桥梁钻孔灌注桩施工质量要点及常见问题对策

郑海建

（上海宏南市政设施养护有限公司，上海 201311）

0 引 言

虽然钻孔灌注桩已经作为一种成熟的施工技术广泛应用于桥梁、建筑物等各类桩基础中，但是从咸塘港桥的钻孔灌注桩施工过程来看，在该施工工艺中还是有大量的质量、技术控制要点需要牢牢掌握，并且根据现场施工质量问题选择正确的应对之策，才能控制施工时各类不利因素的影响，保证桩基质量达到规范与技术要求。下面以咸塘港桥桩基施工工程为例，对钻孔灌注桩施工的质量与技术要点与质量问题的应对之策展开叙述。

1 案例工程的概况

咸塘港桥位于航三公路新建工程东段，桩号K3+616.569～K3+766.569，中心桩号 K3+691.569，桥跨 30m+30m+30m+30m+30m，与道路正交，桥梁总宽 35.6m。采用 C40 钢筋混凝土轻质桥台，台后铺 8 m 搭板。基础用φ800 钻孔灌注桩，共 120 根，每台墩 20 根，0# 和 5# 台桩长 38 m；1# 和 4# 墩桩长 45 m；2# 和 3# 墩桩长 48 m，其中 2#、3# 墩位于水中，需围堰抽水形成陆地施工，其他均为陆地桩。

2 钻孔灌注桩技术简况

本桥桩基为钻孔灌注桩，该工艺是在早期灌注桩基础上形成的具有一定技术难度和较高隐蔽性的施工技术，质量保证度高。成桩有两个过程：先用机械钻孔、人工挖孔或钢管挤土在地基上成孔，然后孔内放钢筋笼和灌注混凝土成桩。现已是一项成熟技术，陆上与水中广泛采用；工艺设备简单、流程精简、施工简便，可有效改善建构筑物因基础差不能得到稳定支撑的缺点，既无传统摩擦桩附带的沉降问题，也无灌注桩技术复杂的工艺、过高的技术要求和工艺种类过多等给施工带来的不便，很大程度上适应了桩基工程建设发展的需要。

3 施工质量要点

钻孔灌注桩施工作业过程中，需认真研读施工图纸和施工规范，熟练掌握工艺流程的各个质量控制要点，才能够保证施工质量达到要求。下面就本施工工艺流程中各质量控制要点作简要的说明。

3.1 施工准备

3.1.1 场地准备

施工前，通过图纸、勘测交底，结合现场，对施工区域全面调查，确认现场符合施工要求。

咸塘港西岸的粉质土、软性黏土等不良土已预处理，2#、3# 墩建围堰抽水清淤后，素土逐层回填压实形成陆地施工条件。

3.1.2 机械设备准备

桩基为φ800 钻孔灌注桩，桩长 38～48m，120 根。根据工程情况，配两台 GPS-10 型桩机从桥两头同时施工。进场前，施工人员对桩机参数、操作要领、性能已详细掌握，并经项目部、监理单位查验合格，确保钻机满足钻孔要求。操作人员持证上岗，经项目部技术交底与安全技术交底。现场备足桩机易损件，确保设备零件及时更替，避免影响工期与质量。

3.1.3 放样准备

根据施工图纸和交桩成果，建立平面和高程控制网。放样前严格校核桥梁控制点、桥梁中心线、桩基位置，要求基础桩心偏差≤100 mm；排桩中线与桥纵轴同向偏差≤50 mm，与桥横轴同向偏差≤100 mm，并校核排桩中心与桥两头道路中心的关系。桩基放样按桩号、坐标双控互校放样，无误后，依设计图纸桩号和坐标，用全站仪放出桩基中心点，在距孔心 3.5 m外的坚硬地面设 4 个十字护桩，护桩均用细石混凝土围护，保证稳固不位移，以便随时对桩位进行校正。桩位定好后，及时形成书面文件，报送监理审验，且经监理复测合格，签字、批准后方可钻孔。

3.2 开钻

钻前，清除杂物，平实场地，将钻架下地基碾压密实，钻机底部用枕木铺垫稳固，保证钻机不倾斜。

根据现场情况制备好泥浆，设置好泥浆池和收集池。钻孔时用反循环系统冷却钻头、清理残渣与孔内护壁。预埋护筒，为钻头导向、保护孔口不滑塌和提高孔内的泥浆水头压力。护筒顶高在施工水位或地下水位2 m 以上，且上口高出施工地面 0.3 m，用黏土分层夯实其四周，防止外水渗孔，另于护身上口预留 2 个溢浆孔，便于溢浆。

钻孔采用旋转钻机，顺序为间隔跳打，且后一个钻孔在前一孔混凝土终凝后开始。

开钻本桥第一孔前，严格检查钻机状态，防止钻孔出现故障；开钻后密切关注第一孔钻进速度，需低压慢速，便于掌握地层对钻机的影响。确定钻孔参数后，初钻速度为 5m/h，并保证钻机的垂直度，预防钻孔超径；钻进中时刻注意钢丝绳的垂直度，发现偏斜及时纠正。其他工程钻孔，必要时可用探孔设备检查桩孔垂直度，保证桩孔满足设计和规范要求。

3.3 钻进

钻进时，施工人员要控制好钻进的速度和钻头的压力，保持“低压慢进”，等钻头至护筒下口 1 m 深后，再将钻机参数调整至正常。另外，孔内需维持 1.5～2.0 m 高度的水头，多关注护筒里泥浆面高度，泥浆不足则及时补给，确保孔内外压力平衡，避免孔壁坍塌。

操作人员需经常检查钻头的尺寸与位置，确保成孔质量，并持续观察孔壁状态，预防孔壁坍塌；为准确控制成孔，需将钻孔时间控制在 6 h 左右，若时间过长，易导致孔底残渣增多和孔壁坍塌，难以保证成孔质量；每钻进 4～5 m 验 1 次孔并做好记录，及时报监理审验。

3.4 成孔和一清

孔深达到设计要求后，立即停钻，尽快成孔验收。成孔验收通过后，用抽浆法第一次清孔，将钻头略提高后空转，继续反循环 5～15 min 清孔底渣土。

3.5 钢筋笼制作与沉放

先查验现场钢筋的质保资料，会同监理做好现场验收、取样和送样工作；验收和检验合格后，焊制钢筋笼。本桥桩基用 HRB400 钢筋，主筋为φ22 闪光对焊、加强筋为φ20 点焊，螺旋筋和箍筋为φ16 双面搭接焊。笼体制作后，报监理验收，并根据设计要求对主筋焊点按每桩主筋焊点的 5 % 比例见证取样送检。验收和检测合格后才可认定该钢筋笼合格。若焊接质量不合格，则需有效补焊或换人焊，重新验收、送样。另，主筋焊接头须符合设计和规范要求，笼体吊环满足起吊要求。

笼体吊移时要避免其变形，沉放时需将其扶正再下放，并密切观察下放姿态，另绑垫块防其碰壁。下放中若遇阻，不可强压下沉，防其变形。先检查受阻原因，再制定去阻措施。若因笼体倾斜碰壁受阻，则需纠正吊放，先将笼体吊高，查明无阻后再扶正下放；若因桩孔偏斜使笼体无法下放，则需纠正桩孔，直至桩孔满足笼体下放要求。

笼体分段间接长时，加快焊接速度，尽量缩短下放时间。按设计要求，桥墩需做成桩声测检验，依要求取三桩笼体内侧设置φ60 mm 钢质声测管。

3.6 混凝土灌注

桩基均用水下 C35 商品混凝土、φ250 导管灌注，导管接头用丝扣牢固连结，且加设橡胶密封圈。导管在使用前须做承压试验，介质为水，压力≥0.3 MPa，安装时移动吊钩使其处于孔心位置，再缓慢向孔底下放，防其与笼体相碰。导管底口下放至距孔底 30～40 cm 处，便于混凝土灌注。

笼体和导管到位后，便用导管对孔底二清。二清主要使孔底渣土和孔内泥浆符合要求：沉渣厚度≤300mm：距孔底 50 cm 内的泥浆相对密度≤1.10，粘度≤20 Pa·s，含砂率≤2 %。达到要求后，准备灌注混凝土。

混凝土首灌量需≥1.5m3，首灌后导管埋深需≥1 m。灌注要连续不中断，预防断桩。灌注中保持导管埋深 2.0～6.0 m（过浅易成断桩，过深易使混凝土堵管或笼体上浮），提升导管时要缓慢，预防提升快留空混入泥浆。孔内灌注面上升至需逐节拆管时，拆管要快，控制在 15 min 内。混凝土灌入导管要缓慢，防止过快形成管内高压气囊损坏管节间的橡胶密封垫。灌注过程须详实记录，及时报监理审验。

为保证桩顶质量，桩头灌注标高要高于设计标高1 m 或＞桩长 3 %，后期破桩头降顶至设计标高。

4 施工中常见的质量问题和对策

本桥钻孔灌注中，遇到一些成孔或成桩的质量问题，这些问题是同类桩基施工共性。下面探讨钻孔灌注桩施工中常见的质量问题形成原因和处理对策。

4.1 质量问题的原因

4.1.1 坍孔的常见原因

①护筒周围黏土回填不密实或护筒埋深太浅，导致地表水渗入造成塌陷；②孔内泥浆密度不足，水压过低，造成孔外地下水进入孔内破坏泥浆引起坍孔；③施工不规范，监测频次和范围不足，致防治措施落实不及时；④孔壁受撞击致坍塌，如升降钻头、导管或笼体时碰撞孔壁致坍塌（1 # 墩 10 # 桩因下笼太快碰壁坍孔）。

4.1.2 钻孔偏斜的常见原因

①钻机陈旧、钻头损坏严重、钻机安装不规范、钻杆弯斜等机器原因致钻孔偏斜；②钻进中，地质不均且与勘设不符致未调整钻孔参数，钻头受力不均致斜孔、偏孔。

4.1.3 漏浆的常见原因

①漏浆一般发生在孔体周围保护性土体不密实或者地层土质不良时，如卵石层、圆砾层等；②地下水位高、流动性大处，孔外水不断冲刷孔周土体及孔内桩体时出现漏浆（3 # 墩 1 # 桩因地下水冲刷致漏浆）；③钻孔区整体土质差，处于地层断裂带或地质活动频繁区，发生漏浆。

4.1.4 钢筋笼变形、浮移的常见原因

①笼体变形原因有笼体制作长度过长或使用的钢筋规格不合理致刚度低、或笼体过压、或垫块安装不规范致保护不足；②笼体制作和安装不规范，片面追求进度，致焊接质量差或吊放过快而变形；③混凝土密度过大、灌注过快、凝结时间过短、和易性差，致笼体产生浮移。

4.1.5 断桩的常见原因

①混凝土和易性差、坍落度小、骨料级配不合理、骨料最大粒径过大，灌注中易堵管，致灌注中断夹泥而断桩；②导管埋深太浅、提升过快、幅度过大致下口脱离孔内混凝土、接头不严致孔内泥浆混入混凝土等都会使桩体夹泥而断桩；③混凝土供应不足，致灌注中断时间太长，未按设计规范接桩而断桩。

4.2 常见对策

4.2.1 孔壁坍塌的常见对策

①根据钻孔区域地质合理确定护筒埋深，周围黏土回填时须按规范压实，预防孔外水体渗透致坍孔，采取合理的钻进速度；②预处理不良土质；③合理选用优质泥浆，钻进时严格按设计和规范操作，合理钻进并及时注入泥浆；④接长钢筋笼体时，快焊快接，减少下放时间，避免孔壁长时间晾置；⑤提放钻头和导管、下放钢筋笼时要慢而稳，防碰壁。

4.2.2 钻孔偏斜的常见对策

①对钻机设备定期检修、维护，确保其正常运行；②钻进中多检查钻杆垂直度，发现偏差立即纠正，防斜孔、扩孔发展；③根据地质，及时调整钻机作业参数，发现地质不均匀时（如坚硬孤石或硬度不等的地层切面），可换用自重大、钻杆刚度大的钻机减少钻头滑移偏斜，并减慢钻速；发现钻头偏移后可反复扫钻纠偏；若纠偏无效及时停钻将孔回填好，探明情况后在原位重钻或更改孔位。

4.2.3 漏浆的常见对策

①保持孔内外水压平衡，用黏土将孔周回填密实；易漏浆部位用优质泥浆或增大泥浆密度护壁；②遇大孔隙地质时，回填黏土和片石封堵漏径，待封堵完成再继续钻进；③加大护筒埋深，使护筒穿过不良土质层；④注意控制孔外水体冲刷，必要时封堵冲刷路径。

4.2.4 钢筋笼体变形及浮移的常见对策

①确保笼体制作质量，主筋须焊接成直线，当桩体较长，合理分段；笼体内每隔 2 m 加焊一个φ20 水平加强箍筋可防起吊中笼体发生弯曲、扭曲等变形；②吊放时要确保笼体初始位置准确，笼体中心线与孔心重合，下放缓慢，边放边纠；另固定好笼体的悬挂设备，按设计规范要求装好笼外垫块和操作吊放；③灌注混凝土时，严格控制灌注速度和导管埋深，按要求施工；孔内混凝土首灌要慢，笼底埋入混凝土 2～3 m 后再适当提升灌注速度。

4.2.5 断桩的常见对策

①严把原材料质量关，混凝土配合比、骨料最大粒径合理，每根桩留组试块，在开灌、中间和结束时各做 1 次坍落度测定；②混凝土中导管埋深须控制，导管不得拔离混凝土；③灌注中断，若因导管堵塞，孔内混凝土还没初凝，则提出导管快速清堵，然后重新下放导管底口至原灌注面上 10 cm 处，加设球胆，计算导管长度和料斗容积，待混凝土灌满导管和料斗瞬间，释放导管和料斗，利用重力将导管压入原混凝土，完成湿接桩，若中断后混凝土已过初凝，断桩位置高于地下水位且深度小于 4 m，可先抽清孔内泥浆，安排人员在钢筋笼保护下穿戴安全设备下至断桩处，凿毛混凝土断面和清洗断桩处钢筋，然后继续浇筑混凝土；断桩位置较深或处低于地下水位下，可用小直径钻头在断面处钻孔，小孔深满足要求后重清理桩孔，再在小孔中置入一段小钢筋笼，埋深为笼体半长，然后继续浇筑混凝土。

5 结 语

咸塘港桥 120 根桩经成桩检测均为 I 类桩，由此表明，只要选择合理的施工工艺、掌握工艺质量控制要点、不断完善质量问题的对策，就能有效避免施工过程中的质量问题进一步扩大，从而保证桩基工程整体的施工质量达到设计与规范要求。