浅谈钻孔灌注桩施工技术

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摘 要：由于钻孔灌注桩工艺环节较多，容易出现质量事故，施工人员须保持认真的工作态度，加强对钻孔灌注桩各个环节的质量控制。本文着重就钻孔灌注桩的施工工艺、施工准备、砼灌注过程的质量控制及常见 的故障处理进行了简单讨论和分析，并提出了一些相应的措施。
关键词：钻孔灌注桩    施工   质量控制    故障处理
在工程基础中，钻孔灌注桩已被广泛应用，尤其是房屋建筑、水工建筑、桥墩基础施工，具有施工简单、易操作、速度快、承载力大等优点。但在施工过程中工艺环节较多，有测量、机械操作、钢筋加工、砼拌制和灌注等多种工作，技术含量高、影响因素多，一环不慎，便会有质量事故发生，因而需要加强对施工准备、成孔、清孔、下钢筋笼、灌注水下砼等施工过程进行质量监控，采取各种有效预防措施，保证或提高钻孔灌注桩的成桩质量。
1、工艺流程及施工准备
1.1、工艺流程
施工前必须全面撑握钻孔灌注桩的施工工艺，因钻孔设备不同其施工工艺流程也不一样，现以GPS100型回旋钻机成孔为例，其主要施工工艺流程为：场地平整             孔位测定               护筒埋设               
钻机就位            开钻成孔           提钻          第一次清孔       
 检孔            钢筋笼吊放           下导管              第二次清孔           水下
  混凝土灌注             提拔导管             成桩
1.2主要准备工作
（1）必须预审施工组织设计
工程开工前，施工单位应提前向监理部报送施工组织设计（专项施工方案）进行审查，其中包含施工方法、主要技术指标及控制措施。经监理工程师审核后完善施工组织设计方案。
（2）必须认真把好测量定位关
测量定位是整项工作的关键，在思想上必须有足够重视，是关系到孔位的准确性，钻孔的垂直度及基准面的标高。施工单位在具体操作过程中，须严格按三检制的要求层层落实，及时与监理方沟通，与监理方认真复核、验收相结合，严格控制偏差在设计或规范允许范围内。
（3）必须把护筒、钻机安装稳固、准确
护筒有固定桩位、钻孔导向、保护孔口和隔离孔内外表层水的作用。在制作过程中要求坚固、耐用、不易变形、不漏水、装卸方便和能重复使用等功能。一般采用带法兰的钢质护筒，由3-5毫米厚钢板制作，在护筒外侧上、中、下部各焊一道加劲肋增加刚度，防止变形，形状可以做成整体或两半圆。埋置时应保证平面位置正确，偏差不得大于5 cm，且高出施工最高水位1.0-2.0m；在水下埋设的护筒应沿着导向架借助自重、射水、震动或锤击等方法将护筒下沉至稳定深度。
钻机是钻孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土的支架，要安装稳定、安全。应能承受钻具和其它辅助设备的重量，并具有一定的刚度，在钻进中或其它操作时，不易产生晃动，高度由钻具长度和钢筋骨架节长度决定，一般为8-12米；底盘的长度应根据高度稳定性决定。主要受力构件的断面尺寸，由施工中出现的最大负荷计算决定，安全系数不宜小于3。在钻孔过程中，成孔中心必须对准桩位中心，钻机架必须保持平稳，不发生位移、倾斜和沉陷；安装就位时，详细测量后底座用枕木垫实塞紧，顶端用缆风绳固定平稳，并在钻孔过程中经常检查，以保证转盘面水平、钻机机架垂直，进而确保桩身的垂直度和孔径。
2、质量控制
2.1钻孔质量控制
首先应根据孔径和孔位所在的地质情况，选用钻机型号和性能，选择合适的钻锥。在钻孔过程中，应采取减压钻进，孔底承受的钻压不能超过钻杆、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。
在成孔时应尽量避免孔底沉渣过多、孔壁坍塌、扩径和缩径等不良现象来影响桩基承载能力。其控制方法如下：
（1）孔底沉渣控制
孔底沉渣是影响桩承载能力的重要因素，按规定，水下砼灌注摩擦桩桩底沉渣厚度应≤0.5D，但在实际施工过程中，常有桩底沉渣不能满足要求的现象发生，主要原因是泥浆性能不符合要求（主要指标是泥浆比重和粘度）。实际施工时，施工单位应根据当地的地下水位高低和地层稳定情况来确定泥浆的比重和粘度，切勿盲目设置。若泥浆设置过稀，则携渣能力不够；若泥浆设置过稠，则孔壁会形成一层厚厚的泥皮，降低了摩擦桩的承载力。第一次清孔时必须不断补充新鲜泥浆，将孔内含砂量大、性能差的泥浆置换出来；二次清孔时宜用泵吸及循环清孔（若采用正循环清孔，要排出岩渣和泥团，须加大泥浆比重和粘度，并且清孔的速度慢）。钻孔结束后，应对终孔进行验收，须严格检测钻杆和钻头或测绳长度的准确性，杜绝以超深来抵消孔底淤积。
（2）孔壁坍塌控制
出现未知的不良地质情况、钢护筒未按规定埋设、泥浆粘度不够、护壁效果不佳、孔口周围排水不良或下放钢筋笼及升降机具时碰撞孔壁等，都能产生孔壁坍塌、堆钻、卡钻事故。为解决和避免此类现象：首先，必须熟悉工程地质报告，对钻孔的地质情况做到心中有底。其次，按规定埋设钢护筒，保证孔口排水良好；钢筋笼焊接牢固、成笼圆直，下放时必须保持顺直，防止偏斜。再次，出现特殊地层时采用优质冲洗液护壁，或用正循环钻进、反循环排渣来抑制不稳定段地层的坍塌。最后，在不稳定的地层中，不要过早换浆，可在下完钢筋笼后第二次清孔时替换高比重的泥浆，并及时灌注混凝土，减少沉渣时间，确保桩身质量。
（3）扩径和缩径控制
扩径、缩径都是由于成孔直径不规则出现扩孔或缩孔及其它不良地质现象引起的。扩孔一般是钻头振动过大、偏位或孔壁坍塌造成的；缩径是由于钻头磨损过甚、焊接不及时或地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的。扩径会增加砼灌注量，缩径会减小桩的承载能力，故必须采取有力措施加以控制。为避免扩径现象：首先，应先检查钻机是否固定、平稳，采用减压钻进，防止钻头摆动或偏位，成孔过程中要徐徐钻进，以利形成良好的孔壁。其次，要始终保持适当的泥浆比重和足够的孔内水位，确保孔内泥浆对孔壁有足够的压力。为解决缩径现象，工作人员应及时详细了解地质资料，判别是否有遇水膨胀等不良土层。如有应采用失水率小于3~5ml/30min的优质泥浆进行护壁，经常校正钻头直径，确保钻头直径比成孔直径小于20~25mm。
3、砼灌注质量控制
3.1灌注前质量控制
（1）原材料控制
在工程中所采用的原材料质量必须进行严格控制，特别是黄砂要过筛去除各种杂质，细度模数符合规范要求；碎石要冲洗干净，级配符合设计要求。水泥要正规厂家生产，三证俱全。待黄砂、碎石、水泥符合试验要求后方可使用，拌制时须严格按试验单中配合比配制，决不能有一丝马虎。
（2）主要环节控制
对各项操作机械均需进行严格检查，包括：漏斗底口的隔水设施、翻斗车的性能、搅拌机的试运转、吸泥泵、清水泵、高压水管及备用发电机等各种处理故障的设备，以防万一。导管使用前应分清长短、分别编号，以利于计量埋深值，每次浇筑卸管后均应立即冲洗干净。按《规范》要求，首批混凝土的数量应满足导管初次埋置深度≥1.0m ，因而须准确计量导管上口漏斗的斗容量。容量不够的，应及时采取措施加以调整，保证首灌混凝土的冲击力和排淤能力。开浇前还应测量孔底沉淀厚度，保证不大于规定值。如果超过规定值，应再次清孔。 3.2灌注过程中的质量控制
（1）坍落度控制
混凝土的坍落度对成桩质量有直接影响，坍落度合理的混凝土应是拌和均匀、和易性好、内阻小、初凝时间长、润滑性好且有较好的触变性能，它可有效地保证混凝土灌注性、连续性和密实性，一般控制在18~20cm的范围内。根据经验，除首批混凝土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砼所需的时间，则首批混凝土中还得掺入缓凝剂，以保障质量。
（2）导管埋深控制
导管底端在混凝土面以下的深度是否合理关系到成桩的质量，必须予以严格控制.，提升时须符合以下原则：①每次卸掉的导管长度应和浇入的混凝土上升高度相对应；②必须保证导管埋深在2~6m范围内。这就要求我们每次下料后，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并作好拆卸记录，防止导管拔出砼面而成断柱。
（3）钢筋笼上浮控制
在混凝土浇至钢筋笼位置时，应放慢混凝土浇筑速度，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。
（4）桩顶质量控制
《规范》规定桩顶标高应预加0.5~1.0m ，需开挖基坑后凿除质量不高的一部分桩头，进而保证桩顶设计标高和桩身砼质量。在灌注桩施工中，要想保证桩头的质量，必须控制好最后一次灌注量，桩顶不得偏低，凿出浮浆高度后必须保证暴露的桩顶砼达到设计强度值。
4、常见故障处理
在钻孔灌注桩施工过程中往往会遇到坍孔、卡管、掉物等故障，一般可分别采用回填重钻、淤泥吸拔、叉钩打捞等方法解除故障。下面将浅谈卡管及导管进水处理：
（1）卡管处理
混凝土和易性、流动性差造成离析；导管进水造成砼离析；各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在管中停留时间过长等均会导致卡管。要解决卡管现象主要有以下几种方法：①卡管位置在地面下不远，可采用ф25以上的钢筋直径冲捣；②在导管外加焊铁板，利用导管下落时铁板与其它卡座的撞击，振动疏通；③锤击导管法兰，吊绳上下拌动等兼可疏通。
（2）导管进水处理
导管进水一般是首灌砼量不足或导管口提升过高以至无埋深或误测导致导管提升至砼面外。其处理办法是①第一种原因进水，用导管作为吸管，用空管吸泥的方法将孔内混凝土吸出，重新灌注；②第二种原因进水，若表面砼没初凝，可将导管重新插入砼中，用泥浆泵抽出管内的泥浆，重新浇灌砼；若表面砼已超过初凝时间，则作为废桩；③若导管已离桩顶不远时，可在以后基础开挖中埋入护筒，清除沉渣及软弱砼层，安装同样直径的模板，浇筑砼至设计标高。
5、结束语
施工人员要认真学好专业基础知识，自觉实践，一丝不苟，认真总结，正确应用有关规范；熟悉地质资料、设计图纸、相关文件及各项技术要求，不断提高自身的业务素质和技术水平，抓好施工准备、成孔、清孔、水下砼灌注等各个环节的质量控制，采取各种有效的措施，保障灌注桩的成桩质量。