浅析桥梁工程施工中钻孔灌注桩的质量控制

徐海峰

【摘 要】在桥梁工程施工中，钻孔灌注桩因其对各种土层的适应性强，无挤土效应，承载力高等优点，在基础工程中发挥了重要作用，得到了广泛应用。但是钻孔灌注桩施工作业工序较多，任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度，甚至造成巨大的经济损失，影响建筑物的安全使用。本文通过对钻孔灌注桩施工工艺的阐述，分析了影响桩基成孔、成桩质量的主要因素，并对施工过程中的质量控制措施提出见解。

【关键词】桥梁工程；钻孔灌注桩；施工工艺；质量控制

1、引言

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（300～20000kN），因而在桥梁基础工程中得到广泛应用。

但由于桩基施工的环节较多，技术要求高，工艺较复杂，施工过程无法观察，因此任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度，甚至造成巨大的经济损失和不良的社会影响。

因此，在桥梁工程施工中，要求桩基施工队伍在技术措施上要落实到位，加强细节管理，重视施工过程中每一个环节的质量控制，力争将隐患消除在成桩之前。

因此，在开工前要认真熟悉设计图纸及有关技术规范、验收标准，核查地质资料，对钻孔桩在作业过程中可能会发生的问题进行分析，细化质量检验标准、具体实施方案和隐蔽工程施工的控制措施，以便有效地对桩基础施工过程进行质量管理。避免出现较大质量病害，如塌孔、断桩、混凝土离析、夹层、桩长不足等严重质量事故。本文从以下几方面探讨桩基工程质量控制的要点。

2、钻孔桩基本工艺流程

测放轴线→机架就位组装→埋设护筒→造浆钻孔→清孔→钢筋笼安放→下导管→灌注混凝土→拆除护筒→成桩→桩头处理（图1）

3、成孔质量控制

成孔是灌注桩施工中的一个重要部分，其质量如控制得不好，则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等，还将直接影响桩身质量和造成桩基承载力下降。因此，在成孔的施工技术和施工质量控制方面应从以下几项工作着手。

3.1采取隔孔施工方法

钻孔灌注桩是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且钻孔灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，根据设计图纸，如桩的间距较密，在充分研究后，可采取隔孔跳打的方法施工，采取较合适的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。

3.2桩身成孔垂直度

这是钻孔桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大桩机的支承面积，确保桩机稳固，在施工过程中经常用吊垂法校核钻架及钻杆的垂直度，并在成孔后下放钢筋前用探孔器进行检测。

3.3桩位、桩顶标高和成孔深度

1）通过钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔深度：由于施工时土体自然地坪的标高存在一定的高差，施工前，对场地先进行平整，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后就及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔深度是否达到设计要求。

2）测绳复核成孔深度：虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当，或在提钻时碰撞了孔壁，就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大的困难，有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此，在提出钻具后安排专人用测绳复核成孔深度，如测深比钻杆的钻探小，就要重新下钻杆复钻并清孔。

为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象，除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外，还根据不同土层情况对比地质资料，随时调整钻进速度，并描绘出钻进成孔时间曲线。当钻进粉砂层进尺明显下降，在软黏土钻进最快0.2m/min左右，在细粉砂层钻进控制在0.015m/min左右，两者进尺速度相关很大。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小，在施工过程中要经常复核钻头直径，如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。

3.4清孔后泥浆指标

清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。

清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的黏结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净，这就是泥浆的排渣和清孔作用。

从泥浆在混凝土钻孔桩施工中的护壁和清孔作用，我们可以看出，泥浆的制备和清孔是确保钻孔桩工程质量的关键环节。因此，对于施工规范中泥浆的控制指标：黏度测定17～20s，含砂率≤4%，比重1.10～1.20g/cm3，胶体率≥90%等。

在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制，不能就地取材，而要专门采取泥浆制备，选用高塑性黏土或膨润土。

4、钢筋笼安制

鋼筋笼制作前，对进场的钢筋取样复试合格后，方可下料施工。根据设计图纸制作钢筋笼，吊装时通过钢筋笼的吊环长度来控制钢筋笼的安放长度，以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。

1）钢筋笼的制作按规范要求进行，运至施工现场时无明显变形。钢筋笼顶加一道加强筋。

2）安放钢筋笼：吊装就位时，按制作要求，先下后上逐一吊装焊接，吊装时防止变形，应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量，对焊接不符合要求的焊缝、焊口则要进行补焊，焊接长度满足设计规定。

钢筋笼吊放过程中注意不要碰孔壁，以防坍孔并带入杂物。安放高程到位后，立即用吊筋固定。

吊筋下口勾在加强筋上，上口固定在机架上。吊筋的长度根据机架平台高程和桩顶高程确定。调整钢筋笼中心至桩中心，用短钢筋将其固定在钢护筒上。

当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象，应停止吊放并寻找原因，如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的，应提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜而造成的，则要求进行复钻纠偏，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。

5、安放导管

一般工程采用内径ф300mm，壁厚5mm的钢导管进行灌注混凝土，使用前应进行试拼装、试压，试水压力为0.6～1.0MPa，以避免导管进水。导管连接为卡口式连接，连接处保持密封可靠。导管居中插入，导管底至孔底距离约25～40cm。

6、二次清孔

由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内，处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部，最终不能被混凝土冲击泛起而成为永久性沉渣，从而影响桩基工程的质量。

因此，必须在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔。清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。当孔口返浆比重及沉渣厚度符合规范或设计要求后，应立即进行水下混凝土的灌注工作。

7、成桩质量控制

1）为确保成桩质量，要严格检验进场原材料的质保书（水泥出厂合格证、化验报告、砂石检测报告），如发现实样与质保书不符，应及时取样进行复查，对不合格的材料，严禁用于混凝土灌注。

2）混凝土配合比设计：在进行混凝土配合比设计时，应根据季节特点、施工方法、运输方式、运输距离等综合考虑，通过试验室确定。混凝土入孔坍落度宜为180～220mm，含砂率控制在40%～50%，单位水泥用量不小于370kg/m3，水胶比不宜大于0.6。总之，水下混凝土必须具有良好的和易性，粗骨料的最大粒径不得大于导管内径的1/6～1/8和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且应小于40mm。为改善混凝土的和易性，水下混凝土宜掺外加剂，其掺量由试验确定。

3）灌注施工：灌注时在漏斗底设置可靠的隔水栓，其直径应与导管内径相配。当漏斗中存备有足够数量的混凝土后，迅速提起塞球。首批混凝土数量应满足初始埋置深度（≥1.0m）和填充导管底部间隙的需要。

在浇灌过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗的导管，避免在导管内形成高压气塞。在施工过程中严格监控机械设备，确保运转正常。

导管的埋深是保证灌注桩施工质量的重要环节，如埋深过小易造成断桩，一般控制在4～6m为宜。在灌注过程中，要严格把握施工速度和时间，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之间且不得小于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。

导管提升时测绳实测混凝土高度为依据，而不应根据混凝土灌注方量进行估算，因为在不同的孔深处地质条件不同，其扩孔系数不同。在混凝土灌注初期应尽量放慢浇灌速度，因为混凝土拌和物具有流变性，如灌注速度过快，混凝土在孔内上升时对钢筋笼产生的摩擦力大大增加，容易造成钢筋笼上浮。

当混凝土面接近钢筋笼底部时，应控制导管的提升高度，一般不超过0.85m/min；当混凝土面已进入钢筋笼时，应尽量减小导管埋深，边提升导管边灌注混凝土；当混凝土面进入钢筋笼1～2m时，导管埋深应控制在2～3m。

整个灌注过程中应保持连续施工，技术人员及时测量混凝土面上升高度，计算导管埋深，及时拆除导管。灌注接近桩顶时，控制最后一次灌注量，使成桩高度比设计标高高出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，保证设计桩顶混凝土新鲜且强度满足要求。

8、施工过程中的几个控制要点

为保证施工质量，应严格按照操作要点和顺序进行。施工过程中，随时检查施工参数、施工工艺及质量记录，并对每根桩进行质量控制。在施工过程中主要通过以下4个方面来进行控制。

1）成孔施工：

①按图纸规定尺寸和长度进行施工。

②所用护筒长度要适应地基条件，保证孔口不坍塌及不使表面水进入孔内，并保证孔内混凝土高程。护筒平面位置的偏差小于5cm，桩轴线误差小于1%。

③钻孔应连续施工，桩中心距在5m内的桩待混凝土灌注完成24h后，才允许施工下一根桩。

④用孔规检测孔的垂直度及孔径。

⑤确保清孔泥浆的相对密度在1.10～1.20g/cm3之间，粘度17～20s，含砂率<2%。

2）钢筋笼制作与安放：

①保证桩的完整性、桩位、桩长符合设计要求。

②严格控制钢筋笼质量，不符合规范和设计要求的钢筋笼禁止使用，钢筋笼底面高程允许偏差为±50mm，钢筋笼用钢筋限位控制钢筋保护层厚度。

③钢筋笼节与节之间搭接长度，单面焊长≥10d（d为主筋直径），焊接时上下钢筋笼应保持其同轴度。

④灌注桩的实际浇筑混凝土量不小于计算体积，混凝土面高程高出桩顶设计高程不少于0.5～1.0m。⑤桩头与底板（或立柱等）结合部，清除表面浮渣和松动石子，确保良好结合。调整钢筋的位置，使保护层厚度准确。

3）加强施工原始记录数据的管理，施工过程中的各项记录派专人负责，做到施工记录与实际情况保持一致。

①钻孔灌注桩成孔施工记录。

②钻孔灌注桩水下混凝土施工记录。

③隐蔽工程验收记录。

④混凝土配合比，坍落度抽查，试块编号记录。

4）质量检测：根据招标文件要求以及工程实际情况，灌注桩的质量检测采用如下4种检测方法。

①每根桩留取3组试块，标养28d做抗压强度试验。

②采用低应变动力法检测桩身的完整性，检测数为全部成型桩基。

③选用高应变动力法检测单桩承载力，其检测數根据设计规定。

④桩基检测委托具备相应资质的专业检测机构进行。

9、结束语

钻孔灌注桩的整个施工过程属隐蔽工程，质量检验比较困难，要保证钻孔灌注桩的成桩质量，必须有严密的组织管理和科学调度。

所有操作人员均应通过岗前培训，同时，应认真执行技术交底，使一线施工人员充分掌握各道工序的工艺流程和质量控制要点。对可能出现的质量隐患采取合理的预防和处治措施，只有这样，桩基的施工质量才能得到保证。

参考文献：

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[2]杨海东.桥梁钻孔灌注桩质量缺陷的防治措施[J].中国高新技术企业，2008（5）.

[3]于英梅.桥梁钻孔灌注桩施工质量控制要点之我见[J].中国科技信息，2010，（01）：65-66.