浅析钻孔灌注桩施工质量控制要点

2015-04-16冯磊樊镇

建材与装饰 2015年16期

关键词：沉渣清孔灌注桩

冯磊　樊镇

（1.中国电力建设工程咨询有限公司北京1000112.昆明大学艺术设计与建筑工程系云南昆明650118）

浅析钻孔灌注桩施工质量控制要点

冯磊1樊镇2

（1.中国电力建设工程咨询有限公司北京1000112.昆明大学艺术设计与建筑工程系云南昆明650118）

本文针对钻孔灌注桩的施工特点和质量控制要点，分析施工过程中可能出现的质量问题成因，提出质量控制措施，从而提高钻孔灌注桩施工质量。

钻孔灌注桩；质量控制

钻孔灌注桩施工机具简单，施工过程具有噪音低、对相邻建构筑物影响小、施工安全性好等诸多优点，因而在地基基加固工程中得到广泛地应用。但由于钻孔灌注桩的施工环节较多、技术要求高、人为影响因素较大，因此施工过程中易出现一些质量病害，甚至造成病桩、断桩等质量事故，危及桩基工程的安全。因此施工单位要提高桩基工程的质量，就必须狠抓施工质量控制。

1　钻孔灌注桩的特点

钻孔灌注桩的主要施工内容包括场地平整、桩位放样、埋设护筒、桩架竖立、钻机就位、泥浆制备、钻进、制作安装钢筋笼、清孔、灌注水下混凝土、拔出护筒等工序；具备以下特点：

（1）钻孔灌注桩可以穿越各种土质复杂或软硬变化较大的土层（如各类黏性土、砂土、碎砾石土、风化岩及多夹层的岩层）对地基进行加固处理，其对承载力的适应范围较广（约300～20000kN），同时可以扩大桩底以充分发挥桩身强度和持力层的承载力

（2）可根据土层分布情况较大范围变化桩基有效长度，容易适应持力层埋深变化较大的地质条件。

（3）施工设备比较简单、轻便，施工过程无大的噪音和振动，对相邻建构筑物的影响较小。

（4）可根据土层的变化、荷载大小及性质、荷载沿深度的传递特征设计桩基配筋，无需像预制桩那样配置起吊、运输、打击应力筋，其配筋率低于预制桩，造价相对较低。

2　钻孔灌注桩施工质量控制要点

2.1地质条件分析

钻孔灌注桩施工前，技术人员及现场操作人员应收集地质勘探资料，分析各种土层和地下水埋深条件，尤其要掌握持力层埋深和条件。对于非岩石类持力层，判断持力层较为容易，可根据地质资料，结合现场取样进行综合判定。对于强风化岩或中风化岩等持力层，判定岩层界面难度较大，可采用以地质资料为基础，结合钻机的受力、主动钻杆的抖动情况和孔口捞样进行综合判定，必要时可进行原位取芯验证。

2.2施工机具的选择

对于不同的地质条件、不同的桩径，选择使用的成孔机具如钻机、钻杆、钻头有很大区别。选择钻机，首先看功率和扭矩够不够，因为桩径越大，钻进时切削阻力越大，要求的功率和扭矩也越大。钻杆选择则不宜采用过细的钻杆，过细的钻杆内通道小，泥浆循环量受限制，钻进速度慢，沉渣多，成桩质量难以保证。

成桩设备主要根据桩体的混凝土方量来考虑安排。导管的基本要求是满足混凝土灌注量，接头密闭不漏水不漏气。同时要考虑导管接头的外径比钢筋笼直径应小300mm以上，以免操作导管时钩挂钢筋笼。

2.3施工机具的安装

钻孔灌注桩施工前应对施工场地整平压实，钻机安装的基本要求是水平、稳固、三点（天车、转盘、护筒中心线）一垂线，这样才能保证桩的垂直度和桩位偏差符合要求，安装完毕后要用水平尺和测锤校验。

2.4泥浆的拌制

一般采用自然造浆，必要时采取人工造浆，即用水、膨润土/粘土和添加剂按适当比例配制拌合成泥浆。在施工过程中应注意监测泥浆的各项指标，尤其是比重、漏斗粘度和含砂量等指标。泥浆比重过大既影响钻进速度，也使孔壁泥皮增厚；比重过小则泥浆护壁性能差，容易塌孔。

2.5成桩的速度

单个桩基的施工时间越短，质量也越不容易出现问题，但成孔过程中该慢的孔段要慢。如开孔时要轻压满钻以防止发生孔斜，待钻头或导向部位全部进入地层后，方可加速钻进；在淤泥质土层也不能钻进太快，需防止形成螺旋形孔。

2.6清孔

清孔是灌注桩施工中保证成桩质量的重要环节，通过清孔应尽可能地将桩孔中的沉渣全部清除，提高桩基承载力。第一次清孔的冲力大，清孔能力强，可以把绝大部分孔底沉渣返出孔外。在第二次清孔过程中必须注意保持孔内水头，防止塌孔。清孔完毕后，应从孔底取出泥浆样品，进行性能指标试验。

2.7水下混凝土的灌注

混凝土灌注是钻孔灌注桩的关键工序之一，浇筑质量的好与坏直接决定桩身质量。为避免混凝土初灌后导管内涌水，应根据导管初次埋深计算初灌量。同时根据经验，混凝土是否具有很好的和易性、坍落度是否符合要求，混凝土是否有离析，是否夹有团块及大粒径骨料等因素应是控制要点，不合要求的混凝土决不允许浇注。混凝土灌注过程中导管的埋深太大或太小都是不利的，应做到勤提勤拆，严禁出现一次拆十几米的情况。

3　钻孔灌注桩施工质量的常见问题及处理措施

3.1成孔质量问题

3.1.1钻孔垂直度不符合要求

成孔后桩孔出现较大垂直度偏差或弯曲，造成钻孔垂直度不符合要求。控制钻孔垂直度的主要技术措施有：

（1）安装钻机时应严格检查钻进的平整度和主动钻杆的垂直度，钻进过程应定时检查主动钻杆的垂直度，发现偏差应立即调整。

（2）定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换。

（3）在软硬土层交界面或倾斜岩面处钻进，应低速低钻压钻进。

3.1.2孔壁塌陷或缩颈

钻进过程中，如发现排除的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍塌迹象。防治措施主要是：在松散易塌的土层中，适当加长护筒，用粘土密实填封护筒四周；使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度；在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0～1.5m的水头高度；搬运和吊装钢筋笼时应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁；清孔后待灌时间一般不应大于3h，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。

3.1.3桩底沉渣量过多

施工中桩底沉渣过厚处理的措施有：成孔后钻头提高孔底100～200mm，保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于30min；控制泥浆的比重和粘度，不能用清水进行置换沉渣；钢筋笼吊放过程中，防止碰撞孔壁，避免孔壁的泥土坍落至桩底；可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度，减少空孔时间，从而减少沉渣。钢筋笼安放后检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。

3.2灌注成桩质量问题

3.2.1导管堵塞

导管防止堵塞的措施主要是：在导管安装前应安排专人检查导管是否存在小孔洞或裂缝、导管的接头是否密封、导管的厚度是否合格，使用的隔水塞直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出。同时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土塌落度的控制。

3.2.2因故中断灌注处理措施

（1）若刚开灌不久，孔内混凝土较少，可拔起导管和吊起钢筋笼，重新钻进至原孔底，安装钢筋笼和清孔后再开始灌注混凝土。

（2）当孔内灌注混凝土较多，因导管堵塞中断灌注时，应迅速拔出导管，清理导管内积存混凝土和检查导管后，重新安放导管和隔水塞，然后按初灌的方法灌注混凝土，待隔水塞完全排除导管后，立即将导管插入原混凝土内，此后便可按正常的灌注方法继续灌注混凝土。此法的处理过程必须在混凝土的初凝时间内完成。

3.2.3桩身夹渣、夹泥或断桩

（1）灌注时间长，表层混凝土流动性差，导管埋深浅，继续灌注的混凝土冲破表层而上升，将混有泥浆的表层覆盖包裹，就会造成断桩或桩身夹泥。

（2）当混凝土卡管时，往往采用抖动导管的方法来迫使导管内混凝土下降，此时如导管没有提离混凝土面，只是埋深太浅，则可能有泥浆混入，形成桩夹泥；如导管提离混凝土面，就成为断桩。

（3）测深不准，由于把沉积在混凝土面上的浓泥浆或泥浆中可能含有的团块误认为混凝土，错误地判断混凝土面高度，使导管提离混凝土面成为断桩；由于统计拆除导管的长度失误，也会导致发生类似事故。

3.2.4钢筋笼上浮

钢筋笼上浮产生的原因主要是钢筋笼质量差，弯曲多或配筋太少太细，稍受冲力即上浮；钢筋笼的初始位置过高；混凝土严重离析流动性过小，钢筋笼插不进去；导管在混凝土中埋置深度过大，钢筋笼被混凝土拖顶上升。防治措施有：钢筋笼初始安放位置应定位准确，并与孔口固定牢固；下放或提升导管时，应使导管顺桩孔中心位置下放，避免钩挂钢筋笼；导管在混凝土内埋置深度控制在1.5～2.0m；加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小。当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。