1、1泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺【摘 要】目前，在桩基础工程施工中多数采用泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术，在施工中大部分施工工艺都是在地下进行的，其施工过程中无法观察。因此在施工中任何一个环节出现问题，都会直接影响整个工程的进度，甚至给投资者造成巨大的经济损失。本文根据笔者多年来参与工程施工的经验，就泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺及加强质量控制措施等问题进行探讨，期望通过与同行们相互交流，达到提高施工水平的目的。 【关键词】钻孔灌注桩；施工工艺；质量控制；处理措施 1、引言： 钻孔灌注桩是指利用钻孔机械钻出桩孔，并在孔中浇注混凝土（或先在孔中吊放钢筋笼）而成的桩。根据钻孔机械的钻头是否在土壤的含水层中施工
2、，又分为泥浆护壁成孔和干作业成孔两种施工方法。其中泥浆护壁成孔灌注桩是桩基础施工中一种常用的方法，具有无噪音、无震动、无积压的优点，该法可防止塌孔并排出土渣而成孔，不论地下水位高低皆适用，但其施工过程部位无法直接观察，且桩的成孔制作环节很多，若某施工环节处理不好，就会造成质量问题。 2、施工工艺 2.1 工艺流程 准备工作钻孔机就位钻孔注泥浆下套管继续钻孔排渣2清孔吊放钢筋笼射水清底插入混凝土导管浇筑混凝土拔出导管插桩顶钢筋 2.2 准备工作 钻机就位前应做好场地平整，挖设排水沟，设泥浆池制备泥浆，做试桩成孔，设置桩基轴线定位点和水准点，放线定桩位及复核等施工准备工作，并安装桩架及水泵设备。
3、2.3 钻孔机就位 必须保持平稳，不发生倾斜、位移，为准确控制钻孔深度，应在机架上或机管上作出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录。 2.4 钻孔及注泥浆 调直机架挺杆，对好桩位（用对位圈） ，开动机器钻进、出土，达到一定深度（视土质和地下水情况）停钻，孔内注入事先调制好的泥浆，然后继续进钻。 2.5 下套管（护筒） 孔口护筒，以起定位、保护孔口、存泥浆等作用。钻孔深度到 5 m左右时，提钻下套管。 1）套管内径应大于钻头 100 mm。 2）套管位置应埋设正确和稳定，套管与孔壁之间应用粘土填实，套管中心与桩孔中心线偏差不大于 50 mm。 3）套管埋设深度：在粘性土中不宜小于 l m，在砂
4、土中不宜小于15 m，并应保持孔内泥浆面高出地下水位 1 m 以上。 2.6 继续钻孔 3防止表层土受振动坍塌，钻孔时不要让泥浆水位下降，当钻至持力层后，设计无特殊要求时，可继续钻深 1 m 左右，作为插入深度。施工中应经常测定泥浆相对密度。 2.7 孔底清理及排渣 1）在黏土和粉质黏土中成孔时，可注入清水，以原土造浆护壁。排渣泥浆的相对密度应控制在 1112。 2）在砂土和较厚的夹砂层中成孔时，泥浆相对密度应控制在1113；在穿过砂夹卵石层或容易坍孔的土层中成孔时，泥浆的相对密度应控制在 1315。 3）吊放钢筋笼。钢筋笼放前应绑好砂浆垫块和导向钢筋；吊放时要对准孔位，吊直扶稳，缓慢下沉，钢
5、筋笼放到设计位置时，应立即固定，防止上浮。 钢筋笼上浮采取措施：灌注过程中导管卡住钢筋笼，引起钢筋笼上浮：a当混凝土面未达到钢筋笼时，只需边转动导管边缓缓提升，至钢筋笼与导管脱开为止，钢筋笼会由于自重沉至原位。b当混凝地土面未达到钢筋笼后导管卡住钢筋笼时，移动导管使两者脱开，但由于有混凝地土托着，钢筋笼不会复位，因此在混凝地土进入钢筋笼后，应尽力避免导管与钢筋笼相卡。 在混凝土接近钢筋笼底时，如操作不当，混凝土的冲击会托着钢筋笼上浮。采取措施：a当首灌混凝土浇筑时，钢筋笼应有定位钢筋，并放慢灌注速度，以减小管口混凝土对钢筋笼的冲击力。b当混凝土面在钢筋笼里灌至 4 m 以上时，可一次性将导管提
6、升到钢筋笼段，要求保持412 m 埋管深度，灌注速度仍要放缓。c待钢筋笼埋深达到 10 m 以上后，一般不全上浮，可用正常速度灌注。 2.8 射水清底 在钢筋笼内插入混凝土导管（管内有射水装置） ，通过软管与高压泵连接，开动泵水即射出。射水后孔底的沉渣即悬浮于泥浆之中。 2.9 浇筑混凝土 停止射水后，应立即浇筑混凝土，随着混凝土不断增高，孔内沉渣将浮在混凝土上面，并同泥浆一同排回贮浆槽内。 1）水下浇筑混凝土应连接施工。导管底端应始终埋入混凝土中0813 m；导管的第一节底管长度应大于等于 4 m。 2）混凝土的配制。a配合比应根据试验确定，在选择施工配合比时，混凝土的试配强度应比设计强度提
7、高 10%15%。b 水灰比不宜大于 06。c 有良好的和易性，在规定的浇筑期间内，坍落度应为1622 cm；在浇筑初期，为使导管下端形成混凝土堆，坍落度宜为1416 cm。d水泥用量一般为 350400 kg/m3。e 砂率一般为45%50%。 2.10 拔出导管 混凝土浇筑到桩顶时，应及时拔出导管。但混凝土的上顶标高一定要符合设计要求。 2.11 插桩顶钢筋 桩顶上的插筋一定要保持垂直插入，有足够锚固长度和保护层，防止插偏和插斜。 52.12 试块配合比 同一配合比的试块，每班不得少于 1 组。每根灌注桩不得少于 1 组。3、过程控制 3.1 施工及管理人员 1）检查施工单位的质量保证体系
8、、管理体系，现场管理人员是否到位。2）检查特殊工种，如：电焊工、电工、机械操作工是否持证上岗。 3.2 原材料 1）进入施工现场的原材料均须有出厂合格证或质量保证书。 2）现场所用的钢筋、水泥、砂、石子等原材料及钢筋焊接接头进行见证取样，送检测中心进行复试，合格后方可使用。 3）使用商品混凝土，需考察商品混凝土厂家及其质量保证体系，每次灌注混凝土需提供混凝土配合比通知单。 4）钢筋笼的制作和沉放质量监控。a对预制的钢筋笼要逐一检查，重点是主筋、加劲箍筋、螺旋箍筋的间距，加密区长度、主筋搭接的焊接质量及笼顶预留的锚固长度必须符合规范和设计要求。钢筋笼制作的允许偏差。主筋间距：10 mm；箍筋间距
9、：20 mm；钢筋笼直径：10 mm；钢筋笼长度：50 mm；钢筋笼主筋保护层：20 mm。 b检查钢筋笼保护层垫块设置，一般沿钢筋笼 1004 每隔 24 m 放置一组，每组 3 个，按 120均匀设置，即可避免笼体碰撞孔壁，又可保证混凝土保护层均匀及钢筋笼在桩体内的位置正确。 c钢筋笼验收合格后方可安放，采用吊车下钢筋笼，控制好笼顶标6高。钢筋笼的吊装采用双点起吊，保持钢筋笼中心线与桩孔中心线重合。钢筋笼安放时应避免碰撞桩孔壁，采用慢起慢落逐步下放的方法；入放桩孔时，始终保持垂直状态，对准桩孔孔位徐徐下放，如下放插入困难时，不得强行下插，要查明原因，禁止晃动和强行冲击下放插入。钢筋笼顶标高
10、必须符合设计要求。控制钢筋笼顶标高办法是根据护筒标高算出吊环尺寸。 5）水下混凝土灌注。a浇注前要作好各种材料的化验及混凝土配合比。b坍落度： 180 220 mm。c混凝土要有良好的和易性和流动性。d混凝土搅拌时要严格按配合比投料，同时保证混凝土的搅拌时间。e混凝土运输时要尽量减少时间，防止泌水、离析。f导管使用前须经过过球和压水试验，确保无堵塞、无漏水、渗水，经验收合格后方能使用，接头连接处须加密封圈，并上紧丝扣。g待导管下完后，利用导管进行第二次清孔，在混凝土灌注前须再次用测绳量测孔深、孔底的沉渣厚度，同时须放好隔水栓，导管距孔底 300500 mm 为宜，符合要求后才应允许灌注。h混凝
11、土灌注时，应检查隔水栓是否放置，首盘混凝土量应根据孔径进行计算，保证首盘混凝土埋管深度宜在 0812 m，在混凝土灌注过程中，卸管时须测量混凝土面标高，以控制卸管节数，防止导管拔脱，造成断桩。一次拆管不得超起过 60 m，当混凝土灌注达到规定标高时方可停止灌注。i检查每根桩的混凝土实际灌注量，充盈系数要求大于 1，混凝土的标高须符合设计要求（超出设计桩顶标高500800 mm，以保证设计标高以下的强度） 。j混凝土的灌注是确保桩质量的关键工序，单桩混凝土的灌注时间不易超过 3h，并应连续灌注。 7在混凝土的灌注过程中，必须抽样检测混凝土的坍落度，并对现场混凝土试块进行见证取样；每灌注 500
12、m3 混凝土必须有一组试块，小于 500 m3 的桩每根桩必须有一组试块，并且编号，编号与桩号相对应。4、质量控制标准及检测 依据 GB 50202-2002建筑地基基础施工质量验收规范 、GB 50007-2002建筑地基基础设计规范 、JGJ 94-94建筑地基基础技术规范及设计的规定，质量控制标准及检测内容如下。 4.1 主控项目 桩位允许偏差：边桩不大于 100 mm，中间桩不大于 150 mm。检查方法：开挖后量中心线。1）孔深。达到设计孔深，保证进入强风化岩 20 m 或中风化岩 04 m。用重锤测量；控制入岩深度方法：首先判断钻头是否达到岩石顶面，回转钻机进尺明显变缓，并且机器有
13、跳动现象出现，再结合出浆情况，可以判断主岩层表面。冲击钻遇基岩发出“咚咚”声音，再结合捞渣，可以判断出岩层表面，判断出岩层表面后测量第一次孔深，再冲（钻）入强风化泥岩 20 m 或中风化岩 04 m，达到设计深度。2）桩体质量检验。小应变动力检测。3）混凝土强度。28 d 试验抗压强度。4）单桩承载力。静载试验。 4.2 一般项目 1）沉渣厚度。孔底沉渣厚度为钻深与孔深（灌注之前）之差，用测绳在灌注之前测量，钻深可由该钻机钻杆（钢丝绳）钻头长度来测定或测绳测量。 82）垂直度。用水平尺测量（不大于 1%） 。 3）桩径。用钢尺测量。 4）泥浆密度。115120，用比重计测量。 5）混凝土坍落度
14、。180220 mm，用坍落度仪测量。 6）钢筋笼安放深度。100 mm，用钢尺量。 7）混凝土充盈系数。大于 1，检查每根桩实际混凝土浇注量。 5、可能出现的质量问题及控制措施 5.1 孔壁坍落 产生的原因：护壁泥浆密度不足，起不到有效的护壁作用；成孔速度太快，在桩孔孔壁上来不及形成泥膜；冲击（抓）锥或掏渣筒倾倒，撞击桩孔孔壁；安放钢筋笼时碰撞桩孔孔壁，破坏了泥膜和桩孔孔壁；排除较大障碍物时，留下孔洞。 控制措施与处理方法：成孔速度应根据地质情况选取；从钢筋笼的绑扎、吊插以及定位垫板设置安装等环节予以充分注意；如桩孔孔口发生坍塌，应先探明坍塌位置，将砂和黏土混合物回填到坍孔位置以上1020
15、m，如坍孔严重，应全部回填，等回填物密实后再进行钻孔。5.2 桩孔偏斜 产生原因：钻孔时遇有软硬土交接处或岩石倾斜处，钻头所受阻力不均而偏位；钻孔时遇较大的孤石等地下障碍物使钻杆偏位；钻杆弯曲或连接不当，使钻头、钻杆中心线不同轴；场地不均匀沉降使钻机底座倾斜。 9控制措施与处理方法：在有倾斜状的软硬土层处钻进时，应吊住钻杆，控制进尺速度并以低转速钻进，或在斜面位置处填入片石、卵石，以冲击锤将斜面硬层冲平再钻进；探明地下障碍物的情况，并预先清除干净；钻杆、接头应逐个检查，及时调整，弯曲的钻杆要及时调直或更换；场地要平整，钻架就位后要调整，使钻盘底座要水平，并注意经常检查和校正；在桩孔偏斜处吊住钻
16、头，上下反复扫孔，使孔垂直；在桩孔偏斜处回填砂黏土，待密实后再钻进。 5.3 梅花孔 产生原因：转向装置失灵，泥浆太稠，阻力大，冲击锤不能自由转动；冲程太小，冲锤则提起又落下，得不到足够的转动时间，变换不了冲击位置。 控制措施与处理方法：经常检查转向装置，选用适当粘度和密度的泥浆，适时掏渣；用低冲程成孔时，隔一段时间要换高一些的冲程，使冲锤有足够的转动时间。 5.4 断桩 产生原因：混凝土坍落度太小，骨料粒径太大，未及时提升导管及导管倾斜，使导管堵塞，形成桩身混凝土中断；搅拌机发生故障，使混凝土浇注中断时间过长；提升导管时碰撞钢筋笼，使孔壁土体混入混凝土中。 控制措施与处理方法：混凝土坍落度按
17、设计要求、粗骨料粒径按要求控制；边浇注混凝土边拔套管，随时掌握导管埋入深度，避免导管脱离混凝土面；当导管堵塞，混凝土尚未初凝时，可以吊起一节钢轨或其他重物在导管内冲击，把堵塞的混凝土冲开，使混凝土继续浇注。 105.5 吊脚桩 产生原因：清孔后泥浆密度过低，孔壁塌落或未立即浇灌混凝土；安装钢筋笼或导管时碰撞桩孔孔壁，使桩孔孔壁泥土坍塌；清渣未达到要求，残留沉渣过厚。 控制措施与处理方法：清孔要符合设计要求，并立即浇注混凝土；安放钢筋笼时，防止碰撞桩孔孔壁，清渣要达到设计要求。 5.6 混凝土用量过大 产生原因：钻头经过松软黏土层造成一定扩孔；浇注混凝土时，一部分扩散到软土中。 控制措施与处理方法：钻孔时，掌握好各土层的钻进速度；正常钻孔作业时，中途不得随便停钻。 5.7 冬季施工 冬季施工，是指室外日平均温度连续 5 d 稳定低于 5时，用一般的施工方法难以达到预期目的，须采用特殊措施进行施工。 6、结语 泥浆护壁桩已经越来越多地应用到工程当中，在施工前要了解钻孔灌注桩施工工艺特点，熟知相关规范规程要求，施工中，要自始至终抓住质量控制点，则工程质量可以得到保证。要重视常见的质量事故，并且采取相应措施给予预防，则可以在很大程度上减少甚至杜绝质量事故的发生。 参考文献： 1陈勇.泥浆护壁钻孔灌注桩的质量控制研究J.扬州职业大学学
