钻孔灌注桩成桩质量控制技术要点

摘要：工程实践证明，若对钻孔灌注桩成桩施工不严格控制，容易出现桩上段强度达不到质量要求的情况，以及出现缩颈、孔壁塌落、孔底沉淤、桩身空洞、蜂窝、夹泥等质量缺陷，造成桩基承载力的下降，影响到工程结构的安全。
关键词：钻孔灌注桩；成桩施工；质量控制

1 关于钻孔灌注桩

钻孔灌注桩是使用电动钻孔机械钻孔，待成孔深度达到设计要求后进行清孔、放入钢筋笼，然后在孔内灌注混凝土而成桩。属于一种现场工业化的基础工程施工方法。所需机械设备有螺旋钻孔机、钻扩机或潜水钻孔机。

1.1螺旋钻孔灌注桩施工工艺

钻机就位后，用吊线、水平尺等检查导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。钻孔时放下钻机，使钻杆向下移动至钻头触及土面时，才开动转轴旋动钻杆，边钻边进边出土。当钻到预定深度后，必须在原深处进行空钻清土，然后停钻提起钻杆。桩孔钻成清孔后，应尽快吊放钢筋，灌注混凝土不要隔夜，灌注混凝土时应分层进行

1.2大直径钻孔扩底灌注桩施工工艺

场地平整→放桩位线→钻孔机就位→机械钻直孔→人工清直孔及扩孔→扩孔清底→检查→放钢筋笼→灌注混凝土。大直径钻孔灌注桩一般是指桩身直径大于700mm，用机械或人工成孔，在孔内灌注混凝土而成的桩，如果桩底部再进行扩大，则称大直径钻孔扩底灌注桩。

2 成桩质量问题的原因分析

2.1桩身上部强度

一般而言，会发现：（1）按照施工规范的规定，钻孔后要彻底清除孔底的淤泥，但在实际施工过程中，很难将淤泥彻底清除，于是在浇灌第一斗混凝土进行封底施工时，孔底沉积的淤泥必然混入混凝土中。（2）浇灌混凝土时，若导管插入混凝土之内过深，浇注速度又较快，则容易在孔体深部沉积较多的骨料，加上振捣过程所造成的混凝土的离析，也容易导致桩体上部强度较低的质量

摘自：毕业论文文献格式www.udooo.com

问题。（3）埋设护筒的周围土不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落时碰撞引起质量问题。（4）孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。（5）钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致；地面软弱或软硬不均匀；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形，以至造成成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。（6）清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积，以至造成桩底沉渣量过多。

2.2其他桩身质量

在工程实际中，会发现：（1）混凝土浇注施工中，若导管插入混凝土内过浅（<1.5m），则成桩过程中混凝土的上升就不是顶升式的，而是摊铺式的，这时泥浆、泥块就容易混入混凝土中，进而影响到桩身的质量。除此之外，若设计的桩身直径过小，则混凝土上翻时就会受到孔壁的限制，从而使桩体产生空洞、蜂窝缺陷。（2）钻孔灌注桩的承载力主要表现为桩周摩阻力，而桩周摩阻力与孔壁形状和护壁质量密切相关。在施工过程中，孔壁的形状是由钻头旋转速度、钻杆下降速度和土质等因素决定的，泥浆性能（包括容重、黏度胶体率、砂率等指标）愈好、高程越高、越能保护好护壁，其桩周摩阻力愈大，但施工难度加大，费用也相应提高。（3）在钻孔成孔、拆除钻杆泥浆、停止循环至吊放钢筋笼、浇灌水下混凝土的全过程中，施工环节多，时间长，会在孔底淤积较厚的淤泥而影响成桩质量。静置的时间越长，淤积的淤泥越多。（4）混凝土在水下浇灌的过程中，其流动性、初凝时间、黏聚性能会变得更差，若稍有疏忽，很容易产生空洞、蜂窝、离析、夹泥甚至断桩的质量缺陷。

3 钻孔灌注桩施工质量控制要点

3.1成孔垂直度的控制

在工程实际中，钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要指标，垂直度的检测应该是保证桩身质量的重要环节。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，施工前必须作好准备。在不均匀地层中钻孔时，使用自重大的钻机和刚度大的钻杆则较为有利。进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石时，钻速要打慢档。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。

3.2成孔深度的控制

主要是：（1）如测量有误达则不到设计深度。一般施工队伍常用的测绳一经水泡就会出现收缩现象，有的收缩量可达1%左右，测50m的孔就会产生0.5m左右的误差。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，每次终孔一定把测绳拿去核实。（2）钻孔入岩深度达不到设计要求。更多的是由于地层分布不均匀，如岩层分布成倾斜状或起伏变化剧烈导致判断失误。入岩深度的控制因钻孔工艺不同而有所区别。反循环工艺和冲击钻成孔的桩，可采用岩样鉴别法。此外，还需注意每个桩的入岩和终孔的岩样最好留样备案，直至工程使用正常，沉降稳定。

3.3钻孔孔径方面

一般，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呈现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，桩的抗压弯能力消弱或丧失。

3.4孔内的泥浆

若在钻孔灌柱桩的施工中的泥浆质量差，就会形成不良的后果，例如：（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，在砂性土地层易于塌壁，在流塑状粘土层则易于缩孔。（2）泥浆稠度大、比重大，含砂率高，形成的泥皮质量差、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，导致钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重过大，使得砼水下灌注阻力增大，降低砼的流动半径，使砼骨料大部分堆积在桩芯部位，而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。故对泥浆质量的管理决不是个小问题，一定要严格要求施工单位按规范要求严格控制。

3.5孔内的沉渣与沉淤

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。无论采用反循环还是正循环成孔工节，都应重视砼灌注前的清孔。灌注前抽吸二分钟左右，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。

3.6混凝土的灌注

在保证混凝土质量合格的前提下，导管法水下灌注混凝土质量难以控制的主要原因是：（1）不能象上部结构施工那样逐层振捣；（2）由于导管埋在泥浆和混凝土中，混凝土的灌入阻力是相当大的，灌入阻力可按下式估算：R=π(D2-d2)(L1rw+L2rh)/4式中；D为桩直径；d为导管直径；rw为泥浆重度；rh为砼重度。要克服很大的灌入阻力保证混凝土桩身质量，必须有相当大的冲击力，冲击力越大，完成混凝土灌注的时间越短，砼桩身越均匀。由于混凝土是由水泥、砂、石子配制的混合料，不同材料、不同粒径则摩擦系数不一样，因此仅靠静力平衡产生的超压力缓慢流淌，则易造成混凝土粗骨料在桩芯堆积，随半径增大而递减。桩身不匀，则影响桩身混凝土的抗压强度和桩的承载能力。
综上所述，成桩质量的控制方面，要重点搞好：（1）保证桩上段强度达到要求，对桩上段强度实施保证措施；（2）对桩身质量的保证措施要科学、规范、有效。（3）注重混凝土灌注施工。因为水下混凝土施工的隐蔽性强，很容易产生松散、离析、缩颈等混凝土质量缺陷，因此，必须着重控制水下混凝土的浇注质量，包括选好原材料、做好配合比、改进工机具、严格按操作规程施工等方面。
参考文献
陈彦涛.钻孔灌注桩成桩质量控制与检测方法[J]，中国水运(下半月)，2009年03期
韩双会，王宇卿，于明明.钻孔灌注桩质量通病的控制措施研究[J]，黑龙江科技信息，2010年14期