减小冲击钻孔桩混凝土充盈系数的措施

摘要：冲击钻孔桩灌注混凝土充盈系数过大，浪费了混凝土费用，增加了成本支出。项目部组织“QC”攻关，找出原因，提出对策，减小钻孔桩扩孔、混凝土充盈系数。

关键词：铁路工程；钻孔桩；扩孔系数；充盈系数；控制；对策

1 工程概况

城际铁路站前I标管段全长4883米，主要工程项目：某特大桥，全长3284.23m，钻孔桩853根，共25234米，采用C40耐久混凝土，共21807m3。地质情况主要位于下蜀区域，自上而下，主要为人工填土、黏土、粉质黏土、淤泥质土、粉砂、粉土、中砂、砾砂、碎石土、圆砾土、（全、强、弱风化）粉砂岩、（全、强、弱风化）粗安岩、（全、强、弱风化）凝灰岩。钻孔桩设计均为嵌岩桩，成孔方法全部采用冲击钻。

2 术语解释

2.1 扩孔系数：钻孔桩实际平均桩径与设计桩径之比。

2.2 充盈系数：钻孔桩混凝土实际灌注与设计灌注数量之比。

2.3 冲击钻孔：采用冲击钻机带动冲击钻头（十字实心锥），上下往复冲击，将钻孔中的土石砸裂、破碎或挤入孔壁中，用泥浆悬浮出渣，使冲击钻头能经常冲击到土或岩层，然后再用抽渣筒取出钻渣造成桩孔，灌注混凝土成桩。

3 出现的问题

2011年11月份以前，大桥钻孔桩灌注混凝土超设计较多，例如：23-6#，设计桩长28m，桩径1m，设计混凝土22m3，实际灌注混凝土30m3，超设计达8m3，调查分析原因：超钻0.227m，实际桩头加长暂按1.3m，则按桩径1m计算应耗混凝土为23.2m3，实耗30m3，超设计6.8m3。则实际截面积：S=30/（28+0.227+1.3）=1.016m2，扩孔系数为：（1.016/0.785）=1.294，扩孔系数远远超过规定的1.1。

4 分析原因

4.1 由于施工人员没有控制好钻进深度，待清孔后测量发现超钻0.227m，浪费0.2m3。

4.2 验标和技术交底规定桩头应加长1m，但实际加长1.3m，超灌0.3m，浪费0.24m3。

4.3 验标和技术交底规定桩头应加长1m，必须超灌（0.785×1.15）=0.9m3。

4.4 监理单位要求，锤头直径1m，实测最大处1.02m，锤头直径不合理。

4.5 检孔器外径1m，变形处最大1.03m，检孔器外径不合理、制作不规范。

4.6 设计钢筋笼耳筋至耳筋外距1.03m，大于设计桩径。

4.7 地质情况：地表为人工杂填土，以下为粉质黏土、粉土、粉砂、中砂、粗安岩，其中粉砂层5.8m、中砂层9.1m，两者合计14.9m，均位于地下水以下。

4.8 地基情况：原为水田，地表夯填土0.5m，经过长时间的桩机冲击作业，表面发生了局部沉降，加上机械与地面接触主要靠前后两根滚轮。

4.9 搅拌站出站混凝土，通过委外称重，基本一致。

5 制定对策

5.1 严格控制钻进深度，接近终孔前，应加密测量，确保不超钻。测绳应采用铁丝质地材料制成，使用前，应用钢尺检校，杜绝不因测绳自身原因影响钻进孔深。

5.2 桩头加长规范规定不小于1m，桩头加长主要为了保证桩头的密实度。根据以往施工经验，桩头加长可小于1m，一般应控制在0.8m即可，同时考虑便于搅拌站搅拌混凝土计量，桩头加长按0.8±0.2m。

5.3 锤头直径以保证桩径达到1m即可，锤头直径达到95～97cm一般可保证桩径。

5.4 检孔器直径一般不与桩径一致，根据经验，检孔器外径达到98cm即可满足要求。检控器内箍筋间距加密至2m，保证过程不变形。

5.5 减小耳筋高度，耳筋到耳筋外距控制在1m，且满足混凝土保护层要求。

5.6 对软弱地基加大填土厚度，填完后应进行碾压夯实，提高地基承载力。

5.7 桩机应经常测量垂直度，桩机倾斜，影响锤头上下线路，最终造成扩孔。

5.8 控制桩机的稳定性，桩机调平后，沿滚轴垫枕木，采用角钢固定、木楔楔紧，保证桩机作业过程中不滑移。

5.9 钻头冲击过程中，宜多拉少松，减小锤头撞击孔壁，减小扩孔系数。

5.10 出渣后及时补充泥浆，控制泥浆质量，在松散的粉砂、流砂中控制进尺，选用较大的相对密度、粘度、胶体率的泥浆。控制清孔时间，时间不宜过长，否则易造成塌孔或扩孔过大。

6 结论

按照以上对策实施后，我们统计已施工的桩基础，发现混凝土的充盈系数明显减小，通过PDCA不断循环，基本达到了我们预期的效果，例如：9-3#，桩径1.0m，桩长31.5m，设计混凝土24.73m3，实际灌注混凝土27m3，混凝土充盈系数1.09。按对策桩头加长0.8m，则截面积S=27/（31.5+0.8）=0.836m2，设计截面积0.785m2，扩孔系数为0.836/0.785=1.06，达到了预期目标。