冲击钻孔灌注桩施工质量控制

在施工过程中容易出现孔壁坍落、钢筋笼上浮等质量问题，面对可能出现的问题采用相应的防范措施，对已发生的问题及时解决，就能按质按量完成冲击钻孔灌注桩施工。

1 施工质量控制内容

检查查验桩位、桩顶标高、桩底沉渣厚度、桩身完整性、承载力、垂直度、桩径、原材料、混凝土配合比及强度、泥浆配合比及性能指标、钢筋笼制作及安装、混凝土浇筑等。

2 工艺流程和施工准备

2.1 施工工艺流程

冲击钻孔系统设备由冲击钻头、三脚立架、卷扬机组成。冲击钻孔灌注桩的工艺流程为：施工场地平整→桩定位→开挖泥浆池、沉淀池→护筒埋设→钻孔设备就位、孔位校核→钻孔、泥浆环、清除废浆、泥渣→入岩面确认，嵌岩→清孔换浆→终孔验收→钢筋笼安装和安装钢导管→第二次清孔，最终孔深验收→浇筑水下混凝土→灌注桩完成。

2.2 施工准备

2.2.1 主要施工准备工作质量控制

（1）做好专项施工方案编制、交底工作

开工前应编制专业施工方案，并经公司、监理单位审核，并对每个管理人员及现场作业人员进行安全技术交底。

（2）测量定位控制

测量仪器使用前应进行检查，仪器测量精度应满足规范要求，测量偏差严格控制在规范允许偏差之内（一般为±5cm）。桩位定位后，再次复核长度是否与施工图相符；合格后做好保护；孔位校核时再次复测桩位，做到自检、监理复核。

2.2.2 钻孔前应做好的事项

钻孔前的应做好的事项包括：①桩位放样、验收；②钢护筒埋设及其定位复核；③开挖泥浆池、沉淀池；④钢筋原材、商品混凝土供货单位、钻孔设备、施工班组等质量验收等。其次应进行试桩，并形成试桩试验报告，试桩的主要目的是落实现场施工监测方法，如最后10锤下沉量、进尺速度等。

3 施工过程质量控制

3.1 成孔过程质量监控

3.1.1 成孔过程质量施工程序

①检查孔径、轴线、垂直度、泥浆性能，冲孔过程进尺记录；②检查是否入岩，包括岩样的留取及比对，并对入岩深度及时签认；③终孔检查孔深、、沉渣厚度；④钢筋笼的制作、安装；混凝土灌注。

3.1.2 成孔过程关键点质量控制

（1）孔壁坍落

孔壁坍落事故是冲孔过程最常发生事故之一，有如质量通病， 施工管理人员应掌握其发生的原理并提前做好预防。为避免事故发生的应对措施有：1、吃透施工图设计及工程地质勘察报告，主要是设计技术要求和孔位相对应地质情况；2、钢护筒埋设深度满足要求，孔口及场地内排水良好；3、特殊地层钻严控进尺、采用优质泥浆等，4、第二次清孔后及时浇筑水下混凝土。

（2）清孔、排渣

清孔也是灌注桩成桩质量控制的关键点。通过清孔尽可能将沉渣排除，使水下混凝土与基岩良好接合，以保证桩底承载力。 现场正常做法：终孔后将钻头提至距孔底0.2-0.3m处，空转钻头，利用空转吸出残存在孔底石渣并排除；必要时可投入适量混合土以提高泥浆比重和胶结力，增加排渣能力。 清孔快结束前，重新调整泥浆比重使其符合规定，这有利于水下混凝土的灌注，提高成桩质量。

（3）孔底沉渣

放钢筋龙、混凝土导管均会造成土体跌落，增加沉渣厚度。因此，灌注桩的沉渣厚度应在钢筋笼放入后，混凝土浇筑前测定。沉渣厚度的检查目前均用重锤，但人为因素影响很大，应专人负责，用专一的重锤，测绳长度应定期检查。有些地方用较先进的沉渣仪，这种仪器应预先做标定。

冲击钻孔灌注桩沉渣厚度要求一般不得大于100 mm，要达到该规定沉渣厚度，首先，要控制好泥浆质量（泥浆的比重和粘度），泥浆过稀携渣能力差，而过稠会增加成孔阻力及在孔壁形成泥皮缩小桩径。作法是根据地下水位高低、地层土的工作性、所用钻头种类等确定泥浆的比重、粘度，如使用管形钻头钻孔时，入孔泥浆比重为1.1～1.3；使用实心钻头钻孔时，孔底泥浆比重不宜大于：砂黏土为1.3；大漂石、卵石层为1.4；岩石为1.2。其次，第一次清孔应补充新鲜泥浆使其置换出孔内原有泥浆（含渣量大、杂质多）；最后，沉渣厚度应在二次清孔后检查，即钢筋笼和导管安装后，再次复检沉渣厚度。若沉渣超标，可用导管中附属的风管再次清孔，直至符合设计要求。

（4） 终孔深度

房屋建筑工程基本不可能提供每根桩的地质钻探资料，而岩面高程及成孔深度的确定直接影响到桩的承载力，持力层及终孔深度的正确判定，是质量控制的一个关键环节。地底下的岩面有如沟壑，地质勘察报告不一定能全面准确反映地质情况，而桩长受桩位、地质情况影响较大，现场施工控制可按以下几点进行：

①根据工程地质勘察报告、施工图、相邻已完桩长（若有），初步确定桩长。

②根据成孔冲击声音、机械设备振动、进尺速度等作进一步判定。

③根据出孔口岩样和泥浆颜色进行确定，此时应勤捞岩样与试桩确定岩样进行比对，孔深与设计图纸出入较大者及时上报监理、业主、勘探单位协商处理。

④岩层顶面高程确定后，再根据设计要求确定终孔深度。

3.2 混凝土灌注过程质量

3.2.1 灌注过程主要环节质量控制

（1） 钢筋笼安装。

钢筋笼安装必须重视以下几点 ：①钢筋应采用机械加工，钢筋笼在胎膜上制作，保证规格尺寸的准确、统一。 ②如钢筋笼过长应分段制作，吊放钢筋笼入孔时再分段焊接，但应注意短钢筋笼放置于底部， 这有利于桩的抗拔能力 ③钢筋笼在运输和吊放过程中，每隔2～5m设置加强箍一道，并在钢筋笼内每隔3～4m装一个可拆卸的十字形临时骨架，在钢筋笼吊放时再拆除。④在钢筋笼周围主筋上每隔一定间距设置混凝土垫块或内马蹬形式钢筋垫。⑤清孔时应把沉渣清理干净，保证实际有效孔深满足施工图要求。⑥钢筋笼应垂直缓慢放入孔内，防止碰撞孔壁。钢筋笼放入孔内后，要采取措施，固定好位置。⑦对在运输、堆放及吊装过程中已经发生变形的钢筋笼，严禁使用。钢筋笼的安装过程应事先通知监理或业主，做好隐蔽签证。

（2）钢导管埋设深度的控制

钢导管埋设端口是否合理埋置于已浇筑水下混凝土面直接影响着灌注桩的质量，应设为质量控制关键点。首先浇筑第一斗混凝土是最重要一个步骤，必须确保该砼量应能满足导管端口埋入混凝土面1.0 m以上，否则会造成导管内反灌泥浆，混凝土浇筑宣告失败，得重新钻；其次提升或拆卸导管时要勤测混凝土面实际位置，使导管埋置保持合理深度，合理的埋置深度为1～6m。

（3）桩顶高度质量控制

工程建设标准强制性条文规定桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m。为满足这一要求及桩顶混凝土强度满足设计要求（桩顶砼极易含有杂质，故有混凝土超灌量）。计算好最后一次混凝土超灌量尤为关键，超灌量计算不准确是时常发生的，超灌量过大造成浪费，而超灌量不足将造成质量问题，一般混凝土超灌量计算：V=（剩余未浇筑孔深+0.5m）×孔径×1.25扩孔系数；其次清孔应彻底，混凝土灌注时须正确利用导管上下振捣，使沉渣、浮渣、泥皮被顶起至桩顶。

4 工作中遇到的安全质量事故及采取的措施。

4.1 孔壁坍落处理

孔壁坍落多发生在钻孔过程中或清孔时，发生坍落的原因主要有：泥浆相对密度不够，起不到可靠的护壁作用；孔内水头高度不够或孔内出现承压水，降低了静水压力；护筒埋置太浅，下端孔坍塌；在松散砂层中钻孔时，进尺太快或停在一处空转时间太长，转速太快；冲击（抓）锥或掏渣筒倾倒，撞击孔壁；用爆破处理孔内孤石、探头石时，炸药量过大，造成很大振动。

针对以上可能造成孔壁坍落应做好防治措施，如：在松散砂土或流砂中钻进时，应控制进尺，选用较大相对密度、黏度、胶体率的优质泥浆(或投入掺片石、低锤冲击，使黏土膏、片石挤入孔壁）；地下水位变化过大，应采取升高护筒，增大水头，或用虹吸管连接等措施；用爆破处理孔内孤石、探头石时严格控制冲程高度和炸药量；孔口坍塌时，应先探明位置，将砂和黏土（或砂砾和黄土）混合物填到坍孔位置以上1～2米；如坍孔严重，应全部回填，等回填物沉积密实后再进行钻孔。

结合所接触施工项目遇到的问题及解决方法与同行分享一下。施工作业面的位置原先是属于乱抛石层、未经强夯、存在孔隙大、厚度达到16米、且该作业面与海水的潮汐也有关系，施工难度大；一般施工进展约2.5-3米之间就出现塌孔，高潮位施工水头还能保持，但是低潮位时泥浆液基本被海水一起带出孔位。由于所处施工环境导致成孔难度大，根据这些情况首先采用红土及碎石拌合倒入孔内再冲孔，仍出现塌孔、漏浆无法成孔；其次采用低压灌水泥浆及低标号砼倒入孔内再冲孔，还是出现塌孔、漏浆，仍然无法成孔；分析原因主要还是抛石层太厚、孔隙太大、受潮水涨退影响大，使浆液无法保持水头。最后采用反开挖将抛石层开挖到低潮水位，接着采用红土回填并分层及时夯实，再进行冲孔施工其效果显著未出现塌孔、漏浆，成孔顺利。

4.2 卡钻

卡钻指钻头在距孔底一定高度卡住，提不上来，但向下可以为上卡。在孔底卡住为下卡。产生原因：不规则孔形未处理；坍孔落石、工具掉进孔内；长护筒倾斜，下端为钻头撞击变形；钻头尺寸不一，或焊补超限；下钻太猛，钻头撞碰在孔内倾倒。

发生卡钻，不宜强提，不可盲动以免愈卡愈紧或造成坍孔埋钻。 处理方法：①上下提动钻头，使之旋转，并用撬棍配合，左右反复拨动大绳，使钻头能沿下落的原道提出；用小钻头冲击卡钻一边孔壁或钻头，使钻头松动后，再起吊。②无活动余地的情况下，可用强提法。强提的支撑枕木垛位置要离孔口范围稍远，以免孔口坍塌，并加保险绳，以免拉断大绳而掉钻。具体可用滑车组、杠杆、千斤顶等办法施力拉拔钻头。③爆破法。以上两种方法仍无法取出时，可采用爆破法，但应探明卡钻具体位置，控制好药量的水下爆破，出现探头石情况下经常采用。发生卡钻时严禁人员进入没有护筒或其他防护设施的钻孔内。

4.3. 钢筋笼上浮

4.3.1 原因分析

①混凝土在进入钢筋笼底部时灌注速度太快。②钢筋笼未采取固定措施。③当混凝土灌注至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅1m左右的距离时，由于灌注的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼上浮。④由于混凝土灌注过程中导管埋深较大时，其上层混凝土因灌注时间较长，已近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定握裹力，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上移。

4.3.2 预防措施

①灌注混凝土前，应将钢筋笼固定在孔位护筒上。②灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土灌注高程及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2～3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。③当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止灌注，并准确计算导管埋深和已浇混凝土高程，提升导管后再进行灌注，上浮即可消除。

5 结语

结合现行规范、专业技术，吃透规范设计图纸及地质勘察资料，事前多了解该工程的原始地形地貌，增加施工管理人员安全事故防隐意识及处理事故能力，努力提高现场作业人员专业技能，使钻孔灌注桩发挥出它的优点，质量符合设计及规范要求，顺利完成施工目标。