钻孔灌注桩的质量控制

钻孔灌注桩的质量控制

摘要：钻孔灌注桩的施工大部分在水下进行，整个过程属隐蔽工程项目，质量难以控制，施工中任何一个环节出现问题，都能直接影响到整个工程的质量和进度。为了确保钻孔灌注桩施工顺利进行，根据施工技术规范及质量标准，结合本人参与沿江高速公路张家港三标、312国道苏州工业园区、江海高速公路等多个工程项目现场施工的经验，对钻孔灌注桩在施工过程中可能发生的一些质量问题进行分析，提出解决方案，并制定施工质量控制措施，为今后的工程施工提供科学的依据。

关键词：钻孔灌注桩、质量、控制

钻孔灌注桩时使用电动钻孔机械钻孔，待成孔深度达到设计要求后进行清孔、放入钢筋笼，然后再孔内灌注混凝土而成桩。属于一种现场工业化的基础工程施工方法。所需机械设备有螺旋钻孔机、潜水钻孔机。灌注桩属于隐藏工程，影响灌注桩施工质量的因素很多。因此施工过程每一环节都必须要严格要求，对各种凡能够影响到的因素都必须有详细的考虑；如地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配置、灌注等。若稍有不慎或措施不到位，就会在灌注过程中发生质量事故，小到塌孔、缩颈、大到断桩报废。故必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩的施工质量，尽量避免发生事故及减少事故造成的损失，以确保工程顺利开展。

一、钻孔灌注桩施工的主要工序有：埋设护筒、制备泥浆、钻孔、清底、钢筋笼制作与吊装以及灌注水下混凝土等。

（1）埋设护筒：护筒能稳定孔壁、防止坍孔，还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和起到钻头导向作用等。

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护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm），每节长度约2~3m。一般常用钢护筒，在陆上与深水中均能使用，钻孔完成，可取出重复使用。在深水中埋设护筒时，先打入导向架，用锤击或振动加压沉入护筒。护筒入土深度视土质与流速而定。护筒平面位置的偏差不得大于5cm，倾斜度不得大于1%。

（2）泥浆制备：钻孔泥浆由水、黏土（膨润土）和添加剂组成，具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力。通常采用塑性指数大于25，粒径小于0.005mm的黏土颗粒含量大于50%的黏土，通过泥浆搅拌机或人工调和，贮存在泥浆池内，再用泥浆泵输入钻孔内。

（3）钻孔：一般用螺旋钻头成孔。螺旋钻孔灌注桩施工工艺：钻机到位后，用吊线、水平尺等检查导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。钻孔时放下钻机，使钻杆向下移动至钻头触及土面时，才开动转轴旋动钻杆，然后泥浆泵将泥浆压入泥浆笼头，再通过钻杆中心从钻头喷入钻孔内，泥浆挟带钻渣沿钻孔上升，从护筒顶部排浆排出至沉淀池，钻渣在此沉淀而泥浆流入泥浆池循环使用。

(4)清孔：当钻孔达到设计要求深度后，应采用适当的器具对孔深、孔径、孔形等认真检查。符合设计要求后，应立即进行清孔。清孔后对泥浆性能指标和孔底沉淀土厚度进行检测，含沙率为4%~8%，相对密度为1.10~1.25，黏度为18~20Pa·s，孔底沉淀土厚度不得大于50mm。

（5）钢筋笼的吊装：抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。沉放导管时检查导管的连接是否牢固和密实，以防止漏气漏浆而影响灌注。由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣而再次沉到桩孔底部，最终不能混凝土冲击反起而成为永久沉渣，从而影响桩基工程的质量。

（6）灌注混凝土：必须在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔，当孔口返浆比重及孔底沉渣厚度均符合规范要求后，应立即进行水下混凝土的灌注工作。

二、钻孔灌注桩的施工要点 （1）成孔的垂直度

钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要指标，垂直度的检测应该是保证桩身质量的

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重要环节。为避免钻孔倾斜，在钻孔就位和钻孔过程中，要随时注意校核钻杆的垂直度，发现倾斜及时纠正。对于地基不均匀，土层呈斜状分布和土层中夹有大的孤石或其他硬物的情形，施工前必须作好准备。在不均匀地层中钻孔时，使用自重大的钻机和刚度大的钻杆则较为有利。成孔垂直度满足设计要求，不仅钢筋笼吊装和导管的沉放相当顺利，而且灌注桩的承载力也得到保证。

（2）成孔深度

在成孔过程中，施工人员应经常用测绳复核沉孔深度，有时能误测孔深，原因：①一般施工队伍常用的测绳一经水泡就会出现收缩现象，有的收缩量可达1%左右，测50m的孔就会产生0.5m左右的误差。采用细钢丝测绳要当心数标松动错位。彻底避免误测的方法是在施工现场或附近地面上设置长度标记为准绳，每次终孔一定把测绳拿去复核。②测绳重量要合适，测绳重量与孔中泥浆浮力有很大关系，使用时必须要顺利落到底。

（3）钻孔的孔径

在湖、塘、沟、谷与河滩地段新近沉积的粘性土和粉土中钻孔容易出现缩孔现象。尤其要重视液性指数IL﹥0.75呈现软塑状态和流塑状态的粘性土，而在IL﹥1.0呈流塑状态的淤泥质软土层成孔缩孔现象更不可避免。因此泥浆的制备质量对孔的护壁至关重要。要专门选用高塑性粘土或膨润土制备泥浆，在孔壁上形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止缩孔或坍孔的现象发生。

（4）钢筋笼的制作和吊放

钢筋笼制作质量和吊放。钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料，检测试验合格后，按设计和施工规范要求对钢筋的品种、规格、数量、长度进行验收和制作质量检查。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上。在钢筋吊放过程中，应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量，对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。同时要注意钢筋笼能否顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁；当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象，应停止吊放并寻找原因，如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的，应提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜而造成的，则要求进行复移、纠偏，

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再吊钢筋笼。钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。

（5）混凝土的灌注

沉孔后孔内混凝土的灌注是最后一道也是最关键的一道工序。①为确保混凝土灌注质量，要严格检查验收进场原材料的质保书，如发现原样与质保书不符，应立即取样进行复查，对不合格的材料（如水泥、沙、石、水质），严禁用于混凝土灌注桩。②钻孔灌注水下混凝土的施工主要是采用导管灌注，混凝土的离析现象还会存在，但良好的配合比可减少离析程度，因此，现场的配合比要随水泥品种、沙、石料规格及含水率的变化进行调整,为使每根桩的配合比都能正确无误，在混凝土搅拌前，严格控制混凝土的配合比，水泥用量不宜小于350kg/m，混凝土配合比中水灰比控制在0.5~0.6，砂率应宜控制在40%~50%，粗骨料最大粒径应小于40mm，混凝土坍落度控制在180~220mm，确保混凝土具有良好的流动性、和易性。③为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。因为混凝土搅拌时间不足会影响混凝土的强度，混凝土坍落度达不到要求，和易性和流动性不好，影响混凝土浇筑速度，容易造成堵管。浇筑过程中随时了解混凝土面的标高和导管的埋入深度。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m~6m为宜，如混凝土运输距离远，在混凝土中加缓凝剂，导管插入混凝土中的深度不宜太小，据以往经验，以5~6m为宜，以免使混凝土产生初凝假象，同时每间隔10min左右上下抽动一下导管，保持导管内的混凝土处于流动状态，严禁把导管低端提出混凝土面。当灌注至距桩顶标高8m~10m时，应及时将坍落度调小至12cm~16cm以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中，要控制好施工人员的操作，抽动导管使混凝土面上升的力度要适中，保证有程序的拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大，如大幅度拔导管则容易造成混凝土冲刷孔壁，导致孔壁下坠或坍落，桩身夹泥，这种现象尤其在砂层厚的地方比较容易发生。 三、施工中易出现的问题及预防和处理方法 （1）钢筋笼的上浮 原因分析

混凝土在进入钢筋笼底部时浇筑速度太快；钢筋笼未采取固定措施。

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防治措施

在混凝土上升到接近钢筋笼下端时，应放慢浇筑速度，减小混凝土面上升的动能作用，以免钢筋笼被顶托而上浮。当钢筋笼被埋入混凝土中有一定深度时，再提升导管，减少导管埋入深度，使导管下端高出钢筋笼下端有相当距离时再按正常速度浇筑，在通常情况下，可防止钢筋笼上浮。此外，浇筑混凝土前，应将钢筋笼固定在孔位护筒上，也可防止上浮。 （2）桩身混凝土质量差

桩身混凝土质量差是指桩身出现蜂窝、空洞、夹泥层或级配不均的现象。 原因分析

浇灌混凝土时未边灌边振捣，使桩身混凝土不密实。

浇灌混凝土时或上部放钢筋笼时，孔壁塌落在混凝土中，造成桩身夹泥。

混凝土配合比塌落度掌握不严，下料高度过大，混凝土产生离析，造成桩身级配和强度不均匀。 防治措施

浇灌混凝土时应边灌边振捣。

浇灌混凝土时或上部放钢筋笼时，注意不要碰撞土壁，造成土体坍落。

认真控制混凝土的配合比和坍落度，浇灌混凝土时设置串筒下料，防止混凝土产生离析现象，使混凝土强度均匀 （3）钻孔灌注桩断桩 原因分析

集料级配差，混凝土和易性差而造成离析卡管。

泥浆指标未达到要求、钻机基础不平稳、钻架摆幅过大、钻杆上端无导向设备、基底土质差甚至出现流沙层而导致扩孔或塌孔而引起的灌注时间过长。 搅拌设备故障而无备用设备引起混凝土浇筑时间过长。

混凝土浇筑过程中导管埋置深度偏小，则管内压力过小，导管埋深过大，管口的混凝土已凝固。

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防治措施

关键设备（混凝土搅拌设备、发电机、运输车辆）要有备用，材料（砂、石、水泥等）要准备充足，以保证混凝土能连续浇筑。

混凝土要求和易性好，坍落度要控制在18~22cm。若灌注时间较长时，可以在混凝土中加入缓凝剂，以防止先期灌注的混凝土初凝，堵塞导管。

在钢筋笼制作时，一般要采用对焊，以保证焊口平顺。当采用搭接焊时，要保证焊缝不要在钢筋笼内形成错台，以防钢筋笼卡住导管。当钢筋笼卡住导管时，可设法转动导管，使之脱离钢筋笼。

下导管时，其底口距孔底的距离控制在25~40cm之间，同时要能保证首批混凝土灌注后能埋住导管至少1.0m。在随后的灌注过程中，导管的埋置深度一般控制在2.0~6.0m的范围内。 当混凝土堵塞导管时，可采用拔插抖动导管，当所堵塞的导管长度较短时，也可以用型钢插入导管内来疏通导管，也可以在导管上固定附着式振捣器进行振动来疏通导管内的混凝土。

结束语：要保证钻孔灌注桩的施工质量，其关键还在于过程管理。主要是提高现场技术人员的管理水平，增强操作人员的责任心，预防为主，对灌注桩的各个环节都要高度重视并精心施工。我相信不久的将来，钻孔灌注桩的施工技术将进一步日臻完善并在交通建设领域内得到更广泛的应用。 参考文献

公路桥梁施工技术规范JTJ041-2000 公路工程管理与实务

二○一○年一月

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