1、1钻孔灌注桩孔底沉渣的成因及控制研究【摘要】：钻孔灌注桩孔底沉渣过厚是桩承载力不足的重要原因, 本文介绍了导致钻孔灌注桩沉渣过厚的主要原因，提出了控制孔底沉渣厚度的具体措施。 【关键词】：钻孔灌注桩；孔底沉渣；原因控制 中图分类号： U443.15+4 文献标识码： A 文章编号： 引言 钻孔灌注桩作为建筑物基础结构, 被广泛用于房建基础和桥梁基础。但由于钻孔灌注桩施工工艺较复杂，尤其在不良地质条件下沉孔成桩因施工不当会造成孔底沉渣过厚,基桩承载力不能满足设计要求, 基桩静载QS 关系曲线表现为从“缓变型”过渡为“陡降型”的现象。桩底沉渣过厚会造成建筑物过大沉降，给结构物的稳定及安全带来隐患，
2、严重影响桩基承载力的发挥。钻孔灌注桩孔底沉渣厚度是成孔质量的重要指标之一，因此, 施工过程中掌握孔底沉渣过厚的成因并采取有效的控制措施，是保证钻孔灌注桩施工质量和桩基承载力的关键措施之一。 一、孔底沉渣过厚的主要原因 1、选用的清孔方法不适当 钻孔灌注桩钻孔结束后的第一次清孔是否彻底很重要，如桩底沉渣淤积太厚，有大的块料等，在二次清孔时就无法完全清除，从而造成桩底沉渣过厚，因此选用的清孔方法应能保证第一次清孔彻底，以避免二2次清孔能更容易一些，目前钻孔的灌注桩常见几种清孔方法有掏渣法、换浆法、抽浆法、砂浆置换和空压机喷射等, 不同清孔方法对清孔的效果有重要影响, 清孔方法不当, 则无法清除孔底
3、沉渣和置换孔内泥浆, 同时也不能控制孔底沉渣层的厚度，所以，清孔的方法要和施工现场的地形条件与施工工艺相适应。 2、 清孔时间及泥浆的指标控制不当 清孔时间不够从而导致清孔不能彻底, 孔底钻渣残留较多,不能充分将孔内泥浆置换, 都是沉渣层厚度过大的重要原因。因此，清孔时，泥浆的指标控制非常重要，清孔时确定的泥浆指标( 包括密度、粘度、含砂率) 不准确, 或孔内泥浆的指标没有达到结束清孔标准即终止清孔, 也会导致孔底沉渣层的厚度增大。经常在施工中，施工时间过长以及施工工序连接不紧凑, 从清孔终止到混凝土的灌注之间间隔时间太长, 导致孔内泥浆中有砂粒沉淀, 或泥浆失水、沉淀，清孔泥浆比重过小或清孔
4、时间太长，则会造成孔塌现象，从而使孔底淤积，造成桩底沉渣。在砂层较厚的地层钻孔，泥浆浓度不够会引起泥浆的承砂性差，泥浆中的砂沉淀过快造成沉渣。 3、孔壁剥落、坍塌 孔壁剥落、坍塌主要原因： （1）施工过程中没有进行有效的加固桩孔的措施，或加固孔位的措施未能一直保持好。 （2）钻孔机具或杆件在施工中碰撞了孔口或孔壁，导致孔口坍塌或孔壁泥皮剥落，使孔底沉淀物增多。 3（3）浇混凝土前，在下放钢筋笼和导管时不垂直，导致对孔壁的碰撞，使较大的泥块掉入孔底，造成桩底沉渣。 （4）由于土质松散, 加之泥浆护壁不好。 （5）护筒埋设过浅, 孔内水位不高。 二、控制沉渣层厚度的主要措施 1、选择恰当的清孔方法
5、 根据各种施工设备、不同钻孔方法、设计要求及多样的地层条件, 来合理选用清孔的方法。几种清孔方法和特点如下： （1）掏渣法清孔对于冲击、冲抓、旋挖钻进的桩孔, 应先采用掏渣法进行初步清孔, 待较大颗粒沉渣清理完毕后, 可换用换浆法进一步清孔, 同时降低孔内泥浆密度。 （2）换浆法清孔对采用正循环钻进、以粘性土及细颗粒砂性土层为主的桩孔可采用换浆法清孔。采用该法清孔不易引起坍孔, 但清孔速度慢, 须控制好泥浆指标及清孔时间, 否则清孔效果难以保证。 （3）抽浆法清孔较彻底, 且清孔速度快, 可适用于各类土层、各种钻孔方法的摩擦桩或支承桩, 尤适宜于采用反循环钻孔及孔底沉渣颗粒较大桩孔的清孔。但在
6、孔壁易坍塌的桩孔中应谨慎使用, 以防坍孔。 （4）砂浆置换清孔该法操作不便, 实际应用较少, 可在柱桩等一些有特殊要求的桩基中使用。 （5）喷射法清孔在导管等混凝土灌注设备已安装, 实测孔底沉渣厚度超出规定或设计要求, 但超出范围不大, 进行二次清孔费时费力, 且影响孔壁稳定的情况下, 可采用喷射清孔法进行处理, 并立即灌注水下4混凝土。该法仅宜作为其他方法清孔的辅助手段。 2、严格控制清孔时间 必须充分保证清孔持续时间，这个时间应根据不同清孔方法、地质条件及孔底排出的泥浆指标确定, 速度较快的是抽浆法清孔( 一般不少于 10min 即可 ) , 而换浆法清孔的速度较慢( 30min 至数小时
7、不等) 。无论采用何种清孔方式, 均应确保清孔持续时间, 否则难以达到清孔效果。桩成孔后，在吊放钢筋笼和沉放导管前，孔内原土泥浆处于悬浮状态，当时间较长时，沉渣再次沉到桩孔底部，积淀过多则不能被混凝土冲击反起，成为永久性沉渣，从而影响桩基工程的质量。因此，在浇注混凝土前应测定沉渣厚度，如达不到要求时，须继续清孔直至泥浆密度和沉渣厚度达到规定标准。 3、严格控制清孔泥浆指标 （1）钻孔灌注桩施工过程中的泥浆必须严格控制，不能就地取材，而要专门采取泥浆制备，选用高塑性粘土或膨润土，拌制灌注桩成孔至设计标高，应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔，直到孔口返浆比重持续小于 1.10-1.20，测得孔底沉
8、渣厚度小于 50mm，即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。 （2）清孔过程中，泥浆密度一般应比钻孔泥浆密度小, 但泥浆密度及粘度过小, 影响孔壁稳定；采用正循环清孔时, 泥浆密度及粘度过小, 还会影响泥浆悬浮携渣的能力，降低清孔效果。在粘性土、粉土及粉砂土为主的土层中, 清孔过程中输入泥浆指标宜控制为: 相对密度 1.05-1.10；粘度 16-20Pa.s；含砂率小于 4%。 5（3）终止清孔前应在孔底取泥浆进行性能指标检测, 终止清孔泥浆指标一般控制在以下范围: 相对密度 1.03-1.15；粘度 17-20Pa.s；含砂率小于 4%；胶体率大于 98%。 4、采取有效固孔措施 （1）根据现
9、场条件和规定要求设置护筒, 施工过程中加强对护筒的保护, 防止碰撞或振动造成孔口坍塌。 （2）施工过程中保持孔壁任何部位静水压力不小于 0.02MPa, 即始终保持孔内水位高于地下水位( 或河水位) 不小于 1.5-2.0m。 （3）选择合适的钻孔及清孔机具。对土层松软、易坍塌的桩孔, 应尽量避免采用振动大、负压过低的施工机具和工艺方法。 （4）钻具拆卸、钢筋骨架和导管安装过程中应尽量避免碰撞孔壁 （5）选择合适的钻孔泥浆指标, 确保在孔壁形成有效的泥皮保护层 （6）在松散易坍土层中适当深埋护筒, 密实回填土。 5、缩短施工时间 在保证清孔效果的同时, 还得加快工序衔接, 提高施工效率, 尽量
10、缩短清孔至混凝土灌注之间的的时间间隔。 6、进行二次清孔 （1）终孔后, 清孔要彻底, 清孔采用优质泥浆, 控制泥浆比重和黏度, 不要直接用清水置换, 钢筋笼垂直缓放入孔；用平底钻头时, 沉渣厚度从钻头底部所达到的孔底平面算起；用底部带圆锥的笼头钻头时, 沉渣厚度从钻头底部所达到的孔底平面算起。 （2）首批混凝土灌注前, 再次探测泥浆指标即孔底沉渣层厚度。如6超过规定要求时, 必须在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔，直至符合要求，当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后，应立即进行水下混凝土的灌注工作。浇注时应提防钻具碰撞孔壁，发生坍孔现象，这将给第二次清孔带来很大的困难，有的甚至通过第二次
11、清孔也无法清除坍落的沉渣，只有通过高压注浆等方法清除。 结束语 导致钻孔灌注桩孔底沉渣层过厚的因素很多,施工中应根据具体机具设备、施工特点及地质条件, 仔细制定施工方案，严格按有关规范和要求施工，加强检测和控制，发现沉渣过厚时及时处理，将孔底沉渣层厚度控制在规范允许范围以内, 确保钻孔灌注桩的施工质量及承载能力。 参考文献： 【1】吴立春,王伟.桩底沉渣对钻孔灌注桩承载力影响的试验研究J.工程勘察，2009 【2】林峰毅.高压注浆在解决灌注桩桩底沉渣中的应用J.福建建设科技，2010 【3】耿鹏.钻孔灌注桩常见质量问题及预防措施J. 山西建筑. 2011 【4】窦红奇，张超.浅谈钻孔灌注桩施工要点J. 常州工学院学报. 2008
