浅谈钻孔挡土排桩施工工艺控制

刘小平

湖南省澧县艳洲水利水电工程管理局

工艺控制是确保工程质量的重要环节。由于钻孔灌注桩施工的隐蔽性和不可预见性，施工工艺复杂，质量较难控制。现结合我们在艳洲水电站溢流坝上游侧土坝段密排挡土桩基础工程的施工体会，谈谈几点工艺控制的要点。

1 工程概况

艳洲水电站溢流坝上游侧土坝段塌岸修复整治工程位于澧县艳洲洲尾、艳洲水电站溢流坝上端，离船闸约500m。由于2003年的一场洪水把土坝段的324m堤岸冲毁了一半，对艳洲水电站船闸及益流坝直接造成威胁。因其地质情况复杂，位于澧水中流，地下水量大，本工程设计采用密排钻孔灌注桩形成挡土墙护岸，挡土桩靠外临水面设计为浆砌石护坡，总计52根桩形成隐蔽式的挡土墙基础，桩径为0.8m，两桩中心的间距为0.78m，桩与桩之间咬合20mm，桩长约14m，桩身采用C25水下砼，排桩顶采用钢筋砼桩帽连结。

2 施工工艺流程

密排挡土桩施工工艺流程：

施工原则是先施工1＃桩，后施工3＃桩，接着5＃桩施工完毕后返回施工2＃桩，再到4＃桩，即采用“跳钻”式施工，以防塌孔。其施工流程为1＃→3＃→5＃→2＃→4＃→6＃→8＃......

单桩施工工艺流程：

平整场地→测定孔位→埋设护筒→钻机就位→钻进成孔→提钻→第一次清孔→检孔→制作钢筋笼→吊放钢筋笼→下导管→第二次清孔→水下混凝土灌注→起拔导管→成桩。

3 灌注桩施工过程中的工艺控制要点

3.1 钻孔工艺控制

钻孔的质量控制是很关键的工序，在施工中必须严格按照操作要求进行才能保证成孔质量。在本工程施工中，钻机就位对正后，按规范要求埋设好护筒。在钻孔施工中不断添加新鲜泥浆和孔底冲渣，还根据不同的地质情况，适当调整进尺速度，随时检查成孔是否有偏斜现象，尽量避免扩孔偏孔质量缺陷。

在钻进过程中，根据资料分析了土层的变化，对不同的土层需采用不同的钻速、钻压、泥浆比重和泥浆量。本工程上部为软土和砂土，较容易出现坍塌。为防止塌孔，特别要求钻机班组施工人员进行低档慢速钻进，同时提高水头，加大泥浆比重。为防止堵塞吸碴口，要求将钻头提离孔底约20cm，泥浆循环畅通才开始钻进，钻进时，起、落钻头速度均匀控制，有效地避免了碰撞孔壁或套管的出现。

本工程为排桩，桩间的咬合只有20mm，其垂直度和孔口定位是控制挡土桩各支桩咬合质量的难点。以下着重谈谈本工程排桩垂直度的控制。

为保证本挡土桩有良好的咬合效果，严格控制孔口的定位和垂直度误差，主要抓好以下3个环节：

（1）套管的顺直度检查和校正

挡土桩施工前，在平整地面上进行套管顺直度的检查和校正。首先检查和校正单节套管的顺直度，然后将按照桩长配置的套管全部连接起来，套管顺直度偏差控制在1‰～2‰。检测方法为：在地面上测放出两条相互平行的直线，将套管置于两条直线之间，然后用线锥和直尺进行检测。

（2）成孔过程中桩的垂直度监测和检查

地面监测：在地面选择两个相互垂直的方向，采用经纬仪或线锥监测地面以上部分套管的垂直度，发现偏差随时纠正。这项检测在每根桩的成孔过程中应自始至终进行，不能中断。

孔内检查：每节套管压完后，安装下一节套管之前，都要用“测环”或“线锥”进行孔内垂直度检查。不合格时马上进行纠偏，直至合格才能进行下一节套管施工。

（3）纠偏

发现钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土；如未能奏效，应于孔中局部回填黏土至偏孔处0.5m以上，重新钻进。通过反复摇动、微量扭、挪套管支座等将套管倾斜消除在初始状态。

在第8＃桩施工到3m深时发现垂直度偏差2‰，当即要求施工人员直接利用钻机的两个顶升油缸和两个推拉油缸调节套管的垂直度。由于发现及调整及时，没有出现偏差较大的现象。

3.2 清孔工艺控制

终孔后，经监理和业主验收合格后即可进行清孔，首先将钻头提离孔底80mm～100mm空转，在保证护壁的前提下达到初步稀析泥浆，输入比重1.05～1.08的新泥浆，循环40min～60min，将孔底岩屑、泥块打碎并随泥浆浮出孔外。下笼后安装导管进行二次清孔。泥浆性能指标在浇注砼前，孔底500mm以内的相对密度≤1.25，粘度≤28Pa.s含砂率≤8%。对清孔达不到沉渣厚度要求的，坚决不能验收灌砼。

3.3 钢筋笼加工及吊装工艺控制

钢筋笼采用现场加工制作，加工尺寸严格按设计图纸及规范要求。钢筋笼主筋采用双面焊接，接头相互错开。本工程桩长较长，为避免钢筋笼过长在吊装时发生变形，钢筋笼采取分二节制作，就地焊接的方法。为避免焊接接口位于桩弯矩最大处，根据本桩长14m计算，分节长度控制接头位于5m～7m处，同时不允许各钢筋接头处于同一截面，相邻钢筋接头中心间距不小于35d，且不小于50cm；上下两节钢筋笼主筋焊接时，位置对准，钢筋轴心一致，焊接为双面焊，焊长5d控制。起吊钢筋笼采用扁担起法，起吊点在钢筋笼上部箍筋与主筋连接处，设置了4个吊点，且吊点对称。下笼时由人工辅助对准井孔，保持垂直、轻放、慢放，避免碰撞孔壁。钢筋笼入孔后，按检测孔位方法检测钢筋笼的居中，要求钢筋笼的轴线与桩轴线一致。钢筋笼吊装质量控制达到：中心偏位小于5cm，顶面标高±10mm，并固定钢筋笼，防止在混凝土灌注过程中上浮。为防止“浮笼”现象，在施工中特别做好以下预防措施：

（1）在钢筋笼上加压重物，并在上端加焊4根Φ22钢筋固定在钢护筒顶部施工平台上，并与旁边预设的地锚桩连接；

（2）当混凝土上升至钢筋笼底部附近时，小步提升导管以保持较小的埋管深度（≥1.5m），并稍稍减缓混凝土的灌注速度。

（3）确保灌注砼的和易性良好，其粗骨料粒径满足＜20mm的要求，严禁采用易离析、坍落度损失大的混凝土，坍落度控制为18cm～22cm。

（4）下钢筋笼时，技术人员在场严格控制笼顶标高，达到设计标高后固定吊杆。

通过以上预防措施严格控制，施工中没有出现“浮笼”现象。

3.4 水下砼浇灌工艺控制

水下砼灌注是钻孔灌注桩最后一道关键性的工序，其施工质量的优劣直接影响桩本身的质量，控制好灌注砼的施工质量尤其重要。

由于咬合挡土桩施工成败重中之重为 1＃和3＃类等间隔桩先施工的超缓凝混凝土的配合比必须满足其初凝时间不小于 60h，因此必须通过多次的配合比试验以满足混凝土的初凝要求。控制砼的水灰比0.55，要求其坍落度为18cm～22cm，2h内离析出的水分不大于砼的1.5%。

根据导管内外混凝土的压力平衡法计算首灌混凝土量，确定采用的料斗容量，保证首灌后导管底埋入混凝土中大于1m以上。在料斗内放满足够的砼后，剪断铁丝，借助砼重量排除导管内的水，使隔水栓留在孔底。首批砼灌注后，连续不间断灌注，灌注过程中随时用测锤测探砼高度，推算导管下端埋入砼深度，做好记录，确定导管的提升和拆除。导管下端埋入砼的深度达到4m，提升导管，然后再继续灌注。

灌注过程中砼面高于导管下口1.5m，每次拆除导管前其下端被埋入深度宜控制在2m～5m。砼灌注必须连续，防止断桩。经多次观察分析，随孔内砼的灌注上升，拆除导管，时间不宜超过15min。

在最后一次拔管时，缓慢提拔导管，以免孔内上部泥浆压入桩中，造成断桩。

4 结语

灌注挡土桩在整个工程中属于基础部分，在施工中特别注意其咬合形成整体结构的质量，整个施工过程都必须严格按规范要求施工。灌注挡土桩质量控制的关键环节在于掌握好成孔、清孔、钢筋笼加工及吊装、水下砼浇灌等工艺要点，成孔环节中尤其要严格控制挡土桩孔口的定位和垂直度误差，确保挡土桩紧密联结形成对建筑物的护体结构。破除桩头后，可见各桩体联结咬合良好，经质检站采用动测法对桩体进行质量检测，检测结果显示其桩身质量满足设计及规范要求，本工程质量在各环节控制取得了良好的效果。

[1]曾国熙等.桩基工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1995

[2]陈跃庆.地基与基础工程施工技术[M].机械工业出版社，2003

[3]刘金砺.桩基设计施工与检测[M].北京：中国建材工业出版社，2001