浅谈钻孔灌注桩孔底沉渣厚度的控制

贺勋

摘要：通过工程质量问题分析，说明孔底沉渣对钻孔灌注桩的承载能力有着至关重要的影响，进而从钻孔、清孔、灌注混凝土等环节论述了钻孔灌注桩沉渣厚度控制的控制要点及对策。

关键词：钻孔灌注桩；孔底沉渣；控制

引言

诸暨市位于浙江绍兴地区，地质条件较差，多位于河谷冲击平原、沟谷及山前平原、丘陵前缓坡地段，地形有起伏，上部多为厚约5-15m不等的冲洪积层、残坡积层，岩性以粉质粘土、圆砾、含粘性土碎砾石为主，下伏为砂岩、砾岩、粉砂岩等，建筑物基础通常通过打桩处理。本项目为高架桥建设，桥梁桩基按嵌岩桩设计。在桩基施工过程中，桩底沉渣厚度的控制是施工质量控制的关键，沉渣过厚不仅会造成桩基承载力不足，还会造成建筑物的过大沉降，通过本项目部桥梁工程桩基施工过程中遇到的问题进行分析，对钻孔灌注桩沉渣厚度控制的控制要点及对策进行探讨。

1 工程实例

1.1工程概况及工程地质情况

03省道东复线诸暨江藻至王家井段工程第3施工标段：路线起点桩号K20+000，终点桩号K30+220.512，路线长度10.221km，其中K28+275.2大唐分离立交桥全长987米，桥梁配跨为（4×35）+（35+50+35）+（3×32+28）+（35+50+35）+（4×35）+（4×35+27）+（27+4×35）米，主桥上部结构采用现浇预应力砼变截面连续箱梁，引桥采用27米、28米、32米、35米现浇连续梁，下部结构采用H墩、承台接钻孔灌注桩基础；冠山溪、草塔莼塘、五泄江中桥237.06米/3座，涵洞50道。计划工期24个月，计划开工日期2014年4月1日，计划交工日期2016年3月31日，工程造价2.93亿元。拟建场地土层分层（以孔位里程：K28+151.00为例）主要以卵石层为主。

根据拟建桥梁地质条件及建筑物荷载情况，桥梁基础设计采用钻孔灌注桩，桩径为￠120和￠150两种，总桩数275根，桩长为15米～28米不等，桥台单桩轴向受压承载力容许值不小于3000KN，桥墩单桩轴向受压承载力不小于3800KN。桩身采用C30砼， 桩端持力层为中风化岩层桩基埋置砂岩不小于2.5D。

1.4 孔底沉渣过厚原因分析

1.4.1护壁泥浆选用不当

根据建筑施工手册规定：泥浆护壁成孔灌注桩除在粘土层中可以原土注水造浆护壁外，均应人工制备泥浆。但是实际施工中施工队就是采用原土造浆护壁的形式，且在施

工进入各类地基层中没有按规定测定泥浆各项指标，这种施工方法就容易出现塌孔现象及钻孔过程中清渣困难。

1.4.2清孔清渣程度不足

首先，由于泥浆指标控制不当，且为避免塌孔，清孔程度不够，未能将孔底钻渣清除干净；另外，由于工地施工用水紧张，为节约用水孔内泥浆置换不充分，也是造成孔

底沉渣厚度过大的主要原因。

1.4.3施工历时过长

施工工序间不紧凑，一次清孔结束至砼灌注间隔时间过长，加上施工单位对二次清孔不够重视，二次清孔只是个形式，导致孔内泥浆中的砂粒沉淀，泥浆失水、沉淀。

1.4.4砼初灌量不足

建筑工地的贮料斗的容积仅为0.8m3左右，根本无法满足初灌量能使导管一次埋人

混凝土面以下0.8 m以上的要求；

2. 控制孔底沉渣厚度的措施

孔底沉渣值的多少对于钻孔灌注桩的承载能力有着至关重要的影响。根据试验实测资料表明，桩的承载能力随着沉渣值的厚度而改变，当沉渣的厚度超过一定数值时，桩端极限阻力Qp则由沉渣性质来决定，而与持力层土质无关。为此，现行施工验收规范对钻孔灌注桩孔底沉渣厚度提出了更高的要求。JTG/TF50-2011规定，钻孔灌注桩孔底最大沉渣厚度允许值为：端承桩≦50mm；摩擦桩≦150mm。因此，减少孔底沉渣值，把

沉渣值控制在一定数值范围之内，是钻孔灌注桩质量控制的一个重要课题。

2.1选择合适的钻孔机具及钻孔方式

根据施工地段的工程地质勘察资料，选择合适的钻孔机具。对土层松软、易坍塌的

桩位，应尽量避免采用振动大、负压过低的施工机具和工艺方法。 冲击钻钻进速度与钻进深度、土质、钻头型式、供浆压力和供浆量等要素有关，钻进时应根据这些要素以适宜的冲击速度进行钻进，并随着土层的变化及时进行调整，使钻进时成孔的泥、砂、砾和渣料能随着泥浆畅通排出孔外。

2.2选择合适的钻孔泥浆指标

钻孔灌注桩主要靠泥浆的静压力来平衡土对孔壁的压力。因此，在施工过程中，应

根据钻進过程中各土层的情况，选择合适的钻孔泥浆指标，确保在孔壁形成有效的泥皮保护层。钻孔灌注桩成孔时的泥浆，除了起护壁作用外，还是重要的排渣媒介。泥浆悬浮粘渣的能力与泥浆的密度、粘度、含砂率和胶体率紧密相关，其中泥浆的密度则是主要的。为了让钻进过程中的泥、砂和石屑排出孔外，钻进时应根据土层的变化和钻进的深度调整泥浆的密度。

根据施工规范及施工经验，当采用冲击钻成孔工艺时，在粘土和亚粘土土层中，泥浆的密度应控制在1.1一1.2；在砂和较厚的夹砂层中，泥浆的密度应控制在1. 1-1.3；

在穿过砂夹卵石层或容易塌孔的土层中时，泥浆密度应控在1.3一1.5；风化岩层中泥浆密度在1.2-1.4。根据建筑施工手册规定：除在粘土层中可以原土注水造浆护壁外，均应人工制备泥浆。泥浆制备原料一般选用高塑性粘土或膨润土，并符合以下要求：泥浆胶体率不小于90%泥浆、含砂率小于4%，粘度10～25s。同时根据不同要求可以掺入适量的外加剂，提高泥浆胶体和稳定性，增加护壁作用。

2.3确保清孔彻底、充分

清孔的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。因此，必须确保清孔彻底、充分。

2.3.1一次清孔

灌注桩成孔至设计标高或预定层面后，应充分利用钻杆或送浆管在原位进行第一次清孔，一次清孔的目的是将孔内的颗粒状物排出孔外，减少孔底沉渣，节省二次清孔时间。本次清孔一般不需调整泥浆密度，因为如果将泥浆密度过早调低，在吊笼过程中泥浆里的颗粒会很快沉淀，影响到二次清孔的效果，一般泥浆密度保持在1.2-1.4之间，

在测得孔底沉渣厚度小于50mm时，及时抓紧时间吊放钢筋笼。

2.3.2二次清孔

第一次清孔是在终孔后进行，经过安放钢筋笼、焊接、下放导管等过程，一般需要4h，在这段时间内，由于孔内泥浆处于静止姿态，原来悬浮在泥浆中的泥、砂砾和石屑会沉人孔底，同时，安放钢筋笼和导管时也会擦碰孔壁，而使泥砂落孔内，为此，在砼灌注前利用导管进行第二次清孔。二次清孔应做到边循环清孔边测孔底沉渣，当孔底沉渣厚度符合设计及规范要求时，再在循环中调整泥浆各项指标，终止清孔泥浆指标一般控制在以下范围：相对密度在1.05～1.10之间；粘度为16～20S；含砂率<4%。当测得

泥浆各项指标均符合规范要求后，应立即进行水下砼的灌注工作，在等待砼过程中应继续循环清孔，直到砼到场后装料斗灌注。

2.4 选择合适的清孔方式

施工过程应根据不同的钻孔方法、施工设备、设计要求及地层条件，来合理选用清

孔方法。

2.4.1抽浆法清孔

抽浆法清孔较彻底，且清孔速度快，可适用于各类土层、各种钻孔方法的摩擦桩或

支承桩，尤适宜于采用反循

环钻孔及孔底沉渣颗粒较大桩孔的清孔。但在孔壁易坍塌的桩孔中应谨慎使用 ，以防坍孔。

2.4.2换浆法清孔

对采用正循环钻进、以粘性土及细颗粒砂性土层为主的桩孔可采用换浆法清孔。采

用该法清孔不易引起坍孔，但清孔速度慢，须控制好泥浆指标及清孔时间，否则清孔效果难以保证。

2.5准确测定沉渣厚度

沉渣厚度测量必须使用正确的测量方法，测量方法不当，造成沉渣厚度误判，就不能对沉渣厚度进行有效控制，要准确测量孔底沉渣厚度，首先需准确测量桩的终孔深度，桩的终孔深度应采用丈量钻杆长度或钢测绳的方法测定，钻杆长度或钢测绳长度应采用标准的卷尺进行复核。沉渣厚度=终孔深度-清孔后深度，清孔直至沉渣厚度满足规

范要求。目前沉渣厚度的检测方法有：测绳（重锤 ）检测、取样盒检测和沉渣仪检测。

2.6确保混凝土首灌量

水下混凝土初始灌注时，为了避免和减少从导管下口涌出的混凝土与孔内泥浆杂混和，确保桩身混凝土质量，首灌时除了要求贮料斗内的混凝土与导管内泥浆面与面之间设置隔水栓外，《建筑桩基技术规程》还规定"应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下0.8 m 以上"。首灌量应根据孔径、孔深、泥浆浓度、导管直径、导

管底端离孔底的距离等要素，应用连通管的原理通过计算确定。施工时尽量增大混凝土首盘初灌量，首盘混凝土至少保证埋管深度0.8m以上，且第二盘连续灌注，以增大混凝土对孔底残余沉渣的冲击力，使孔底沉渣在不间断的冲击下顺利排出孔外。在确保清孔效果的同时，应加强工序连接，提高工作效率，尽量缩短清孔至砼灌注之间的时间。

3 结语

虽然影响钻孔灌注桩孔底沉渣厚度的因素较多，但只要在施工中根据具体施工工艺、机具设备及土层条件，认真分析、研究，并采取有效的控制措施，加强施工检测，

完全可以将孔底沉渣厚度控制在规范允许范围内，确保钻孔灌注桩的施工质量及承载能力。

参考文献：

1、JTG/T F50-2011 《公路桥涵施工技术规范》

2、JTG/T F50-2011 《公路桥涵施工技术规范》实施手册

3、张志华等 钻孔灌注桩孔底沉渣厚度的检测与控制 工程质量

4、GB50202-2013建筑地基基础工程施工质量验收规范

5、《桩基工程手册》编委会.桩基工程手册[M].北京：中国建筑工業出版社.2008