钻孔灌注桩的施工及监理探析

2018-04-14姚以郎

建筑与装饰 2018年3期

姚以郎

上海踏建建设管理咨询有限公司上海 201799

前言

杭州地区以丘陵地貌为主，地质情况复杂、地下水位较高，城市土地资源稀缺。而水下钻孔灌注桩因其施工工艺适用性强、承载力较大、技术经济指示优越、施工条件要求低等优点[1-2]，在杭州地区桩基础施工中应用较为普遍。钻孔灌注桩施工工艺引入中国已有50年的历史，不管从技术方面还是规范制定方面都已系统化和规范化[3]，而实际施工中却仍出现各种各样的质量通病，如钻孔是窜孔、塌孔，安放钢筋笼时钢筋笼安放不到位，以及灌桩时钢筋笼上浮、堵管、断桩、少灌等一系列质量问题发生[4]。基于此，本人就最近几年所施工的项目为蓝本，对钻孔灌注桩如何进行有效监理展开论述。

1 钻孔灌注桩施工方法

“GPS-10型回转钻”桩机，因其造价低、拼装简便、操作简单、适用性强、对场地要求低等优点，在钻孔灌注桩领域应用较为普遍，它由机架、主机、卷扬机、磨盘、带刃钻头、钻杆和导管等设备组成。其利用钻头和钻杆的自重，通过主机、传动轴、磨盘、钻杆一系列设备的驱动，带动带刃钻头钻进，将孔内土壤和岩层磨碎，通过钻杆中心将泥浆从钻头喷入孔底，泥浆夹带钻渣上升，排入沉淀池。

具体施工步骤如下：

平整场地-测量放线-埋设护筒（a）-桩机对中就位-钻进成孔（b）-一次清孔（c）－拆卸钻杆和钻头并测定孔壁（d）－安放钢筋笼和注浆管（e）－安放导管（f）－二次清孔（g）－灌注混凝土（h）－空孔回填（i）。具体如图1所示。

图1 钻孔灌注桩施工示意图

2 钻孔灌注桩的监理策略

2.1 施工准备阶段控制

施工准备阶段控制是确保施工质量的前提条件，它可分为现场的施工准备工作和内业的施工准备工作，现场施工准备工作包括场地平整、测量放线、机械设备的检测、护筒的埋设，桩机机台平整度，钻杆钻头的尺寸要求、现场的合理布置。内业的施工准备工作包括设计图纸交底、地质勘查报告分析、方案的编制等工作。

（1）场地平整。机械设备进场前应对场地平整压实，特别是回填土场地，避免桩机在钻孔过程因场地沉降原因出现桩机倾斜现象。

（2）测量放线。测量放线应遵循从整体到局部，首先对建设单位提供的坐标控制点及水准点进行复测，误差是否符合规范要求，根据控制点对现场具体桩位采取“一放两复”制度，确保桩位偏差符合规范要求。

（3）护筒的埋设。护筒起到保护孔口、控制桩位偏差、提高灌桩质量和节约砼作用，但在实际施工过程中，因其操作麻烦往往被忽略，造成孔口坍塌成“废孔”或孔口坍塌面积较大会出现桩机倾斜、倾倒现象。护筒一般采用钢制，直径大于桩径10～20cm，高度一般为2m，但在特殊地层其高度需根据现场来定。护筒埋设其顶部应高出自然地坪30cm，护筒出浆口应面向循环小泵，四周应用黏土回填密实。如自然地坪回填土时间较短或回填土质较差其底部应伸入原土50cm。

（4）桩机机台平整度。钻机就位后，应对桩机的平整度和桩位“对中”进行检验，桩机的平整度应用水平尺检验，检验其磨盘面水平度是否符要求，桩机平整度符合要求后，用卷扬机将主钻杆吊起，并做到主钻杆中心、磨盘中心与桩位中心（三心）成直线。

（5）钻杆钻头的尺寸要求。桩机开钻前应对钻杆的垂直度、丝扣以及钻头的直径和磨损程度进行检查对不符合要求的应退场处理，剩余合格的进行有效长度丈量以便控制孔深。

钻头的选择对施工的进度和钻孔的质量至关重要，也是最能体现项目技术管理人员经验和技术水平的地方，不同的地质选择不同的钻头，一般地层适用“三翼条形刮刀鱼尾钻头”，而对于特殊地质应根据不同地质选用不同钻头，如杭州仓前地区以黏土和老黄土为主，选用“三翼条形刮刀鱼尾钻头”钻进存在打滑进尺较慢现象，根据以往经验先采用飞机钻成孔后再用“三翼条形刮刀鱼尾钻头”进行扫孔。杭州萧山钱塘江附近以砂土、砾石、卵石为主并且卵石粒径较大选用“三翼条形刮刀鱼尾钻头”钻进时，如钻速较快钻头和钻杆受力较大容易打断。钻速放慢则容易卡钻，后对三翼钻头进行改进升级成“七翼条形刮刀鱼尾钻头”。三轴止水帷幕附近施工围护桩，因围护桩施工部位贴近三轴搅拌桩，受三轴搅拌桩水泥渗透的影响使地质软硬不均匀，采用“三翼条形刮刀鱼尾钻头”钻进时钻头往往容易跑偏，桩身垂直无法控制，采用筒钻施工避免了以上问题。此上列举说明选择适用的钻头对桩身质量好坏有决定性作用。

（6）内业的施工准备工作。根据地质勘察报告分析可以得出岩土的种类、分布状况，每层的厚度、地下水位的高程、岩土的含水量，岩层粒径大小及分布率、岩层单轴抗压强度等数据，为施工现场机具设备种类和数量的选择、泥浆指标的调配、钻孔理论孔深的确定（根据地质勘察报告地质剖面图和总平图绘制持力层的等高线）、现场桩机的分布为提供重要理论依据。

2.2 钻孔阶段控制

钻孔阶段控制是确保后续工作和桩身外形质量的关键环节，而钻孔速度和泥浆指标的控制是影响孔身的决定性因素。以杭政储出（2013）96号地块商品住宅项目为例，其以中风化泥质粉砂岩层为桩端持力层，进入持力层深度为不小于1.5D。所以钻孔时需穿越杂填土、粉质黏土、砂质粉土、淤泥质粉质黏土、黏土、中细砂、圆砾、全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩、中风化泥质粉砂岩等十种不同地层，并且存在个别地层相互参叉。钻孔时应根据不同岩土，选择相对应的钻进参数，刚开钻时应轻压慢转，钻入土层3～5米后逐步提高钻速，其钻速一般控制在6m/h左右，转速208～281r/min。临近终孔前放慢钻进速度以便及时排出钻屑，减少孔内沉渣。

具体的控制根据地质勘察报告地质情况和水文情况以及现场试打桩获得的技术参数来进行控制。

现场施工过程中机械工人为了方便并且管理人员管理缺失，施工时没有按规范要求，成桩48小时内隔孔跳打，跳打安全距离在4D（D—桩直径）以上的规定。造成钻孔时窜孔、塌孔现象普发。

2.3 钢筋笼质量及安放阶段控制

钢筋笼是整个桩身的骨架，其对桩身的抗压和抗剪强度能有效提高。施工过程常出现钢筋笼脱焊散架、安放不到位，成桩后露筋等现象，对此应从钢筋原材、焊材、制作工艺、运输和安放等步骤进行控制。钢筋应使用检测合格的产品。焊材应根据不同的级别的钢材，选用不同的焊材。如HPB235钢材需采用E43**型焊材、HRB335钢材需采用E50**型焊材、HRB400钢筋因其含碳量高需用E55**型焊材。具体要求参照《钢筋焊接验收规程》相关规定。钢筋笼制作前应进行工艺性焊接，确定焊接机械设备、焊接人员、焊接参数，以确保焊接质量。

钢筋笼运至现场根据现场情况可采用人工两轮手推车或平板运输车运输，严禁采用挖机吊运，起吊时采取两点起吊方式。

钢筋笼安放需保证钢筋笼中心与桩孔中心线一至，下放时采取两侧对称吊放，严禁单点吊放，上下两段连接时要始终保持钢筋笼中心与桩孔中心线一至后焊接。

钢筋笼直径一般比孔径小10cm，为了防止钢筋笼与桩中心线不一致出现露筋现象，在钢筋笼安放过程中应设置保护垫块，每3米设一组，每组四块，对称设置。

2.4 导管安放阶段控制

导管安放前应对导管进行水密性试验，以检测导管接头的密封性和导管是否能承受本工程灌桩所承受的最大冲击压力，避免在灌桩过程中出现夹泥，破管断桩现象。导管安放时上下节导管应与桩孔中心线一至，各丝扣接口处应刷润滑油和安放密封圈，严禁强行连接。混凝土灌完后要及时对导管接口和内外壁进行清洗，并对接口的丝扣进行养护。

2.5 二清阶段控制

二清阶段的控制关键是泥浆各指标的控制，最优化泥浆指标能有效地清除孔内的废渣以及提高灌桩时砼灌注的质量。而泥浆指标的控制需根据地质情况和水文情况来确定，如砂层、圆砾层、卵石层厚度较厚，地下水位较高则泥浆比重、黏度、胶体率指标较高，相对于黏土、淤泥层则泥浆比重、黏度、胶体率指标较低。其指标的高低可采取清水稀释或掺加膨润土以达到最佳指标。当孔内沉渣达到规范要求后需将泥浆比重、黏度、含砂率调至＜1.25、≤28S、≤8%以便灌桩。砼灌车未到现场灌桩严禁停止清孔，以免停顿时间较长泥浆出现分层现象。