浅议冲击钻孔灌注桩质量控制

2011-04-18匡小慧

科技传播 2011年10期

匡小慧

中铁十五局集团有限公司，河南洛阳 471013

随着科技的发展，桩基施工质量要求越来越高，桩基检测手段也越来越先进，为保证桩基质量，施工中应加强各工序质量控制并对质量通病进行预防与处理。河南平临高速公路有钻孔桩近千根，由于数量多，工程量大，业主和施工队伍都很重视钻孔桩施工，该项目主要采用冲击钻成孔，下面主要从钻孔、泥浆性能、钢筋加工、砼灌注、常见质量通病的预防和处理等几个主要方面介绍。

1 钻孔

1.1 测量放样

开钻前进行桩位精确放样，并设十字交叉护桩，护桩要稳固，不得移位和丢失，直至成孔。成孔后要在下钢筋笼时及时复核。

1.2 固定钻机

钻机底架应垫平稳，钻机两端应用缆风绳对称拴牢、拉紧，确保防冲孔过程中不发生偏移和沉陷。

钻机就位后，调平机座，认真量测检查钻头中心与护筒中心是否在一条铅垂线上，与孔位中心的偏差是否在规范允许范围之内。

1.3 钻孔

1）开钻前在护筒内多加一些粘土，若土质疏松，则混杂一定数量的小片石，借钻头冲击力把泥膏、石块挤向孔壁（冲击钻），以加固孔壁。

把钻头吊起徐徐放入护筒内，对正桩位，启动泥浆泵和转盘，等泥浆输到孔内一定数量后，方可开始钻孔。具有导向装置的钻机开钻时，应慢速推进，待导向部位全部钻进土层后，方可全速钻进。钻进中经常检查转盘，如有倾斜或位移，及时调整纠正。经常对泥浆质量进行试验测定，及时调整，确保护壁良好，钻进顺利；

2）钻孔须连续进行，不得间断，视土质及钻进部位调整钻进速度，不得过猛或骤然变速，以免碰撞孔壁或护筒，或因提速过快而造成负压引起坍孔。开始钻进及护筒刃脚部位或砂层、卵砾石层中时，应低档慢速钻进。钻进过程中，要确保泥浆水头高度高出孔外水位0.5m以上，泥浆如有损失、漏失，应及时补充，并采取堵漏措施。钻进过程中，每进2m～3m应检查孔径、竖直度，在泥浆池捞取钻渣，以便和设计地质资料核对；

3）钻进过程中，必须勤松绳，防止打空锤，要使钻头冲击新鲜地层。

1.4 泥浆制作

钻孔灌注桩在钻孔过程中需要用泥浆护壁。理论研究以及工程实践均表明护壁泥浆质量的好坏将直接影响到桩端沉渣厚度和桩侧泥皮厚度，可能造成坍孔事故并造成桩基夹泥，进而影响桩基质量。本工程因无特殊要求，故采用普通泥浆。

1）对桩身自身强度的影响机理

在砼灌注阶段，性能不好的泥浆的液柱静切力对砼面上升起阻碍作用，容易造成混浆，即桩身砼中夹杂泥浆，从而影响桩身砼强度，甚至造成断桩。

2）泥浆的性能指标

钻孔桩泥浆的主要性能有泥浆密度、黏度、静切力、含砂率、胶体率、失水率、酸碱度等。每一个性能指标的变化都直接影响到机械钻速、孔壁稳定、孔内净化、钻头寿命和预防孔内事故等一系列的成孔工艺问题，直接影响孔深、孔径、垂直度、泥皮厚度和孔底沉渣厚度等，特别对超长大直径钻孔桩影响更显著。在泥浆性能指标中最主要的是密度指标。泥浆密度的大小决定于泥浆中固相物质的含量和固相的密度。如果泥浆密度过小，泥浆护壁就容易失去阻挡孔壁土体坍塌的作用，造成坍孔。如果泥浆密度过大，虽能维持钻孔和地层间压力的平衡，维护孔壁的稳定，加大悬浮钻碴的能力，但同时也会造成泥浆中无用固相含量较多，附着在孔壁的泥皮过厚，造成清孔困难，甚至还会使泥浆泵产生堵塞，使砼的置换产生困难。同时，泥浆中无用固相含量过高时，使得岩屑颗粒重复破碎，导致设备磨损过大和工效降低。

本工程的地质情况见表1。

表1 土层分布表

本工程泥浆性能指标见表2。

表2 泥浆性能指标

2 钢筋笼制作及吊装

1）钢筋笼骨架分段焊接，长度由起吊设备的高度控制，钢筋笼的接长，采用搭接焊。为保证焊接时的搭接长度和质量，在加工钢筋笼时，对钢筋笼节间搭接的钢筋长度作调整，确保搭接长度不小于10倍的钢筋直径或设计值；

2）清孔完毕，吊装钢筋笼。下钢筋笼前恢复中线，严格对中，钢筋笼标高偏差不得大于±5cm；

3）钻孔桩声测管在吊放钢筋笼的同时进行安装，按设计位置用铁丝绑扎固定在钢筋笼上。声测管间距要均匀，以免影响声测结果。钢筋笼四周设置砼垫块保证钢筋笼外侧保护层厚度均匀；

4）钢筋笼吊装完成后，调节钢筋笼的上下位置，将吊筋固定在钻机架或特设固定架上，防止砼灌注时，钢筋笼上浮或下沉。

3 水下灌注砼

灌注水下砼，是保证钻孔桩质量的关键工序和最后环节。

1）严格控制砼的拌制质量，严格按照批准的配合比进行拌合，拌合时严格控制材料计量、拌合时间、准确的砼水灰比、和易性和坍落度，使坍落度满足设计要求在18cm～22cm范围内。首盘砼灌注时，计算好首批砼数量，配置相应体积的漏斗，保证将导管埋深大于1m。

2）采用大内径导管一般为35cm，导管使用前要进行闭水试验（水密、承压、接头抗拉），进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力P的1.3倍，P可按下式计算：

式中：P——导管可能受到的最大内压力（kPa）；

γc——砼拌和物的重度（取24KN/m3）；

hc——导管内砼柱最大高度（m），以导管全长或预计的最大高度计；

γw——井孔内水或泥浆的重度（KN/m3）；

Hw——井孔内水或泥浆的深度（m）。

灌注之前，要检测导管内水头和孔内水头差，如导管内水头高于孔内水头，则说导管漏气产生了毛细现象。导管应居中稳步沉放，严禁碰触到钢筋笼，以免导管在提升中挂钢筋笼，导管可吊挂在钻机顶部滑轮上或用卡具吊在孔口上，导管底部距孔底的距离应符合规范要求，一般为0.4m。浇注过程中导管内应始终充满砼，且有专人测量孔深，提供导管埋置深度和提升、拆除导管节数的可靠依据，导管埋深一般在2m～6m之间，孔内砼接近桩顶时，由于砼超压高度减少，导管埋置深度也相应减少，但一般不应小于2m；

3）灌注过程中保持孔内水头高度，防止坍孔；

4）砼灌注应连续进行，不能间断。严禁导管提出砼面，在计算了已灌砼量及量测了孔中砼面深度后，才可缓缓平稳提升，出现特殊情况必须中断时，在此期间要不时上下抖动导管。

4 常见质量问题预防及处理

4.1 堵管预防及处理

导管在安装时应确保每个接头严密，使用前进行气密试验，密封圈应坚持一次一换，严格控制首批砼灌注时导管悬空在40cm左右。在灌注过程中应采取控制砼输送车下料时间措施，保证砼灌注不出现长时间间断，并通过上下抖动导管方式降低堵管发生可能。灌注时如出现砼堵塞现象时，上下抖动导管幅度不宜过大，以防止导管下部砼和导管内部砼被振捣密实及离析现象，造成再次堵塞导管。

如堵管时间不长，可采取二次灌注。即将整根导管全部提升拔出，立即将导管内砼清除，然后将导管底用塑料薄膜扎封，将整根导管迅速下落，检测导管下落入堵管前砼面内的深度，如深度在1m以上，即可进行二次灌注。