浅析钻孔灌注桩的质量控制

2012-03-23赵国恩

城市建设理论研究 2012年4期

摘要：钻孔灌注桩是桩基础中常见的一种基础形式，在施工过程中，容易出现桩位偏差过大、孔底沉渣偏多、钢筋笼上浮、桩体混凝土离析、断桩、夹泥等质量问题，本文通过对成孔和灌注两过程的质量控制，来保证或提高钻孔灌注桩的成桩质量。

关键词：钻孔灌注桩质量控制

Abstract: the cast-in-place pile is common in pile foundation of a form of foundation, in construction process, easy to have an error too big, hole pile bottom settlings partial much, reinforcing cage up-floating, pile body concrete pile breaking, clip segregation, such as mud quality problems, this article through to into the holes and perfusion two quality control of the process, to ensure that or improve the quality of the cast-in-place pile into piles.

Keywords: bored pile quality control

中图分类号： U443.15+4文献标识码：A 文章编号：

一成孔过程质量控制

1、成孔过程质量控制程序

1)、检查孔径、偏位、孔深、垂直度、泥浆稠度等性能，并记录；

2)、钻进时检查地质情况是否与设计相符，与柱状图进行对比，检查是否入岩，并对入岩深度及时记录；

3)、终孔检查孔深、孔径、标高是否满足设计要求；

4)、清孔检查泥浆指标、沉渣厚度是否满足规范设计要求。

2、成孔过程关键点质量控制

1)孔底沉渣控制

孔底沉渣是影响桩承载能力的重要因素，有关规范规定，水下灌注桩桩底沉渣厚度对

支承桩不得超过100 mm，摩擦桩不得超过300 mm，但在施工过程中，常有不少桩的桩底沉渣仍满足不了此要求，究其原因，主要是由于泥浆性能不符合要求，影响钻孔灌注桩成桩质量的泥浆的性能指标主要是比重和粘度，若泥浆过稀，则携渣能力不够，若泥浆过稠，则孔壁会形成一层厚厚的泥皮，无形之中减少了桩径。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，比重以1．1～1．2、粘度为18～25 s为宜。钻孔结束后，施工人员应在进行一次清孔的同时必须不断地补充新鲜泥浆，将孔内含砂量大、性能差的泥浆置换出来；二次清孔时宜采用泵吸反循环清孔，若采用正循环清孔，要排出岩渣和泥团，须加大泥浆比重及粘度，注意清孔的速度要慢。钻孔完毕后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）孔壁坍塌控制

孔壁坍塌一般是因复杂的不良地质情况预先未料到、护筒未按规范规定埋设、泥浆粘度不够、护壁效果不佳、孔口周围排水不良或下钢筋笼时碰撞孔壁等因素造成的，极易造成埋钻、卡钻事故，应予以高度重视并采取相应措施解决。施工人员应认真审阅场地工程地质勘察报告，对地层情况做到心中有数；其次必须严格按规范规定埋设钢护筒，保证孔口排水良好，下设钢筋笼及升降机具要防止偏斜；第三，在特殊地层钻进应要求采用优质冲洗液护壁，同时也可采用正循环钻进、反循环排渣的作法来抑制不稳定段地层的坍塌；最后，在不稳定地层中，换浆不要过早，可在下完钢筋笼后进行二次清孔时替换掉高比重泥浆后，及时灌注混凝土，减少沉渣时间，以保证桩身质量。

3）扩径和缩径控制

扩径、缩径都是由于成孔直径不规则出现扩孔或缩孔及其它不良地质现象引起的，扩孔一般是由钻头振动过大、偏位或孔壁坍塌造成的，缩孔是由于钻头磨损过甚、焊接不及时或地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的。缩径会减少桩的竖向承载力，而扩径会增加成本，必须采取有力措施予以控制。为避免扩径的出现，施工人员应检查钻机是否固定、平稳，要求减压钻进，防止钻头摆动或偏位，在成孔过程中还应要求徐徐钻进，以便形成良好的孔壁，要始终保持适当的泥浆比重和足够的孔内水位，确保孔内泥浆对孔壁有足够的压力，成孔尤其是清孔后应尽快灌注水下混凝土，尽可能减少孔壁在小比重泥浆中的浸泡时间；为避免缩径的出现，钻孔前应详细了解地质资料，判别有无遇水膨胀等不良地质条件的土层，如有应要求施工单位采用失水率＜3～5 ml／30 min的优质泥浆进行护壁，经常对钻头的直径进行校正，钻头直径一般比所需成孔直径小20～25mm为宜。

二灌注过程质量控制

1）灌注过程质量控制程序

1、检查钢筋笼顶固定措施是否可行，其顶面标高是否满足设计要求；

2、核实施工现场的配合比每盘材料数量是否按批准的配合比执行；

3、检查导管的长度及导管的水密性，核实导管底部离孔底的距离是否满足规范要求；

4、检查储料斗的容积是否可以达到混凝土初灌量导管的理论埋深（埋深≥1．0 m）；5、导管下放完毕后，灌注前再一次检查井底沉渣或泥浆沉积厚度是否满足设计与

规范要求；

6、浇灌混凝土过程中，检查导管的埋深、压浆及混凝土面上升情况，注意孔内是否有异常情况，控制好砼的水灰比、砼的拌和速度与灌注速度；

7、按规范要求随机取样做试块，浇灌完毕检查混凝土顶面标高。

2）灌注过程主要环节质量控制

1、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180～220mm范围内。要配制出合理坍落度的混凝土来保证桩身质量，须重视以下几点：

① 制作混凝土的原材料必须符合使用要求，特别是水泥的质量必须保证，粗骨料尺寸级配要合理，所使用的材料要進行二次复检方可投入使用；

② 混凝土的配合比要通过试验确定；

③ 做好混凝土在现场搅拌的质量控制工作，严格按配合比进行投料；

④ 要设有专人对搅拌室的混凝土进行坍落度等指标的检验；

⑤ 按设计要求做好混凝土的试块工作，并保证取样的真实性。

2、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2～6 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。施工中间每间断30min后，要上下串一上导管，防止混凝土失去流动性，提升导管困难，增加发生事故的可能性。

3、钢筋笼上浮控制

在灌注混凝土前，钢筋笼自重与悬吊力形成平衡状态，在混凝土灌注过程中，由于下列原因引起钢筋笼上浮：① 钢筋笼在孔口固定不牢固或提升导管用力过猛，将钢筋笼钩挂；② 混凝土面到达钢筋笼底面时，导管埋深过浅，灌注量过大或混凝土面超过钢筋笼底一定高度时，导管埋深过大；③ 混凝土质量差，对于易离析、坍落度损失大的混凝土，都易使钢筋笼上浮，解决的办法是操作要正确、确保混凝土质量及加快混凝土灌注。

在施工过程中可以采用以下措施，来控制钢筋笼的上浮：① 在钢筋笼上加压重物，并在上端加焊4根较粗钢筋（φ20以上）固定在钢护筒顶部施工平台上；② 用细钢筋在钢筋笼上加焊防浮倒刺；③ 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（≥1．5 m），并稍稍减缓混凝土的灌注速度。

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。

重视影响桩头质量的因素，采取如下控制措施以确保桩头质量：

① 严格成孔工艺，清孔彻底，采用正确的水下混凝土灌注工艺，使钻渣、泥皮被顶起至桩顶，在桩头形成较厚的浮浆层；

② 施工中应测准混凝土上升面标高；

③ 应确定合理的超灌量，根据浮浆层厚度及桩顶标高附近的工程地质情况，宜取0.5～1.0 m的超灌高度；

④ 清孔泥漿要满足要求，灌注混凝土前，要进行孔底泥浆取样，孔底50 cm范围内的泥浆比重≤1.25、粘度≤28 s；

⑤ 在混凝土灌注过程中，尽量少上下活动导管，导管埋深要在2～6 m范围。

6、混凝土灌注方量的控制

灌注所需混凝土数量，一般较成孔桩径计算的大，约为设计桩径体积的1.1倍左右。为避免混凝土超灌量，要掌握好各土层的钻孔速度，在正常钻孔作业时，中途不要随便停钻，以避免扩孔导致混凝土超灌。浇注标高应高出桩顶设计标高0.5-1.0m，以便清除浮浆和消除测量误差。务必注意，不要因误测而造成短桩。

参考文献

1. 中国建筑科学研究院，《建筑桩基础规范》[M]，北京,中国建筑工业出版社，1995。

2. 刘金砺，《桩基工程技术》[M]，北京，中国建材工业出版社，1996。

3. 中交第一公路工程局，《公路桥涵施工技术规范》（JTGF50-2011），北京，人民交通出版社，2011。