提高钻孔灌注桩成桩质量的研究

宁平行

（广西建工第一建筑工程集团有限公司，广西 南宁 530001）

0 引言

桩基础承担着重要的作用，既可以增强地基抗沉降能力和竖向承载力，还能够达到改善基础形式的目的。桥梁建设中设计桩基础，根据工程地质地形条件，结合工程的情况，确定结构类型和所需的材料，进而保障桩的性能，发挥桩基础的价值。从桩基础施工作业环节入手，严格控制清孔、钢筋笼和混凝土等施工工序，保障桥梁桩基础的质量达到要求，促使基础的价值得到发挥。

1 工程概况

以上林县北归大道三期（澄州路尾-莲花山御府小区）改扩建工程为例，桥为跨越澄江而设，本桥桥跨布置为13m+23.26m+13m现浇预应力混凝土连续箱梁，全桥分四幅设置，正交，桥梁起点桩号K0+075.500，桥梁终点桩号K0+134.500，桥梁全长59m，全桥一联。下部构造：桥墩为柱式墩、桩基础；0#桥台为重力式U型桥台、承台桩基础，3#桥台为轻型桥台、桩基础。桩基础设计情况如下：①桥墩为柱式墩、桩基础；桩径Ø1500mm，桩长18~26m共20根。②0#桥台为U型桥台、承台桩基础，桩径Ø1400mm共20根，3#桥台为桩柱式桥台、桩基础，桩径Ø1400mm共10根。③桩基础按摩擦桩设计，要求桩基长度不小于设计桩长。④钻孔灌注桩施工采用冲击成孔工艺，泥浆护壁。钻孔灌注桩施工时应该跳桩施工，确保相邻桩施工距离不小于3.0m。⑤桩基主筋采用Ø25HRB400热轧带肋钢筋，混凝土采用C30水下混凝土。

2 钻孔灌注桩的技术特点

本次工程钻孔灌注桩施工技术的重难点如下。

（1）场地有较厚卵石层跟含砂粉质黏土，河道常年流水，桩基施工容易塌孔。针对场地情况，施工准备加长钢护筒、黏土、水泥、片石回填，以满足及机械作业正常合理需要。

（2）工期紧，项目将组织足够的机械及人员保质保量情况下抢赶工期，以达到甲方要求。

（3）该项目周边交通便利，利于施工的组织。但对于上下班高峰期，可能道路会存在拥堵，会对材料的运输，如商品混凝土供应，造成一定影响。针对此问题，考虑备选商品混凝土公司，以及提前做好混凝土需求计划。

（4）成孔沉渣控制，本项目桩类型为主体工程桩沉渣须控制在50mm以内，且项目地质结构复杂（斜岩、破碎岩、溶洞等地质类型较多）不利于沉渣控制，项目将采取二次清孔，清孔完成后及时浇注桩身混凝土。

（5）因场地内填土层较厚且多为卵石、含砂粉质黏土，无法正常成孔，施工过程中需用震动锤下长护筒配合旋挖机才能成孔，护筒长度根据现场实际情况而定。

3 灌注桩成桩的施工工序

3.1 护筒埋设

桩位钻进至2.0m左右时需要进行护筒埋设工作，测量孔深的基准点为护筒顶标高。护筒直径应比桩孔直径大200mm，护筒顶端高出地面0.3m，护筒埋设的倾斜度控制在1%以内，护筒埋设偏差不超过30mm。一般使用2m长护筒进行施工，如果局部土质较差需要长护筒施工时根据现场需求进行定制。

3.2 制浆钻孔

冲孔钻机的护壁泥浆采用从场外拉成品泥浆，如果现场粘土造浆的稠度达不到要求，可向泥浆中加入烧碱，提高泥浆黏度，起到更好的护壁效果。泥浆的护壁泥浆可经泥浆池净化后重复利用。表1为泥浆制备技术指标。

表1 泥浆制备技术指标

（1）泥浆制作。泥浆材料制作的质量关系到工程施工的效果，因此需要做好严格控制，贯彻精细化理念，做好每个细节和要点的把控。正是制作泥浆材料之前，需要做好材料相关性能的测定工作，通过组织开展试验的方式，明确各类材料的使用比例，确定最佳的配合比，为后续的制作工作提供参数支持。为了保证材料的质量，需要在制作时进行一次测试，掌握材料具体情况；材料正式使用前，还需要进行试验分析。除此之外，钻孔环节也要开展测试分析。如果成桩作业中出现了泥土比重很大的情况，则需要根据土质条件的特点调制。钻孔灌注桩施工作业期间，要求护筒内部的泥浆面需要高出地下水位1m以上。

（2）成孔作业。完成护筒埋设，并且就为装机之后做好相应的检查，全部达到要求，在开展成孔作业。具体操作方面要求低锤密击，锤高需要控制在0.4~0.6m。根据施工的情况，及时添加片石材料。使用砂砾和粘土泥浆进行护壁，保证孔壁的质量达到要求。作业时，孔深达到护筒底部3~4m时，可以调整施工作业的速度，将锤提高到2~3.5m，此时开始进行正常冲击作业。在施工作业时，需要及时排除内部的残盏，按照要求每冲击1~2m，需要进行一次排除。需要注意的是，如果出现斜孔或者坍塌等情况，及时停机解决问题。黏土中钻进时，要使用原土造浆。如果是土层比较厚的砂土，利用膨润土制作泥浆材料，或者在孔内投入粘土，来保证泥浆材料的性能。整个施工作业时，必须严格按照技术参数和标准做好细节要点的控制，切实保障施工作业的规范化和标准化，避免出现各类问题，影响到施工作业的安全和质量。成孔之后需要使用测绳，通过下挂重铁锤的方式进行深度的检查，检查无误之后可以进行验收。

（3）清孔作业。首次清孔作业时，需要根据设计的施工方案选择正循环工艺进行清孔处理。一次清孔使用橡胶管，根据操作规范进行保证清孔的效果。采取两次清孔的方式，能够避免淤土过厚的情况发生，保证后续的钢筋笼下放作业有序开展。当导管下放之后，组织开展二次清孔作业。二次清孔泥浆比重控制在1.03~1.10，黏度控制在17Pa·s~20Pa·s，含砂率≤2%，孔底沉渣厚度≤50mm。清孔过程中，必须及时补给足够的泥浆，并保持孔内浆液面的稳定和高度。清孔完毕后，必须在30min内进行灌注混凝土。对孔底沉渣进行测量，符合设计及规范要求后进行下道工序。

3.3 钢筋笼制作吊装

钢筋笼在现场制作，主筋与加强筋全部焊接，螺旋筋与主筋采用隔点焊加固，钢筋笼制作符合设计要求外，还应符合下个表规定。制作好的钢筋笼，即进行逐节验收，合格后挂牌存放，注明桩号、桩长。为保持主筋的保护层厚度，钢筋笼外圈骨架上焊接一段直径16mm的钢筋弯制而成的定位筋（长度57㎝），沿桩长间距不大于2m，沿周长安设不少于4处，保护层定位筋确保钢筋笼保护层厚度为65mm。钢筋笼焊接，单面焊10d，焊缝高度≥0.3d，焊缝宽度≥0.7d。两段笼子应保持顺直，同截面接头不得超过配筋的50%，间距错开，不少于35d。钢筋焊接完好后，应缓慢下放入孔内，严禁砸笼，钢筋笼一次吊装放入孔内。导管在孔口连接处应牢固，设置密封圈，吊放时，应使位置居中，轴线顺直，稳定沉放，避免卡挂钢筋笼和刮撞孔壁，吊放至离孔底约20~30cm。

3.4 混凝土生产浇筑

混凝土车搅拌运输：混凝土坍落度控制在18～22cm；采用混凝土搅拌车泵送。

水下混凝土浇筑：浇筑前，对不同直径、深度的桩孔分别计算出混凝土浇筑初灌量。施工中要保证浇筑初灌量。浇筑时导管埋深控制在2～6m，拆管前专人测量孔内混凝土面，并做记录，浇筑混凝土接近桩顶标高时，应控制最后一次浇筑量，确保桩顶标高符合设计要求。若在灌注混凝土过程中，发现混凝土有跑漏现象，则只能继续浇筑混凝土，直接灌至设计要求。

试块制作：浇筑施工作业时，需要随机抽取混凝土制作为试块，并且进行质量的检测。本次工程施工作业中要求每根桩制作一组试块，在12h之后拆模并且进行养护。在整个操作过程中，严格按照技术标准进行，避免出现误差或者其他问题。当桩身混凝土强度达到80%之后，需要将打桩废弃的土清除掉。在清运工作中，必须做好规范化控制保证不扰动基底土，防止形成橡皮土。通过严格检测分析，掌握混凝土施工的质量，分析存在的质量问题，提出解决措施。

4 提高钻孔灌注桩成桩质量的措施

4.1 明确常见问题的处理措施

以往的工程施工常见问题如下。

（1）塌孔。对于塌孔问题的防范，需要结合具体情况采取针对性的应对措施[1]。如果地质情况比较复杂，使用泥浆材料护壁难以成孔，则需要采用泥浆护壁加长护筒工艺，干成孔也可以用高压喷射注浆法，根据工艺优缺点对比选择；在土质松散或较厚砂层成孔施工时，应根据地层状况控制好机械钻孔速度，尤其是土质松散或进入砂层时不应空钻；提升钻具速度也不宜过快；要严格控制好泥浆比重和泥浆质量；如成孔自然造浆质量达不到施工规定要求，应进行人工造浆；保证泥浆粘度为18~25s，含砂率＜6%，泥浆比重控制在1.1~1.15之间，在土质松散或砂层较厚部位加大至1.2~1.3；同时，加强对泥浆质量的监督检查。钢筋笼安装下沉时笼顶设置双根吊筋保证笼体垂直，防止碰撞孔壁引起塌孔。补救方法：发生塌孔时首先要控制好孔内泥浆浆位，适当加大泥浆比重护壁，塌孔严重时及时用粘性土回填高出塌孔部位上部1~2m处，待孔内沉淀和孔壁稳定后重新清孔；如塌孔发生在钢筋笼安装已下沉至孔内，应及时将其提起，将孔内塌陷的沉渣清理干净后再安放钢筋笼。

（2）溶洞。桥梁工程施工中溶洞问题较为常见，在作业中可以采取回灌的方法进行处理。根据作业的要求，下导管到孔底回灌混凝土，发挥混凝土的作用封堵裂隙，在钻进操作时跟进钢套管到岩层内，加固土层，避免土层溶洞塌孔。对于岩层下溶洞，可以回填片石粘土进行处理。

4.2 做好质量影响因素的控制

从影响钻孔灌注桩成桩质量的因素出发，采取针对性的应对措施，保障工程的建造效益目标实现。实践中，可采取以下5种措施。

（1）人为因素。构建完善的钻孔灌注桩成桩质量管理制度，细化分解人员的职责与任务，使其可以认真落实各项工作，保障成桩的质量。对参与作业的人员，采用VR技术或者三维动画技术等，围绕成桩施工技术应用方法，进行业务培训，提高人员的操作水平，高效化落实各项工作。

（2）机具。对使用的机器设备，事前进行全面保养和检查，消除其对钻孔灌注桩成桩质量的影响。做好机械设备运行环节的监测和检查，及时掌握设备存在的问题，保障成桩的质量目标实现。除此之外，做好供电保障工作，为机械设备提供充足的电力[2]。

（3）材料。对成桩作业使用的材料，进行严格的检查，杜绝使用低劣材料造成桩质量问题。项目质量管理工作人员要做好桩工程施工全过程的质量监督管理，及时掌握材料的情况，排除潜在的风险和隐患，保障桩工程的质量目标实现。

（4）环境。作业前对桩基础施工现场进行处理，达到成桩作业的质量要求，保障灌注混凝土桩的施工质量。作业时做好环境的检查，全面排除潜在的风险和隐患，避免引发质量问题。

（5）方法。桩基础施工作业前，对采用的施工技术进行分析，落实技术交底制度，并且组织开展人员培训，提高桩施工作业的水平，保障桩基础施工的效益目标实现，建造高质量的桥梁[3]。

4.3 完善桩质量检测的工作

桩工程施工质量的控制，做好质量检测分析，具有重要的意义。检测工作的要求如下。

（1）根据水下混凝土浇注记录表，检查灌注情况。

（2）检查灌注混凝土过程中预留试块抗压强度。

（3）桩施工完成后采用超声波检测桩身质量，另随机抽取桩进行静载试验。

（4）将桩各项详细资料整理归档。在桩工程施工作业期间，组建专门的检测技术小组，配置充足的检测人力资源，负责钻孔灌注桩成桩施工全过程的监督检查，排除潜在的技术风险和隐患，保障桩工程的质量。结合桩基础检测采用的技术和方法，对桩基础质量检测人员进行培训，提高业务能力水平，保障钻孔灌注桩成桩质量管理高效化落实，发挥检测的质量管理价值。

5 结语

综上所述，钻孔灌注桩成桩的质控控制，需要结合以往的工程经验，总结桩施工常见的问题，结合项目自身的实际情况，提出针对性的控制措施，做好成桩过程的质量控制，保障作业的质量目标实现。通过全面严格控制，落实质量检测工作，切实保障桩质量目标实现。