1、1钻孔灌注桩施工技术及质量控制与缺陷防治中图分类号：U443.15+4 文献标识码：A 钻孔灌注桩作为桩基的一种，因其承载力高、造价相对较低、能适用多种土层等优越性，在沿海软弱地基地区得到了广泛应用。属于沿海地区的温州市，地质差，软弱土层达几十米深，且土层情况复杂多变，采用钻孔灌注桩，有效的解决了基础承载力问题。但钻孔灌注桩因属隐蔽工程、地下施工工程，直观性差，不明确因素多，施工过程中会产生各种各样的问题，质量情况要待成桩后通过检测手段才能确定，而且检测手段也有一定的局限性和偏差性，不同检测单位判定的结果不同是时有发生。因此，要保证钻孔灌注桩工程质量，需要在施工过程中对各个环节进行精心施工和严
2、格控制，需要熟练掌握钻孔灌注桩施工技术。 钻孔灌注桩适用范围 除了自重湿陷性黄土、碎石层、砾石层中不宜使用外，其余土层基本能适用，自重湿陷性黄土在温州市区不多见，而碎石层和砾石层则经常存在，位于土层较深处，若直接利用钻孔灌注桩回旋钻钻进时，虽可钻入，但进尺极其缓慢，且钻头及钻杆磨损严重，最好是在钻进碎石层和砾石层时，利用冲击钻冲击进入，穿透后，再用回旋钻钻入，配合使用。 钻孔灌注桩施工流程 2主要施工准备工作 1清除杂物，场地平整。随着近几年文明施工要求的提高，钻孔灌注桩施工前，市区内大部分工程均实行了全场地砼硬化处理，给桩基工程的顺利开展及质量控制提供了较大的便利，使桩基质量在基础条件上得到
3、了保证。 2桩位的测量定位。在主轴线放好后，应采用全丈仪或经纬仪极坐标法定位、测量，随时可进行复核工作，以保证桩位的准确性。 3护筒的埋设。一般用钢质护筒，钢板厚 0.81.0cm，护筒四周应用粘土填实，埋深 1.52.0m ,直径比桩径大 20cm,中心线平面偏差小于5cm，每个护筒顶部开设一个溢浆口，并高出地面 0.30.5m，以保证孔内泥浆液面高度。 4桩架就位。机架要平整，机座垫稳，不能软硬不均，在开钻前，检查钻杆、钻头、护筒中心是否在同一直线上，利用经纬仪复核桩位标志是否准确。 3（四）钻孔 钻孔是钻孔灌注桩施工中的一个重要部分，其质量如控制得不好，则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及
4、桩端达不到设计持力层要求等，还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此，在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。 1采取隔孔施工程序。钻孔灌注桩和打入桩不同，打入桩是将周围土体挤开，桩身具有很高强度，土体对桩产生被动土压力。钻孔灌注桩则是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身土体对桩产生主动土压力。尤其是在成桩初始，桩身砼的强度很低，且砼灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故采取较适当的桩距对防止塌孔和缩径是一项稳妥的技术措施。 2确保桩身成孔垂直度。这是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计及规范要求，应采取扩大桩机支承面积，使
5、桩机稳固，经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后下放钢筋笼前作井径、井斜测试，先进方法是采用超声波测试，这在温州许多单位尚无条件进行，现最常用的方法是制作一个长度等于 46 倍桩径，直径等于孔径的钢筋笼，将钢筋笼吊放入孔，并顺利放到设计要求孔底，说明孔径和孔偏斜度达到要求，否则必须进行复钻和扫孔，直到钢筋笼顺利放入为止。 3确保桩位、桩顶标高和成孔深度 在护筒定位后，及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于 5cm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生4漏浆现象。在下钻头前，须对钻头、钻杆长度以及桩机转盘面标高做测量并记录，以便在成孔后，根据钻杆在桩机上的留置长
6、度来校验成孔达到深度。当钻进过程中遇到不同的地层时，同时可更换不同类型的钻头，其中嵌岩用钻头有硬质合金双腰带钻头，钢粒钻头及滚轮钻头（又知称牙轮钻头） 虽然钻杆到达的深度已反映钻孔的深度，但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当，或者在提钻具时碰撞了孔壁，这可能会发生塌孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大困难。因此，第一次清孔完后，提出钻具前用测绳复核成孔深度，如测绳的测深比钻杆的钻深小，就要复钻并清孔。为有效的防止塌孔、缩径及桩孔偏斜，在钻孔过程中还要根据不同土层情况对比地质资料，合理的调整进尺速度，严格控制泥浆比重，对淤泥土、粉土、砂土等更要慎重对待。 (五)钢筋笼制安 钢筋笼制作前首
7、先要检查钢材的质保资料，合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量、间距等制作质量情况。钢筋笼连接一般采用桩架吊焊，此时注意焊接后冷却问题，实际操作时应控制在冷却 10 分钟左右，若焊接后立即放入孔内，将会造成焊接处发生脆裂现象，影响质量。下放过程中，要注意钢筋笼能否顺利下放，不能碰撞孔壁，当下放受阻时，不能强行下放，因为这将会造成塌孔、钢筋笼变形，应停止下放并寻找原因，如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的，应提出重新垂直吊放；如果是成孔偏斜造成的，则要求进行复钻纠偏，重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。 5（六）清孔 温州市区钻孔灌柱桩多利用原土造浆护壁，清孔的主要目的是清除孔底沉渣
8、和调整泥浆比重，孔底沉渣是影响灌柱桩承载能力的主要因素之一，而泥浆比重大小不仅关系到孔壁的稳定性和砼灌注顺利与否，其形成的泥皮厚薄也是影响灌注桩承载力的因素之一，因此，清孔是确保钻孔灌注桩工程质量的关键环节。钻孔灌注桩清孔分第一次和第二次清孔，第一次清孔是在钻至成孔深度后，钻机只转不钻，以打碎孔底成渣，利用泥浆循环将泥浆充分排出。第一次清孔完毕后，由于钻具拔出、钢筋笼和导管下放会碰到孔壁，以及停歇时间较长，悬浮状态的沉渣再次沉到孔底等，造成沉渣的重新形成，需进行第二次清孔。对沉渣厚度控制要求高的工程，温州市区多采用正循环成孔、气举反循环二次清孔的施工工艺，实际效果较好。现行规范规定，清孔后，对
9、摩擦桩，沉渣厚度不大于 15cm，对端承桩，沉渣厚度不大于 5cm，泥浆比重应控制在1.151.20 之间。当气举反循环二次清孔后的泥浆比重及沉渣厚度均符合规范及设计要求后，应在半小时内进行水下砼的灌注，否则容易造成塌孔现象。 （七）水下砼灌注 钻孔灌注桩的水下砼灌注是成桩的关键环节，但往往由于施工操作不当，断桩、堵管、卡管、夹泥质量问题时有发生，运用科学、实用的砼灌注操作工艺以确保工程质量显得极为重要。 1导管质量要保证。导管连接处不得漏水，使用前应进行水密性试验。导管严重漏水，泥浆直接进入导管砼内，造成断桩、夹泥事故；导6管轻微漏水，引起砼和易性变差，流动性不好，易造成导管堵塞，不能疏通时
10、就造成断桩。 2严格控制砼配合比和塌落度。水下砼的灌注是采用导管灌注，存在砼的离析现象，但良好的配合比可减少离析程度。下部砼塌落度宜控制在 1820cm，砼灌注距顶约 5m 时，塌落度应控制在 1617cm。 3严格控制砼灌注操作工艺。砼要连续灌注，中断时间不应超过 30分钟。首批砼灌注量应保证导管埋入砼内不小于 0.8m，可通过计算确定。后续砼灌注，导管在砼内的埋置深度宜保持 24m，不宜大于 6m 和小于1m，严禁把导管底端提出砼面，以防断桩。漏斗中的砼下落后，应当牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入砼，牵动导管力度要适中，升降的幅度不能过大，大幅度拉拔易造成砼冲
11、刷孔壁，导致孔壁土下坠或塌落；在砼灌注后期，由于孔内压力较小，往往上部分砼不如下部密实，这时应稍提漏斗增大落差及加快导管牵动频率，以提高上部砼密实度。 4控制好砼灌注时间和速度。砼总的灌注时间应以首盘砼的初凝时间为准，一般砼初凝时间为 35 小时，只能满足浅孔小桩径灌注要求，对于深孔大桩径的砼，应加缓凝剂，增长初凝时间，以满足砼灌注时间要求。在控制砼初凝时间的同时，必须合理的加快灌注速度，这对提高砼质量十分重要。 （八）桩基检测 钻孔灌注桩完成后，应进行承载力和桩身质量检测，现行国家规范规定，承载力检测应采用静荷载法进行检验，检验桩数不少于总数的71%，且不应少于 3 根，当总桩数小于 50
12、根时，不应少于 2 根。对桩身完整性的检测，目前多采用低应变法，检验桩数不少于总数的 30%，且不应少于 20 根；柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于 1 根。 （九）缺陷防治 1桩位偏差 主要原因：（1）施工放样存在误差（2）护筒埋设产生偏差（3）桩机就位存在偏差。 防治措施：（1）提高放样精确度（2）及时复核护筒位置，压实周围回填土（3）减少桩机就位偏差，就位后防止桩机移动 2成孔偏斜 主要原因：（1）施工场地不平整，不坚实，在支架上钻孔时，支架的承载力不足，发生不均匀沉降，导致钻杆不垂直。如曾有过当桩架安放在原有泥浆池回填处而导致桩架倾斜。 （2）钻机部件磨损，接头松动，钻杆弯曲。
13、 （3）钻头晃动偏离轴线，扩孔较大。如曾有施工单位用 10 桩机施工 70 米深的桩，结果产生扩孔偏斜。 （4）遇有地下障碍物，把钻头挤向一侧。尤其是在原有老河道回填范围内施工更需注意。 防治措施：（1）钻机就位时，应使转盘，底座水平，使天轮的轮缘、钻杆的卡盘和护筒的中心在同一垂直线上，并在钻进过程中经常校核钻架及钻杆的垂直度以防止位移。 （2）场地平整坚实，扩大桩机支承面积，支架的承载力应满足要求，在发生不均匀沉降时，必须随时调整。 （3）选用合适的桩机型号，定期对桩机进行检验和维修。 （4）遇有地下障碍物时应待清理障碍物后再继续施工。 （5）当发现8偏斜过大时，应回填粘土，待沉积密实后再钻
14、。 3成孔缩小或颈缩 主要原因：（1）软土层受地下水位影响和周边车辆振动（2）塑性土膨胀，造成缩孔（3）钻锤磨损过甚，焊补不及时。 防治措施：（1）成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，快速通过，在成孔一段时间，孔壁形成泥皮，孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀（2）及时焊补钻锤，并在软塑土地层采用失水率小的优质泥浆护壁（3）采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。 （4）加大泥浆比重，清孔后及时浇灌砼。 4塌孔 主要原因：（1）存在沙土层等易塌土层（2）下导管和钢筋笼时与孔壁接触（3）气举反循环后未及时灌注混凝土 防治措施：（1）钻孔时预先投放粘土块，加大泥浆比重，清孔后及时浇灌砼（2）下导管和钢筋笼时注意
15、垂直，避免过度偏斜和震动（3）发生塌孔后需再次清孔，待沉渣厚度满足要求后方可浇灌砼 5钢筋笼上浮 主要原因：（1）砼在进入钢筋笼底部时浇筑速度太快（2）钢筋笼未采取固定措施（3）导管提升时与钢筋笼搭挂 防治措施：（1）浇筑砼前，应将钢筋笼固定在孔位护筒上。 （2）当砼上升到接近钢筋笼下端时，应放慢浇筑速度，减小砼面上升的动能作用，以免钢筋笼顶被托而上浮。当钢筋笼被埋入砼中有一定深度大，再提升导管，减少导管埋入深度，使导管下端高出钢筋笼下端相当距离时9再按正常速度浇筑。在通常情况下，可以防止钢筋笼上浮。 （3）当发现导管与钢筋笼搭挂时，应降低导管，顺时针转到导管，再提升导管。（4）当发现钢筋笼开
16、始上浮时，应立即停止浇注，并准确计算导管埋深和已浇砼标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。 6断桩 主要原因：（1）砼塌落度太小，骨料太大，运输距离过长，砼和易性差，致使导管堵塞，疏通堵管再浇筑砼时，中间就会形成夹泥层。（2）计算导管埋深时出错，或盲目提升导管，使导管脱离砼面，再浇筑砼时，中间出现夹泥层。 （3）钢筋笼将导管卡住，强力拔管时，使泥浆进入砼中。 （4）灌注时间过长，而上部砼已接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在砼表面的沉淀物，造成砼灌注极为困难，造成堵管与导管拔不上来，引发断桩事故。（5）导管接头处渗漏，泥浆进入管内，混入砼中。 （6
17、）砼供应中断，不能连续浇筑，中断时间长，造成堵管事故。 防治方法：（1）砼配合比应严格按照有关水下砼的规范配置，并经常测试坍落度，防止导管堵塞。 （2）尽可能提高混凝土浇注速度：a.开始浇砼时尽量积累大量砼，产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力。 b.快速连续浇注，使砼和泥浆一直保持流动状态，可防导管堵塞。 （3）严禁不经测算盲目提拔导管，防止导管脱离砼面。 （4）钢筋笼主筋接头要焊平，以免提升导管时，法兰卡住钢筋笼。 （5）浇筑砼应使用经过检漏和耐压试验的导管。 （6）浇筑砼前应保证砼搅拌机能正常运转，成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分，其质量如控制得不好，则可能会发10生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等，还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。必要时应有一台备用搅拌机作应急之用。 总之，由于钻孔灌注桩的整个施工过程属隐蔽工程项目，施工工艺和施工工序比较繁杂，质量检查和控制不能直观进行，因此只有对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工，桩基的施工质量才能得到保证。而且在此还要再次强调，保证钻孔灌注桩的施工质量，其关键还在于人，只有强调现场管理人员要有高度责任心和超强的质量意识，才能充分保障钻孔灌注桩的施工质量。
