东北地区砂土地质钻孔桩施工质量控制

丁云霄 DING Yun-xiao；胡源 HU Yuan

（中国十七冶集团有限公司，马鞍山 243000）

（China MCC 17 Group Co.，Ltd.，Maanshan 243000，China）

1 工程概况

本工程为当前东北地区最大的交通枢纽工程（地铁、高铁和公交客运交通枢纽），涵盖东广场（含公交枢纽）、西广场、长途客运站、匝道桥及总图综合管网等工程。广场及桥梁下部多处采用桩基工程，桩基类型为钻孔灌注桩，桩径分别有 600mm、800mm、1000mm、1200mm、1500mm，设计桩长分别为8m、14m、38m、40m～55m。共计583根。根据本工程设计要求桩长、桩径、使用承受荷载的情况，本工程选用冲击钻、回旋钻（反循环）、旋挖钻工艺分别成孔。

2 地质状况

工程详细勘察报告（详勘），本场地上部杂填土、粘性土层已经挖出，与本桩基工程有关的地层从上至下描述如下：粉细砂、中砂、粗砂、砾砂、圆砾、粗砂、粉质粘土、圆砾、砾砂、圆砾、粗砂、粉质粘土等。孔隙型潜水，主要受大气降水的入渗补给及地下迳流补给，该层水量较丰富。在钻孔范围内地下水主要为潜水地下水埋深0.00～5.00m，相应标高5.64～12.95m，水位随场地地形起伏。

3 钻孔桩施工质量控制方法

针对项目部在进行钻孔施工、钢筋笼安装以及混凝土浇筑过程中，遇见的问题，有针对性的提出了一些解决办法，具体情况如下：

3.1 钻孔时质量控制

3.1.1 施工中发现的质量问题1：在施工中，项目部发现部分钻孔有斜孔、扩孔现象发生。采取的控制措施：①在安装钻机时，保证底座牢固可靠，无水平位移和沉降，施工过程中经常复查检查、调平。②在钻孔钻进过程中，根据不同的地层控制钻压和钻进速度，尤其在变土层位置、护筒口位置更要采用低速钻进，防止钻孔偏斜。③选用优质的泥浆护壁，加强泥浆指标的控制，砂土中泥浆密度宜控制在1：1.3～1:1.5之间，同时随时注意孔内泥浆液面的变化情况，孔内泥浆应始终高于地下水位2.0m以上，保持孔壁的稳定。④在护筒埋设时，护筒顶面宜高出施工地面0.3m。在岸滩上埋设深度，砂性土不得小于2m，当表面土层松散时护筒应买入密实土层中0.5m；埋设顶面中心偏位宜控制在50mm以内，护筒斜度不宜大于1%。⑤钻孔时，孔内水位宜高出护筒底脚0.5m以上。钻孔应一次成孔，不得中途停顿。⑥若出现斜孔，弯曲不严重时，可通过调整钻机机位，在原位反复扫孔，钻孔正直后继续钻进。若发生严重偏斜、弯曲、梅花孔、探头石时，则必须回填重钻。⑦定时检测钻机底座的水平度及钻杆的垂直度，发现问题及时调整，以保证钻孔的垂直度。

3.1.2 施工中发现的质量问题2：在施工中，项目部发现有部分钻孔内泥浆水平面有降低，发生泥浆渗漏现象。采取的控制措施：①加大泥浆比重和粘度，采用浓泥浆。发现有泥浆渗漏现象后，应停止钻进，补充泥浆维持浆面高度，保持孔壁稳定；观察浆面不下降时方可继续钻孔。②如果漏浆得不到有效控制，则可在浆液里加锯末等，经过循环堵塞孔隙。或减小孔内外水头差，使渗、漏浆得以控制。若漏浆量很大，补浆、填锯末不能止漏，可向孔内抛片石和泥土混合物，粘土含量占50%～80%，然后进行泥浆循环，直到泥浆不漏为止。③如果在钢护筒底口漏浆，在采用上述措施得不到控制后，可将钢护筒接长跟进。④在采用上述措施后，若漏浆仍得不到控制，则要停机提钻，加入水泥和粘土的拌合物，可稳定3～7d后，再重新施钻。

3.1.3 施工中发现的质量问题3：在施工中，出现有个别桩孔出现了塌孔现象；采取的控制措施：坍孔不严重时，采取加大泥浆相对密度继续钻孔；当护筒底口发生坍孔时应采取护筒跟进、下内护筒等办法进行施工；当坍孔严重时，标明塌孔位置，采用粘土并加入适量的碱和水泥，回填到塌孔位置以上2～3m，待其固化后，提高泥浆比重快速穿过该地层。

根据项目部经验，坍孔一般发生在距护筒顶标高20m以下的位置，故当每次钻孔达到相应位置时，应采取抬高护筒高度、提升护筒内液面高度、增加泥浆比重等预防措施，以增加桩身内泥浆对孔壁的压力，同时注意不要将泥浆池放在桩位太近的位置。

3.1.4 在项目部正常的施工中，还出现的问题有夹层现象、钻头掉落现象、接长钻杆以及长期连续施工等问题。采取的控制措施：①由于地下土层存在不同的夹层，且均为砂层，为防止桩孔偏斜、移位，在钻孔接近各层分界面时，应将钻压减至50～100kN，转速亦降至2～3rpm，待桩孔进入下一层2.0m左右时，再恢复至正常的钻压、转速。②为避免由于钻杆连接螺栓松动而造成掉钻头，应经常观察孔内泥浆面，如果空压机送气时，孔内泥浆面翻动气泡，表明某一节钻杆的连接螺栓松动，需要停机并逐节检查拧紧钻杆螺栓；钻具的各个构件一旦掉在孔内，其打捞难度比钻杆螺栓松动造成的掉钻头要大得多，在任何情况下钻具的构件皆不能掉在孔内。为保证钻孔的垂直度，施工过程必须减压钻进，使加在孔底的钻压小于钻具总重（扣除泥浆浮力）的50%。③加接钻杆时，应先停止钻进，将钻头提离孔底80～100mm，维持泥浆循环5min以上，以清除孔底沉渣并将管道内的钻渣吸出排净，然后加接钻杆。加接钻杆时，连接螺栓应拧紧上牢，认真检查密封圈，以防钻杆接头漏水漏气，使反循环无法正常工作。④钻孔过程应分班连续进行，不得中途长时间停止。详细、真实、准确地填写钻孔原始记录，精确测量钻具长度，应注意地层的变化，当与地质报告提供资料不一致时，应及时通知相关人员。

3.2 钢筋笼安放质量控制

为保证钢筋笼安放的质量，首先钢筋笼的制作必须符合设计要求及施工规范规定，主筋箍筋应焊接均匀、牢固。搭接长度及焊缝应符合要求。为防止钢筋笼在吊装过程中变形，对直径和长度较大的钢筋笼。一般在主筋内侧每隔2.5m加设一道直径25～30mm的加强箍，每隔一箍在箍内设一井字加支撑（但需保证井字中间空间足够大，否则在水下浇筑混凝土容易挂住导管），与主筋焊接牢固组成骨架，以便于吊运。主筋与箍筋间隔点焊固定，钢筋笼4个方向主筋上每隔5m设置耳环，用来控制保护层，一般为5～7cm（如图1）钢筋笼外观尺寸控制比孔小11～12cm。

图1 钢筋耳环做法

在下钢筋笼时，应控制其垂直度，不可倾斜与孔壁发生碰撞。若不小心碰到孔壁，刮下浮土造成孔底沉渣超标，需二次清孔。

3.3 砼灌注过程中的质量控制措施

在桩体混凝土浇筑前，采用空气反循环法进行二次清空，以清除下钢筋笼时刮下的泥皮和停钻后的沉渣，并调整泥浆性能指标达到灌注水下混凝土时所需的要求。之后根据配合比，采用拌合均匀的混凝土进行浇筑，混凝土应具有必要的塑性和流动性，坍落度控制在180～220mm为宜，施工时必须严格控制砼的初凝时间，不得早于从首批料灌注开始至全部混凝土灌注完成所需的时间；混凝土中严禁含异物、结块、离析等现象以免出现堵管现象。首批混凝土数量应能满足导管初次埋置深度和封底混凝土的需求。导管底口离孔底的间隙宜为0.2～0.4m，封底后导管埋深1m以上。灌注过程中，对混凝土面标高随时测量，严格控制导管的埋深，拆管尺寸（节数）准确，导管埋深控制在2～6m。

混凝土灌注必须连续，不得停顿。有等待混凝土停歇时，经常提动导管，使混凝土保持足够的流动性。在灌注过程中需拆除顶部导管时，尽可能缩短导管的拆除时间。混凝土灌注后，灌注高度应高出桩设计顶标高1000mm以上，承台施工时将该层浮浆（含杂质的混凝土）凿除，至桩顶标高。混凝土浇筑过程中，当灌注砼的顶面距离钢筋笼底部1m左右，应降低砼的灌注速度。直到砼面上升到距离钢筋骨架底部4m左右时，提升导管使底口，距钢筋笼底部2m以上高度后，恢复正常灌注速度；此外应注意防止提升导管时，导管法兰盘钩挂钢筋笼。可在钢筋笼顶端焊接3～4根防浮钢筋，焊固在钢护筒上。以防止钢筋笼上浮。灌注完成后，混凝土强度增长需要一段时间，如果在其邻近桩位钻孔，钻进过程中容易对已成型的桩身砼造成扰动，影响混凝土强度。因此，在钻孔时应采用跳桩法施工。

断桩是在钻孔灌注桩施工过程中容易出现的严重质量问题。其成因是在灌注混凝土过程中，泥浆或砂砾进入混凝土内，把灌注的混凝土隔开并形成上下两段，造成混凝土变质或截面积受损，从而使桩不能满足受力要求。为防止出现断桩现象，应注意以下几点：①混凝土坍落度不宜过小，石料粒径不宜过大、导管直径的选择必须与桩径相匹配，浇筑混凝土时，应经常上下移动导管，在发生堵管后，切忌将导管提升到最小埋置深度，猛提猛插导管，使导管内混凝土连续下落与表面的浮浆、泥土相结合，形成夹泥缩孔。②浇筑混凝土时要防止混凝土发生离析，冬季施工时应防止集料含水量较大而冻结成块，使得结块卡在导管内，发生堵管现象；③导管提升过程中应计算好导管长度，避免出现导管长度不够，使底口与孔底距离过大，首批灌注的混凝土不能埋住导管底部，从而形成断桩。④在提拔导管时，切忌盲目提拔，将导管提拔过量，使导管底口拔出混凝土面，或使导管口处于泥浆层，形成断桩。⑤避免导管接口渗漏，使泥浆进入导管，在混凝土内形成夹层，造成断桩。⑥避免由于其它意外原因（如机械故障、停电、材料供应不足等）造成混凝土不能连续灌注，中断时间超过混凝土初凝时间，致使导管无法提起，形成断桩。

4 结语

钻孔桩基础因其具有广泛的适用性，成熟的施工工艺及较低的造价而越来越成为国内最为常用的基础类型。施工过程中进行有效的质量控制是确保施工质量的关键，分析钻孔灌注桩，钻孔质量控制的关键因素，对成孔、下放钢筋笼和灌注砼等关键工序易出现的质量问题采取有效的控制，能取得明显的效果。在适合地质条件下选择合适的钻孔工艺，加强质量控制可以更好地发挥各种工艺钻机的优势，创造更多的经济效益和社会效益，值得不断总结和推广。

[1]JGJ94-2008，建筑桩基技术规范[S].

[2]GB50204-2002，混凝土结构工程施工质量验收规范[S].(2011版).

[3]JGJ33-2001，建筑机械使用安全技术规程[S].

[4]JGJ59-2011，建筑施工安全检查标准[S].

[5]GB50202-2002，基础工程施工质量验收规范[S].