钻孔灌注桩施工工艺要点与质量控制研究

薛金泉

中泛建设集团有限公司（361000）

钻孔灌注桩施工工艺要点与质量控制研究

薛金泉

中泛建设集团有限公司（361000）

随着我国建筑建设的蓬勃发展，对工程建设质量的要求越来越高，钻孔灌注桩的施工技术也发生了变化。笔者参建了厦门某大型综合楼工程，现结合在软土地区粉砂层作为桩端持力层的工程实践对影响钻孔灌注桩质量因素的钻孔垂直度、孔深、孔径、泥浆、砼灌注、桩头质量等方面进行分析与研究。

钻孔灌注桩；施工；质量控制

1 工程地质概况

厦门市某工程项目为商业综合体,地下2层,地上18层（7层以上为酒店），其中地上1～4层为商业裙楼，建筑面积12.60万m2，工程造价3.39亿元。该地基土性质较差，抗剪强度低，承载力小,在以往的工程建设中，通常采用技术成熟、质量可靠、经济合理的预制方桩基础。该场地属于滨海淤积平原，地形平坦开阔，地势较低，地层分布较稳定，尤其是作为桩端持力层的③1层中密状粉砂广泛分布，埋深适中。根据勘察资料显示，30m以内浅土体通常可划分为9个工程地质层，各土层的岩性特征及承载力参数见表1。

表1 地基土岩性特征及承载力承数一览表

2 钻孔灌注桩承载力分析

该工程获得以前的试桩结果见表2中序号①、②所示，该结果表明，钻孔灌注桩具有较低的承载能力，这个结果远远不同于勘察报告估算中的承载力结果，常见的误差值通常能达到30%～40%之多。这么大的误差值表明施工过程中桩基的质量是有问题的。下面针对施工过程中的钻孔灌注桩存在的问题进行探讨。

3 钻孔灌注桩的施工质量分析及对策

在钻孔灌注桩的施工过程中，施工单位应遵守国家规范。在施工现场中，地质的不同及施工单位在施工过程中不能做到全面兼顾，使得不同施工现场的钻孔灌注桩具有不同的承载力。基于此种情况，施工单位在进行钻孔灌注时，必须加强质量控制工作，即施工的质量控制的目标要满足以下几个: 1）成桩过程中如桩位、桩长、桩径、成桩材料的质量以及孔底沉渣等质量指标。2）预留符合规范的混凝土试块强度。3）桩身须是完整的、质地均匀的桩身具有良好的连续性,此外，不存在夹泥或者断桩的问题。4）施工单位的桩要具有符合验收指标的极限承载能力[1]。

循环钻机成孔的施工流程为:钻孔准备工作的场地平整→孔位及护篱的埋设→钻机就位→钻机执行钻孔工作→提钻→钻孔的第一次清洗→钻孔首轮检测→吊放钢筋笼→将导管下放到钻孔中→进行第二次清洗→实施在水下灌注的方法灌注混凝土→将导管拔出，完成桩的制成工作。在这几个环节中，以下是特别需要注意的。

表2 钻孔灌注桩静载荷试验成果表

3.1 孔的垂直度

钻孔灌注桩的垂直度是保证承载力的重要一环。产生斜孔或弯曲状孔的原因主要是:1）钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致；2）地面软弱或软硬不均匀时；3）土层中夹有大的孤石或其他硬物等情形。对于这些情况，施工前必须认真作好准备，将场地夯实平整，轨道枕木宜均匀着地；在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入孤石时，钻速要打慢档。另外,安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。

3.2 孔深

是否已经达到了设计中要求的钻孔深度，对灌注桩的承载能力有着较大的影响。首先这是因为测绳本身是存在误差的，其次不均匀的地质情况很可能会导致桩的深度测量产生错误判断，通常桩端持力层在有较大的起伏变化时会出现这种情况。此外，测绳在水中长久的浸泡会有一定的收缩，故而需要在施工的场地或者其附近的地面上预留一个长度标记,当成测量准绳来减少孔深测量的误差，并核实终孔。在地质层分布不均匀时，地层面会有较大的起伏变化，设计、施工及质检这三个部门都应当对其进行严格考察并予以重视。将设计同实时的地质及地层情况进行比对，综合考虑桩端的持力层等高线层及地质破面层等因素，保证孔深满足指标规范及设计要求。

3.3 孔径

遇到淤泥质软弱土层或流塑状态的黏性土层时，容易造成缩颈现象，而使孔径达不到设计要求，造成桩的截面缩小，承载力降低，桩身抗压强度不够。另外，孔径达不到要求，导致钢筋笼无保护层，桩的抗压弯能力削弱或丧失。纠正办法:当钻具在上拉下放感到受阻或放钢筋笼困难时，应采用大一级钻头扫孔一次;也可采用处理孔斜的导正器法，在导正器上焊一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。

3.4 泥浆

在钻孔灌注桩的施工中，无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥，泥浆质量都是重要因素。影响钻孔灌注桩成桩质量的泥浆的性能指标主要是比重和黏度，泥浆质量差，其后果是:

1）若泥浆过稀，形成不了护壁泥膜或形成的泥皮黏附力差，易于脱落，导致孔壁稳定性差，易产生塌孔或缩颈，同时携渣能力也不够，影响桩端承载力的发挥。

2）若泥浆过稠，比重大，含砂率高，则孔壁会形成一层厚厚的泥皮，形成的泥皮质量差、厚度大，无形之中减少了桩径，大大降低桩的侧摩阻力。

3）稠浆黏附在钢筋笼上并逐渐沉积，极大地影响了钢筋及混凝土的握裹力。钢筋笼上如有较大占比的泥浆,会增大混凝土在水下灌注的阻力，降低混凝土的流动半径，如此桩心的位置会堆积很多混凝土骨料，而在钢筋笼外属于基本上没有骨料留存的情况，这样对桩身的质量造成较大的负面影响，此外，桩的侧面摩擦阻力也会受到限制，从而影响整个桩的施工质量。故而在施工过程中，需要督促施工单位严格的遵守质量控制规范，做好泥浆质量的把关。泥浆的比重及黏度必须严格依照施工现场地下水位的高低程度及地层稳定的情况进行合理的确定，如果地下水位比较高，那么泥浆的比重及黏度都可以设定的大些，以防止钻孔坍塌，然而不能随意的加大，如果过大也是不合适的，比重一般在1.1～1.2,黏度范围在18～25 s较为合适。钻孔施工结束后,施工单位在进行钻孔首次清洗的过程中，不能间断对钻孔的泥浆补充，从而置换出钻孔中质量较差，含砂量大的泥浆；在第二轮清洗钻孔时可以采取泵吸反循环式而非正循环式的清洗方式，这是因为正循环的清洗方式需要将沉渣及泥团排出，要求泥浆的占比及黏度都比较大，另外，正循环的清洗方式速度比反式要慢得多。钻孔工作完成后的验收工作中，监理人员必须严格依据钻杆及钻头或者是测绳来判断钻孔深度，即测绳总长度及商都剩余长度的差值为钻孔深度；此外，对钻杆、钻头以及测绳长度的测量准确性也要严格把关，坚决避免采取超深的方式来抵消孔底淤积。

3.5 孔底沉渣

孔底沉渣是影响桩承载能力的重要因素，有关规范规定，水下灌注桩桩底沉渣厚度对端承桩不得超过100mm、摩擦桩为300mm，但在施工过程中，常有不少桩的桩底沉渣仍满足不了要求。究其原因,造成沉渣过厚的主要原因是发生塌孔时，清孔时间不足，或是由于泥浆性能不符合要求，泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难以将沉渣浮起。沉渣过厚使桩底存在软弱隔层，导致桩端承载力丧失殆尽。

3.6 混凝土灌注

1）检查验收进场原材料的质保。（水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告)，如发现实样与质保不符，应立即取样进行复查，对不合格的材料(如水泥、砂、石、水质)，严禁用于混凝土灌注桩。2）检查施工单位在混凝土灌注前是否利用导管进行第一次清孔工作，结果是否符合规范要求。3）灌注前对桩孔质量、回淤沉砖厚度、泥浆指标、桩底标高进行全而检查。4）控制原材料配合比、坍落度、碎石应控制不宜大于导管内径的1/6～1/8和钢筋最小净距的1/4，以20～40 cm为宜，骨料级配合理，坍落度宜控制在18～22 cm之间。5）控制第一批混凝土量，检查混凝土的初存量能否保证首次填充的混凝土入孔后，使导管埋入混凝土的深度大于1m。混凝土导管的第一节底管应不小于2.5m。在灌注过程中，导管埋深宜控制在2～4m之间。浇灌混凝土时，要求承包人按施工规范控制导管最小埋置深度，做好导管长度记录，每次拔导管前必须实测导管实际埋深，防止脱管，这项是防止断桩的基本控制措施，现场监理旁站时要经常检查记录。6）钻孔桩灌注混凝土过程必须连续灌注，一次完成。7）采取隔孔施工程序。8）当浇筑至钢筋笼底部时，现场监理、承包人及浇筑指挥人员(技术人员)要注意观察钢筋笼有无上浮情况，一般进入钢筋笼底部时，应适当放慢浇筑速度；当发生钢筋笼上浮时，应采取加压措施，防止情况发展；出现异常情况，承包人、现场监理要如实做好记录，及时向总监代表报告[2]。

3.7 桩头质量

有关规范规定当凿除桩顶浮浆层后，应保证设计的桩顶标高及桩身混凝土质量。在钻孔灌注桩施工中，要想保证桩头的质量，必须控制好最后一次灌注量，桩顶不得偏低，凿出浮浆高度后必须保证暴露的桩顶混凝土达到设计强度值，这就要求灌注混凝土的高度要超过桩顶标高50 cm。在实际施工中，超灌量控制不当是经常存在的问题，超灌量过大，造成浪费，超灌量不足，桩质量不能得到满足。另外，在开挖桩头检测时发现，由于桩顶混凝土与孔内泥浆有直接接触，里面有时会裹有泥砂和浮浆等杂质，对桩头质量产生极大影响。

4 桩基质量检测

钻孔灌注桩施工发生质量事故，往往出现在混凝土浇筑过程中，而且很难处理，有些桩基甚至无法弥补，所以应加强各个环节的控制，尽量避免事故的发生。一旦发生质量缺陷或事故，监理人员首先应以“质量通知单”的形式通知施工单位，要求停止有质量缺陷部位和与其有关联部位及下道工序的施工,必要时还应要求施工单位采取防护措施，并应迅速分析原因，采取果断措施进行处理。工程实践表明,钻孔灌注桩的承载力与施工质量密切相关，因此，除了在施工过程中应加强质量监控外，还必须重视桩基质量的检测与验收工作。

4.1 成桩完毕的监理程序

1）检测桩位偏差是否满足设计与规范要求。

2）随机无破损检测或钻探取芯试验结果是否满足设计与规范要求，并旁站对桩基质量检测的其他检测过程。

3）检查试块混凝土强度是否满足设计与质量评定标准。

4）分项工程完工验收，进入中间交工计量。

4.2 质量检测

质量检测可检验钻孔灌注桩成桩后承载力能否达到设计要求，这是决定能否进行下一道工序施工的一个关键环节，往往会出现检验合格而实际却发生质量事故的情形，除人为因素弄虚作假外，客观来说是检验手段不当所致。目前，检测钻孔灌注桩合格与否的方法有静载荷试验法、取芯法、低应变动测法、高应变动测法、声波透射法等，通过检测，当发现桩身浅部有缺陷时，可采用开挖验证；当发现桩身深部有缺陷或桩身混凝土质量有问题时，可采用钻芯法验证；当单桩承载力不能满足设计要求时，应分析原因，并经确认后扩大检测范围，确保不留下安全隐患。

5 结语

当前我国钻孔灌注桩的施工技术比较成熟，其过程控制较为复杂,施工时使用的钻孔设备不同，其控制方法也会有所差异，鉴于此，除上述几点控制方法外，一般还应注意控制施工场地的平整度和钻机就位情况。项目施工人员应认真学习先进的钻孔灌注桩施工技术，掌握相关技术的操作规范，理解施工图纸的设计意图与技术操作标准，不断提升自身技术水平与专业素质，按照已经审批好的设计图纸展开施工操作。在施工过程中应注意过程控制与施工准备，采取科学方法预防施工问题。

[1]赵雪涛,牟善红.钻孔灌注桩施工质量控制[J].价值工程, 2010(15).

[2]滕国华.钻孔灌注桩质量控制要点及缺陷的防治办法[J].科技信息,2011(19).

[3]罗志新.浅谈高速铁路钻孔灌注桩施工质量控制要点[J].山西建筑,2010(16).