谈小孔径旋挖灌注桩混凝土充盈系数的控制

董志明，王国溶，陈艳玲

（山东临沂水利工程总公司，山东 临沂 276000）

目前，旋挖钻孔灌注桩施工工艺已经在地基与基础工程中得到广泛应用，该施工技术具有施工速度快、工作效率高、施工现场适应能力强及钻机组装、拆卸方便快捷等优点，获得施工过程中参加各单位的一致好评。考虑到旋挖钻孔灌注桩施工工艺在基础工程中日益发挥着重要作用，将混凝土充盈系数控制在合理范围内变得尤为重要。旋挖灌注桩施工过程中存在两种可能：若混凝土充盈系数大于设计值，将导致工程成本的增加；若混凝土充盈系数小于设计值，将可能存在断桩等质量不达标的问题，这都将直接影响到工程的整体效益。

混凝土充盈系数的影响因素，有“人、材、机、法、环、测”6个方面。文章结合临沂启阳机场航站楼改扩建及附属工程的桩基工程，从这6个方面进行分析，得出本工程中存在的影响因素并制定措施予以控制。

1 工程概况

临沂启阳机场航站楼改扩建及附属工程中桩基工程采用旋挖钻孔灌注桩施工工艺，灌注桩桩径直径有600mm和1000mm两种规格，其中桩径直径600mm灌注桩占桩基总数量的84.42%。根据项目实际情况，本工程旋挖灌注桩数量多，小桩径灌注桩占比重较大。地质条件为淤泥粉质地层、粉土、强风化粉砂岩、中风化粉砂岩等，不同施工片区地质条件存在差别，旋挖钻机施工难度较大。在前期试验桩施工过程中发现，混凝土充盈系数远远大于设计值，导致工程成本大幅增加。旋挖钻孔灌注桩施工过程为：旋挖钻机成孔、安放钢筋笼及混凝土灌注。其中混凝土灌注工序工程成本占比大，是本工程的重要环节。在灌注桩施工过程中，控制小桩径灌注桩的混凝土充盈系数是控制该工程施工成本的关键所在。

2 混凝土充盈系数的影响因素

2.1 桩顶及桩底高程测量不当

1）施工人员责任意识不强。作为工程一线的施工人员，其主观意识，将极大程度地影响工程的进度、质量及成本。首先，施工人员对按施工图执行不到位。在实际施工过程中对高程测量的不严谨，旋挖钻机成孔后，工人使用测锤简单测量桩底高程达标、验收合格后，进行浇筑施工。浇筑接近达到设计桩顶时，施工人员往往为了加快浇筑速度，直接将料斗再次直接放满灌注，而不考虑混凝土超灌的成本。导致灌注完成后，实际桩顶高程远大于设计高程，造成了混凝土用量的浪费，混凝土充盈系数过大。若灌注桩混凝土远大于设计桩顶高程（超灌1m以上），将造成浇筑混凝土的材料成本及后期桩头破除费用的大幅增加。

2）测量器具应用不当。通过现场实地调查发现，每个钻机施工人员采用的测锤均是根据各自使用习惯制作，没有统一标准，测锤重量多样，此情况导致测量数据存在偏差。尤其在灌注完成后，进行桩顶高程测量时，由于混凝土灌注过程中，混凝土由导管直接流入桩底，桩内水泥浆上浮，桩顶上方存在大量浮浆，黏稠度变大。如果测锤过轻，会产生相应浮力，测绳不能自然下垂伸直，测量数据产生较大偏差。施工人员按照错误数据灌注，造成混凝土用量增加，导致充盈系数变大。

2.2 钻机往返卸土，钻头复位不精准

旋挖钻机夜间施工时，钻机设备复位存在偏差。通过施工数据分析，同一钻机驾驶员，在白班、夜班不同班次，施工的孔径偏差也存在较大差距。由于夜间施工，光线较暗，给钻机驾驶员的操作加大了难度。受施工工期影响，旋挖钻机需24h连续施工，旋挖驾驶员采用两班倒工作制。钻机驾驶员操作钻机钻孔时间较长，导致驾驶人员身体疲惫，注意力不集中，控制不精准，会造成桩径扩大或扩孔现象。

由于旋挖钻机是近些年刚兴起的桩基施工机械，每个钻机驾驶员的施工经验良莠不齐，操作技术水平存在差异。经过对每个钻机驾驶员从业经历及实际施工情况进行调查发现，在相同地质施工条件下，不同钻机操作人员的钻进速度、孔径偏差都存在较大的差距，也是影响混凝土充盈系数的因素之一。

2.3 泥浆指标不满足施工要求

由于施工现场范围区域较大，桩基工程占地2884m2，不同施工片区，地质条件存在较大差异。这意味着对不同施工区域的泥浆指标控制也将变得复杂多变。

在施工过程中发现，各钻机均使用按照试验桩标准配备的泥浆进行施工，仍然出现部分塌孔现象。在砂质粉土地层中，泥浆比重偏低或黏度偏低，会造成钻头在往返钻进、卸土过程中造成孔壁坍塌。经对钻机卸土土样进行调查发现，施工区域实际地质情况与前期勘测单位提供勘测数据存在偏差。由于勘测数据不全面，导致按照勘测报告中地质情况配制的泥浆不能满足整个施工现场的实际需求。

3 对策措施

3.1 针对桩顶及桩底高程测量不当的问题

1）将灌注桩混凝土灌注方量与施工人员工资关联，对施工人员加强技术交底工作，强调混凝土灌注工序施工的成本控制意识。项目部制定相应的奖惩措施，在保证桩身质量达标的前提下（保证灌注桩浇筑超高1m），控制桩顶浇筑高度。根据灌注桩混凝土浇筑实际工程量与设计值对比进行奖惩。根据设计图纸可知：混凝土充盈系数设计值为1.30。根据调查以往类似桩基工程施工经验，直径600mm灌注桩混凝土充盈系数控制在1.25是可以实现的。因此，规定混凝土充盈系数1.25为标准值，每台班灌注桩施工混凝土充盈系数小于1.25进行奖励，大于1.25进行处罚。

2）统一制作测锤及测绳，测锤重量为8kg。同时，安排技术人员加强测量管控，定期校核测量器具。灌注工人使用测锤首次测量，验收技术人员再次使用加重测锤测量2～3次，最终确定孔深。

3.2 针对钻机往返卸土，钻头复位不精准的问题

1）夜间施工期间，使用全站仪测放桩位中心点后，设置2台激光定位仪，锁定桩位中心点，方便钻机驾驶员对钻机定位数据进行校核修正，保证桩位偏差尽量减小，以减少桩径扩大现象。

2）调整钻机驾驶员工作时间，由原来的两班倒改成三班倒，给予钻机驾驶员充分的休息时间。确保钻机驾驶员在施工过程中注意力高度集中，操控钻机往返卸土，精准复位。

3.3 针对泥浆指标不满足施工要求的问题

1）选用优质膨润土制备泥浆。由项目部针对不同施工区地质制定不同标准泥浆配比，由技术人员指导施工人员使用优质膨润土现场制备泥浆，并对泥浆指标进行检测，试验数据合格后，方可投入使用。

2）增加检测泥浆指标试验次数，做好施工人员的技术交底工作和泥浆配置的执行；控制泥浆指标，保证泥浆护壁效果良好。

4 充盈系数监测分析及快速处置

1）根据以往类似工程成本控制经验，依托信息化办公软件对混凝土施工记录进行实时分析监测。采用Excel表格对灌注桩混凝土施工进行预算计划及实际施工用量数据对比分析。旋挖钻孔灌注桩处于地下，是隐蔽工程，关系到整个工程的质量、安全问题。混凝土用量高于理论值会造成混凝土用量增加，工程成本增加；混凝土用量低于理论值会存在断桩的可能性，这都将造成后期工程成本的大幅增加。

2）按照以往类似工程经验，旋挖成孔灌注桩旋挖钻成孔后，混凝土灌注施工过程，测量实际成孔孔深，按照实际孔深计算灌注混凝土方量，因为存在混凝土运输损耗，再乘以经验系数，得到计划灌注方量。

3）针对发现问题，建立监测分析统计数据。将每一批次施工灌注桩，混凝土计划灌注方量提前计算，灌注完成后统计汇总实际混凝土灌注方量。通过逐一批次分析充盈系数数据，把充盈系数控制在1.23，既可以满足设计施工要求又可以节省混凝土灌注方量。

5 结语

旋挖钻孔灌注桩施工工艺在本工程中充分发挥其快捷、高效的施工优势，圆满按施工计划完成施工任务。经检测单位对旋挖钻孔灌注桩质量进行检测，全部合格。

通过在旋挖钻孔灌注桩施工过程中，技术人员及时发现本工程中存在的影响混凝土充盈系数的因素。经逐项分析影响因素，并制定以上相应控制措施并逐一实施，有效地控制本工程的混凝土充盈系数。采取动态监测及快速处置措施，并对采取措施前、后数据对比分析，小桩径旋挖桩混凝土充盈系数大幅降低，避免了混凝土材料用量的浪费，有效地降低了桩基工程成本，为工程项目创造了经济效益。