谈钻孔灌注桩施工技术及常见质量问题

郭 威

(山西省第一水文地质工程地质队，山西 太原 030024)

谈钻孔灌注桩施工技术及常见质量问题

郭 威

(山西省第一水文地质工程地质队，山西 太原 030024)

主要总结了钻孔灌注桩的施工工艺，针对施工过程中的重点环节指明了技术要求，并对容易产生的质量问题作了深入分析，指出只有严格按照规范要求，仔细安排，认真施工，才是杜绝质量事故的最好方法。

钻孔灌注桩，施工技术，常见问题，原因分析

0 引言

随着我国改革开放的深入和社会经济的发展，大批高层建筑和动车高铁的建设速度日趋激烈。为了更好的向“高”发展，基础施工便成了重中之重。钻孔灌注桩，作为一种既古老又现代的技术手段在当今社会得到了广泛的应用。

1 钻孔灌注桩施工工艺

灌注桩从20世纪50年代出现至今，施工工艺发展已很成熟，对于淤泥、粘土、砂土甚至岩层等各类地层都适用。根据成孔方式的不同，常分为回转成孔灌注桩、冲击成孔灌注桩和旋挖成孔灌注桩。

其中由于旋挖成孔速度快、移动方便、定位准确、效率高，在施工中使用越来越普遍。并且随着科技的发展，旋挖施工领域也越来越广。不仅可以干成孔也可水下施工，还针对不同地层发明了多种钻具，施工深度也从原来的几十米达到一百多米，成桩直径从原来的小直径发展到能完成3 m～4 m的大直径。

钻孔灌注桩一般工艺流程：测量放线→埋设护筒→钻机就位→钻孔(开孔前要制配好泥浆)→清孔→安装钢筋笼(如有注浆管或深测管应同时安放)→二次清孔→下放导管→水下灌混凝土→拔除护筒。

2 施工技术要点和常见问题

2.1 护筒埋设

护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50 mm。埋设时应高出地面300 mm～500 mm，防止杂物和人员坠落。埋设深度：粘土中不宜小于1 m，砂土中不宜小于1.5 m，护筒下端外侧应采用粘土填实；其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求，应保证钻孔下钻过程中浆液不溢出，提钻后浆液能维持在护筒内部。

常见问题：塌孔。

原因分析：1)护筒较短，钻孔过程中，泥浆面低于护筒底，长时间冲刷抽吸作用导致护筒底部坍塌；2)护筒周围未填实，由于长时间浸泡导致坍塌。

2.2 泥浆制备

泥浆在钻孔过程中主要起到润滑、携渣和护壁作用，泥浆的好坏对成桩质量影响很大。除了在粘土和粉粘土层中能自造浆外，其他地层均应制备泥浆。

目前常用的制浆材料为膨润土，常配合火碱纤维素等化学制剂提高性能。泥浆三大指标：比重、粘度、含砂率，合格的泥浆比重应在1.1～1.15之间，粘度为10 s～25 s，含砂率小于6%。此外，制浆还可以选用钻井液，但由于需要设备较多，工序复杂，实际施工中较少采用。

常见问题：塌孔、缩孔。

原因分析：泥浆比重小，容易造成孔内壁坍塌或者缩径，针对不同的地层应合理调整泥浆比重，如易塌孔的砂层等应适当增大比重。

2.3 钻机钻孔

钻机就位时应停放在平稳坚固的地基上，尽量保证转盘和底座水平，钻机应定期校验钻杆垂直度。钻孔过程中应合理控制钻进速度，尤其是软弱地层，应适当减慢钻进速度。施工中严禁超打超钻。

常见问题：斜孔、缩孔、塌孔、卡钻。

原因分析：1)钻机安放不平整或钻杆不垂直，容易造成斜孔；2)钻进过程中碰到探头石或地层软硬程度不同，造成钻头受力不均产生偏斜。如遇此地层应轻压慢转，当已经偏斜时应在偏斜位吊住钻头反复扫孔，使钻杆正直，严重时应回填待沉淀密实后重新开钻；3)钻进速度过快会导致缩孔甚至塌孔，尤其在软塑流塑地层，要严格控制钻进速度，当发现进尺速度变慢且出土量变大，孔深突然变浅，或者护筒内泥浆面忽然上升又骤降，并伴随有气泡冒出，应怀疑为塌孔。钻进过程中发现塌孔，应立即停钻，回填粘性土至坍塌部位以上1 m～2 m，用钻头慢钻尽量挤压粘性土使其能形成新孔壁，当稳定后才能继续施工。当坍塌无法控制时，应立刻用粘性土全部回填，待沉淀密实后再重新钻；4)因根据钻头长度合理安排单钻进尺，严禁超打，对于一些易塌孔的砂层或砂砾层超打很容易造成卡钻。

2.4 钢筋笼制安

钢筋笼制作前要仔细研究图纸，除了要注意配筋外，还要考虑好下料问题，尽可能减少废料、保证搭接长度、主筋每一个搭接面焊口数不大于主筋根数的50%，并且相邻接面距离大于35d(d为主筋直径)。钢筋笼吊放时要保证整体的垂直度，注意吊筋长度。

常见问题：塌孔、桩位偏差。

原因分析：1)钢筋笼底部加强圈应尽量靠下，防止钢筋笼底部钢筋插入侧壁，造成塌孔。在制作时必须设置保护垫块，推荐使用圆环形高强度的混凝土垫块，减少与孔壁摩擦。2)钢筋笼起吊时建议采用多点起吊，严禁单点快速吊起，很容易造成钢筋笼弯曲，轻则挂壁塌孔，重则无法使用。3)因为验桩时桩位中心是选用钢筋笼中心，所以下放后要复核钢筋笼的中心与桩位中心是否重合。但因为是水下施工还有空桩，所以复核经常无法操作，所以我总结以下措施能减小偏差：a.适当加密笼头部位的保护垫块；b.严禁采用一根吊杆，容易造成钢筋笼偏向一边孔壁，应采用双吊筋平稳吊放；c.钢筋笼头虚筋适当外斜，呈喇叭口状，能对钢筋笼居中起到辅助作用。

2.5 二次清孔

首先，钢筋笼吊装完毕后，应安置导管或气泵管二次清孔，清孔后要求孔底500 mm以内的泥浆比重小于1.25，含砂率不大于8%，粘度不大于28 s，而实际施工中应在孔内泥浆循环一定时间，上下比重基本一致后，通过孔口上反泥浆测量。

其次，在钻机成孔时需测量记录成孔深度，灌注前再测量孔深，两者差值叫做沉渣厚度。应严格控制沉渣厚度，具体要求为：1)对端承型桩，不应大于50 mm；2)对摩擦型桩，不应大于100 mm；3)对抗拔、抗水平力桩，不应大于200 mm。

最后，当采用导管二次清孔时，清孔是否彻底还有个窍门：在清孔过程中关闭水泵，看送浆管内泥浆情况，如果泥浆倒吸严重，说明孔内上部泥浆比重大，下部新注入泥浆比重小，即清孔不彻底。这就是现场拆除冲孔设备后，导管口会产生“喷泉”现象的原因，如果清孔彻底，则不会有此现象。

常见问题：桩长不够、桩底夹杂质。

原因分析：二次清孔不彻底，清孔时要严格按照成孔孔深安放导管，保证能达到孔底，而且不建议直接下放到底，导管连接好后，应先提出孔口一定距离，待循环开始后慢慢下放到底。

2.6 混凝土灌注

孔位、孔径、垂直度、孔深、沉渣厚度等检验合格后应立即灌注混凝土。水下灌注混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定；坍落度宜为180 mm～220 mm；粗骨料的最大粒径应小于40 mm且不应超过钢筋最小净间距的2/3。

导管首次使用前，应进行试拼装、试压(即密闭性检查)，试水压可取0.6 MPa～1.0 MPa。下放时导管底部至孔底的距离宜为300 mm～500 mm；在灌注过程中要反复测量和记录孔内混凝土面标高和导管埋深，导管埋入混凝土深度宜为2 m～6 m；灌注最后应控制最后一次灌注量，超灌高度宜为0.8 m～1.0 m，以保证桩头混凝土强度。

除此之外，混凝土灌注还要注意：灌注开始时应使用隔水性能良好的隔水栓，宜采用球胆或是与桩身混凝土强度等级相同的细石混凝土制作，但是注意隔水栓直径不能过大，建议在导管试拼装后进行，隔水栓通过试验确定直径，保证不会在初灌时卡管。还有首盘灌注混凝土要采用大料斗，要有一定的储备量，导管一次埋入混凝土灌注面以下不应少于0.8 m。经综合考虑，采用V=πr2(H1+H2)计算初灌量，其中,r为灌注桩半径；H1为导管距孔底深度，常采用0.5 m；H2为埋管深度，宜选用2 m。当然实际灌注施工中首车混凝土应连续灌入，需要注意的是现场调度在调配车辆时，切记不能把一个桩灌完的剩灰当成初灌使用，因为不好确定剩余量。

常见问题：塌孔、钢筋笼上浮、断桩。

原因分析：

1)灌注前应根据混凝土来料时间提前安排，因为清孔后孔内泥浆比重降低，如果待灌时间过长或灌注中等待时间过长很可能产生塌孔，所以针对一些松散易塌孔地层，要适当提高泥浆比重。

2)建议采用钢管制作的活动吊杆，不要用钢筋焊接吊放，吊杆不仅能多次使用降低吊筋成本，而且在钢筋笼上浮时很容易及时发现，方便采取补救措施。钢筋笼上浮常见原因：

a.抽拔导管时挂笼，此时应下放、旋钻，慢慢抽拔，切忌用猛力强提；

b.半截笼时浮笼常发生，由于笼子下方混凝土已灌入一定时间，表面可能形成硬壳或者慢慢初凝，由于其顶托作用将钢筋笼浮起。此种情况应注意在混凝土顶面接近钢筋笼底部2 m～3 m时就放慢灌入速度，并且减少导管埋深。当混凝土顶面没过钢筋笼底面2 m～3 m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上，再正常灌注。当已经发现钢筋笼上浮时，应立即停止灌注，并测量混凝土面标高计算埋管深度，减小埋管并尽量提升至钢筋笼底部以上。而且导管在混凝土中应先快拔慢插(保证最小埋管深度)，重复操作可起到让钢筋笼下落的作用。

3)断桩在灌注桩施工中可以说是最严重的问题了，可能产生的原因总结如下：

a.灌注完后导管清洗不干净，造成下次使用时，导管内壁摩阻力增大。在混凝土和易性和流动性不好的情况下，很容易和导管抱死造成堵管以至于断桩；

b.测量错误拔脱导管，造成灌注过程中夹泥而断桩;

c.导管安放长度不够，也就是灌注时导管距孔底较高，会导致孔底混浆和初灌无法淹没导管而断桩；

d.导管埋深过大，很可能由于混凝土初凝或导管挂笼而无法拔出，由此产生断桩；

e.导管密封性不好，由于进水会使导管内混凝土离析夹水而堵管造成断桩，此项应注意密封圈的完好性并在安装时上紧；

f.灌注时间过长，孔内坍塌，造成桩身夹泥而断桩；

g.由于客观原因，而造成灌桩不得不中断，比如降水造成车辆无法进入或者外部人员阻工，所以灌注也要加强管理，选择合适的时间和天气。

3 结语

钻孔灌注施工中重点就在混凝土灌注，它可能出现的问题很多，而且造成的后果和损失也是最大的。经过我多年的施工经验发现，钻孔灌注桩虽然不是一门技术含量很高的工艺，但是它对细节的要求却是非常严格的，使人很可能由于一点点的疏忽而付出惨痛的代价。因此在钻孔灌注桩施工中必须严格按照规范工序操作，只有仔细认真，才是杜绝质量事故的最好方法。

[1] JGJ 94—2008,建筑桩基技术规范[S].

[2] 牛水云,马丽萍.浅谈钻孔灌注桩桩基施工常见问题及处理措施[J].山西建筑,2008，34(25):140-141.

[3] 刘伟春.浅谈钻孔灌注桩基础施工质量常见问题及处理方法[J].建筑学研究前沿,2012(7)：26.

Discussion on bored pile construction technologies and common quality problems

Guo Wei

(Shanxi1stHydraulicGeologyEngineeringGeologyOffice,Taiyuan030024,China)

The paper summarizes bored pile construction technologies, points outs its technological demands in light of construction points, analyzes its quality problems, and finally puts forward best methods of avoiding quality accidents, such as strictly following norms, carefully arranging work, and carefully construction.

bored pile, construction technology, common problems, causes analysis

2015-01-05

郭 威(1986- )，男，助理工程师

1009-6825(2015)08-0109-02

TU473.14

A