旋挖钻钻孔灌注桩的质量控制措施

刘龙 宋鹏飞 王飞腾 张宇

【摘 要】 旋挖钻钻孔灌注桩可以穿越各种土质复杂或软硬变化较大的土层 如各类黏性土、砂土、碎砾石土、风化岩及多夹层的岩层 对地基进行加固处理 ，其对承载力的适应范围广 为300～20000kN ，施工机具简单 ，且施工安全性好等诸多优点 ，因而在地基加固工程中得到广泛地应用。但由于钻孔灌注桩的施工环节较多 ，技术要求高 ，工艺较复杂 ，需要在一个较短的时间内快速完成水下灌注混凝土隐蔽工程的灌注 ，无法直观的对质量进行控制 ，人为因素的影响较大 ，若稍有疏忽 ，很容易出现一些质量病害 ，甚至造成病桩、断桩等重大质量事故 ，危及桩基工程的安全。以下从分析桩基病害的成因入手 ，介绍一些控制桩身质量病害的技术措施 。

1、旋挖钻钻孔灌注桩常见的质量问题

旋挖钻钻孔灌注桩在承受垂直荷载压力的时候 ，以桩顶位置所受的压力最大 ，下部承受的压力相对较小。但旋挖钻钻孔灌注桩的成桩工艺与实际受力状况相反 ，往往是上部混凝土的强度低 ，中下段混凝土的强度高 ，若不严格控制 ，容易出现桩上段强度达不到质量要求的情况。除此之外 ，还容易出現缩颈、孔壁塌落、孔底沉淤、桩身空洞、蜂窝、夹泥等质量缺陷 ，造成桩基承载力的下降 ，影响到工程结构的安全。

2、影响成桩质量的原因分析

2.1 影响桩身上部强度的原因分析

1、按照施工规范的规定 ，钻孔后要彻底清除孔底的淤泥 ，但在实际施工过程中 ，很难将淤泥彻底清除 ，于是在浇灌第一斗混凝土进行封底施工时 ，孔底沉积的淤泥必然混入混凝土中。由于用导管灌注的水下混凝土是从下往上顶升的 ，先灌入的混凝土顶升于孔的上面 ，这样就容易出现桩上段强度较低的现象。

2、浇灌混凝土时 ，若导管插入混凝土之内过深 ，浇注速度又较快 ，则容易在孔体深部沉积较多的骨料 ，加上振捣过程所造成的混凝土的离析 ，也容易导致桩体上部强度较低的质量问题。

2.2 影响其他桩身质量的原因分析

1 混凝土浇注施工中 ，若导管插入混凝土内过浅 <1.5m ，则成桩过程中混凝土的上升就不是顶升式的 ，而是摊铺式的 ，这时 ，泥浆、泥块就容易混入混凝土中 ，进而影响到桩身的质量。除此之外 ，若设计的桩身直径过小 ，则混凝土上翻时就会受到孔壁的限制 ，从而使桩体产生空洞、蜂窝缺陷。

2 钻孔灌注桩的承载力主要表现为桩周摩阻力 ，而桩周摩阻力与孔壁形状和护壁质量密切相关。在施工过程中 ，孔壁的形状是由钻头旋转速度、钻杆下降速度和土质等因素决定的 ，泥浆性能 包括容重、黏度胶体率、砂率等指标 愈好、高程越高 ，越能保护好护壁 ，其桩周摩阻力愈大 ，但施工难度加大 ，费用也相应提高。

3 在钻孔成孔、拆除钻杆泥浆、停止循环至吊放钢筋笼、浇灌水下混凝土的全过程中 ，施工环节多 ，时间长 ，会在孔底淤积较厚的淤泥而影响成桩质量。静置的时间越长 ，淤积的淤泥越多。

4 混凝土在水下浇灌的过程中 ，其流动性、初凝时间、黏聚性能会变得更差 ，若稍有疏忽 ，很容易产生空洞、蜂窝、离析、夹泥甚至断桩的质量缺陷。

3 成桩质量的控制

3.1 桩上段强度的保证措施

为保证桩上段强度达到要求 ，应从下述几方面采取相应的质量保证措施：

1 依据桩径和桩底的浓度 ，正确确定出第一斗混凝土的体积 ，一般可取 1.5～2.0m ，也可以按桩身的设计体积的10%加以控制。

2 成桩质量与桩身的浇注高度有关 ，一般控制成桩高度高出设计桩顶标高 0.5～1.0m。待凿去高出部分的混凝土后 ，剩余部分不应有浮浆和夹泥 ，混凝土标号应符合设计要求 ，否则要返工重浇。

3 导管插入混凝土内的长度应适宜 ，一般为2～6m，长桩可相应有所增加。

3.2 桩身质量的保证措施

1 工程施工前 ，应先做 2 个以上的试验钻孔 ，通过检测钻孔的孔径、垂直度、孔壁稳定性和孔底沉淤等指标 ，用以核对所选设备、工艺方法是否符合技术要求。检测时 ，孔壁的稳定时间应≮12h，检测数目≮2 个。对一些重要工程 ，可视情况相应增加测径数量。

2 护壁用的泥浆应满足护壁要求 ，液面需高于地下水位0.5m以上 ，有条件时 ，以高于地下水位 2m以上更好。若护壁的泥浆胶体率低、砂率大 ，则不仅护壁性能差 ，而且因其容重较大 ，势必产生沉淀速度过快的问题。一般来讲 ，当在黏土或亚黏土中成孔时 ，可注入清水以原土造浆护壁 ，控制排碴泥浆的相对密度在1.1～1.2 之间；当在砂性土质或较厚的夹砂层中成孔时 ， 应控制泥浆的相对密度在1.1～1.3之间；在砂夹卵石或容易坍孔的土层中成孔时 ，应控制泥浆的相对密度在 1.3～1.5 之间。施工过程中 ，应经常测定泥浆的相对密度、黏度、含砂率和胶体率等指标 ，使浇注前孔底500mm以内泥浆的相对密度≯1.25，含砂率≯8%，黏度≯28Pa·s。对一些直径 <1m 的小直径桩 ，即使在泥浆停止循环期间 ，也要使孔内保持合理的泥浆液面。

3 在混凝土灌注前的一段时间里 ，须保证孔壁的稳定性 ，不能有缩颈或孔壁塌落现象发生。为保证孔底沉渣厚度达到规范的技术要求摩擦桩≤300mm ，以免影响桩的承载力 ，钻孔到设计持力层以后 ，要对泥浆进行循环稀释来降低相对密度 ，以清除泥浆中悬浮的砂子、石渣。除此之外 ，还要使用真空泵通过管道伸向桩底吸走端部沉渣 ，要求严格时 ，在安放钢筋笼后、下放导管之前仍要进行吸渣处理。

4 吊放入孔的钢筋笼不得碰撞壁孔 ，不得有变形损坏。吊放后 ，先将钢筋笼在垂直位置上固定好 ，然后进行第二次清孔 ，检测孔底的淤泥厚度 ，符合规定后 ，于0.5h之内开始混凝土的灌注施工。

3.3 混凝土灌注施工的技术要点

因为水下混凝土施工的隐蔽性强 ，很容易产生松散、离析、缩颈等混凝土质量缺陷 ，因此 ，必须着重控制水下混凝土的浇注质量 ，包括选好原材料、做好配合比、改进工机具、严格按操作规程施工等方面。

1 完成钻孔到混凝土浇灌过程的作业时间要紧凑 ，不宜过长；混凝土的浆体浓度要恰当 ，浇灌量不得低于设计值 ，不然会降低泥浆的置换率造成夹泥。

2 导管口距孔底要保持 400mm左右的距离 ，旋转时要精确测量 ，反复校核。当球塞被压出导管并灌下一定数量的混凝土后 ，应将导管缓慢下降100～200mm，使灌注初期导管被混凝土埋入的深度尽可能加大 ，以保证底层的混凝土质量。

3 在灌注过程中 ，要严格把握施工进度和时间 ，经常地略微提升导管 ，以使混凝土均匀注入。导管埋入混凝土的深度一般控制在 1～3m之间且不得<1m，每间隔15～20min，要对混凝土面和导管沉入深度进行一次测量和校核。

4 若施工过程中发生了混凝土堵塞导管的现象 ，一般是由于材料规格或配合比选取不当 ，或者是因为导管漏水漏浆导致管内混凝土与管壁的摩擦力增大、流动性降低造成的 ，要分清原因有针对性地加以解决 ，切不要无控制地靠提管消除堵塞。

3.4 桩身质量的验收

灌注桩质量的检验内容和方法应符合规范的规定 ，通常检测承载力采用桩荷试验或大应变动测法 ，而检验桩身质量一般是通过对钻芯样实施超声波检测进行检验 ，抽查数量不少于总桩数的 10%，若工程需要时 ，还可相应增加检验数量直至逐根检查。

4 结语

旋挖钻钻孔灌注桩有许多优点 ，但由于施工环节多 ，工艺复杂 ，成桩质量有可能受到多种因素的干扰和制约 ，严重时会导致桩身承载力的明显降低 ，甚至造成病桩、断桩等重大质量事故。为了确保成桩质量和桩基工程的安全 ，必须对钻孔灌注桩的施工全过程进行严格的质量控制和检测 ，发现问题及时采取措施予以补救。