建筑工程钻孔灌注桩施工质量管控探析

许良梅 （巢湖市建设工程质量监督站，安徽 合肥 238000）

0 前言

钻孔灌注桩技术具备施工噪声小、承载力大以及能适应复杂的地质条件等优点，是现阶段被广泛应用于建筑项目的桩基技术，但由于其施工工艺的复杂性和高度隐蔽性，使其施工质量的管控成为整个建筑施工过程中的重难点。钻孔灌注桩的施工需要大量的工种配合、投入多种机械，其成桩的质量受多方面因素影响，成桩一般在10～20m，水下灌注混凝土存在不可预见性，操作不规范容易出现断桩、偏位、缩颈等问题，对整体工程质量危害很大。因此，需要建立有效的管理体系和各工序质量的检查制度，科学的应对施工过程中出现的问题，控制好每个工序的施工质量以保证成桩的质量。

1 工程概况

巢湖市某住宅项目，桩基础的直径为Φ700和Φ800两种，共计1061根（其中人防部分236根），有效桩长约25～27m。建筑桩基设计等级为甲级，承压桩主要用于住宅楼基础，抗拔桩主要用于地库基础，桩端持力层为强～中风化砾岩土层。本工程地质条件较为复杂，经过方案论证，桩基础采用旋挖机钻孔灌注桩的施工方案。

2 钻孔灌注桩的特点及流程

2.1 钻孔灌注桩的特点

灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类[1]。其中钻孔灌注桩为现阶段建筑工程基础的主要施工方案，具有以下特点：

①灌注桩为整体一次性浇筑，整体性及连续性好，桩体无明显力学结构薄弱部位；

②钻孔灌注桩的土质条件适用范围广，适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层、岩溶发育岩层或裂隙发育的地层施工，对于土质较硬的夹层，相对于管桩具有明显优势；

③施工噪音小、无振动、不挤土，对周边建筑及地下管线设备危害较小；

④钻孔灌注桩根据荷载计算制作钢筋笼，相对于沉管灌注桩节约了钢材；

⑤钻孔灌注桩成桩质量控制和检测难度大，容易出现断桩、缩颈、钢筋外露和夹泥等现象；

⑥桩身直径大约为Φ600～Φ2000，桩身直径较大，底部沉渣清理困难，削弱了底部承载力，容易发生沉降；

⑦钻孔灌注桩的施工过程中会产生较多泥浆，若处理不当容易造成场地污染。

2.2 钻孔灌注桩的施工流程

本工程采用旋挖机钻孔灌注桩的施工方案，其具体施工流程为：施工前准备→测定桩位→埋设护筒→钻机就位→钻进成孔→第一次清孔→检测孔深、沉渣→下钢筋笼→下导管→第二次清孔→检测沉渣→安放隔水球→浇筑混凝土→拔出护筒→压注水泥浆→养护成桩。

3 钻孔灌注桩施工过程中主要工序的质量控制

3.1 钻孔阶段的质量控制

控制好钻孔的施工质量是确保灌注桩质量的前提条件，钻孔也是整个钻孔灌注桩施工耗时最长、机械参与最多的一道工序，成孔质量的好坏主要由以下几点决定。

3.1.1 施工机具的选择

施工机具的选择是成孔质量的控制的首要条件，钻机、钻头、钻杆是钻孔过程中主要的机具构件，对于不同的地质条件和孔径，应选取不同的规格设备。对于钻机，要确保功率和扭矩充足，相对于较大桩径的钻孔，钻机在钻进时受到的切削阻力也越大，要求的钻机功率和扭矩也越大。灌注桩的设计直径决定了钻头的直径，由于在钻进过程中钻杆难免晃动而导致扩孔，钻头的直径一般比桩径小5～6 cm。避免使用不对称或钻头过尖的钻头，因为不对称的钻头在钻进中容易偏斜而造成斜孔，钻头过尖会在孔底形成一个锥孔，而在其中埋藏大量不易清理的沉渣，而影响成桩的端部承载能力，导致成桩的抗荷载能力大打折扣。

3.1.2 桩位、深度、垂直度的控制

桩位经测量确定后，应严格确定护筒的位置，并控制护筒的中心与桩位的中心偏差小于50mm，保证回填土的密实性，防止在钻孔过程中发生漏浆。由于钻孔机具的作用，钻孔周边的土体在荷载作用下会发生标高变化，为准确控制成孔的深度，在开始钻孔前应保证底梁处于水平状态，并对桩具的长度作好记录，以便在钻孔过程中依据钻杆在钻机上的剩余长度确定成孔的深度。为保证成孔的垂直精度，应加强钻机支撑底座的稳固性，避免在施工过程中较大的晃动而影响钻头的垂直度，并持续监测校核钻杆的垂直度，及时调整，以确保成孔的质量。

3.1.3 钻孔进度的控制

钻孔是整个钻孔灌注桩施工过程中耗时最长的一道工序，进度不宜过快，在钻进初期由于钻头受到的阻力较大，在进土5m之前，钻头容易承受的阻力较大容易产生偏位，应采取低速钻进的方案，待钻进5m以上后，可根据土质和现场情况适当加快钻进速度，同时要保证钻进的连续性，尽快成孔。

3.2 清孔阶段的质量控制

由于在钻孔过程中，孔底容易堆积钻渣和沉淀土，孔底沉渣的存在大大影响桩体端部的承载能力，同时为了抽换孔内的泥浆，需要进行清孔操作。另外，清孔有利于孔内测探的准确性，为接下来灌注混凝土创造良好条件。为防止的孔底沉积物过多而不易清理，清孔应在钻孔结束后立即进行。清孔的方法有多种，其中抽浆、换浆、掏渣和喷射为较为常用的方法[2]，项目应根据现场情况确定清孔的方法，同时为避免出现孔塌等现象，应在清孔后及时灌注混凝土。

3.3 灌注混凝土阶段的质量控制

灌注桩的混凝土灌注环节是成桩质量的决定环节，混凝土的强度等级和辅材的质量决定成桩的强度，混凝土浇筑的连续性决定成桩的质量，所以在材料选择和技术控制方面要严谨科学[3]。在浇筑混凝土这一工序上主要应着重关注以下几点。

3.3.1 确保材料的质量

混凝土及砂石料、水泥等辅材是成桩质量好坏的决定性因素，应根据成桩的设计强度，确定混凝土的强度等级、塌落度、水泥配比等，要选用流动性、可塑性、稳定性、易密性好的混凝土，易于混凝土在钻孔的狭小空间中流动，保证成桩的密实性。科学的确定材料的配合比，避免灌注材料过于浓稠而导致导管堵塞，材料过于稀薄而导致桩身不成型或强度不够。商品混凝土的供给时间应根据现场的灌注进度而定，商品混凝土到场过早，长时间的放置会降低混凝土的塑形而影响桩身强度，混凝土到场过晚，会造成浇筑的不连续容易形成断桩等问题。

3.3.2 保证混凝土灌注的连续性

钻孔预制桩原则上是由混凝土一次性浇筑成型的，不能出现分段浇筑等操作，不然会出现断桩。导管应随着浇筑的进度适时调整高度，及时拆卸过长的导管，保证导管埋入混凝土深度处于0.8至1.3m，当导管埋设过深，孔内的泥浆稠度高，混凝土灌注的阻力大，导致返浆困难而断桩，当埋管埋设较浅，导致导管内混凝土压力不足，泥浆挤入桩体，出现夹泥现象而断桩，因此应在条件允许的情况下，尽量提升灌注混凝土的速度[4]。

4 钻孔灌注桩施工中常见问题及控制措施

4.1 孔壁坍塌

孔壁坍塌是钻孔灌注桩施工过程中容易出现的问题，钻头在钻进过程中，泥浆的稠度低，或在松散的砂层中钻速过快都很容易导致孔壁坍塌。所以在施工过程中要经常往孔中投入石子、黏土等材料，以改善孔内泥浆的粘稠度，遇到松散的砂层时，应低速钻进。当出现孔壁坍塌现象时，应立即停止钻进，用泥浆、黏土补平塌孔部位后，方可继续低速钻进。

4.2 导管堵塞

导致导管堵塞的原因很多，主要有以下几点：

①导管密闭性不足时，导管中渗入水及空气，形成压力差导致堵塞；

②导管在施工中破损，孔内水压过大，水将导管内的混凝土稀释、离析，混凝土流动性下降，吸附在导管内壁从而导致堵塞；

③混凝土的砂、石、水等原材料配比不科学，导致混凝土离析，石料堆积在导管底部，水泥浆上浮形成压力差，堵塞导管；

④浇筑混凝土不连续，间断时间过长，使已浇筑的水下混凝土凝固，而堵塞导管；

为了避免出现导管堵塞的问题，应采用质量较好的导管，施工时采取规范的操作避免导管破损，以保证导管的密闭性，应连续灌注混凝土，避免处理问题的间断时间过长。当出现导管堵塞的现象时，可采取提升导管减轻水压的办法或上下抖动导管也可以采用附着式振动器对导管进行振动以达到清理堵物的效果[5]。当导管出现破损时，应及时处理导管，清孔后重新灌注混凝土，避免因小失大。

4.3 断桩

断桩是指钻孔灌注桩在灌注混凝土的过程中，泥浆或砂砾进入水泥混凝土，把灌注的混凝土隔开并形成上下两段，造成混凝土变质或截面积受损，从而使桩不能满足受力要求。导致断桩的因素很多，主要有以下几点。

4.3.1 导管堵塞导致断桩

当出现导管堵塞时，清堵的时间过长，在混凝土初凝前而不能疏通好，造成断桩。或堵物清理难度大，不得不提升导管清理，引起断桩。

4.3.2 孔内形成夹层导致断桩

当出现孔壁坍塌而清理不到位，导管密闭性不足，渗入泥浆形成夹层，而导致断桩。或当提升导管过猛，导管底部拔出混凝土面，泥浆覆盖混凝土面导致断桩。

4.3.3 灌注中断引起断桩

在混凝土灌注过程中，容易出现很多问题，处理的时间过长或方式不当，无法保证在混凝土初凝前继续灌注混凝土，造成断桩。

断桩问题处理起来比较麻烦，当断桩问题严重或工程部位较为重要时，应采取原位复桩的处理方式，对问题桩体彻底清理后，在原位重新浇筑一根新桩，原位复桩的方法处理断桩问题比较彻底，但是处理费用高，时间长。当桩体缺陷数量较少时，可采取接桩的处理措施，首先对桩进行声测，确定质量合格的桩部位，接着根据地质情况确定井点进行降水、开挖，并用素混凝土进行护壁，在挖至桩体合格处时，采用人工凿毛，用混凝土挖孔法的施工方法进行混凝土的浇筑。

5 结语

在我国城市化不断推进的过程中，高层建筑的数量与日俱增，对于高层建筑桩基工程而言，钻孔灌注桩以其独特的优势被非常广泛的应用于新建项目中，钻孔灌注桩施工属于大型隐蔽工程，任何的施工差错，都会给整体工程带来巨大的损失。施工企业应以设计文件、施工方案以及相关质量控制文件作为基础，遵循施工规范要求进行该项工作，通过技术控制管理等方式保障施工质量。