关于钻孔灌注桩的研究

摘要：钻孔灌注桩是工程建设中使用较普遍的一种桩基，是民用和工业建筑广泛应用的一种基础形式，特别在沿海地基处理中应用更是十分广泛。钻孔灌注桩，具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点，桩径及桩长根据地基的不同一般分别设计在桩径500mm以上桩长25~45 m之间，砼的强度等级常采用C35左右的强度等级。但是由于钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行，其施工过程无法直接观察，成桩后也不能进行直接开挖验收，因此它又是最容易出现质量问题的一种基础形式。钻孔灌注桩的成孔方式有冲击成孔，贝诺特法成孔，泥浆护壁循环回转钻进成孔等方法。根据目前个人所在工程项目正在施工的桩基工程，本文主要谈谈泥浆护壁灌注桩施工中各个环节的施工质量控制及质量缺陷和在施工过程中可能发生的事故，并对此进行必要的防范以保证钻孔灌注桩成桩质量及工程安全。

关键词：泥浆护壁 钻孔灌注桩 施工 质量控制 工程安全

中图分类号： O213 文献标识码： A

1. 施工准备

（一）、施工机具的准备及就位本工程灌注桩的最大的桩径为900mm，孔深约61.5~87米，根据设计要求与本工程地质条件、工程特点，保证工程质量达到全优工程，确保施工工期，提高工作效率，本工程拟采用正循环回转钻进成孔、自然造浆护壁、商品砼“回顶导管法”水下砼灌注成桩的施工工艺。本工程施工中，选用GPS―10型工程施工钻机及其成套施工设备，进行钻孔灌注桩施工；并根据工程的规模、工期计划和现场水电情况，合理选配设备的投入量和相应的配套机具，施工机具的好坏决定施工质量。本工程选用施工机具主要包括成孔的钻机、泥浆循环设备、钻杆、钻头与保径圈，成桩的导管、料斗、球塞、混凝土拌制与输送设备。钻杆选择则不宜采用过细的钻杆，过细的钻杆其杆内通道小，泥浆循环量受限制，钻进速度慢，沉渣多，成桩质量难以保证，同时容易发生弯曲，造成斜孔形状不规则。导管的基本要求是满足混凝土灌注量、接头密闭不漏水不漏气。导管的长度应保证使得导管下口离孔底的距离保持在0.5m左右。钻孔灌注桩施工前应对施工场地整平压实，当场地为深水区或淤泥层较厚时，应搭设工作平台。在灌注桩施工中桩位的控制必须高度重视，确保无误，一旦发生桩位错误将难以弥补。钻机安装的基本要求是水平、稳固、三点（天车、转盘、护筒中心）一垂线，这样才能保证桩的垂直度和桩位偏差符合要求。

（二）、泥浆的调制及使用泥浆是钻孔灌注桩施工质量好坏的重要环节，必须从严控制。泥浆一般采用水、粘土（或膨润土）和添加剂按适当比例配置而成。在施工中应注意检测泥浆的各项指标，尤其是比重和粘度这两项最直观、最重要的指标。泥浆的比重过大既影响钻进速度，也使孔壁泥皮增厚；泥浆的比重过小则护壁性能差，容易坍孔。

护壁用的泥浆应满足护壁要求,液面需高于地下水位0.5m以上,有条件时,以高于地下水位2m以上更好。若护壁的泥浆胶体率低、砂率大,则不仅护壁性能差,而且因其容重较大,势必产生沉淀速度过快的问题。一般来讲,当在黏土或亚黏土中成孔时,可注入清水以原土造浆护壁,控制排碴泥浆的相对密度在1.1～1.2之间;当在砂性土质或较厚的夹砂层中成孔时,应控制泥浆的相对密度在1.1～1.3之间;在砂夹卵石或容易坍孔的土层中成孔时,应控制泥浆的相对密度在1.3～1.5之间。泥浆的品质能否调节好，关键在于能否及时清理泥浆池沟中的沉淀物。如果排浆设备出现故障或废浆运输能力不足，那么施工质量必定受到较大影响。缩颈是钻孔灌注桩最常见的质量问题，主要由于桩周土体在桩体浇注过程中产生的膨胀造成。针对这种情况，应采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。另外，可采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。

2.施工阶段

（一）、钻进过程钻进过程中主要应加强以下事项的控制：

1、桩的施工时间越短，质量也越不容易出现问题，各个环节不同对待，如开孔时要轻压慢钻以防止发生孔斜，待钻头或导向部位全部进入地层后，方可加速钻进；在淤泥质土层也不能太快，需防止形成螺旋形孔。

2、钻进过程中泥浆循环量应根据地层和钻进速度加以调整，若进尺速度快而泵量小，泥浆必定粘稠而且泥块沉渣多，影响成孔质量；在松软易坍地层中钻进时若泵量和压力太大，会造成扩径甚至坍孔。

3、在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定水位和要求的泥浆比重和粘度。处理孔内事故或因故停钻，必须将钻头提出孔外。

4、终孔时，需对桩孔的孔深、孔径、倾斜度进行检测，符合要求才能终孔，否则需继续。

(二)、清孔通常施工用两次清孔来达到规定的砼灌注前的泥浆比重：

1、第一次清孔是钻进至设计深度后直接利用钻具进行的换浆清孔工作。第一次清孔是能否达到技术要求的根本基础，不能因为有第二次清孔而忽视第一次清孔的重要性，因为第一次清孔的冲力（吸力）大，清孔能力强，可以把绝大部分沉渣，包括较大的泥块都返出孔外，而第二次清孔是利用截面粗的导管进行，冲力（吸力）要小得多，不能承担主要的清孔责任，因而第一次清孔一定应达到返出的泥浆中不含有的泥块为止，根据笔者在施工中的经验，对一根三十几米长的直径650的桩来说，正循环清孔的时间应大于30分钟。

2、第二次清孔是在下完钢筋笼和导管以后利用导管进行的清孔，目的是清除这段时间里从泥浆中沉淀到孔底或是被钢筋笼撞到下去的泥块沉渣。在清孔过程中必须注意保持孔内水头，防止坍孔。清孔完毕后，应从孔底取出泥浆样品，进行性能指标试验，需特别注意不得用加深钻孔深度的方式来替代清孔。

（三）、钢筋笼制作及安装钻孔灌注桩的钢筋笼制作一般使用热扎钢筋，材质与焊接要求应符合国家的相关强制标准，钢筋笼制作的技术要求主要是：

1、钢筋笼直径应符合设计尺寸；

2、每节的长度不宜超过9米，也不宜短于5米，因为过长则吊起时易弯曲变形，过短则增加焊接时间，对成桩的质量不利；

3、使用法兰接头导管时，最下面的一节钢筋笼底端应使主筋向外张开，以防导管挂钩导管造成钢筋笼上浮；

4、制作好的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的场地，堆高不得超过两层。 钢筋笼在下笼过程中应从速，一般桩孔应在2―4个小时内完成。

（四）、水下混凝土灌注混凝土的强度等级必须满足设计要求，砂石料、水泥、水等应符合国家标准。此外，根据灌注桩的特点，水下混凝土还需控制：

1、初凝时间。这个指标对于灌注桩非常重要，一般要求所提供配比的初凝时间是实际浇灌时间的两倍，否则容易在浇灌过程中出现导管凝死等事故。

2、流动性。规范要求坍落度18-22cm之间，当坍落度小时，易堵塞导管，坍落度大时易发离析。

3、水下混凝土灌注前应检查桩底的沉淀层厚度与泥浆指标，不符合要求则应再次清孔。 当混凝土灌到孔口不再返出泥浆时，说明混凝土压力已等于或小于其在桩内顶升的阻力，此时应提升导管；若需提高0.5-1.0M以上才能灌入混凝土，则此时应拆除一些导管，减小导管在混凝土的埋深，使动力重新大于阻力。

4、导管的埋深太大或太小都是不利的，埋深太大容易发生砼凝住导管的断桩事故，埋深太浅容易冲翻孔内砼顶面而将沉渣泥浆卷入，造成夹泥至断桩，也容易发生将导管拔出砼的事故。因此，应做到勤提勤拆，不能出现一次拆十几米的情况。

水下砼灌注必须连续，不得无故中断；砼灌注由于是商品砼灌注，可以保证灌注的连续凝土。帮扎水泥隔水塞的铁丝，应根据首次混凝土灌入量的多少而定，严防断裂。确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。

混凝土浇注过程中，一旦开始浇筑工序，一定要连续完成改作业，确保在混凝土初凝和导管的埋深，提升导管要准确可靠，严格遵守操作规程。

施工要求中要严格确定混凝土的配合比，使混凝土有良好的和易性和流动性，坍落度损失亦满足灌注要求。灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量， 避免埋下质量事故的隐患。

结束语：钻孔灌注桩有许多优点,但由于施工环节多,工艺复杂,成桩质量有可能受到多种因素的干扰和制约,严重时会导致桩身承载力的明显降低,甚至造成病桩、断桩等重大质量事故。为了确保成桩质量和桩基工程的安全,必须对钻孔灌注桩的施工全过程进行严格的质量控制和检测,发现问题及时采取措施予以补救。时间内连续浇注，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。并随时控制混凝土面的标高