一、工作原理、適用范圍
泥漿護壁成孔：是用成孔機械成孔，在成孔過程中通過泥漿保護孔壁并排出土渣。主要有正循環鉆孔法、反循環鉆孔法、沖擊成孔法及旋挖成孔法等幾種。
泥漿作用：具有保護孔壁、防止塌孔、排出土渣以及冷卻與潤滑鉆頭的作用。泥漿一般需專門配制，當在粘土中成孔時，也可用孔內鉆渣原土自造泥漿。
工藝流程：所有泥漿護壁成孔灌注樁施工工藝流程大致都一樣，如下圖所示。
要點：鉆頭選型、泥漿指標參數控制和清孔是泥漿護壁灌注樁施工控制的關鍵環節。
泥漿護壁成孔灌注樁施工工藝流程圖
?。ㄒ唬┱?、反循環鉆成孔法
正、反循環鉆成孔法區別在于正循環鉆成孔時，泥漿循環方向為泥漿池、泥漿泵、鉆桿而由鉆頭進入孔內，在完成護壁功能的同時將渣土懸浮帶出地面，再靠重力作用流回泥漿池，在渣土泥漿池中沉淀后，經重新稀釋后再注人孔內。反循環鉆成孔時，泥漿的循環方向正好與上述相反，泥漿從孔壁與鉆桿間的空隙注人孔內，攜帶渣土的泥漿由泵或空氣(氣舉法)經鉆桿排出孔外至沉淀池，經處理符合要求后，再流回孔內。反循環鉆進按孔內和鉆桿內沖洗液動力來源與工作原理不同分為：泵吸反循環鉆進、氣舉(壓氣)反循環鉆進和噴射(射流)反循環鉆進等三種方式。
適用范圍：
正循環鉆孔法受其排渣方式的限制，其成孔深度和適用地層都受一定限制，一般僅適用于粉砂、黏土等細粒土，成孔深度一般在30~40m。相對于反循環鉆孔，該方法設備簡單、鉆機小、適用較狹窄的場地，但對樁徑較大、樁孔較深及容易塌孔的地層，這種方法鉆進效率較低，排渣能力差,孔底沉渣多。
反循環鉆成孔法適用范圍較廣，從軟土、粉細砂到軟礫石層、風化巖層，成孔深度可達100m，最大孔徑達5m，是其他機械成孔工藝難以達到的。
?。ǘ_擊成孔法
沖擊成孔灌注樁施工法是采用沖擊式鉆機或卷揚機帶動一定重量的鉆頭，在一定的高度內使鉆頭提升，然后突放使鉆頭自由降落，利用沖擊動能沖擠土層或破碎巖層形成樁孔,再用掏渣筒或反循環抽渣方式將鉆渣巖屑排除。每次沖擊之后,沖擊鉆頭在鋼絲繩轉向裝置帶動下轉動一定的角度，從而使樁孔得到規則的圓形斷面。沖擊鉆頭形式有十字形、一字形、工字形、人字形、圓形和管式等。其中以十字形鉆頭應用最廣，其接觸壓力較大，沖擊成孔形較好，適用于各類土層和巖層。遇到回旋鉆及其他鉆進方法難以施工的卵礫石層或巖層時，選用沖擊成孔施工法，常能取得較理想的結果。
二、施工流程及質量控制
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?。?）測定樁位
根據設計圖紙對樁位進行放線，嚴格控制樁位精度，是保證樁基礎施工質量的前提條件。所有樁點一次性全部測放、復核，每天對預鉆進樁點進行二次復核檢查，確保樁位準確，樁點放線偏差應≤10mm,采用4根木樁加釘小釘（即定位樁）十字法定位，如下頁圖所示，并防止車輛、機械、人員等碾壓、踩踏移位、破壞。
（2）埋設護筒
護筒是用4～8mm厚鋼板制作，內徑應大于鉆頭直徑100 mm，上部宜開設1～2個溢漿孔。
護筒的設置不僅僅起到樁孔定位及護口作用，在地下水位較高或水下施工中，還起到隔離水流滲入孔內的作用。
埋設護筒時，先挖去樁孔處表土，將護筒埋土中，保證其準確、牢固、穩定，傾斜率≤5‰。檢查并控制護筒中心與樁中心點的偏差不得大于50mm，護筒與坑壁之間用粘土填實，必要時在面層鋪設20mm厚水泥砂漿，以防漏水。
護筒的埋設深度，在粘性土中不宜小于1.0m；砂土中不宜小于1.5m，護筒頂面應高于地面0.4～0.6m，并應保持孔內泥漿面高出地下水位1.0m以上，受水位漲落影響或水下施工的灌注樁，護筒應加高加深，保證泥漿面高出最高水位線1.5m以上。
在正式施鉆前，復核檢查每一個樁中心與護筒中心偏差值，控制其在規范或設計要求范圍內。
（3）樁機就位
樁機就位時，精心調平，保證鉆頭中心與樁位中心相重合，偏差≤20mm；垂直度偏差＜1%，并確保成孔機械在整個鉆孔過程中的穩定性，避免其產生前傾和側傾，以至影響樁孔的垂直度。為此，對于土質軟弱的施工現場需要對地面進啊行適當的加固處理，并適當加大承重枕木的面積。
?。?）成孔
鉆孔機具及工藝的選擇，應根據樁型、鉆孔深度、土層情況、泥漿排放及處理等條件綜合確定。如果是端承為主的結構樁，地基土中含有碎石土、砂卵石、土層較堅硬及風化巖比較多，則適宜選用沖擊鉆機成孔方式，即沖孔樁；
（5）清孔
當鉆孔達到設計深度要求后，即應進行驗孔和清除孔底沉渣、淤泥。在灌注混凝土之前，孔底沉渣應符合下列規定：端承型樁≤50mm；摩擦型樁≤100mm；抗拔、抗水平力樁≤200mm。
為此，在清孔過程中要不斷置換泥漿，直至澆筑水下混凝土，并保持孔底500mm以內的泥漿比重應＜1.25。含砂率不得大于8%；黏度不得大于28s；在容易產生泥漿滲漏的土層中應采取維持孔壁穩定的措施。
孔底沉渣可用重錘法或X-2型沉渣儀檢測。重錘法是依據手感來判斷沉渣表面位置，然后憑測錘重量夯入沉渣的厚度作為測量值。重錘法要求經驗豐富，否則測量誤差較大。X-2型沉渣儀是利用測試探頭和儀表量測。如下圖所示
?。?）鋼筋籠的制作和安裝
鋼筋籠制作：制作時，箍筋與主筋隔點點焊；預制環形保護層墊塊縱向設置間距5～6m一組，一組不少于4檔，沿鋼筋籠周圍均勻分布，距籠頂2m另加設1道。墊塊環徑即為保護層厚度。環形墊塊可以減少孔壁的刮傷及增加鋼筋保護層的均勻性。
分段制作的鋼筋籠，其接頭宜采用焊接或機械連接（鋼筋直徑大于20mm），并應遵守國家相應的現行標準《鋼筋機械連接通用技術規程》JGJ107、《鋼筋焊接及驗收規程》JGJ18和《混凝土結構工程施工質量驗收規范》GB50204的規定。
鋼筋籠制作允許偏差：
鋼筋籠的吊運、安裝：為了防止鋼筋籠在吊運過程中發生縱橫向不可自動復原的變形，要采用臨時加強剛度的措施。一般采用體直、質輕、便于安裝的杉木桿，安裝時注意杉木桿的大頭朝上且吊運繩索連同鋼筋、杉木桿一起捆綁，并要逐一檢查保護層墊塊是否完好、數量足夠，否則補綁弧形墊塊。
鋼筋籠的安放：鋼筋籠豎直對準孔口中心后，要緩緩下放，避免碰撞孔壁或自由落下；兩段鋼筋籠孔口焊接時，要保證其穩定性，下放到位后，檢查并控制籠頂標高偏差值在±100mm以內，然后再用吊桿安置牢固，嚴防下落和灌注混凝土時上浮。
?。?）澆筑水下混凝土
為保障灌注順利，混凝土必須具備良好的工作性。《建筑樁基技術規范》JGJ94對水下混凝土的多項關鍵指標進行了界定和要求：其中坍落度宜為180~220mm；水泥用量不應少于360kg/m3(當摻入粉煤灰時水泥用量可不受此限)；含砂率宜為40%~50%，并宜選用中粗砂；粗骨料的最大粒徑應滿足 “其粒徑不得大于鋼筋間距的1/3”的要求。
水下混凝土灌注根據工程條件不同進行選擇，如剛性導管法、柔性導管法、袋裝法、開底容器法、泵送法、傾注法等，常用的是剛性導管法。其特點是：混凝土沿豎向導管下落，利用導管隔離泥漿，使其不與混凝土接觸，導管內的混凝土依靠自重壓擠下管口的混凝土，并在已灌入的混凝土內流動、擴散，保證混凝土的整體性。
剛性導管法：
導管壁厚不小于3mm，直徑宜為200～250mm；直徑制作偏差不應超過2mm，底管長度不小于4m。導管內宜采用球膽設隔水栓，用細鋼絲懸吊在導管下口，待導管內有足量混凝土時剪斷鋼絲，其被沖出，混凝土隨即沖出導管。
混凝土灌注：
在施工中應該注意混凝土的澆灌速度。初灌時，灌注速度要快，防止堵管。在灌注過程中，應保證注漿順利，導管在提升搗實混凝土時，不得猛提或超量提升，否則易造成斷樁、夾泥等事故，影響樁體質量。
灌注水下混凝土的質量控制應滿足以下要求：
?、匍_始灌注水下混凝土時，導管底部至孔底的距離宜為300～500mm
?、谑状喂嘧r，導管的下口埋入混凝土灌注面以下深度≮0.8m；
?、蹖Ч苈袢牖炷辽疃纫藶?～6m。灌注時要保持孔內混凝土面均勻上升，導管的提升速度應與混凝土上升速度相適應。
④應控制最后一次灌注量，超灌高度宜為0.8～1.0m，，浮漿層鑿除后必須保證暴露的樁頂混凝土強度達到設計等級。
?。ǘ┵|量控制
沖擊成孔灌注樁施工注意事項
1、在鉆頭錐頂和提升鋼絲繩之間應設置保證鉆頭白動轉向的裝置。
2、沖擊成孔質量控制應符合:開孔時,應低錘密擊,當表土為淤泥、細砂等軟弱土層時,可加黏土塊夾小片石反復沖擊造壁,孔內泥漿面應保持穩定；進入基巖后,應采用大沖程、低頻率沖擊,當發現成孔偏移時,應回填片石至偏孔上方300~500mm處,然后重新沖孔；應采取有效的技術措施防止擾動孔壁、塌孔、擴孔、卡鉆和掉鉆及泥漿流失等事故；每鉆進4~5m應驗孔一次,在更換鉆頭前或容易縮孔處,均應驗孔；進入基巖后。非樁端持力層每鉆進300~500mm和樁端持力層每鉆進100~300m時，應清孔取樣一次,并應做記錄。
3、沖擊成孔操作要點
4、排渣可采用泥漿循環或抽渣筒等方法,當采用抽渣筒排渣時，應及時補給泥漿。
5、沖孔中遇到斜孔、彎孔、梅花孔、塌孔及護筒周圍冒漿、失穩等情況時，應停止施工，采取措施后方可繼續施工。
6、大直徑樁孔可分級成孔，第一級成孔直徑應為設計樁徑的0.6~0.8倍。
7、清孔宜按下列規定進行：
?。?）穩定性差的孔壁應采用泥漿循環或抽渣筒排渣,清孔后灌注混凝土之前的泥漿指標應滿足規范要求；
?。?）清孔時，孔內泥漿面應符合規定要求；
?。?）灌注混凝土前，孔底沉渣允許厚度應符合《建筑樁基技術規范》JGJ 94的規定。
8、漿渣處理
《建筑樁基技術規范》JGJ94規定：應對廢棄的漿、渣進行處理，不得污染環境。不經處理的泥漿如果直接排放，會對環境造成污染，隨著環保意識及文明施工要求的提高，對廢棄泥漿、渣土的處理越來越受重視。
三、施工常見問題及處理
1.孔壁坍塌：指成孔過程中孔壁上土層不同程度的坍落
1）產生：常出現在沖（鉆）孔樁施工現場地質環境中帶有較厚的砂層、淤泥層、卵石層等夾層部位的成孔過程中，由于砂層、淤泥層和卵石層的整體性較差，當施工至夾層時．樁孔位置被掏空，遇到沖（鉆）孔樁施工的外力作用，夾層部位的孔壁不穩定而又采用一般地質條件中使用的泥漿，護壁不能保持完整性而向樁孔內塌落；若在石灰巖地區施工，當樁孔碰到地下溶洞、溶槽、井或地下河時，樁孔內泥漿面會因泥漿漏走而驟然下降，使樁孔壁上部突然失去泥漿靜壓力的作用而向樁孔內坍塌。
2）處理：常用的處理方法是選用膠體率較高的粘土塊來造漿，同時增大泥漿比重，塌孔較嚴重的可向樁孔內加粘土塊夾小石片，反復沖擊造壁。在孔壁坍塌段用石子粘土投入，重新開鉆，并調整泥漿比重和液面高度；使用沖孔機時，填入混合料后高低錘密擊，造成堅固孔壁后，再正常沖擊。若以上方法仍沒有效果。那么，征得設計人員同意采用其它有效的處理方法。
2.偏孔：指成孔過程中出現孔位偏移或孔身傾斜垂直度不滿足規范的要求。
1）產生：引起斜孔的原因有以下幾種：土層軟硬不均、樁架不穩固、導桿不垂直等。樁孔位置有較大的探頭石，或樁施工現場地質巖層走向的坡度很大，樁孔內出現一邊軟一邊硬的地質情況，使鉆頭或沖錘擠向軟的一邊而引起斜孔；在粉細砂或石泥軟土層中成孔，沖進或鉆進過快，都會引起輕微的塌孔，使孔徑增大，此時，孔壁對鉆頭或沖錘的約束減少，如不及時控制好進尺速度，很容易使沖錘或鉆頭因擺動偏向一方，導致偏孔。
2）處理：發生斜孔后，將樁架重新安裝牢固、平穩垂直，若是鉆孔成孔的多改用沖錘成孔來矯正；斜孔不嚴重的可用低錘密沖矯正。若斜孔較嚴重的可向樁孔內回填充石和枯土塊，然后用低錘密沖，反復矯正。如偏移過大，應填入石子粘土，重新成孔；如遇孤石，而又是采用普通的GJC-40HF、SPJ-300或CPS-10(15)回轉鉆機、CZ-22型沖擊鉆機等設備施工的，因進尺慢(通常每小時進尺僅10-20cm)且鉆頭損耗嚴重，可參照鉆探取巖芯的原理，在原回轉鉆機上安裝一個大直徑的鋼筒套(直徑同設計樁徑)，套筒端部焊上合金鋼，并配上大功率電機，這樣可以使鉆巖速度提高數倍，將巖芯取出地面；遇基巖傾斜，可投入毛石于低處，再開鉆或密打。
3.孔底沉渣隔層：指孔底殘留石渣過厚，孔腳涌進泥沙或坍落泥土沉底。
1）產生：這是泥漿護壁成孔灌注樁施工容易出現的較嚴重的施工質量問題，造成這種施工質量問題的原因主要有以下幾種：
a．清孔階段的遺留因素。巖渣粒徑過大，清孔的泥漿無法使其呈現懸浮狀態并帶出樁孔而成為永久性沉渣；清孔后的泥漿比重過大，以致在灌注混凝土時，混凝土的沖擊力不能完全將樁孔底部的泥漿反起，造成混漿；清孔之后到灌注混凝土期間的間歇時間過長，使原來已處于懸浮狀態的巖渣沉回樁孔底部。這些沉淀的巖渣過厚不能被反起而成為永久性沉渣，造成施工質量問題。
b．混凝土灌注階段的影響因素：澆筑混凝土、安放鋼筋籠時碰撞孔壁造成坍孔落土；導管下端距離樁孔底部過高，影響了混凝土的沖擊力對樁孔底部泥漿的反起效果，并可能造成初始灌注的混凝土無法包裹住導管的下端，造成混漿或夾層；初始灌注的混凝土的塌落度過小，流動性差，影響了混凝上的沖擊作用而造成底部混漿；導管內壁過于粗糙，“光潔度”不足，減小了初始混凝土灌注時球膽在導管中的下落速度，影響了混凝土的沖擊作用，造成樁底部混漿。
2）防止和處理：防止和處理樁底沉渣過厚或混漿的措施有如下幾種：
①認真檢查清孔階段的巖渣粒徑，以及清孔后的泥漿比重。為了提高泥漿的清孔效果，可在泥漿中加入外加劑碳酸鈉，一般摻入量為0．l％～0．3％。外加劑碳酸鈉可以提高泥漿的膠體率和穩定性。
②嚴格控制好清孔后的停置時間，若時間過長，應利用灌注混凝土的導管重新清孔，再進行水下混凝土的灌注工作。
?、蹏栏窨刂坪脤Ч芟露说綐犊椎撞康木嚯x，通常為30～50cm，且不超過50cm。確保初始灌注的混凝土數量能蓋過導管下端，且使導管的初始埋置深度不小于lm。
④嚴格控制好混凝土的塌落度，確?；炷恋牧鲃有?。經常清理導管內壁，以確保其“光潔度”，從而避免初始混凝土灌注時減小球膽在導管中的下落速度，或造成導管堵塞，影響了樁芯混凝土的灌注質量。
⑤對于樁長大于35m的沖（鉆）孔樁，在采用正循環施工清孔沒有把握時，應利用真空泵采用反循環施工對樁孔底部沉渣進行清孔，以確保成樁后的樁底沉渣厚度不超過施工規范的允許厚度。
?、拮⒁饽酀{濃度及孔內水位變化，施工時注意保護孔壁；第二次清渣時設置專用泥管，同時下混凝土導管及做好混凝土澆筑的準備工作，在高壓泥漿泵作用下，孔中碎渣處于懸浮狀態，此時立即澆筑混凝土，這樣樁底沉渣可減少到最小程度。
?、咦龊们蹇坠ぷ?，使沉渣厚度在規范允許范圍內：端承樁≤50mm，摩擦樁≤100mm。
4.夾泥或軟弱夾層：指樁身混凝土混進泥土或形成浮漿泡漆軟弱夾層。
1）產生：澆筑混凝土時孔壁坍塌，或導管下口埋入混凝土高度太小，泥漿被噴翻，摻入混凝土中。
2）措施：經常注意混凝土表面標高變化和保持導管下端埋入混凝土中的深度，一般宜控制在2-4m間；在鋼筋籠放入孔內4h內應澆筑混凝土。
5.流砂：指成孔時發現大量流砂涌塞孔底
1）產生：孔外水壓力大于孔內水壓力，孔壁土松散。
2）措施：流砂嚴重時可拋入碎磚石、粘土，用錘沖入流砂層，阻止流砂涌入。
6.斷樁: 即是樁身混凝土帶有軟弱夾層
1）產生：造成這一質量問題的常見原因是在水下混凝土的灌注過程中，導管的提升控制不當，致使導管下端提離了混凝土面，然后不作任何處理又插回混凝土中繼續施工；或出現導管堵塞后無法疏通，需要將導管提出樁孔疏通，致使混凝土灌注工作中斷，而繼續施啊工時對前后的銜接問題處理不當，造成前階段混凝土面的泥漿等雜質不能被完全反起排出而遺留在銜接面上。
2）處理：斷樁質量問題的處理采用與孔底沉渣隔層相同的處理方法。
四、安全施工管理
?。?）在施工全過程中，應嚴格執行有關機械的安全操作規程，由專人操作并加強機械維修保養，經安全部門檢驗認可，領證后方可投入使用。
（2）電氣設備的電源，應按有關規定架設安裝；電氣設備均須有良好的接地接零，接地電阻不大于4Ω，并裝有可靠的觸電保護裝置。
（3）注意現場文明施工，對不用的泥漿池應及時填平；對正在使用的泥漿池加強管理，不得任泥漿溢流，撈取的沉渣應及時清走。各個排污通道必須有標志，夜間有照明設備，以防踩入泥漿，跌傷行人。
?。?）機底枕木要填實，保證施工時機械不傾斜、不傾倒。
（5）護筒周圍不宜站人，防止不慎跌入孔中。
?。?）吊車作業時，在吊臂轉動范圍內，不得有人走動或進行其他作業。
?。?）鉆進巖石或地下障礙物時，要注意機械的震動和顛覆，必要時停機查明原因方可繼續施工。
?。?）拆卸導管人員必須戴好安全帽，并注意防止扳手、螺絲等往下掉落。拆卸導管時，其上空不得進行其他作業。
（9）鉆孔時，孔口加蓋板，以防工具掉入孔內。
筑牢法律風險防線，共...2024-04-22
