浅谈高速铁路钻孔灌注桩施工质量控制要点

罗志新

1 工艺流程

施工准备→施工场地平整→桩位放样→埋设钢护筒→钻机就位→钻进、取样→成孔验收→测量孔深、斜度→第一次清孔→安装钢筋笼(及超声波探测管)→钻机移位下导管→第二次清孔→监理工程师检查合格→灌注水下混凝土→成桩检测。

2 施工准备

2.1 施工机具的选择

对于不同的地质条件，其选择使用的成孔机具有很大差别。冲击钻钻机适用于砂土层、碎(卵)石层或岩石层等，钻头一般采用十字形实心钻头，其直径必须保证桩的设计直径，一般与设计桩径相同，钻头形状应对称。

2.2 场地平整

在旱地时，应清除杂物、换除软土、平整压实;在水中时，应采用筑岛围堰法或搭设工作平台进行施工，其应能承受施工作业时所有静、活荷载。

2.3 护筒埋设

钻孔前应设置坚固、不漏水的孔口护筒，内径应比钻头大约40 cm，护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2 m，还应满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还应高出施工地面0.5 m，护筒埋置深度还应符合相关规定要求。

3 钻机就位的控制

1)钻机安装的基本要求是水平、稳固、三点(钻头、设计桩位中心、护筒中心)一垂线，这样才能保证桩的垂直度和桩位偏差符合要求，安装完毕后要用水平尺和测锤校验。由于钻孔灌注桩施工节奏快，钻机安装容易马虎，常因未垫实、垫稳，而在开钻后很快发生倾斜。发现这种情况应立即停钻，重新调平或排除故障后再继续施工，否则必定造成斜孔。2)为防止由于冲击振动导致临孔孔壁坍塌或影响邻孔已浇筑混凝土强度，应待邻桩混凝土抗压强度达到2.5 MPa后方可开钻。

4 泥浆的调制和使用

1)实践证明泥浆是钻孔灌注桩施工质量好坏的重要环节，必须从严控制。泥浆一般采用水、黏土(或膨润土)和添加剂按适当比例配制而成。在施工中应注意检测泥浆的各项指标，尤其是比重和粘度这两项最直观、最重要的指标。2)泥浆的品质能否调节好，除与现场管理人员的经验和水平有关外，关键在于能否及时清理泥浆池沟中的沉淀物。3)泥浆循环系统由泥浆池、泥浆槽、泥浆泵及蓄浆池组成。泥浆可由护筒顶口经出浆管流出，经过泥浆槽，钻碴沉淀，流入蓄浆池，再次沉淀后，再由泥浆泵吸入孔内。钻孔采用优质黏土造浆。4)在制浆和钻孔的过程中，试验人员要经常检测泥浆的各项指标，使之符合钻孔要求，不合格应及时调整。为及时排除孔内钻渣，提高钻孔效率，泥浆循环系统中采用先进的泥浆处理器。

5 钻孔施工

1)开始造孔时，宜采用小冲程，使成孔坚实、竖直、圆顺，对继续钻孔起导向作用。钻进深度超过钻头全高加冲程后，方可进行正常冲击，冲程以2.0 m～3.0 m为宜。2)钻进时起落钻头速度要均匀，不得过猛或骤然变速，以免碰撞孔壁或护筒，或因提速过快而造成负压引起坍孔。3)在钻进过程中，必须勤松绳，防止打空锤。要勤清渣，使钻头经常冲击新鲜地层。钻进时，应经常检查钻头转向装置，使钻头在钻进中能自由转动。4)在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定水位和要求的泥浆比重和粘度。处理孔内事故或因故停钻，必须将钻头提出孔外，并对孔口加盖。5)终孔时，需对桩孔的孔深、孔径、倾斜度进行检测，符合要求才能终孔，否则需继续。

6 清孔及钢筋笼加工、安放

6.1 清孔

1)通常施工采用两次清孔来达到规定的混凝土灌注前的泥浆比重。第一次清孔是钻进至设计深度后直接利用泥浆泵进行的换浆清孔工作。第一次清孔是能否达到技术要求的根本基础，不能因为有第二次清孔而忽视第一次清孔的重要性，因为第一次清孔的冲力(吸力)大，清孔能力强，可以把绝大部分沉渣，包括较大的泥块都返出孔外，而第二次清孔是利用截面粗的导管进行，冲力(吸力)要小得多，不能承担主要的清孔责任，因而第一次清孔一定应达到返出的泥浆中不含有泥块为止;第二次清孔是在下完钢筋笼和导管以后利用导管进行的清孔，目的是清除这段时间里从泥浆中沉淀到孔底或是被钢筋笼撞下去的泥块沉渣。2)清孔应达到以下标准:孔内排出或抽出的泥浆手摸无2 mm～3 mm的颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于 2%，粘度17 s～20 s;浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度，柱桩不大于5 cm，摩擦桩不大于20 cm，需特别注意不得用加深钻孔深度的方式来替代清孔。

6.2 钢筋笼加工、安放

1)钢筋笼直径应符合设计尺寸;2)每节的长度应根据吊装情况确定，因为过长则吊起时易弯曲变形，过短则增加焊接时间，对成桩的质量不利;3)制作好的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的场地，堆高不得超过两层;4)在钢筋笼的接长、安放过程中，始终保持骨架垂直;套筒连接，接长时保证顺直度满足要求，接头牢固;5)钢筋笼入孔后应准确、牢固定位，平面位置偏差不大于10 cm，底面高程偏差不大于±10 cm，在钢筋笼上端应均匀设置吊环或固定杆，钢筋笼外侧应对称设置控制钢筋笼保护层厚度用的垫块，按每2 m均匀布置四块。

7 水下混凝土的灌注

1)水下混凝土灌注前应检查桩底的沉渣厚度与泥浆指标。不符合要求则应再次清孔;导管孔口的料斗与吊运混凝土的料斗的容量之和应保证首批灌注混凝土的数量满足导管首次埋置深度(≥1.0 m)和填充导管底部的需要。首批灌注混凝土的数量不足会使得先灌入孔内的混凝土大量混杂泥浆，影响成桩质量;2)水下混凝土灌注过程中导管的埋深应在2 m～6 m，太大或太小都是不利的，埋深太大容易发生混凝土凝住导管的断桩事故，埋深太浅容易冲翻孔内混凝土顶面而将沉渣泥浆卷入，造成夹泥至断桩，也容易发生将导管拔出混凝土的事故;3)水下混凝土应连续灌注，中途不得停顿，每根桩的灌注时间不应太长，宜在混凝土初凝前灌注完成。并保证混凝土顶面灌注到桩顶设计高程以上1 m左右;4)当混凝土灌到孔口不再返出泥浆时，说明混凝土压力已不大于其在桩内顶升的阻力，此时应提升导管;若需提高0.5 m～1.0 m以上才能灌入混凝土，则此时应拆除一些导管，减小导管在混凝土的埋深。

8 桩基质量检测

1)所有钻孔桩桩身混凝土质量均应进行低应变动测法或超声波检测;2)每根桩制作混凝土试件不少于2组;3)对质量有问题的桩，应钻取桩身混凝土进行鉴定检验。

以上是钻孔灌注桩施工中总结的主要工序和质量控制要点，施工中应引起足够重视的，加强施工过程中的检查、试验，只有严格按以上控制要点进行实施、控制，才能满足铁道部验收标准等的有关要求。

[1] TZ 213-2005，客运专线铁路桥涵工程施工技术指南[S].

[2] 铁建设[2005]160号，客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准[S].

[3] 铁建设[2005]160号，铁路混凝土工程施工质量验收补充标准[S].

[4] 刁锋平.钻孔灌注桩施工过程中的异常现象及防治措施[J].山西建筑，2009，35(6):154-156.