浅淡水利工程钻孔灌注桩施工

中图分类号：F407.9

摘要：钻孔灌注桩是施工中的关键节点与重要部位，该文针对灌注桩的施工工艺、质量控制要点及常见问题进行了分析和论述，并在实际施工过程中体现了良好的效益，可以给类似工程提供参考

关键词：钻孔灌注桩；质量控制；预防措施

作者简介：王怡，女，重庆市，助理工程师，主要从事水利水电工程施工技术及管理工作。

概述：本工程位于中山市神湾镇境内，其地质环境特别，地基处理方式多样，钻孔灌注桩是其主要的方式之一。本文中的钻孔灌注桩是指用回旋钻机在地基中形成桩孔，采用泥浆护壁，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而形成的桩，其目的是提高软土地基的地基承载力。本文从水文地质条件、钻孔灌注桩施工工艺流程图、钻孔桩各工序的质量控制、常见问题分析及处理四个方面详细的阐述了水利工程中的钻孔灌注桩的施工，该四个过程环环相扣，将其施工过程和质量控制要点详细罗列，以达到对该施工过程全面认识和控制的目的。

一、水文地质条件

盛世游艇会水利工程位于中山市神湾镇境内磨刀门水道北岸，该水道为珠江水系西江支流，水系汇流向南入海，河床宽而浅，水下沙滩众多，砂体呈流动状，河势多变，水域和航道不稳定。

1，地下土/岩层。根据钻探结果，该工程地质由上至下的土层情况为①层：素填土；②1 层：淤泥质粉质粘土夹砂；②2 层：粉砂混淤泥质土；②3 层：残积土；③1 层：全风化千枚状页岩；③2 层：强风化千枚状页岩；③3 层：中风化千枚状页岩。

2，地下水。经勘察，该区域内地下水主要为潜水，埋藏于第四系沉积发育地区冲积层。根据《岩土工程勘察规范》划分场地环境类型属Ⅱ类，按地层渗透性划分场地为B 型。根据水质分析判定地下水对混凝土结构具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中钢筋在长期浸水条件下具微腐蚀性，在干湿交替条件下具中腐蚀性。

在这种地质环境特征下进行地基处理，需要多种方式结合进行，其中，钻孔灌注桩是最主要的方式之一。

二、工程基本情况：

本工程钻孔灌注桩混凝土强度等级为C30，桩径为Φ800，桩长20.1m/根，间距1.5m，共2266根。桩底要求进入强风化岩不小于1.0m。

三、钻孔桩各工序的质量控制

1、测量定位和护筒埋设

该工程采用拉普康电子全站仪测量定位。利用指定的轴线交点作控制点，采用直角坐标法进行放孔，桩位方向距离误差小于5mm。利用水准仪来测定护筒标高，其误差不大于1cm。

2、埋设护筒

护筒采用4mm的钢板卷制而成，护筒内径应大于钻头直径100mm，为防止钻进施工中护筒外圈返浆造成坍孔和护筒脱落，护筒埋入自然地面以下1.5m，进入原状土0.3-0.5m，且高出泥浆面200mm。护筒埋设位置应准确，其中心与桩位中心允许于误差不大50mm，并应保证护筒的垂直度和水平度。

3、钻机就位

计划投入施工的机械设备为SPJ-300回旋钻机，SPJ-300回旋钻机具备钻孔和冲孔功能，正常情况以钻进成孔为主，遇石块或建筑废料时可冲孔成孔。

4、桩机成孔

1）成孔过程中应注意：a、成孔过程中要保持护筒内浆面高度，以保护孔壁稳定；b、遇易缩径的地层，应适当增加泥浆比重以加强护壁和排渣。

2）桩孔质量检测

桩孔质量参数包括：孔径、孔深、冲孔垂直度和沉渣厚度。孔深：钻孔前先用水准仪确定护筒标高,并以此作为基点,按设计要求的孔底标高确定孔深,以钻具长度确定孔深，孔深偏差保证在±30cm以内。沉渣厚度以清孔后测定量为准。孔径用孔径仪测量，若出现缩径现象，应进行扫孔后符合要求方可进行下道工序。

3）泥浆护壁与清渣

护壁泥浆相对密度应控制在1.15～1.25之间，以便携带砂子，保证孔壁稳定。针对该工程水文地质条件的特点，采用优质泥粉为主、少量粘土为辅的泥浆制备材料，造孔用的泥浆材料必须经过现场检测合格后，方可使用。泥浆质量控制的主要指标为比重为1.1～1.2 g/cm3，粘度18～25S，含砂率≤5％，必要时，加适量的添加剂。

4）清孔方法

第一次清孔：桩孔成孔后，应进行第一次清孔，清孔时应将钻具提离孔底0.3-0.5m，同时加大泵量，每隔10min将冲锤串动几次，确保第一次清孔后孔内无泥块，相对密度达1.20左右。

第二次清孔：钢筋笼、导管下好后，要用导管进行第二次清孔，第二次清孔时间不少于30min，测定孔底沉渣小于10cm时，方可停止清孔。测定孔底沉渣时，应用测锤测试，测绳读数一定要准确，用3～5 孔必须校正一次。清孔结束后，要尽快灌注混凝土，其间隔时间不能大于30min。第二次清孔注入浆相对密度为1.15左右，漏斗粘度18-25s，第二次清孔后泥浆相对密度控制在1.15～1.20。

4、钢筋笼的制作与吊放

1）钢筋笼按设计图纸制作，主筋采用双面焊接,搭接长度不小于6d。加强筋与主筋点焊要牢固，制作钢筋笼时在同一截面上搭焊接头根数不得多于主筋总根数的50%。

2）发现弯曲、变形钢筋要作调直处理，钢筋头部弯曲要校直。为防止提升导管时带动钢筋笼，严禁弯曲或变形的钢筋笼下入孔内。

3）钢筋笼在运输吊放过程中，严禁高起高落，以防弯曲、扭曲变形。

4）每节钢筋笼用焊3～4组钢筋护壁环，每组四只，以保证混凝土保护层均匀。

5）钢筋笼吊放采用活吊筋，一端固定在钢筋笼上，一端用钢管固定于孔口。

吊筋长度计算如下：L=L1-L2+S（式中： L ─吊筋长度；L1─护筒标高；L2─钢筋笼顶端标高；S ─护筒上口至固定钢管的距离。）

6）钢筋笼入孔时，应对准孔位徐徐轻放，避免碰撞孔壁。下笼过程中如遇阻，不得强行下入，应查明原因处理后继续下笼。

7）每节钢筋笼焊接完毕后应补足接头部位的缠筋，方可继续下笼。

8）钢筋笼吊筋固定以使钢筋笼定位，避免浇筑混凝土时钢筋笼上浮。

5、混凝土的浇筑

本工程采用商品混凝土，浇筑采用导管法，导管下至距孔底0.30～0.50m处，导管使用直径250mm的无缝钢管。导管使用前需经过通球和压水试验，确保无漏水、渗水时方能使用，导管接头联结处须加密封圈并上紧丝扣。导管隔水塞采用水泥塞，其直径为小于导管内径20～30mm。为确保隔水塞顺利，先加0.3m3砂浆。首斗灌注量必须确保首次埋管0.8～1.3m。浇筑混凝土过程中提升导管时，由各机配备的质检员测得混凝土的液面高度并做好记录，严禁将导管提离混凝土面，导管深度控制在3～6m，不得小于2m。按规范要求制作试块，试块为150mm×150mm×150mm，每根工程桩作一组试块，清水养护28d后送交测试，试块脱模后及时放进现场砌置的水池内养护。

6、起拔护筒

混凝土灌注结束后，必须起拔护筒，起拔护筒时要对称平稳吊出，不可蛮干或侧拔，确保桩位不发生偏差。

四、常见问题分析及处理

1、坍孔。

原因分析：1）护筒的底部未用粘土填实，护筒的深度不足或护筒底部埋设在砂类等透水层中；2）孔内水位高度不够，不足以平衡水头压力；3）当钻孔至砂砾等强透水层时，泥浆补给不足引起孔内浆液急剧下降；4）出现较强承压水时，易导致孔底翻砂和孔壁坍塌；5）泥浆比重偏小；6）成孔速度过快，在孔壁上来不及形成泥膜。

防治措施：1）埋设孔口护筒时，宜在护筒底部夯填50cm厚粘土，必须夯打密实。并在护筒四周对称均匀地夯填粘土，防止护筒变形或移位；2）孔内浆液面必须稳定地高出孔外水位1m以上，泥浆泵等钻孔配套设备应有备用设备，以应急需；3）施工通道的布置应离孔位一定距离，尤其在地表下有淤泥质粘土之类的软弱土层时更应注意；4）加重晶石粉、加大泥浆比重；5）应根据不同土层采用不同的施工参数：a、在软土层中，应根据泥浆补给情况严格控制钻进速度，一般不宜大于1m/min；b、在硬土层或岩层中的钻进速度以钻机不发生跳动为准。

2、钻孔漏浆

原因分析：1）护筒埋设深度不够，泥浆从护筒底部向外流失；2）护筒制作粗糙，接头和纵向拼缝处不严密，使泥浆产生渗漏；3）护筒内静水压力过大，亦会发生护筒刃脚处泥浆渗漏。

防治措施：1）成孔过程中护筒内保持适当的静水压力（80～120cm）；2）在护筒施工时要按标准制作，并在纵接缝处设置插筋；3）添加CMC加稠泥浆，放慢钻进速度，钻至护筒脚处回填粘土，反复钻进，增强护壁效果；4）护筒埋设在粘土层中不小于1m。

3、成孔偏斜

原因分析：1）施工场地不平整、不坚实，机架的承载力不够，发生不均匀沉降，导致对中偏移；2）遇软硬层突变界面；3）遇有地下障碍物，把钻头挤向一侧。

防治措施：1）调整施工参数；2）场地平整坚实，支架的承载力应满足要求，在发生不均匀沉降时，必须随时调整；3）偏孔过大时，应回填粘土，待沉积密实后再钻。

4)缩孔

原因分析：1）软土层受地下水位影响；2）塑性土膨胀，造成缩孔。

防治措施：采用钻头上下反复扫孔，将孔径扩大。

5)孔深不足

原因分析：孔壁坍塌，土方淤积于孔底。

防治措施：1）钢筋笼拟一次吊放孔内，吊放钢筋笼时不得碰撞孔壁，钢筋笼预留保护层，预埋好冠梁及腰梁的拉结筋；2）二次清孔后的泥浆密度应小于1.15。

结论：钻孔灌注桩工程量大、应用广泛，其施工过程工序多而细，在施工过程中，认真对可能发生的坍孔、钻孔漏浆、成孔偏斜、缩孔、孔深不足等可能发生的情况预前进行分析，将其发生的概率降到最低，实施最有效的过程控制。依照钻孔灌注桩的施工流程图，对其各个工序的测量和检验进行严格的质量把关，才能减少质量风险，创项目效益。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。