泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术控制

泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术控制

孙永华

山东省机械施工有限公司，山东 济南 250010

摘要：该文通过对钻孔灌注桩的主要施工工艺如：泥浆比重及粘稠度、孔内沉渣厚度、钢筋笼的制作安装以及水下混凝土灌注等工艺技术控制方法的阐述，指出在钻孔灌注桩施工过程中只要对这些工序加强控制，就能确保钻孔灌注桩的质量。 关键词：钻孔灌注桩；泥浆护壁；水下混凝土；沉渣厚度；导管埋深；首灌 中图分类号：TU753.3 文献标识码：A 文章编号：1671-5810(2015)08-0245-02

1 桩位控制

准确控制桩位是桩基施工的第一道关键工序，直接关系到桩基的竣工验收。此道工序要引起施工单位的高度重视。尤其当桩顶标高在地面以下时，需编制专项控制措施，同时技术人员要认真审图，准确采集桩位坐标。

1.1 测量放线

专业测量人员根据设计单位提供的设计图纸和建设单位提供的控制点，使用全站仪准确地测放基线、基点及桩位，桩位测量偏差不得大于10mm，并用长30cm，直径16mm左右的钢筋钉入地表层（用砼维护）作为标记。经复核后，桩位交于施工机组妥善保护、使用。

1.2 钻机成孔过程控制 1.2.1 二次定位

钻进施工前由技术员对原定桩位进行复核，桩位偏差要求小于10mm，准确设置“十字线”定位后，经验收后施工班组方可开挖埋设护筒。

1.2.2 埋设孔口护筒

护筒埋设必须位置准确、垂直、稳固，护筒中心与桩位中心重合，偏差不得大于2cm，倾斜度偏差不大于l％，埋入深度1.0～1.5m，护筒高出地面0.3m，并且高出地下水位1.5～2.0m以上，护筒内径须大于桩径lO0mm，上部开设1～2个溢水孔，护筒与孔壁间隙用粘土捣实，防止松动、漏水。

1.2.3 钻机就位

钻机支垫须牢固、钻尖对中(偏差小于10mm)、使用吊线坠确定钻机是否对中。每当钻机钻头进入土层后需进行第一次桩位复核，如有偏差，应立即进行校正；成孔后需进行第二次桩位复核，如有偏差，应立即进行纠偏。

1.3 下放钢筋笼过程控制

每个钢筋笼在加工时必须有保护层并在下放前要安导向块。下放钢筋笼时要缓慢并应居中，确保钢筋笼下放后居中（即桩心居中）。

2 成孔质量的控制 2.1 成孔的垂直度

钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要一环，斜率超标，桩的受力状态就被改变，桩头偏位，则影响上部结构的受力状态，更严重影响钢筋笼的安装；在砂土类地层中孔壁易导致塌孔，沉渣不易清除。

为避免钻孔倾斜，在钻机就位和钻孔过程中，要随时注意校核钻杆的垂直度，发现倾斜及时纠正。对于地基不均匀、土层呈斜状分布和土层中夹有大的孤石或其它硬物的情形，施工前必须作好预案。在不均匀地层中钻孔时，钻机自重大、钻杆刚度大较为有利。进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石时，钻速要减慢。处理大孤石和坚硬岩石，采用自重大的复合式牙轮钻或换用冲击钻都是有效的方法。导正装置经工程实践表明，也是防止孔斜的简单有效的方法。终孔后再发现孔斜纠正起来费时费力，且修孔常使桩的充盈系数增大，有时可达1.6以上。

2.2 成孔深度的控制

在恶性工程事故的桩基工程中，孔深不到位的例子很多，对于孔深的量测应是施工中控制的重点，实际操作中应注意的问题有：

2.2.1 测量有误达不到设计深度

一般施工队常用的测绳一经水泡就会出现收缩现象，有的收缩量可达1cm/m左右，测50m的孔就会产生0.5m左右的误差。更大的测量误差是由于测绳易断引起的，断了以后不知道的人仍以断处为起点继续使用，往往可差数米。采用细钢丝测绳要当心数标松动错位。彻底避免误测的办法是在施工现场或附近地面上设置长度标记作为准绳，每次量终孔前一定要把测绳拿去核实。

2.2.2 钻孔入岩深度达不到设计要求

更多的原因是由于地层分布不均匀，如岩层分布成倾斜状或起伏变化大导致判断失误。因此入岩深度的控制应引起设计、施工和质检部门的共同重视。入岩深度的控制因钻孔工艺不同而有所区别。采用反循环工艺或冲击钻成孔的桩，可采用岩样鉴别法。此外，还需注意每个桩入岩和终孔时的岩样应留好样品备案，直至工程使用正常，沉降稳定。采用正循环工艺成孔的桩由于取不到完整岩样，确定嵌岩深度很困难。较可靠的办法是认真分析钻探资料，根据各钻孔土层分布情况综合评定场地地质情况，然后做出岩层分布的等高线图，按等高线图确定成孔深度，因本法有一定的随机性，应适当加大安全系数，有时尚需适当补充钻探孔，在某些缺少钻孔的控制区域，也可用钻机换取芯钻头直接取岩芯判定。

2.3 孔径控制

在湖、塘、沟、谷与河漫滩地段新近沉积的粘性土和粉土中钻孔容易出现缩孔现象。尤其要重视液性指数IL>0.75呈软塑状态和流塑状态的粘性土，而在IL>1.0呈流塑状态的淤泥质软土层成孔缩孔现象更不可避免。与孔径有关的质量问题有：

（1）由于孔径小于规范要求，桩的截面缩小，承载能力降低，实际上降低了桩的安全系数。

（2）软弱土层一般都在地层上部，缩颈现象也发生在此段，而桩的内力也是上段大，容易造成桩身抗压强度不够而破坏。

（3）由于孔径达不到要求，导致钢筋笼无保护层，桩的抗压弯能力削弱或丧失。防治的主要措施是加强对孔径的检测与控制，提高泥浆质量，增大泥浆比重和粘度。钻头直径可适当加大，也可采用处理孔斜的导正器法，在导正器上焊一定数量的合金刀片，在钻进或起钻的过程中起扫孔作用。此外在易于产生缩孔的土层中施工，减少成孔时间也是非常重要和有效的措施。

2.4 泥浆质量的控制

在钻孔灌注桩的施工中，无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥，泥浆质量都是相当重要的因素。如缺乏对泥浆质量和泥浆管理的重视，泥浆质量差，其后果是：

（1）形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脱落，导致孔壁稳定性差，在砂性土地层易塌壁，在流塑状粘土层则易缩孔。

（2）泥浆稠度大、比重大，含砂率高，形成的泥皮厚度大、大大降低桩的侧摩阻力。

（3）稠浆在钢筋笼钢筋上沉积粘附，导数钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重大、粘度过高，使得砼水下灌注阻力增大，降低砼的流动扩散半径，使砼骨料大部分堆积在桩芯部位，使钢筋笼外几乎无骨料，不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥。

2015年08期 245

施工技术

2.5 沉渣厚度的控制

一般把沉渣与沉淤混为一谈，凡是孔底的沉积物统称沉渣，实际上是有区别的。沉渣是钻孔过程中钻机切削和孔壁塌落的岩土，主要是砂、砾石和碎岩屑等，而沉淤则是比重大、稠度大的劣质泥浆由于空孔时间过长沉淀而成的流塑状混合物，沉淤的厚度往往大于沉渣，沉渣与沉淤均在桩底形成软弱隔层，能导致端承载力丧失殆尽。沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间。沉渣的清除采用反循环成孔工艺能达到较好的效果。反循环速度能达到2-3m/s是正循环的40倍以上，故携渣能力强。为此，可采用正循环成孔，反循环清孔的工艺。此法现场只需增加一台6m3的空压机即可，费用不大，简便易行，效果良好。采用该法，关键是控制好孔内泥浆面的落降，落降快、落差大则易塌孔，因此补浆要跟上，而且抽渣时间要短。实践证明，应用得当，桩的承载力能大幅度提高。

无论采用反循环还是正循环成孔工艺，都应重视砼灌注前的清孔。灌注前抽吸二十分钟左右，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥浆的抽吸作用导致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短时间内不会沉淀。此时灌注砼，砼坠落的巨大冲击力还能溅除最后残余的部分沉渣与沉淤，可基本上将孔底沉渣清除干净。

3 钢筋笼制作与安装的质量控制

钢筋笼的材料质量及制作与安装方法必须符合设计要求及建筑施工规范。其制作偏差应满足《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008要求。钢筋笼过长时，应分段制作，且分段长度应控制在8～12m左右，分段太长则易产生变形甚至散脱破坏，影响水下混凝土的灌注乃至成桩质量。

钢筋笼宜采用电弧焊接方法制作，分段长度较大时应每隔2～2.5m设置加劲箍，加劲箍宜设在主筋外侧，以免妨碍导管工作。

钢筋笼制作成形后需经质安员检查确认其材质、形状、尺寸、工艺等均符合设计要求，才能进行孔内安放。钢筋笼搬运吊装时，应严防变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁。如放不下去时，应提起查明原因，对应采取措施后再重新安放。当钢筋笼正确安放就位后应立即固定，使之不能上浮或下沉。

为确保钢筋笼保护层厚度，应于安放前在钢筋笼上设置定位垫块，竖向相隔3m左右设置一排，每排不少于3个。钢筋笼主筋保护层的偏差不应超过±20 mm。钢筋笼安放完毕后，各方有关施工人员应及时会签隐蔽工程验收记录，然后进行灌注前清孔及水下混凝土的灌注。

4 水下混凝土灌注的控制 4.1 导管的准备与安装

导管是灌注水下混凝土的必用工具，其构造和使用应符合一般规定。

（1）导管壁厚不宜小于3mm并焊接良好，直径以200～250mm为宜，直径制作偏差不应超过±2mm，内壁应光滑、平整。导管分节长度应为：4m、2m、1.5m、1m、0.5m等整数易记，并应确保其拉长后总长大于桩长1m以上，管间可用法兰或双螺纹方扣连接。

（2）底管长度不宜小于4m，下口应焊设加强箍以防磨损或开裂。

（3）为避免提升导管时法兰边缘挂提钢筋笼可设置锥形法兰护置。

（4）为了保证导管接头的水密性，使用前应即时进行0.6～1.0 MPa压力水拼装、试压，以不漏水为宜。

（5）导管使用后应及时清洗内侧面及接头处。施工中

246 2015年8期

应尽量避免随意将清洁不彻底或接头处严重变形受损的导管连接使用，严防漏水、脱管等事故的发生。

4.2 首灌的控制

施工中应切实控制好混凝土的水灰比和塌落度，确保首灌的混凝土具有良好的和易性和流动性。导管上口与料斗下口直接相连，料斗内混凝土量应根据桩径大小及桩长计算确定，必须满足首灌后导管底端埋入混凝土中0.8～1.2m。

4.3 导管埋深的控制

导管的埋深对混凝土的灌注质量有很大的影响。根据混凝土的流动扩散规律，导管在混凝土中的埋深过小往往会使管外混凝土面上的泥浆和泥渣卷入混凝土中形成凝结不好的软弱夹层，造成断桩。埋深过大则混凝土不易流出，容易堵管。为此，在混凝土灌注过程中，应设专人测量导管的埋深及管内外混凝土面的高差，计算导管的配置及折卸量，保持导管的合理埋深。

导管的最大埋深量，以能使管内混凝土顺畅流出，便于导管提升和减少灌注提管，拆管的辅助作业时间来确定。最大埋深以不超过6m为宜。

4.4 桩顶的灌注及标高的控制

灌注桩顶混凝土时，由于导管内混凝土高度的减低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度和比重增大，使混凝土自管内流出的速度降低，扩散上升困难。可采取以下对策，以保证混凝土灌注的顺利完成。

（1）提升、拆卸导管，使导管埋深控制在2m左右。 （2）加水稀释沉淀浮浆后，用砂石泵排除或人工掏出部分沉淀物。

（3）封闭导管上端,利用压缩空气压送混凝土。

桩顶灌注标高应比设计标高增加0.5～0.8m。灌注完毕后起拔最后导管前，应用带有标尺，端部装有取样花蓝的钢杆进行探测取样,判定混凝土到达预定高度后，才能拔起最后的导管，完成灌注。

5 结论

综上所述，为了不断提高建设工程钻孔灌注桩的施工质量，从以下几个方面进行严格控制并不断进行研究、改进和提高：

（1）对钻机钻头的切削性能、泥浆的处理设备等与施工效率和质量有关的机具、仪器等都应进行检查。

（2）不同的施工方法其效率和质量有很大差异，技术人员应从施工方法着手进行预先控制。

（3）重视质量检测设备的准确性和可靠性，如大小应变动测的适用范围等。检测结果不准确易引起纠纷，处理不当会降低安全度，留下工程隐患。

（4）提高和完善管理水平，应以工序控制和事前控制为主，建立系统化的动态管理制度和方法。

（5）桩的施工过程中要做到严格管理、关键工序要有技术人员指导施工，把质量隐患消除在萌芽状态。

参考文献

[1]《桩基工程手册》编写委员会[M]. 北京中国建筑工业出版社, 1995.

[2]《建筑桩基技术规范》中国建筑科学研究院[M]. 北京:中国建筑工业出版社JGJ94—2008.

[3]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002 [4]《建筑地基基础设计规范》中华人民共和国建设部. 北京:中国建筑工业出版社GB50007-2012. [5]《钢筋焊接及验收规程》JGL18-2003. [6]《泥浆护壁回转钻孔灌注桩施工工艺标准》[S]GY204-1996.