钻孔灌注桩施工工艺和质量控制研究

彭建中

摘 要：近年来，我国的经济增长迅速，工程建设事业作为经济建设的重要保障也获得了蓬勃的发展。高层建筑、大型桥梁、大吨位的港口码头，海上石油钻井平台开始大量修建。这些工程建设的基础离不开桩基，在桩基类型中，钻孔灌注桩使用的是最多的一种。钻孔灌注桩因为良好的性能被广泛的应用在了高层建筑，桥梁等重要工程建设中。因为钻孔灌注桩是工程建设的基础，所以如何保障钻孔灌注桩的质量成为保障工程建设质量的重要方面。但是，在目前的工程建设中对于桩基的质量控制还是存在一定的问题，控制手段还有待提高。由此引发的钻孔灌注桩的质量问题会给国家和人民的财产带来巨大的损失。如何改进施工工艺，提高管理能力手段，保障桩基的质量成为一个亟待解决的问题。为此，详细的介绍了如何在工程中管理施工工艺，提升工程质量，保障钻孔灌注桩的建设质量。

关键词：钻孔灌注桩；施工工艺；质量控制

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2017.14.098

1 前言

1.1 提升钻孔灌注桩施工工艺和施工质量的意义

桩基是工程建设的基础，工程建设中的内容都是建立在桩基的基础之上的。钻孔灌注桩的施工主要是地面以下的部分，但是他的最终目的是为了地面以上的上层建筑服务的，并建筑的最终作用还是靠地面以上的部分服务。钻孔灌注桩的性能良好，目前已经被广泛的应用在了各种工程建设的基础部分。钻孔灌注桩因为自身结构的特点，可以稳定可靠的支撑起高层建筑、较大的动载荷以及较大的承载力，是一种非常好的桩基。而且，在使用的过程中还不会出现挤土的现象。具有低噪音和小震动的特点。另外，钻孔灌注桩还不会对周围的建筑物带来影响，凭借自身的特点，可以穿越多种复杂的底层，最终形成稳定可靠的单桩支撑。

钻孔灌注桩可以把水下作业变为水上作业，在水面以上就可以通通过浇筑的方法就可以实现桩基的建设施工。但是随着建筑行业的不断发展，对于桩基的要求也越来越高了。桩基的长度和直径都在不断的增大。因为钻孔灌注桩自身的结构特点决定了钻孔灌注桩的施工难度随着长度和直径的增大而增大。桩基建设完成以后不能通过开挖的办法进行验收，很难确定桩基的质量是否满足设计的要求。一旦质量存在问题，势必会影响上层建筑的质量和使用。所以，提升钻孔灌注桩的施工工艺，保障钻孔灌注桩的质量具有非常重要的意义。施工单位的施工过程是保障工程质量的决定性环节，要从根本上保障工程质量就要从施工的过程抓起，改进施工工艺，做好钻孔灌注桩的质量控制工作。

1.2 钻孔灌注桩施工的现状

从目前的情况来看，钻孔灌注桩的施工工艺和质量检测都是比较成熟的。根据工程中的实际情况反馈，更加适合施工的新的规范和标准都开始出台。目前，在施工中大量采用的规范和规程文本既对工程的施工提供了技术指导也为桩基质量的评定提供了一个依据。这些规范和标准在内容上还包括了一些钻孔灌注桩的技术研究资料。从内容上来看，这些标准的主要侧重点是对于工序的验收，比如钢筋笼的验收、孔深的验收等。这些在对于施工工艺的工序做出要求的同时，在质量控制方面缺存在一定的不足。对于不同工况下的情况，没有给出详细的质量控制要点。具体的来看，对于工程中的质量控制没有详细的总结，对于施工中的具体操作没有足够的针对性。在施工的过程中，施工工艺很难满足质量的要求。最后，钻孔灌注桩属于隐蔽工程，施工的结果不能通过眼睛直观的看到，在不同的地质条件下，尤其是比较恶劣的地质条件，施工的结果还是不能可靠保障的。根绝提到的这些问题，现在急需要提供一个更加注重细节的标准和规范。从细节的方面提出质量控制的要点。

1.3 提升钻孔灌注桩施工工艺的具体内容

对于钻孔灌注桩的研究，要从最基本的开始，对于施工工艺的每一个步骤都要有一个清楚的掌握，多分析一些钻孔灌注桩的案例，找到常见的质量问题，并根据一些理论知识，给出合理的预防和处理措施。把钻孔灌注桩的标准落实到施工的每一个细节中去。

2 钻孔灌注桩的施工工艺

随着技术的不断发展，现在钻孔灌注桩主要分为成孔、清孔、混凝土浇筑等三个阶段。该工程意义重大，设计到的工序多，技术要求比较高，工作量大，而且是比较困难的隐蔽工程，所以需要在每个方面都要认真完成。

2.1 施工前需要做的准备

在施工之前一定要做好充足的准备工作。保障地面的平整，清楚带有危险性的碎石以及浮土。施工现场的道路保障足够的畅通。做完这些工作以后，开始确定钻孔的位置，在中心以外的位置放置好十字控制桩。为了保障中心的稳定，在中心的周围可以放置护桩，并经常进行检查。另外一个方面，钻孔的场地周围需要做好排水的处理，在四周的位置设置排水沟、集水井和沉淀池等设备。为了保障施工的正常进行和事故时的安全处理，在现场要准备一定量的水、黏土以及碎石等材料。

2.2 护筒的埋设

护筒的埋设是鉆孔灌注桩成孔施工的开端，具有非常重要的意义。在护筒的埋设阶段，要确定好护筒埋设的位置，保障护筒的垂直准确度。在具体的施工过程中，要检查护筒的周围和护筒的底脚的紧密是否合格，不能透水，护筒这个工序会对成孔的质量带来很大的影响。在陆上施工的话难度比较低，在水中施工的话，一般采用的方法有内射高压水、抓泥等方法。通过加配重的方法让护筒下沉也是护筒埋设常用的方法。

2.3 钻机的安装

在做好了前边的工作之后，就应该是要开始钻孔了。钻机是钻孔施工中最重要的设备了。钻机的准备主要是钻机的安装过程。钻机的安装应该分为陆上钻机安装和水上钻机安装两个类型的来操作。在陆上，安装钻机之前要进行地面加固处理，在钻架的支点位置垫方木或者混凝土块，目的是为了增大接触面积，减小应力的集中。在水上作业的时候就要简单很多，只要把钻机安稳的放在平台上就可以了。钻机安装的基本要求是应该让钻机保持平稳，钻架固定可靠，在作业的过程中不会发生倾斜和位移。

2.4 泥浆的制备

因为钻孔灌注桩本身的特点，泥浆的制备是成孔成功的关键所在。除了极少数的地层可以用清水反循环进行钻进，其余大多数的地方都需要选择一定性质的泥浆进行钻进的辅助。泥浆的制备包括泥浆的选择和泥浆的制备两个方面的内容。黏土泥浆的适用范围是桩基的直径比较小的，桩基大的长度也不能太长，清孔后泥浆停滞的时间比较短。在冲击钻进和正循环钻进的过程中表现比较突出。膨润土泥浆适用的范围为桩基直径比较大的情况，桩基的长度也比较长。清孔后泥浆会停留较长的一段时间。在反循环中表现比较突出。至于如何选择泥浆，要根据现场的情况，结合上边提到的理论，具体问题具体分析。

2.5 成孔阶段

钻孔灌注桩在成孔的时候要根据现场的情况，结合工人的技术和施工的设备，结合经济技术分析，合理的选择。成孔的方法有很多种，使用的比较多的有正循环、反循环以及冲击钻进。其中，正循环回转泥浆护壁适合黏土、砂等含量少于百分之二十的土和软岩等底层使用。反循环适合在硬度比较大的地方，比如含少量的卵石的底层。

2.6 终孔阶段

在成孔阶段以后，对孔径、孔型、垂直度进行检测，确保钻孔可用的干工作就是终孔。一般在这个过程中需要用到笼式检孔器、全站仪等设备。

2.7 清孔阶段

换浆法是钻孔灌注桩中常用的清孔方法。正循环钻进的孔一般采用正循环的清孔方法。按照目前的施工工艺，一般需要进行两次清孔。对此是在终孔的时候，第二次是在安放好钢筋笼以后。第一次清孔，终孔以后，将钻孔的钻头提起15cm，中速亚茹相对密度为1.15的念经，直到把孔内的泥浆换出。第二次清孔，用大泵量压入相对密度为1.15的泥浆，当换出的泥浆的密度达到要求以后，立即灌注混凝土。

2.8 钢筋笼的问题

钢筋笼的制作要求：

（1）钢筋笼所用钢筋规格、材质、尺寸应符合设计要求。

（2）钢筋笼的制作偏差应符合下列规定：

主筋间距±10mm；

箍筋间距±20mm；

钢筋笼直径±10mm；

钢筋笼长度±100mm。

（3）钢筋笼的直径除按设计要求外，还应符合下列规定：

①用导管灌注水下混凝土的桩，其钢筋笼内径应比导管连接处的外径大100mm以上，钢筋笼的外径应比钻孔直径小100mm左右；

②沉管灌注桩，钢筋笼外径应比钢管内径小60-80mm。

（4）分段制作的钢筋笼，为防止在吊装过程中发生变形，其长度以<10mm为宜。

2.9 混凝土的浇注问题

混凝土的浇注是钻孔灌注桩的最后一个环节，也是最重要的一个环节。在这个环节有以下两几个注意事项：

（1）混凝土的搅拌一定要均匀，运输的距离也不能太远。混凝土在运输的时候会出现颠簸，这就可能会造成混凝土发生离析的现象，由此引发卡管，影响正常浇注。

（2）混凝土在浇注之前需要进行坍落实验，坍落度必须控制在18-22cm之间。

（3）在浇灌的过程中需要随时测量孔内混凝土的厚度和导管入孔长度，目的就是为了保障到导管处于混凝土表面的下方，防止因为导管拔出导致的混凝土断桩夹泥。

（4）当浇灌的时候内部有空气的时候，后续的混凝土要缓缓的加入，避免高压气囊的形成。

3 钻孔灌注桩的质量控制

钻孔灌注桩的施工过程是一个复杂的过程，最终的质量受很多方面的影响，但是控制好关键的几个方面就可以起到很好的保障作用。

3.1 施工器具的選择

施工的器具对于工程的质量有着至关重要的影响。选择合适的工具可以从很多大程度上保障工程的质量。器具的选择主要包括钻机、泥浆循环设备、钻头、保径圈以及漏斗和导管等设备。具体的选择要根据施工的具体情况做出具体的选择。参考工程的具体地质和桩基的直径，选择合适的器具。对于钻机的选择，一般要考虑钻机的功率和扭矩，这两个参数过大和过小都不利于工程的质量。钻头的强度是没有问题的，对于钻头的选择主要考了的是钻头的形状。钻头的角度最小值一般为120度，角度再小的话会影响桩基的承载力。

3.2 钻井过程中的控制

钻进过程主要是四个方面的内容：

（1）钻进的整体要快，在保障施工质量的前提下，速度适当的加快可以让施工的质量更加有保障。但是加块钻进的速度也不是绝对的加快，对于部分底层还是要适当的放慢速度的。穿过该底层以后可以再加快速度。举例来讲，淤泥层就不适合快速钻进，速度过快的话会形成螺旋孔型。

（2）钻进的速度和泥浆的循环速度应该是配合的。两个速度出现差值的时候会影响工程的整体质量。

（3）钻进的过程中如果出现因为钻头损坏而停止钻进的时候，已经钻进的孔要保持一定的水位，泥浆的比重和黏度也要有一定的要求。在处理的过程中，钻头要提出孔外。

（4）终孔的时候要进行相应的监测，满足要求以后才能终孔，否则钻进到合格为止。

3.3 清孔过程中的质量控制

需要采用两次清孔来达到规定的硅灌注前的泥浆比重。第一次清孔是钻进至设计深度后直接利用钻具进行的换浆清孔工作。第一次清孔是能否达到技术要求的根本基础，不能因为有第二次清孔而忽视第一次清孔的重要性。第二次清孔是在下完钢筋笼和导管以后利用导管进行的清孔，目的是清除这段时间里从泥浆中沉淀到孔底或是被钢筋笼撞到下去的泥块沉渣。在清孔过程中必须注意保持孔内水头，防止坍孔。清孔完毕后，应从孔底取出泥浆样品，进行性能指标试验。需特别注意不得用加深钻孔深度的方式来替代清孔。

3.4 钢筋笼的质量控制

钢筋笼的材料选择的一般是热轧钢筋，按照相关的标准进行焊接。至于技术参数方面，选用钢筋的长度应该合理，根据先关的经验，钢筋的长度一般要控制在5到10米之间。钢筋的长度太长的话会发生变形，钢筋太短的话要大量的焊接。这些都是不利于施工的进度安排和质量控制的，这些方面要注意。在施工之前的钢筋笼准备过程中，钢筋笼的堆放不能超过两层。防止发生形变。

3.5 混凝土水下浇灌的控制

混凝土的浇灌有以下两个方面需要注意：

（1）混凝土的初凝时间的控制。混凝土的初凝时间不能太短，否则浇灌的会后会导致导管凝死的现象。一般把混凝土的初凝时间控制在浇灌时间的两倍左右比较合适。

（2）混凝土的流动性要严格的控制。坍落度小的话会堵塞导管，坍落度大的话会发生离析。

4 总结

以上，介绍的就是钻孔灌注桩的施工工艺和质量控制。钻孔灌注桩的使用范围越来越广，但是钻孔灌注桩的负荷也在不断的增加，在施工过程中保障好施工的质量，做好质量的控制对于建设工程的质量保障具有非常重要的意义。

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