１—１４２．　Ｏｎ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｏｎ　ｈｏｌｅ　ｂｏｔｔｏｍ　ｏｆ　ｃａｓｔ—ｉｎ—ｐｌａｃｅ　ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｅ　ｔｌＵＡＮＧ　Ｌｉｎｇ－ｂｉｎ、）ｌ　Ｌａｎ－ｙｉｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｒｅａｓｏｎｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｏｎ　ｈｏｌｅ　ｂｏｔｔｏｍ　ｏｆ　ｃａｓｔ—ｉｎ—ｐｌａｃｅ　ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｅ，ｔｈｅ　ｐａｐｅｒ　ｐｏｉｎｔｓ　ＯＵｔ　ｓｏｍｅ　ｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｋｅｙ　ｐｏｉｎｔｓ　ａｎｄ　ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｅｄｉｍｅｎｔ　ｆｒｏｍ　ｏｍｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｓｉｏｎ　ｐｏｉｎｔｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｅｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｔｈｅ　ｏｒｅｄ，ｂ　ｔｈｅ　ｃｌｅａｒａｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｏｌｅｓ，ｔｈｅ　ｇｒｏｕｔｉｎｇ　ｃｏｎｃｒｅｔｅ，ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　ｑｕａｌｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｅ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｂｏｒｅｄ　ｐｉｌｅ，ｓｅｄｉｍｅｎｔ，ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ，ａｎａｌｙｓｉｓ，ｃｏｎｔｒｏｌ