钻孔灌注桩的施工与质量控制的研究

摘 要：钻孔灌注桩在各类土木工程中广泛应用，具有抗震性好、承载力大、施工噪音小、可以解决特殊地基沉载力等诸多优点。目前在基础工程领域中钻孔灌注桩基础已占据了重要地位，但灌注桩地下施工不可预计因素多，工程质量较难控制，桩基施工既有机械操作，又有钢筋加工、混凝土拌制和灌注等多种工作，工序种类繁多，影响因素多，水下混凝土施工要求严格，稍有不慎，就可能出现孔底沉泥、缩颈、夹渣、断桩等，可能造成质量事故，因此，施工中必须严格监管质量。

关键词：钻孔灌注桩;施工;质量控制

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1 施工前准备工作

（1）组织施工管理人员熟悉施工图纸及场区工程水文地质条件，确定桩位的地质情况，熟悉主要施工规范及施工验收标准，并对施工管理和操作人员作详细技术交底。

（2）测量放线。按图纸进行总体测量放线，控制桩进行绑点记录，并进行认真复核，确保测量精度满足规范要求。

（3）平整场地，如遇软土须换填好土并压实；施工现场接通水电，设置发电机组，并进行试调，保证正常运行。

（4）探查施工范围内的管线情况，并采取措施予以保护。根据已放出的控制桩将钻孔桩位置定出，并在四周绑点控制，以便核对。

（5）根据桩径，选用合适的钻桩机(回旋钻桩机、冲击钻机)，安装桩机。施工前做好桩机的准备工作，并进行调试。

（6）准备相应数量的粘性土及施工必须部分物资。

（7）做混凝土级配试验资料，并对结构主材用料抽样送检。

2 钻孔灌注桩施工方法

2.1 定位、设置护筒 护筒（视地质条件采用）用6mm-10mm左右的钢板卷制，其内径比桩身设计直径大200-400mm，并加焊吊环，开设一个溢浆口。先根据桩位中心标出孔位，挖好埋设坑，护筒埋设应垂直，护筒中心与测定桩位中心应重合偏差不得大于10mm。护筒周围粘土回填，并分层夯实，护筒上口高出地面，并满足孔内泥浆液面高度的要求。护筒长度一般在1.5m，特殊情况可加长使用。

2.2 钻机就位安装 钻机就位调平应严格按照安装规程进行设备安装，钻机必须调平、稳固，钻机垂直度偏差应小于1%，其主动轴轴心线与桩位中心平面偏差不得大于50mm，钻架天车前沿中心、转盘中心、护筒中心必须做到三点一线。

2.3 钻进成孔

2.3.1 钻进方法：采用正循环回转钻进，泥浆护壁。终孔后用反循环法清渣。

2.3.2 钻压：利用钻杆及钻头自重力加压。

2.3.3 钻头：成孔钻头采用笼式合金钻头。

2.3.4 钻进冲洗液：泥浆和清水。

2.4泥浆护壁、清除沉渣（采用泥浆循环的方式清除沉渣）、终孔验收

2.4.1 泥浆循环系统设计和冲洗液配制：

由于本工程场地极大，泥浆池及沉淀的安排必须根据现场情况及道路布置情况进行安排，泥浆池容量应大于150m³，沉淀池容量100m³，循环沟断面不小于0.5m²，泥浆池及沉淀池尽量设置在不占桩位地方或已施工的桩位区。

泥浆作用主要是护壁和循环携带钻渣，泥浆配制与性能调整，以满足孔壁稳定为前提，尽可能降低含砂率，利于清孔和砼灌注。初定泥浆性能指标如下，以后适时调整：

比重：1.05～1.2；含砂率：<5%

粘度：≤25S；PH值：7-8

2.4.2 终孔检测

终孔检测主要是检查孔深（桩底标高）等内容。由机台人员、质检员会同监理检查孔深要求桩孔允许偏差应符合下列规定：

桩孔直径偏差：<50mm桩孔深度偏差：<-200mm

桩孔垂直度：<1%沉渣厚度：<50mm

满足以上偏差范围各方签字后才同意终孔。

2.5 钢筋笼制作与吊装 钢筋笼采用地面制作，吊车吊装的方式。钢筋笼制作时，必须保证整体刚度，确保吊装过程钢筋笼不变形。同一截面钢筋接头不能超过主筋总数的50%，主筋的搭接、焊接应互相错开，主筋采用单面焊接，其焊缝长为10d，焊缝要平整、光滑、密实、无气泡、无包渣。

为保证主筋保护层厚度，钢筋笼每周边间距3-5m，应设置砼垫块，垫块厚度70mm。钢筋笼吊装采用吊车，吊装时，应对准孔位，吊直扶稳缓慢下放，若遇阻力应正反旋转，不得猛冲猛放，防止碰撞孔壁。笼体下放到设计位置后，应立即固定钢筋笼。

2.6 安装灌注导管 下导管时，必须对每节导管进行详细检查，导管内壁不得有杂物，连接部位必须加密封圈和黄油，一定要密封可靠，导管长度要与孔深相符合并提离孔底30-50cm。

3 成孔质量的控制

成孔是混凝土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、缩径、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施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。

3.1 采取隔孔施工程序 钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同，打人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。钻孔混凝土灌注桩则是先成孔，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，且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。

3.2 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，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后下放钢筋前作井径、井斜超声波测试。

3.3 确保桩位、桩顶标高和成孔深度。在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后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达到深度。

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，就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大的困难，有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此，在提出钻具后用测绳复核成孔深度，如测绳的测深比钻杆的钻探小，就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题，因其最大收缩率达1.2％，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿后重新标定，并在使用中经常复核。

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，并描绘出钻进成孔时间曲线。当钻进粉砂层进尺明显下降，在软粘土钻进最快0.2m／min左右，在细粉砂层钻进都是O.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。

3.4 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因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净。从泥浆在混凝土钻孔桩施工中护壁和清孔作用，我们可以看出，泥浆的制备是确保钻孔桩工程质量的关键环节。因此，对于施工规范中泥浆的各项控制指标在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制。本次施工采用高塑性粘土制备泥浆。在施工过程中泥浆要排到泥浆池，严禁随便排放造成污染。

灌注桩成孔至设计标高，应充分利用钻杆在原位进行清孔，直到孔口返浆比重持续小于1.10~1.20，测得孔底沉渣厚度小于50mm，即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。沉放导管时检查导管的连接是否牢固和密实，以防止漏气漏浆而影响灌注。

4 成桩质量的控制

为确保成桩质量，要对水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告进行检验，如发现实样与设计要求不符，应立即取样进行复查，对不合格的材料(如水泥、砂、石、水质)，严禁用于混凝土灌注桩。

钻孔灌注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，但良好的配合比可减少离析程度。因此，现场的配合比要随水泥品种、砂、石料规格及含水率的变化进行调整。为使每根桩的配合比都能正确无误，在混凝土搅拌前要复核配合比并校验计量的准确性，严格计量和测试管理，并及时填入原始记录和制作试件。

为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注要加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制，并随时了解混凝土面的标高和导管的埋人深度。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m一4m，严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注至距桩顶标高8m—lOm时，应及时将坍落度调小以提高桩身上部混凝土的抗压强度。

在施工过程中，要控制好灌注工艺和操作，抽动导管使混凝土面上升的力度要适中，保证有程序地拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大，如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁，导致孔壁下坠或坍落，桩身夹泥，这种现象尤其在砂层厚的地方比较容易发生。在灌注过程中必须经常测量混凝土面上升的高度和混凝土导管埋深，同时要认真进行记录。混凝土浇注完成，待其强度达到一定要求后，逐桩进行桩位、桩身无破损质量检测，合格后再继续下一道工序施工。

5 结语

钻孔灌注桩施工属隐蔽工程项目，质量检查比较困难。因此，施工中要严格施工工艺控制和过程质量控制，以预防为主，对桩基各个施工环节要充分重视并精心组织施工，抓好泥浆和混凝土质量，详细做好各项施工记录，牢牢把好钻孔、清孔和砼灌注等关键工序的质量关，才能保证钢筋混凝土钻孔灌注桩的成桩质量。