浅谈钻孔灌注桩工程施工的质量控制

关键词:钻孔灌注桩;工程施工;质量控制 

影响钻孔灌注桩施工质量的施工工序很多，从桩基测量放样到钻机就位，从钻机开钻到成孔，从钢筋笼就位到水下混凝土灌注等等，每个环节都很重要，任意一个环节出了问题，都会造成桩基施工出问题。所以对于灌注桩施工各个环节常发问题，要有预防措施，尽量避免问题的发生。一旦出现事故，应分析原因，采取合理的技术措施，及时设法补救。 

1 钻孔前的质量控制 

（1） 放样定位，埋设护筒。在准确放样的前提下埋设护筒，埋设护筒的方法和要求：在陆地上则一般采用挖坑法，比较简单易行；本工程主墩钻孔灌注桩为水中桩，一次性沉设15只桩基钢护筒，在钻孔工作平台上安装导向架后用90型振动锤进行施打。护筒材料、规格、制造工艺应符合设计和规范要求，材料进场应有出厂合格证和检验报告。用于制作结构的材料和焊接材料均应有质保证书和出厂材质证明。导向架与平台应予以固定，避免振动下沉钢护筒时移动。每只护筒的下沉应一气呵成，避免因中途间歇时间过长导致摩阻力增大，防止继续下沉困难。振动的持续时间长短根据不同土质通过试验决定，不宜超过10min～15min。每次振动持续时间过短，则土的结构未被破坏，过长则振动锤部件易遭破坏。钢护筒沉设质量控制标准：倾斜度小于1/100，平面偏差小于50mm。 

（2） 钻机架立，调制泥浆。钻孔对中过程中，比较易忽视的就是钻机底座的水平问题，这在一般成套设备中因为有液压调整装置，问题不大，只要注意就行了；尽管此时钻头中心与护筒所标设的桩中心重合，而实则桩位已偏斜。因此在对位及钻孔过程中，均应观测调整钻机的水平和垂直度，确保成孔竖直。 

护壁泥浆由水、粘土、和添加剂组成，有保护孔壁和悬浮沉渣的功效，是钻孔桩的重要组成部分。在施工的过程中护壁泥浆是利用地下水之间的压力差控制土压力和水压力以保持孔壁的稳定性。当孔内泥浆比重过小，静水压力与地下水相当时，孔壁薄的泥皮在流动地下水压力的冲刷下很可能脱落，难以阻挡孔外渗流，最终导致孔壁坍塌。泥浆比重过大危害更大： 

（1） 无法正常悬浮钻渣。 

（2） 减小桩周摩阻力导致桩身强度降低。 

（3） 灌注的混凝土流动性差，容易造成桩身夹泥甚至整桩夹有泥渣形成断桩。因此在钻孔过程中，孔内应保持一定稠度的泥浆，一般比重以 1.1～1.3 为宜，在冲击钻进大卵石层时可用 1.4 以上，粘度为 10～25s，含砂率小于 6%。总之施工过程中根据地质情况的变化随时改变钻速和泥浆的性能指标，使泥浆真正起到护壁作用。 

2 钻孔过程中的质量控制 

首先应根据孔位所在的地质情况、选用的钻机型号和性能，选择合适的钻锥。在钻孔过程中，应采取减压钻进，孔底承受的钻压不超过钻杆、钻锥和压块重量之和的 60%，以避免和减少斜孔、弯孔和扩孔现象。钻孔宜一气呵成，不宜中途停钻以避免坍孔，因故停钻时，应将潜水钻机及钻锥提升至孔外以防埋钻。发现异常情况，如塌孔、进尺异常等问题，应仔细观察分析，查明原因和位置，及时与监理、设计单位取得联系，采用相应的对策。掉钻落物应及时打捞，以免被泥沙埋没，影响继续钻孔。 

3 成孔后的质量控制 

清孔：钻孔灌注桩施工清孔分两次进行，目的是抽换孔内泥浆，降低泥浆的相对密度，清除钻渣沉淀物或减少其厚度，为水下混凝土灌注创造良好的施工条件。钻孔完成后，孔底留有一定厚度的泥砂或膨润土之内的松散沉淀物，如果得不到妥善的处理，桩尖土的极限承载力将明显降低，构成上部结构产生沉降的隐患。如地下水位高时，地层容易坍塌，泥浆相对密度可大些，但过大会造成混凝土顶升困难，特别要注意的是避免泥浆比重上下不一的情况。清孔过程中应注意保持水头，经常检测泥浆指标，一旦达标，迅速起钻。严禁用加深孔底深度的方法代替清孔，这将会极大地降低桩尖处土的极限承载力，也容易因泥浆相对密度过大而造成夹泥或断桩。 

检孔：成孔后对孔深、倾斜度、孔径、沉淀厚度等进行检测。其指标要求如下：垂直度要求：最大＜1/100；轴线偏差：＜100mm。 

本工程中采用先进的udm100q 超声波钻孔检测仪进行检孔。udm100q 超声波钻孔检测仪是中国科学院东海研究站根据市场需求，并结合国内多家大型建筑施工单位对超声波垂直度检测设备的使用经验和意见开发的一套新型全智能化钻孔检测仪。udm100q 超声波钻孔检测仪基于超声波原理将超声波传感器侵入钻孔中的泥浆里，可以很方便地对钻孔四个方向同时进行孔壁状态监测，钻孔直径、垂直度、孔壁坍塌状况等进行现场实时检测。由于它采用了超声波检测原理，属于非接触井壁的无损检测方法，不会象传统的伞形检测设备和探笼那样需要接触井壁，因此不会对井壁造成危害。如图1： 

图1：udm100q 超声波钻孔检测仪及传感器及成图效果 

（3） 钢筋笼制作与安装：钻孔灌注桩为受压、受弯构件，钢筋的安装保证了钻孔灌注桩能存受较大的弯矩及抗裂的需要。本工程中桩基钢筋笼最大自重约12t。主筋为φ32mm（ⅱ级）的螺纹钢，接头采用滚轧直螺纹接头，可提高接头质量，缩短钢筋笼的安装时间，提高钻孔桩的施工质量和安全。加强箍筋采用电弧焊接，箍筋采用单根焊接。滚轧直螺纹接头连接采用工作扳手旋转套筒，使丝头在套筒中央位置顶紧。钢筋连接严格按照《钢筋等强度滚轧直螺纹连接技术规程dbj/ct005-2002）》执行。钢筋笼施工中，应保证同一断面接头数不超过50%。为保证主墩桩钢筋笼主筋间距和接头精度，采用通长胎架对主筋进行定位，采用直螺纹套筒连接接，胎架间距2.0m。制作完毕后，做好套筒标记后分段拆开。加工好的钢筋笼按要求分节、分类编号。结构形式见图2。 

 

 

图2 在胎架上加工好的钢筋笼 

现场焊接、绑扎的钢筋笼严禁拖拉或滚动，钢筋上粘附的泥土将对钢筋与混凝土之间的粘着力带来不利的影响，沉重的钢筋笼在滚动时定位筋严重变形，影响钢筋的保护层厚度。钢筋笼在安装的过程中容易造成对孔壁的伤害及钢筋笼的变形，必须引起足够的重视。以保证钢筋骨架有完整性及受力特征。将制作好的钢筋笼下放时，应随时调整笼子的位置，使笼中心与桩中心保持一致。为了保证中心的一致性及保证钢筋笼的混凝土保护层的厚度，沿钢筋笼纵向设置混凝土保护层垫块。钢筋笼安装完毕后，一定要检测钢筋顶端的高度，对于虚钻很深的钻孔灌注桩，必须充分考虑笼的稳定及定位，必要时应使用简易钢筋笼焊接，保证钢筋笼的标高准确定位。同时须再进行孔底检查，有时须进行二次清孔，此时，可用喷射清孔法，即用高压射水或射风数分钟，待少量沉淀物漂浮后，立即浇灌水下混凝土。 

（4） 导管质量控制：导管作用一段时间后，导管内外壁凹凸不平，在混凝土的浇注过程中，由于混凝土的不断撞击和摩擦，内壁凹凸部容易穿孔。在下导管前，应对导管的连接进行水密试验，并记录各节长度和编号，便于浇注过程中的长度计量。 

4 混凝土灌注的质量控制 

灌注水下混凝土是钻孔灌注桩施工最后一道带有关键性的工序，第一批混凝土灌注则是混凝土灌注质量控制的关键，是否成功处理关系到沉渣的清理，导管的埋深，钢筋笼的稳定和混凝土配合比好坏。混凝土灌注前，导管被提高至沉渣面，随着隔水栓及混凝土的同步到达，沉渣及沉淀物被巨大的冲击力所溅起，混凝土最初以扩张型或底筑型上升。因此，首批混凝土除数量满足埋深要求外，可适当增加一点水泥量及含砂量，以保证其和易性和流动性，使以后浇入的混凝土容易顶升；若首批混凝土的初凝时间早于灌注全部混凝土所需的时间，则首批混凝土中还得掺入缓凝剂。经常检测混凝土的坍落度，并使之控制在 18～20cm 的范围内。浇注过程桥隧工程中，随着混凝土的灌入，混凝土面将慢慢台升，导管埋深也逐渐增加，导管一般宜控制在 4m 左右，埋深过小会使管外混凝土面上的泥浆卷入混凝土形成夹泥；过大则使混凝土不易流出顶升，还可造成桩外周的混凝土出现骨料离析和空洞，减小桩的有效直径；亦可造成近导管处混凝土面高，远导管处混凝土面低，从而混凝土先顶升再水平扩散，出现死角区，使泥浆和混凝土混合物填实在死角区，造成钢筋的握裹力不足。这就要求我们几乎在每次下料后，都应准确测定混凝土面的上升高度，计算导管埋深，从而确定导管拆卸的节数，作好拆卸记录，防止导管拔出混凝土面而造成断桩。在混凝土浇至钢筋笼位置时，应放慢混凝土浇注速度，使导管有较大的埋深，待混凝土表面进入钢筋骨架一定深度后，再提升导管口控制在最小埋深，使导管口高于钢筋笼底骨架一定距离继续灌注，防止钢筋笼被顶托上升。混凝土灌注一定要保持连续性，一旦中断时间不长，应频繁上下移动导管，不致孔内的混凝土凝固。 

当灌注将至设计位置时，由于导管外泥浆稠度增大，混凝土顶升困难，可用水冲法稀释泥浆，提高灌注落差，并适当加大埋深，因为此时泥砂、部分拌和物及被首批混凝土翻上来的沉淀物等杂物均落在混凝土的上面，测深无法反映混凝土顶面高度，容易造成误测，致使过早停浇。所以，顶标高应预加上 0.5m 的高度，深桩应酌量增加。 

5 结语 

钻孔灌注桩施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，要求桩基施工队伍在施工技术、设备上要落实，并加强施工质量管理，密切注意抓好施工过程中每一个环节的质量，力争将隐患消除在成桩之前。