钻孔灌注桩质量控制技术

吴钦友

摘要:钻孔灌注桩质量管理控制，关键在于做好施工前和施工工程中的动态控制。本文结合钻孔灌注桩基础施工工程案例,研究了钻孔灌注桩的工艺流程、施工方法、质量控制及管理措施。

关键词:钻孔灌注桩 施工工艺 质量控制 技术应用

1钻孔灌注桩工艺

1. 1工程实例

某桥梁桩基工程采用钻孔灌注桩施工，桩径 均为 Φ1200，其中工程桩72根，桩长32m,试桩4根，桩长30m.

1. 2地质条件

鉴于古地貌及沉积环境的变迁,致使工程区浅层部位普遍伏有数层厚度变化较大的软塑状亚粘土及淤泥质亚粘土等软弱土层,地质结构较为复杂。一层为耕植土:淤泥,流塑状;二层为亚粘土:深灰色,软塑(局部流塑)状态;三层为亚砂土夹亚粘土:浅灰色,流塑,稍密饱和状态;四层为淤泥质亚粘土:深灰色,流塑状态;五层为亚粘土:深灰色,流塑(局部软塑)状态;六层为粘土:青灰色,硬塑状态。

1. 3钻孔灌注桩施工工艺流程

1. 3. 1施工准备

桩位放样、搭设支架平台、埋设钢护筒、开挖泥浆池、开挖沉淀池、备制泥浆、钻机就位、泥浆泵就位、试运营。

1. 3. 2成孔及清孔

钻机成孔、垂直度控制、泥浆护壁、深度测量、清孔。

1. 3. 3钢筋笼制作与安装

钢筋笼制作、钢筋笼运输、钢筋笼吊放、钢筋笼连接、钢筋笼定位。

1. 3. 4混凝土拌制和灌注

导管拼装、导管密封性试验、导管吊放、混凝土拌合、混凝土运输、混凝土灌注、测量混凝土面高度、计算导管拆卸长度、导管拆卸、凿除桩顶混凝土、检测成桩质量、拔除护筒、钻机移位。

1. 4施工技术

1. 4. 1搭设钻机工作平台

根据施工图纸、地质勘探资料和现场实地情况分析,先将桥位纵轴线控制桩及桥墩横轴线控制桩设置好, 然后搭设钻机工作平台, 支架荷载应达到400Kg/m2。

1. 4. 2埋设钻桩护筒

钻桩支架搭设完毕后,重新进行纵横轴线及桩位放样, 在支架上钉出十字线,埋设钻桩护筒,内护筒为Φ20 cm钢护筒,内护筒位置要经过校正正确后固定,其高度比设计桩顶高出0. 5 m - 1. 0 m,其目的在于固定桩位及保护孔口、提高孔内水压力。外护筒在施工平台上整体拼装,用浮吊或钻机吊运就位,压重物下沉,其上口应高出平面0. 5 m - 1. 0 m,其下口埋入土中1 m以上,保证成孔时无倾斜、漏水、漏浆现象发生,必要时可侧埋土压实。外护筒埋设后用长钢钎检查护筒内是否有大块建筑垃圾。

1. 4. 3钻桩机械的配备及成孔施工

由于钻孔土质情况比较复杂,故经综合考虑决定采用SPJ300型正循环工程钻机壹台套,配备发电机组及泥浆循环设备成孔。成孔过程中,每钻进6 m - 8 m,及时检查成孔直径和垂直度,并根据各土层地质情况,调整泥浆浓度及进尺速度,以防止塌孔或缩径,成孔过程中孔内泥浆比重应大于1. 2 g/ cm3。本工程钻孔桩循环泥浆可利用孔内原粘土制浆护壁,当达不到要求时采用外购优质粘土制浆。进尺速度一般控制在每小时5 m - 6 m,淤泥质土中进尺速度不宜过快,以免造成缩孔现象,同时适当提高泥浆比重至1. 3 g/ cm3左右。钻进同时认真填写施工记录,终孔时对桩孔直径、垂直度、深度进行验收。

1. 4. 4泥浆护壁

施工过程中,把普通粘土和水拌合成泥浆作为循环液,用高压泥浆泵注入钻杆中心压入孔底,而使泥浆在孔内钻杆处产生连续不断的上升流速;同时,上升的泥浆被钻头上方不断旋转的绑筛圈,在孔壁处涂抹,形成了正循环回转钻进成孔泥浆护壁,起到了固壁的作用。对正循环回转钻进的泥浆性能,既要求它有一定的悬浮

钻渣的能力,有要求它能很容易的流动产生上升速度对反循环回转钻进,泥浆是从钻杆与孔壁之间的环状间隙中进入钻孔,携带钻渣从钻杆内返回沉淀池,因此对反循环回转钻进的泥浆性能,既要求它有良好的造壁性和低水性,同时有要求它能将携带的钻渣凝聚团粒化,使其迅速沉降。

1. 4. 5清孔

成孔深度达到设计标高并经验收合格后,立即进行清孔,清孔工序是钻机不进尺用稀泥浆清除孔底沉渣,稀泥浆的比重应小于1. 2 g/ cm3 ,一般清孔时间不少于两小时,清孔采用换浆法,在清孔排渣时,注意保持孔内水位,防止坍孔;清孔结束后应立即安放钢筋笼及导浆管,导浆管应保证接口密封并应进行水密试验,待导浆管安装结束后,由质监人员测量孔深,如此时沉渣厚度大于规范要求应进行二次清孔,二次清孔的工艺是将导浆管上部用封头堵住,封头仅留一泥浆管接口,然后将称释泥浆用泥浆泵由导浆管内压入孔底,此时导浆管底部应尽量接近或插入沉渣,将孔底沉渣再一次悬浮干净,保证桩基的端部承载力满足设计要求,从而保证钻孔桩的整体施工质量。

1. 4. 6钢筋笼制作安装

材料采购前,首先必须对采购的各种规格的钢筋进行原材料物理性能试验,确定合格后方可进场。钢筋必须按不同钢种、等级、牌号、规格及生产厂家分批验收,分别堆存,不得混杂,且应设立标志。钢筋必须顺直,调直后表面伤痕及锈蚀不应使钢筋截面积减少;钢筋歪曲成型后,表面不得有裂纹、鳞落或断裂等现象。绑扎成型时,铁丝必须扎紧,不得有滑动、折断、移动等情况;钢筋笼预先在加工场地制作成型,应在骨架外侧设置控制保护层厚度的垫块,其间距竖向为2m,横向圆周不得少于4处;骨架顶端应设置吊环。钢筋笼分3 - 4段制作,应确保不变形,接头要错开,吊放时现场焊接;骨架入孔可采用钻机钻架,吊放时应平衡、垂直、防止倾

斜擦碰孔口、孔壁。每段钢筋笼与钢筋笼之间用焊接的方法进行连接,焊接之前必须清除钢筋、钢板焊接部位的铁锈、水锈和油污等;钢筋端部的扭曲、弯折应予以矫正或切除;钢筋电弧焊接表面应平整,不得有较大的凹陷、焊瘤;接头处不得有裂纹;接头处用小锤敲击时,应发出与原钢筋同样的清脆声。钢筋笼安装结束后,应进行重新定位,矫正钢筋笼的位置,定位应牢固,防止浇注混凝土时变形或移位。

1. 4. 7灌注水下混凝土

钻孔桩、钢筋笼、导浆管安放及孔深验收结束后应立即进行灌注水下混凝土工序,导浆管安放前应做水压试验,导浆管下口距孔底高度应控制在50 cm左右,导浆管内径为20cm - 35 cm。水下混凝土的配制对骨料的要求:碎石粒径不宜大于导管内径的1 /6～1 /8和钢筋最小净距的1 /4,同时不应大于4cm,黄砂应选择洁净的中(粗)砂,混凝土含砂率宜采用40% - 50% ,水灰比宜采用0. 5 - 0. 6,坍落度控制在18cm - 20 cm之间,混凝土施工配合比应适当提高级配比,本工程采用C25泵送商品混凝土,第一料灌注前,要测算料斗体积和每一料斗混凝土灌注后,桩内混凝土提升的高度,保证导浆管始终插在混凝土中。灌注桩混凝土灌注高度应高出设计50 cm - 100 cm,待内护筒拆除后凿除高出设计部份。

当混凝土灌注结束时,应采用插入式振动器振捣,以加强护筒内混凝土的密实度。混凝土灌注应不间断快速进行,整个过程一气呵成。

2钻孔灌注桩质量控制要求

2. 1成孔过程质量监控

规范规定,水下灌注桩桩底沉渣厚度对端承桩不得超过100 mm,磨擦桩为300 mm。泥浆的比重、粘度应根据地下水位高低和地层稳定情况等进行确定,如地下水位较高,容易坍塌,泥浆比重、粘度可大些,但不宜过大,比重应以1. 1 -1. 2、粘度以18 s - 25 s为宜。钻孔完毕后监理人员必须对终孔进行验收,根据钻杆和钻头或测绳的总长度和上部剩余长度检查终孔深度;要严格检测钻杆和钻头或测绳长度的准确性,杜绝以超深来抵消孔底淤积。

2. 2混凝土坍落度控制

混凝土的坍落度对成桩质量有直接影响,坍落度合理的混凝土应是拌和均匀、和易性好、内阻小、初凝时间长、润滑性好且有较好的触变性能,坍落度合理的混凝土可有效地保证混凝土灌注性、连续性和密实性,一般应控制在18 cm - 22cm范围内。

2. 3导管埋深控制

导管底端在混凝土面以下的深度是否合理关系到成桩质量,必须予以严格控制。监理人员应要求施工单位在开浇时,料斗必须储足一次下料能保证导管埋入混凝土达1. 0 m以上的混凝土初灌量,以免因导管下口未被埋入混凝土内造成管内反混浆现象,导致开浇失败;在浇注过程中,要经常探测混凝土面实际标高、计算混凝土面上升高度、导管下口与混凝土面相对位置,及时拆卸导管,保持导管合理埋深,严禁将导管拨出混凝土面,导管埋深一般应控制在1 m - 6 m,过大或过小都会在不同外界条件下出现不同形式的质量问题,直接影响桩的质量。

2. 4桩头质量控制

有关规范规定当凿除桩顶浮浆层后,应保证设计的桩顶标高及桩身混凝土质量。在钻孔灌注桩施工中,要想保证桩头的质量,必须控制好最后一次灌注量,桩顶不得偏低,凿出浮浆高度后必须保证暴露的桩顶混凝土达到设计强度值,这就要求灌注混凝土的高度要超过桩顶标高。在实际施工中,超灌量控制不当是经常存在的问题,超灌量过大,造成浪费,超灌量不足,桩质量不能得到满足。另外,在开挖桩头检测时发现,由于桩顶混凝土与孔内泥浆有直接接触,里面有时会裹有泥砂和浮浆等杂质,对桩头质量产生极大影响。

3结语

钻孔灌注桩质量管理的控制,关键在于做好施工前和施工过程中的动态控制,只要准备充分,施工方法得当,管理措施到位,就一定能够防止钻孔灌注桩容易出现的质量缺陷,发挥其经济、承载力大等优点,做出合格满意的工程。