钻孔扩底灌注桩施工及其质量控制

[摘要]扩底钻孔灌注桩具有沉降小、抗震性好、单桩承载力极高等优点，深受设计和建设单位的欢迎。本文结合实际工程，详细介绍了扩底钻孔灌注桩的施工工艺流程，然后分析了扩底钻孔灌注桩常见问题、原因及解决方法，希望能促进钻孔扩底灌注桩施工技术的发展。

[关键词]钻孔扩底灌注桩 施工 质量控制

[中图分类号] U443.15+4 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-4-336-2

1引言

随着我国桥梁和高层建筑物的迅速发展，钻孔灌注桩施工技术越来越被广泛应用。近几年来，又悄然出现扩底钻孔灌注桩，如：南昌市报业大厦和第二长途枢纽工程等。由于扩底钻孔灌注桩具有沉降小和抗震性好以及工程总费用较低和单桩承载力高等优点，因此深受建设及设计单位的欢迎。但因目前国家还未形成此类桩型扩底施工的规范，扩底部分检测困难、隐藏性强，因此质量控制在施工过程中发挥重要的作用。

2工程概况

昆山市锦溪镇2013年度水利工程（灌区1号桥）本工程桥梁处河道宽40m，桥梁采用预制3跨（16m+20m+16m）简支梁桥，宽6.5m，斜交角度5°，桩柱式桥台。上部结构：板梁：中跨采用20mC50钢筋混凝土预应力板梁，板梁高90cm，边跨采用16mC50钢筋混凝土预应力板梁，板梁高75cm；铺装层：铺装层采用C50砼，内设￠10@100双向钢筋网，厚度为9-13cm，网片位于铺装层中间偏上位置。伸缩缝：桥台处设4cm钢板伸缩缝。支座：采用GYZ200*42圆板橡胶支座。下部结构：桥墩台均采用C30钢筋砼盖梁，基础：桥墩台均采用DN1200灌注桩基础。共有8根桩基，全部采用桩径为1.2m的扩底钻孔灌注桩，有效桩长度为：28m、24m。

3施工工艺流程

3.1放样测量

根据设计院及业主提供的设计图纸和控制桩，使用全站仪以准确定出桩的位置。

3.2护筒埋设

（1）设置十字交叉的引桩在桩位控制圆外侧，在护筒埋设时，控制桩中心位置与护筒中心位置吻合程度。

（2）采用10～12mm钢板来制作护筒，长3m，上部留溢浆孔，直径比桩径大20至40cm，具有不变形、不漏水、耐拉、耐压等性能。埋设护筒时，在用钻机将护筒压入地下之前，先用钻机取出桩位上部1～2m土体，护筒顶高出地面0.3m，确保与桩中心偏差小于20mm，且护筒埋设竖直。

3.3钻机就位

采用旋挖扩底钻机进行桩基施工，为确保钻机平稳，钻机底部应铺设2cm后的钢板，钻头中心与桩中心吻合后开始钻进。

3.4泥浆的配置及施工控制

如表1所示，在施工过程中，严格按照施工工艺和地质条件的不同来控制泥浆的粘度和比重。泥浆配合比：一般用量为水的8%。对于粘性土层钻进时，可降低到3%～5%膨润土用量，对于粉沙土和细中沙，在钻进时，易受扰动的地层影响，为确保泥浆护壁的稳定，必要时加入PHP、纤维物质、CMC、纯碱等。

为避免环境污染和泥浆浪费，钻孔泥浆应循环利用，在施工时，严格按照国家环境保护规定，随清随运钻渣，并弃放至指定地点。

3.5成孔施工

采用旋挖钻机，可直接快速更换扩底铲斗，且满足设计要求。打开铲斗的扩大翼，使桩底端保持水平扩大，使圆弧型底部满足设计要求。利用钻机本身的可视可控系统来满足孔底扩孔部分的设计要求。

3.5.1定位

严格控制孔口的定位误差在2Omm以内。在钻机定位之前，将桩位用十字线放样出引桩，并同时在护筒口上用红油漆标记。

3.5.2钻进

严格控制桩的垂直度在1%以内。旋挖钻机定位后，通过电脑可视控制、全液压驱动、手动调整桅杆垂直度以及手动安平系统等程序来保证成桩质量。

如图2所示，在扩底桩施工过程中，分为垂直度检查和孔口定位两个部分：

（1）在成孔过程中，如遇到钻杆摇动，应适当调整其钻进速度及钻压。桩孔定位应保证护筒中心、扩底中心为同心。

（2）旋挖钻机在开始钻孔前，可根据施工前引桩的十字叉丝对桩孔定位。垂直度可根据手动调整桅杆和设备自身安平系统来控制。

3.5.3底端扩孔

在进行扩底施工前，在核实设计数据无误后，检测扩大部直径尺寸及调试扩底铲斗灵敏度，合格后进行扩底作业并按以下环节进行严格控制。

（1）在扩底施工时，在手动管理中心指挥下，严格控制铲斗的上砂容积和每次扩孔量，尽量避免产出沉渣。

（2）扩底过程中，为保证护壁质量，边旋转边补充泥浆，由专人对泥浆进行人工调配，保证泥浆的粘度、比重等符合地质条件的要求。

（3）根据地质情况的不同，调整液压，保证孔内泥浆起到平衡孔壁作用。

（4）为避免碰撞护筒及孔壁，在下放和提升扩底铲斗时，严格控制升降速度。

（5）扩底施工需利用电脑管理中心可视装置进行，检查扩底铲斗开闭状态尺寸与设计尺寸是否相等。

（6）循环使用全液压切削扩底，加注泥浆、提升钻斗，直至满足设计要求。

（7）扩孔达到设计直径后，应验收孔径、孔深。

3.6成孔检测

参见表4的质量检验标准，对孔深、孔径、倾斜度进行检测。

3.7钢筋笼制作与安装

（1）在钢筋焊接之前进行试焊，合格后再焊接钢筋笼。对于钢筋直螺纹连接套结构尺寸，可参见表2。

（2）桩身保护层厚度为60mm，每隔3m在钢筋主筋上设置一道混凝土滚动垫块，以保证保护层厚度。

（3）钢筋笼起吊前，为加强其强度，在骨架内部临时绑扎杉木杆。

（4）制作两个圆钢为Φ20的吊环，按设计高度将钢筋笼固定在钢轨上。

3.8清孔

（1）采用泵吸来排除沉渣，在清孔时，保持泥浆对孔内的水头高度。

（2）清孔结束后，沉渣厚度若大于lOcm，需要二次清孔。

3.9导管安装

（1）本工程采用Φ300mm导管，导管须通过水密承压试验。

（2）下放导管时要检查导管连接密封圈是否密封，开始使用橡皮球隔水栓来灌注混凝土。

（3）当安放钢筋笼完毕后，尽快稳步安放导管并使位置居中，以防止卡挂钢筋笼。

3.10灌注混凝土

如图1所示，为水下混凝土灌注施工示意图。按下列要求控制混凝土灌注质量。

（1）采用商品混凝土，现场仔细核对配合比，每车混凝土的坍落度控制在200±20mm。确保不早于2.5小时的混凝土初凝时间。

（2）仔细检查密封槽、焊口及连接丝扣的质量情况，并记录长度。施工时确保初灌量不小于30m。如图3所示，为首批混凝土灌注计算示意图。

（3）尽量缓慢地上提导管及下放导管，以免挂住钢筋笼。

（4）导管埋深宜控制在2―6m，导管应勤拆换，导管不可提出混凝土面以上。

（5）灌注完毕后，清洗导管和护筒并清除孔口泥浆。

（6）认真填写灌注记录。

4常遇问题的原因和处理方法

采取下列三项措施以确保扩底桩孔壁施工的稳定性。

（1）保持扩孔边锥角在相应的范围值内。

（2）采用优质泥浆钻进，勤循环，保证护壁稳定。

（3）精心操作，防止人为扰动孔壁。

对于旋挖钻机成孔扩底灌注桩，常遇问题、原因及处理方法如表3所示。

5结语

扩底灌注桩集中了灌注桩、后注桩和扩底桩的优点，受力清晰，其施工机械振动小、噪音低，方便文明施工，采用此技术比同条件的普通程控混凝土基桩少用少桩长6至8米。同时，由于扩底桩桩长减少，也使施工效率大大提高。钻孔扩底灌注桩有较大应用价值，应用该项技术将产生良好的经济和社会效益，特别以摩擦桩和端承桩为主的地区，更加有推广的价值和潜力。