钻孔灌注桩成桩质量控制措施

陈锦山

摘要:钻孔灌注桩属隐蔽工程，成桩后质量检查比较困难，且由于其特殊的施工工艺及复杂的地质条件，经常会出现一些质量问题。

关键词:钻孔灌注桩；施工工艺；质量保证措施

中图分类号：U443.15+4 文献标识码： A 文章编号：

钻孔灌注桩是桥梁结构物常用的基础形式, 以其对各种地质条件广泛的适应性和钻孔工艺、设备的不断改进和完善, 在各种土木建筑工程中的应用越来越广泛, 钻孔灌注桩的施工工艺分为成孔和成桩两个步骤。成孔部分是在水下或地下完成, 其质量控制难度大, 尤其是超长钻孔桩, 一旦由于地质条件或者施工控制不当造成塌孔、桩孔偏斜等事故, 很难进行处理, 从而影响到成桩的质量,形成了安全隐患。通过近年来的施工实践, 对影响钻孔灌注桩成桩质量的几个问题作一简略分析。

一、 施工流程

制备泥浆→测定桩位→埋护筒→桩机就位→钻孔→清孔→吊放钢筋笼→二次清孔→水下浇筑混凝土

钻孔灌注桩工程是隐蔽工程，施工方法不当或施工措施不完善就容易造成各生种质量事故，带来经济损失，拖延施工工期。我们已经对施工组织设计和灌注桩的施工方法进行反复论证和修改，对施工中关键环节有了足够的预防措施，有效的控制事故的发生。

二、施工工艺

2.1桩位的测量放样

按照钻孔桩基线布置图,根据导线点和三角控制点,利用经纬仪和激光测距仪,采取交汇法测定墩台和单桩的位置,严格控制测量精度。

2.2 施工平台及其搭设

施工平台搭设要求牢固平稳且必须达到承载力要求。

2.3 埋设护筒

根据测量放样的桩位中心，采用人工开挖，将护筒按照上埋式施工方法安装。 护筒采用整体式钢护筒直径Ф1100，高度2.0m，厚 3mm，护筒周围填筑50cm厚的粘土，分层夯实，同时护筒埋设偏差小于等于5cm，护筒顶部高出地面 0.3m。

2.4制备泥浆

优质泥浆,采用钠质膨润土加适量外掺剂配制。对于粘土地层,按用水量的5%掺入膨润土;沙、岩石地层可提高到8%。同时,根据需要在膨润土泥浆中,可加入适量纯碱等外掺剂。优质泥浆的性能指标一般按以下数据控制，比重：1.08～1.1g/cm3；度:18～2s；静切力:0～6mg/cm3；含砂率:2%；酸碱度：pH=8～10；胶体率：98%；失水量：14～20m 1/30min；泥皮厚：小于2；稳定性：小于0.03。

2.5 桩机就位

安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基，可用推土机推平，在垫上钢板或枕木加固。

为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。

2.6 钻孔

原理：利用钻具旋转切削土体钻进，泥浆泵将泥浆压入泥浆笼头，通过钻杆中心从钻头喷入泥浆孔内，泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆孔排出至沉淀池，钻渣在此沉淀而泥浆流至泥浆池循回使用。

2.7 清孔

当钻孔达到设计要求深度后，应进行成孔质量的检查和清孔，清除孔底沉渣、淤泥，以减少桩基的沉降量，保证成桩的承载力。

钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成装置量与桩身曲直。为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但在不稳定土层中应慎重使用。

2.8 钢筋笼的制作与入孔

钢筋笼采用箍筋成型法分节制作，钢筋在制作前需进行调直，除锈等工作，采用J506型焊条双面焊接，焊缝不小于5d（d为焊条直径），焊接时环境温度应在5℃以上，同时用断头钢筋焊接钢筋“耳朵”作为钢筋骨架的保护层。

为保证钢筋骨架在起吊时不变形，采用两点起吊。当骨架进入钻孔后，将其扶正慢慢下降，严禁碰撞孔壁，当骨架下降至顶部箍筋处，用钢钎穿过加劲箍筋的下方，并临时支承于孔口，吊起第二节钢筋骨架使之处于同一竖直线上，并进行焊接，完成后将其沉入孔中。安放骨架时要严格控制，防止钢筋骨架变形，焊接要牢固，防止砼浇筑时钢筋笼落入孔中或被浮起。钢筋笼的整体入孔时间不得超过2h。

2.9 灌注水下混凝土

2.9.1 混凝土的拌制

混凝土必须满足坍落度和粘聚性要求，灌注桩的混凝土标号为C35,采用商品混泥土,要求有良好的和易性和流动性,所用材料采用硅酸盐水泥并加入1%缓凝剂。粗骨料为卵石,采用二级配直径0.5～4ｃｍ,细骨料为中砂,配合比由试验室决定,拌合站严格控制原材料的用量及拌制时间。坍落度控制在18～22ｃｍ范围内。坍落度过小容易使混凝土浇筑困难和造成堵管,坍落度过大容易使混凝土离析, 混凝土离析使粗骨料集中卡塞导管，处理办法是把导管吊起,快速向井架冲击，注意的是切不可把导管提出混凝土面以外反复进行。

2.9.2 混凝土的锤测量值

混凝土灌入前重新用测锤测量一次孔的深度,主要目的是测量一下孔底沉渣厚度是否达到标准，如超限应进行第二次清孔，为使灌注的混凝土下落至孔底后能顺利快速扩散至孔壁,导管下口距孔底间隙取40~60ｃｍ。

2.9.3 灌注混凝土

首批灌注混凝土数量应能满足导管初次埋置深度(1.0ｍ)和填充导管底部的需要，等首批混凝土灌注正常后便要紧凑的连续的进行灌注。灌注过程中,一是“看”,注意观察管内混凝土下降和孔口返水情况;二是“量”,即及时测量孔内混凝土面高度,计算导管的埋深,指挥导管的提升和拆除,使导管的埋深始终保持在2ｍ～6ｍ之间。在混凝土灌注中还有一点是必须注意的，当混凝土面接近钢筋骨架时,要使导管保持稍大的埋深,并放慢灌注速度;当混凝土面进入钢筋骨架一定深度后,再适当提升导管,使钢筋骨架在导管下口有一定的埋深，假如混凝土浇注过快，导管埋深不够容易造成钢筋笼上浮的情况，影响桩的质量。

导管提升时,保持轴线竖直和位置居中,慢慢提升。在遇到导管接头挂钢筋笼的情况时,要采用转动导管的办法,使其脱开钢筋笼后,移动到钻孔中心。随着孔内混凝土的上升,逐节拆除导管,并将拆下的导管立即冲洗干净，两端丝口处涂抹润滑油，按编号顺序堆放整齐。

为了确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上加灌一定高度混凝土,一般不小于0.7～1.0m。为了减少以后凿除的工作难度,可以在灌注结束后混凝土终凝前挖除多余的桩头混凝土,但应保留20～30cm在动测前凿平

三、钻孔灌注桩检测方法研究

1．桩基检测方法综述

小应变应力波反射检测法，小应变应力波机械阻抗检测法，超声波检测法，大应变动力检测法，静载检测法，抽芯检测法等。经常应用的是小应变应力波反射法检测，超声波检测法，抽芯检验法。小应变快速简便，对整桩桩径的变化，各部位砼密度的变化，支承桩端承情况能迅速作出判断，但对缺陷的定性量化不够明确，检测结果受影响的因素较多。超声波相对准确，容易对缺陷程度作出判断，但用时较长，而且只能对测管之间的混凝土进行了解，对缩径露筋、端承力判断则无能为力。抽芯检验是结果检验，但费用太高，用时太长，对桩有一定的损伤。所以，对桩的检测一般要求这三种方法都有一定的频率。

2．检测方法的要求分析

（1）小应变检测要求：桩头必须坚硬、平整；桩头基本规则、完整，浅部桩身基本顺直完整，没有附浆或严重变形的现象；准备好地质资料和真实详细的钻孔和灌注的施工记录；现场监理及施工具体负责人员须在场。

（2）超声波检测要求：声测管与钢筋笼加工同时进行，焊接时用422 焊条及符合要求的其它焊条，防止焊渣卡口，防止其它异物堵塞，保持管洞顺直通畅，保证声测管间的平行与稳定；吊装时应保持声测管的固定与平行间距；保持管内清水的清洁，不得污浊或含其它杂质；现场监理及施工具体负责人员须在场。

（3）抽芯检验：取芯率要求达98%以上；不能损伤到钢筋；要求每个孔的芯样基本能够排列完整，芯样断面基本吻合；鉴定的时候，要求业主、监理、监督、施工、设计、抽芯队等单位派人到现场参加。

结束语

钻孔灌注桩成桩后质量检查比较困难，在灌注桩施工过程中，严格按施工实施要求，坚持每道工序实施检查验收许可制、成桩辅以适当的检测方法，就能保证属于地下隐蔽工程、施工难以控制的混凝土灌注桩质量达到设计要求。

参考文献：

[1]陈彦涛.钻孔灌注桩成桩质量控制与检测方法[J].中国水运，2009，3

[2]王亚东.钻孔灌注桩成桩质量控制要点[J].价值工程

[3]王伯惠.上宫兴.中国钻孔灌注桩新发展[M].北京：人民交通出版社,2001