旋挖钻孔灌注桩厚砂地层中成孔质量控制技术

赖奕楠

【摘要】在砂性及粉砂性土层中，成孔过程难以自然造浆，即成孔泥浆中胶体率不足，无法靠泥浆中的胶体自然形成护壁泥皮及将成孔渣屑带出孔外。因此，本文对灌注桩在砂层、卵砾利地层中的施工要点进行了总结。

【关键词】钻孔 质量控制 施工技术

目前钻孔灌注桩的施工已经很普遍，在施工过程中如何控制好其施工质量还比较困难。因为钻孔灌注桩的施工属于隐蔽工程，施工过程中任何一个环节出现差错，都将直接影响到整个构造物的质量，甚至会给工程造成重大经济损失。

1钻孔施工前的一般要求

1.1钻机和泥浆的选择

a施工前应按设计资料绘制地质剖面图，选择适当的钻机和泥浆。认真查看地质资料，掌握地质状况，按照设计的钻孔直径与深度，对地层情况、工期、设备条件认真分析研究，对钻机扭矩功率、钻锥形式、钻杆截面、钢丝绳规格、泥浆泵泵量、泵压、真空泵真空度等进行科学的选择。按照不同的土质选择适宜的钻机种类。钻孔的方式分三大类，即冲击法、冲抓法和旋转钻进。在岩性均匀的土层与岩层中应选用旋转钻进，在卵石、漂石层等软硬相间的地层中，由于孔底岩性不一，钻进时易引起钻干剧烈跳动震颤，损坏钻具，此时应选用冲击钻。在粒径不大的卵石层和土层中施工时，可选用冲抓钻。

b按钻孔方法和地质情况，一般须采用泥浆浮悬钻渣或护壁，除地层本身为粘性土，能在钻进中形成合格泥浆者外，应于开工前准备数量充足、符合要求的泥浆。泥浆原料应尽可能选用膨润土。对泥浆性能的各项指标，要根据钻孔方法、地层情况和水纹情况进行选择。施工过程中应经常检测泥浆比重、粘度、含砂率和胶体率，并及时予以调整。

1.2钻机就位前，应对包括场地布置与钻机坐落处的平整和加固进行检查，并检查主要机具的安装，配套设备的就位及水电供应的连通等。

1.3在合理的地方选定泥浆池并在钻前开挖或砌筑就位。

通常按桩数量规模定出泥浆池规格大小，泥浆池的选址要充分考虑施工场地的利用，对桩机的摆放、移机，施工便道的布置等需要通盘考虑，必须保证泥浆的供应使用。对泥浆的排放要做好环保措施，严禁污染环境。

2施工要点

2.1制浆要点

泥浆的质量是成孔以及成桩质量重要影响因素之一。在成孔过程中，如果泥浆稠度过小，就难以形成有效的孔内护壁，孔壁可能坍塌，孔碴不能有效地携带出孔；而若稠度过大时，则会使泥浆的相对密度过大，含砂量增多，降低成孔工效。因此，要保证泥浆质量就要控制好泥浆的相对密度和稠度。另外，在成桩过程中如果泥浆相对密度和稠度过大，混凝土灌注时泥浆可能混入，造成桩身有夹层，会降低桩身混凝土与钢筋的握裹力、桩底沉碴降低桩与持力层间的粘结力，所以要对泥浆质量进行控制。

2.2 成孔要点

除按正常的成孔工序施工外，砂性土层地区成孔还应控制以下几点。

1）成孔垂直度控制

成孔垂直度精度满足设计要求是保证钻孔桩施工质量的重要前提，否则将难以进行钢筋笼和导管的沉放。要使成孔垂直精度达到设计要求，主要是在钻孔施工时，加大打桩机支承面积，使桩机保持稳定，定期检测钻杆、钢丝绳和其他钻具的垂直度，确保钻杆、钻孔中心和桩位成一直线。在成孔的过程中，每向下钻挖2～4m就需要对钻杆垂直度进行复核，以做到及时发现偏差及时做出纠正，要把成孔垂直度控制在1%之内。

2）成孔转速控制。为防止砂性层位扰动而引起液化现象，成孔时应尽量减少对地层的扰动，一般采取低速运转（以Ⅰ～Ⅱ速为宜）。严格控制高速运转。

3）泥浆性能控制。因本身层位无法自然造浆，而配制的浆液或置换来的浆液在经过几次循环后会失去粘度，性能变差。因此成孔浆液在经过4～5次循环后应进行更换。

4）清孔控制。成孔后进行的第一次清孔，应在清孔时逐渐对孔内泥浆进行替换，清孔结束时应基本保持孔内泥浆为性能较好的浆液（以配制的浆液不少于80%为宜），且浆液中含砂率<8%，浆液密度<1.3kg/L，孔底沉渣<100mm為清孔验收标准。一清后孔内保持较好的浆液，可有效的保证浆液中的胶体量，使得孔内钻屑和砂粒与胶体结合，呈悬浮状，防止钻屑沉入孔底，从而造成孔底沉渣超标。

5）钻头选用。根据试成孔检测结果，成孔后3h孔径基本保持稳定，6h液化层位出现（轻微）缩径现象，一般选用与设计同径或比设计桩径>10～20mm的钻头用于成孔。

6）时间控制。根据试成孔检测，6h出现缩径的现象。要求成孔后至成桩时间应控制在6h以内，成孔后的各工序衔接时间应紧凑。

7）对于砂性土质，其钻进速度则要始终保持比成孔形成护壁的速度慢。在避免缩颈的情况下尽可能减短成孔时间，成孔的护壁外露时间越长，坍孔越有可能发生。

3钻孔施工中常见问题及对策

3.1孔壁坍塌

钻孔过程中，如发现孔内的泥浆不断出现气泡，或泥浆而突然下降，则表示有孔壁坍塌现象。

造成原因：护筒埋置过浅，周围封填土不密漏水；泥浆护壁不好；孔内水位不高，对孔壁压力小；向孔内加水时流速过大，直接冲刷孔壁；在不良地质层进尺太快；成孔后待灌时间过长等。

防治措施：（1）对轻度塌孔，可加大泥浆比重和提高孔内水位。（2）严重塌孔，用粘土泥膏投入，待孔壁稳定后采用低速钻进。（3）如在松散易塌的土层中，应埋深护筒，用粘土密实封填护筒四周，配制优质的泥浆，加大泥浆的比重和粘度，增加孔内的水头。（4）如塌孔的部位不深时，可改用深埋护筒，压实护筒四周的回填土，重新钻孔。（5）汛期或潮汐地区水位变化过大时，应采取升高护筒，增加水头或用虹吸管等措施保证水头相对稳定。

3.2扩孔及缩孔

造成原因：扩孔是因孔壁坍塌或钻锥摆动过大造成；缩孔是钻锥磨损过大或因地层中的塑性土膨胀造成。

防治措施：（1）采取防比塌孔和防比钻锥摆动过大的措施。（2）及时补焊钻锥，并在软塑地层采用失水率小的优质泥浆护壁。（3）已发生缩孔时，宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔经。

3.3卡钻或掉钻

造成原因：冲击钻孔比较容易发生卡钻情况。孔内遇到异常情况未及时处理，如出现探头石、缩孔等；钢护筒倾斜或下端严重变形，或其它落入孔内的异物卡住钻头；钻头规格不一，焊补的钻头过大；下钻太猛；或钢兹绳过长，使钻头倾斜卡住。

掉钻一般由于操作不当造成。如强提、强拉，或安装钻杆时接头不良、滑兹，或马达接线反转等原因。

防治措施：（1）卡钻时：如上卡能向下活动，则可采用上下提升法，上、下提动钻头，并将钢兹绳左右拨移、旋转；发生卡钻后不宜强提，应轻提。如提不动，可用小冲击锥冲或冲、吸的方法将钻锥周边的钻渣松动后再提出；施工中要保持护筒垂直，防比倾斜；钻头进尺应统一，控制钻进速度，不能过猛。（2）在发生卡钻时，要设有保护绳才可以适当强提，应严防钻头打空；保持检查钻具、钻杆、钢兹绳和连结装置；掉钻落物时应迅速打捞。

4结语

在施工过程中，需要注意从场地准备、钻孔、清孔到水下混凝土的灌注各个环节以及施工完成后的场地处理，应当尽量避免事故的发生，在事故发生后，应当根据现场地质、水文

条件，做出果断处理措施，防止事故恶化，避免在质量上或经济、时间上造成严重损失。

参考文献：

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[2]龙燕.钻孔灌注桩施工[J].科技传播，2011（16）.