浅谈钻孔灌注桩的施工工艺及质量控制

金其龙

【摘 要】钻孔灌注桩是桩基础中最常见的一种形式，具有承载力高，沉降小等特点，在桥梁、水利、建筑等工程施工中得到广泛的应用。本文主要介绍了灌注桩的施工工艺及成孔、成桩质量控制方面的一些基本要求，并提出了相应的技术措施。

【关键词】桥梁工程；钻孔灌注桩；施工工艺；质量控制

钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，要求基础施工队伍要充分落实技术措施，加强工序质量控制，认真抓好施工过程中每道环节的管理，力争将隐患消除在成桩之前。因此，在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范，核查地质等方面的基础资料，对灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析，制订出质量验收标准、实施方案，做好每根桩的施工记录，以便有效地对桩基施工质量加以控制。

桥梁工程基础因其特有的施工地理条件，采用钻孔灌注桩施工很常见。受汛期、工期的限制，往往钻孔灌注桩施工都是在抢工。其特点是施工难度大、不可遇见因素多、施工质量及安全管理尤为重要。这就要求我们在进行钻孔灌注桩施工的时候抓住要点。

1 钻孔灌住桩基本工艺流程

测放轴线→机架就位组装→埋设护筒→造浆钻孔→清孔→钢筋笼安放→下导管→灌注混凝土→拆除护筒→成桩→桩头处理

2 成孔质量的控制

成孔是钻孔灌注桩施工中的一个重要部分，其质量如控制得不好，则可能会发生塌孔、缩孔、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等，还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此，在成孔的施工技术和质量控制方面应从以下几项工作着手。

2.1 采取隔孔施工程序

钻孔灌注桩和打入桩不同，打入桩是将周围土体挤开，桩身具有很高的强度，土体对桩产生被动土压力。钻孔灌注桩则是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且钻孔桩的成孔是依靠泥浆来平衡的。根据设计图纸，如果桩的间距较密，在研究后，可采取隔孔施工，以防止坍孔和缩径。

2.2 确保桩身成孔垂直精度

这是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，可扩大桩机的支承面积，确保桩机稳固，在施工过程中经常校核钻架及钻杆的垂直度。

2.3 确保桩位、桩顶标高和成孔深度

1）通过钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔深度：由于施工时土体自然地坪的标高存在一定的高差，施工前，对场地先进行场地平整，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后就及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔深度是否达到设计要求。

2）测绳复核成孔深度：虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当，或在提钻具时碰撞了孔壁，就可能会发生坍落的沉渣。因此，在提出钻具后用专用测绳复核成孔深度，如测深比钻杆的钻探小，就要重新下钻杆复钻并清孔。

为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象，除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外，还根据不同土层情况对比地质资料，随时调整钻进速度，并描述出钻进成孔时间曲线。当钻进炮砂层进尺明显下降，在软黏土钻进最快0.2m/min左右，在细粉砂层钻进都是0.015m/min左右，两者进尺速度相差很大。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小，在施工过程中要经常复核钻头直径，如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。

2.4 钢筋笼制作质量和吊放

钢筋笼制作前，对进场的钢筋取样复试合格后，方可下料施工，根据设计图纸制作钢筋笼，吊装时通过钢筋笼的吊环长度来控制钢筋笼的安放长度，以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。在钢筋笼吊放过程中，对焊缝位置应逐节检查焊接质量，对不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。

同时，要注意钢筋笼沉放时不能碰撞孔壁；当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象；应停止吊放并寻找原因，如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的，应提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜而造成的，则要求进行复钻纠偏，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。

2.5 二次清孔

清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的要主因素之一。

灌注桩成孔至设计标高，利用钻杆在原位时进行第一次清孔，直到孔口返浆的比重持续小于1.10～1.20g/cm3；砂率<2%，测得在孔底沉渣厚度小于0.3d（d为设计桩径），即抓紧吊放钢筋笼和沉放导管。导管的连接要牢固和密实，以防止漏气漏浆而影响灌注。由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部，最终不能被混凝土冲击泛起而成为永久性沉渣，从而影响桩基工程的质量。因此，必须在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔。当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规定后，应立即进行水下混凝土的灌注工作。

3 成桩质量的控制

1）为确保成桩质量，要严格检验进场原材料的质保书（水泥出厂合格证、化验报告、砂石检测报告），如发现实样与质保书不符，应及时取样进行复查，对不合格的材料，严禁用于混凝土灌注。

2）混凝土配合比设计：在进行混凝土配合比设计时，应根据季节特点、施工方法、运输方式、运输距离等综合考虑，通过试验室确定。混凝土入孔坍落度宜为180～220mm，含砂率控制在40%～50%，单位水泥用量不小于370kg/m3，水胶比不宜大于0.6。总之，水下混凝土必须具有良好的和易性，粗骨料的最大粒径不得大于导管内径的1/6～1/8和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且应小于40mm。为改善混凝土的和易性，水下混凝土宜掺外加剂，其掺量由试验确定。

3）灌注施工：灌注时在漏斗底设置可靠的隔水栓，其直径应与导管内径相配。当漏斗中存备有足够数量的混凝土后，迅速提起塞球。首批混凝土数量应满足初始埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部间隙的需要。

在浇灌过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗的导管，避免在导管内形成高压气塞。在施工过程中严格监控机械设备，确保运转正常。

钻孔灌注桩水下混凝土的施工主要是采用导管灌注，混凝土的离析现象还会存在，浇灌混凝土时，导管下端孔底下300～500mm，浇灌前加隔水栓。为保证初灌埋深不小于1m，初灌量应不小于1.5m，混凝土灌注必须连续施工。灌注过程中由技术人员及时测量混凝土面上升高度，认真计算导管埋深，及时拆除导管，保证导管埋入混凝土中2～6m，防止其埋入过深。提升导管时，导管位于钢筋笼中心，慢速均匀提升，若发现压杆随导管提升，说明这挂住了钢筋笼，应立即停止提升，并顺时针旋转导管，使导管与钢筋笼脱离，严禁挂起钢筋笼。

4）灌注接近桩顶时，控制最后一次灌注量，桩顶标高宜比设计桩顶高高出0.5～1.0m，并用测杆检查桩顶标高，直至满足要求，经检验合格后方可结束浇灌。

5）灌注过程中，由专职人员填写《钻孔灌注桩水下混凝土施工记录表》。

4 施工过程中应重视的几个环节

为保证施工质量，应严格按照操作要点和顺序进行。施工过程中，随时检查施工参数、施工工艺及质量记录，并对每根桩进行质量控制。在施工过程中主要抓好以下几个环节。

1）成孔施工：①按图纸规定尺寸和长度进行施工。②所用护筒长度要适应地基条件，保证孔口不坍塌及不使表面水进入孔内，并保证孔内混凝土高程。护筒平面位置的偏差小于5cm，桩轴线误差小于1%。③钻孔应连续施工，桩中心距在5m内的桩待混凝土灌注完成24h后，才允许施工下一根桩。④用孔规检测孔的垂直度及孔径。⑤确保清孔泥浆的相对密度在1.10～1.20g/cm3之间，粘度17～20s，含砂率<2%。

2）钢筋笼制作与安放：①保证桩的完整性、桩位、桩长符合设计要求。②严格控制钢筋笼质量，不符合规范和设计要求的钢筋笼禁止使用，钢筋笼底面高程允许偏差为±50mm，钢筋笼用钢筋限位控制钢筋保护层厚度。③钢筋笼节与节之间搭接长度，单面焊长≥10d（d为主筋直径），焊接时上下钢筋笼应保持其同轴度。④灌注桩的实际浇筑混凝土量不小于计算体积，混凝土面高程高出桩顶设计高程不少于0.5～1.0m。⑤桩头与底板（或立柱等）结合部，清除表面浮渣和松动石子，确保良好结合。调整钢筋的位置，使保护层厚度准确。

3）加强施工原始记录数据的管理，施工过程中的各项记录派专人负责，做到施工记录与实际情况保持一致：①钻孔灌注桩成孔施工记录。②钻孔灌注桩水下混凝土施工记录。③隐蔽工程验收记录。④混凝土配合比，坍落度抽查，试块编号记录。

4）质量检测：根据招标文件要求以及工程实际情况，灌注桩的质量检测采用如下检测方法。①每根桩留取3组以上试块，标养28d做抗压强度试验。②采用低应变动测法或超声波法检测桩身的完整性，检测数为全部成型桩基。③选用高应变动力法检测单桩承载力，其检测数量根据设计规定。

5 结束语

钻孔灌注桩的整个施工过程属隐蔽工程项目，质量检验比较困难，如桩的各种动测方法基本都是在一定的假设设计计算模型的基础上进行参数测定和检验，并要依靠专业人员的经验来分析和判读实测结果。同一个桩基工程，各检测单位用同一种方法进行检测，由于技术人员的实践经验的差异，其结论偏差很大的情况也时有发生。通过钻孔灌注桩工程的施工实践，得出这样一个结论：即加强桩基工程检测是一个手段，要保证钻孔灌注桩的施工质量，其关键还在于人。强调现场管理人员要有高度责任心，以防为主，对桩基各个施工环节要充分重视并精心组织，只有这样桩基的质量控制才能得到保证。

【参考文献】

[1]李海城，刘佳，周新江.桥梁钻孔灌注桩质量缺陷处理方法的探讨[J].公路交通科技：应用技术版，2008（1）.

[2]刘广斌.处理钻孔灌注桩施工质量缺陷[J].交通世界（建养·机械），2007（1）.

[责任编辑：杨玉洁]