浅议钻孔灌注桩的施工及质量控制

　　摘要：本文通过工程实例介绍了钻孔灌注桩的施工工艺及质量控制措施
　　关键词：钻孔灌注桩；施工工艺；质量控制；技术措施
　　1.工程概况
　　拟建工程位于南京市江宁开发区内，水阁路与长青街交叉口东面。拟建场地原为山地和农田，现经过机械平整，目前地形较平坦，地面标高在10.31~18.38m之间，地表高差约8m，地势上呈南高北低。具体水钻孔灌注桩工程量如下：
　　编号 位置 混凝土强度等级 桩身直径D(mm) 数量（根） 备注
　　1 动力中心 C35 500 477 
　　2 生产指挥中心（一） C40 500 792 
　　3 生产指挥中心（二） C35 500 440 
　　小计   1708 
　　根据工程地质勘察报告，地基土层上部除填土外主要为粉质粘土、下部为基岩，现将钻探揭示深度范围内地基土层自上而下分述如下：
　　①层素填土：黄褐色～褐灰色，松散为主，不均匀，主要由可塑-软塑粉质粘土组成，局部夹稍密～中密的粉土和软塑粘土，局部夹植物根系和少量角砾。基本为新填土，填龄主要为4~5个月。该层场区普遍分布，厚度:0.60～5.80m，平均2.31m；层底标高:7.37～17.48m，平均11.49m；层底埋深:0.6～5.80m，平均2.31m。
　　②-1层粉质粘土：灰黄色～褐灰色，可塑为主、局部软塑，为新近沉积土，中压缩性（偏高），稍有光泽，中等干强度，中等韧性，无摇震反应。该层只分布于坳沟部位，厚度:0.70～11.30m，平均3.67m；层底标高:1.01～13.34m，平均6.87m；层底埋深:1.80～15.70m，平均6.13m。
　　②-2层粉质粘土：灰黄色～灰色，软塑为主，局部可塑，高压缩性，局部为流塑粉质粘土或淤泥质粉质粘土，稍有光泽，中等干强度，中等韧性，无摇震反应。该层只分布于坳沟部位，厚度:1.0～8.20m，平均4.39m；层底标高:-2.24～6.21m，平均2.38m；层底埋深:5.80～15.50m，平均9.76m。
　　③层粉质粘土：黄褐色～褐黄色，可塑为主、局部硬塑，中压缩性（偏低），含铁锰质氧化物，稍有光泽，中等干强度，中等韧性，无摇震反应。该层场区局部地段缺失，厚度0.9～16.80m，平均6.91m；层底标高:-5.76～14.74m，平均0.87m；层底埋深:2.10～18.00m，平均12.92m。
　　④层全风化凝灰岩：褐黄色～褐灰色，主要由硬塑或坚硬的粉质粘土组成，为母岩（凝灰岩）完全风化所形成，局部夹较多风化角砾、碎块等。场区均有分布，厚度:0.50～5.40m，平均2.32m；层底标高:-9.24～11.67m，平均-1.06m；层底埋深:5.30～20.90m，平均14.97m。
　　⑤层强风化凝灰岩：棕褐色～褐灰色为主，破碎，极软岩，岩体基本质量等级分类Ⅴ级，干钻钻进困难，岩芯钻取芯率约为50-60%，岩块手可掰碎，局部夹强度较高的中风化岩块。场区均有分布，厚度0.9～7.20m，平均2.59m；层底标高:-11.81～5.92m，平均-3.75m；层底埋深:10.1～23.30m，平均17.63m。
　　⑥层中风化凝灰岩：紫褐色～黄灰色为主，较完整，较软岩为主，局部为较硬岩、软岩等，岩体基本质量等级分类Ⅳ级，岩芯钻取芯率约为80-90%。层顶标高:-11.81～5.92m，平均-3.75m；层顶埋深:10.1～23.30m，平均17.63m。该层未穿透，本次勘察揭露该层最大深度为7.2m。
　　2.钻孔桩施工工艺
　　2.1施工流程
　　不合格
　　合格
　　不合格
　　2.2施工过程
　　2.2.1放样定位
　　测量放样人员应根据业主给定控制点，严格按照施工图负责定位、放样和水准点引测工作。
　　用全站仪准确放出各桩位中心，并固定位置，用水准仪测量地面标高，确定钻孔深度。
　　测量放样结束后，应请甲方、监理进行复检，并做好测量复核签证工作。
　　2.2.2钻机就位
　　钻机就位时，必须保持钻机平稳、不倾斜和位移，并采取一定的固定措施。为控制钻孔深度，应对每桩位地面测设标高，以便施工控制和记录。钻机就位后，其转盘中心与桩径中心误差不允许超过5mm，钻机用水平尺校正，使钻机水平、稳固。
　　2.2.3严格开钻前检查验收
　　（1）注重检查天轮、转盘、桩位中心三点是否成一线。
　　（2）立轴钻杆垂直、不歪斜。
　　（3）机台左右、前后要固定可靠。
　　（4）所有机台设备的电缆线接线要安全可靠，处于运输道路上的电缆应用外套管保护并埋地下。
　　（5）钻孔循环泥浆通道应畅通无阻，不允许泥浆外溢。
　　2.2.4钻进成孔
　　（1）根据本工程施工工艺特点，钻进用三翼钻头正循环工艺钻进成孔。
　　（2）钻进前先准确丈量钻头直径、长度，钻杆长度，确保成孔后孔径及孔深。
　　（3）为了确保孔壁不坍塌，开孔前要制备好泥浆，保证在钻进过程中不缩径、不塌孔，使桩径达到设计要求。
　　（4）各岗位操作人员认真履行岗位职责，钻进中认真记录报表，准确丈量钻杆、钻头长度。钻进至岩层界面后，及时通知勘察人员现场取样鉴定，确定达到岩层界面后，按设计要求的钻进入岩深度钻进。
　　（5）钻至设计深度后，及时通知质检员及监理，确定是否具备终孔条件，确认孔深达到设计要求，监理签认后方可终孔，终孔后钻具上提20cm进行一次请孔。清孔时用1.15的泥浆注入，进行反循环清孔，直到排出的泥浆比重为1.15～1.20即可，粘度在18～20秒，含砂率<6%。
　　2.2.5钢筋笼制作安装
　　（1）钢筋笼制作场地
　　钢筋笼制作在现场进行加工，制作场地面积满足施工需要，保证钢筋笼制作过程不被泥土污染。
　　（2）钢筋笼制作工艺流程
　　（3）钢筋笼制作时按照钢筋笼设计规格进行。所有进场钢筋要严格检查质保书，并送实验室复检，复检合格后方可使用。钢筋笼安放前应按图纸核对钢筋配料单和料牌，由现场施工员和监理认可后方可进行钢筋的安放，随时作好钢筋笼安放验收、签证工作。
　　（4）箍筋采用螺旋箍，每隔2m设置一道焊接加强箍筋，加强筋与主筋交错连接，主筋保护层为50。
　　（5）焊接或绑扎钢筋骨架时，先支好马架，将桩的主筋（包括加强环筋）放于马架上摆开，按主筋的设计间距在加强筋上焊牢，然后一根主筋上划出箍筋位置，再把钢箍套入，并逐根与主筋焊牢。制笼前，计算总长度，合理配置分段长度，主筋要校直，搭接焊要求，双面焊，焊缝长度大于5d，单面焊焊缝长度要大于10d，焊缝要饱满。焊条规格：主筋搭接502#焊条，其它可用422#焊条。
　　（6）笼与笼连接焊接时要扶正，并同心，同截面的主筋搭接根数不得大于主筋根数的50%，错开间距不小于35d并不小于500mm。钢筋笼焊接需专业人员持证上岗，在现场按图制作。
　　（7）钢筋笼制作完成后，允许偏差应符合下列要求：
　　主筋间距：±10mm
　　箍筋间距或螺旋筋距：±20mm
　　钢筋笼直径：±10mm
　　钢筋笼长度：±50mm
　　（8）钢筋笼入口，其吊点位置应在笼子最上端的加强筋上。钢筋笼安置于孔内时，要慢、稳，下置途中遇阻时，要适当提高轻轻转动两下，严禁猛墩强下，实在下不去必须提笼重新扫孔再下，在吊运和安装时确保钢筋笼不发生无法恢复的变形。
　　（9）桩钢筋笼的底部及吊点位置应设置加强箍筋（定位箍筋或定位圈），以防止钢筋笼变形。
　　（10）桩钢筋笼应对准桩孔中心、且与桩位设计坐标符合（否则，桩基承载力降低、抗弯拉能力降低、桩基一侧砼保护层厚度不足、立柱与桩基钢筋无法对接，影响耐久性和受力性能）。
　　（11）桩基较长，需多节钢筋笼（一般为9m/节）现场焊接时，下一节钢筋笼顶应设置加强箍筋，以方便悬空临时固定（如采用：钢管横撑、吊钩固定等方式）。同一断面的钢筋接头数量、焊接质量应符合规范要求。
　　（12）桩顶钢筋与柱（承台）钢筋的连接长度应符合规范和设计要求，该范围内应有螺旋箍筋。
　　（13）桩基在水下砼灌注过程中应有防止钢筋笼上浮的措施。
　　(14)桩头灌注砼过程中要注意桩头部位钢筋笼钢筋的位置、角度，应采用定位框及时调整因人为因素造成的钢筋移位等现象，以防接桩时与立柱钢筋焊接困难。
　　2.2.6下导管
　　（1）规格：桩砼灌注所用导管内径φ250。
　　（2）所用导管在下孔前要丈量准确，并记录排放好要求总长比孔深大0.5米，最底部一节导管单节长须在4米以上，此外还须配备适当的短节。
　　（3）导管内外要彻底清洗干净，下孔前必须进行密封性试验，耐压必须达0.5-1Map。
　　（4）导管连接要紧，加垫密封圈。
　　（5）导管下置完毕后，须用导管使用反循环法进行二次清孔，经监理验收，沉渣小于3cm，稠度18-20秒，比重小于1.20时方可灌注混凝土。
　　2.2.7砼
　　（1）砼设计强度为C35和C40，配合比由有资质的实验室出具。
　　（2）原材出厂合格证齐全，必须送实验室检测，合格后方可使用。
　　（3）确保混凝土质量措施：
　　a.原材料质保材料齐全，原材合格，配合比专业实验室出具。
　　b.每车测定坍落度，保证坍落度在16-22cm。
　　c.混凝土严禁放置时间过长，已经初凝的混凝土严禁灌入孔中。
　　d.每批砼做一组试块，并及时送实验室标养。
　　2.2.8砼灌注
　　（1）采用商品混凝土灌注。导管底部距孔底不大于0.5m。
　　（2）首灌方量要确保，导管埋入砼1m以上，以确保桩底质量，首灌使用隔水栓，隔水栓制作和安置严格按使用要求操作，以避免因隔水栓使用不当造成首灌失利。
　　（3）砼在整个灌注过程中，需连续作业，不得中断，其埋管深度不小于2m，最多不得超过6m，要经常测定孔内砼面标高，以掌握孔内混凝土高度及控制卸管长度。
　　（4）严格控制桩头质量，超灌量为1m。
　　（5）认真填好灌注记录，并在施工图上做好已施工完毕的记号，计算每根桩的充盈系数，并根据每根桩的充盈系数及时调整钻头及护壁泥浆以确保充盈系数保持在正常范围内。
　　3.工程质量控制
　　3.1把好成孔关，保证成孔质量。成孔过程中，严格执行有关操作规程，严格控制钻进参数，随时掌握钻进情况，如成孔过程中发生斜孔、塌孔等情况应立即停止，并采取相应措施后再继续。
　　3.2保证钢筋笼的施工质量，钢筋的质量和规格应有质保书和复试报告，不符合质量要求的一律不得使用。钢筋的焊接强度必须大于母材强度，且应有测试报告。焊缝的长度、厚度必须满足要求，钢筋笼吊装时，应避免碰损笼身，并保证垂直下孔。
　　3.3严格控制混凝土质量，本工程采用商品砼，混凝土入泵坍落度宜为180～
　　220mm，经试桩证明不影响泵送和桩身质量时，坍落度可适当降低或提高，但不应低于160mm，也不应高于220mm，砼坍落度必须经常测定，坍落度符合规范要求。
　　3.4为确保孔底沉渣测量的准确性，采用测绳和钢尺经常进行校验。
　　3.5对材料及半成品进行标识。
　　3.6施工结束后汇总竣工资料：开、竣工报告；测量放线验收单；钻孔记录；浇筑记录；钢筋笼验收；综合质量评定；钻孔灌注桩汇总表；混凝土合格证，原材料质保书及检验报告；设计变更通知；试块抗压报告；交工验收证明书；竣工图等。
　　4.常见质量缺陷的原因及控制技术
　　4.1导管堵塞
　　由于混凝土配比或塌落度不符合要求、导管过于弯折或者前后台配合不够紧密。控制措施：
　　（1）保证粗骨料的粒径、混凝土的配比和塌落度符合要求。
　　（2）灌注管路避免过大变径和弯折，每次拆卸导管都必须清洗干净。
　　（3）加强施工管理，保证前后台配合紧密，及时发现和解决问题。
　　4.2偏桩
　　一般有桩平移偏差和垂直度超标偏差两种。多由于场地原因，桩机对位不仔细，地层原因使钻孔对钻杆跑偏等原因造成。控制措施：
　　（1）施工前清除地下障碍，平整压实场地以防钻机偏斜；
　　（2）放桩位时认真仔细，严格控制误差。
　　（3）桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核。
　　4.3断桩，夹层
　　由于提钻太快泵送砼跟不上提钻速度或者是相邻桩太近串孔造成。控制措施：
　　（1）保持砼灌注的连续性，可以采取加大砼泵量，配备储料罐等措施。
　　（2）严格控制提速，确保中心钻杆内有0.1m3以上的混凝土，如灌注过程中因意外原因造成灌注停滞时间大于混凝土的初凝时间时，应重新成孔灌桩。
　　4.4桩身砼强度不足
　　压灌桩受泵送混凝土和后插钢筋的技术要求，塌落度一般不小于16～22cm，因此要求和易性好。
　　4.5桩身砼收缩
　　桩身回缩是普遍现象，一般通过外加剂和超灌予以解决，施工中保证充盈系数>1.10。
　　控制措施：
　　（1）桩顶至少超灌1.0m，并防止孔口土混入。
　　（2）选择减水效果好的减水剂。
　　4.6孔壁坍陷
　　钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍陷迹象。孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。
　　防治措施：
　　（1）在松散易坍的土层中，适当埋深护筒，用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，保持护筒内泥浆水位高于地下水位。
　　（2）搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。
　　（3）成孔后，待灌时间一般不应大于3小时，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。
　　4.7桩底沉渣量过多
　　清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。
　　防治措施：
　　（1）成孔后，钻头提高孔底10-20cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于30分钟。
　　（2）采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不要用清水进行置换。
　　（3）钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁。可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度，减少空孔时间，从而减少沉渣。
　　（4）下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行‘反循环法’二次清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。
　　（5）开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为30-40mm，应有足够的混凝土储备量，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到清除孔底沉渣的目的。
　　5.水下混凝土施工中的质量控制措施及方法。
　　5.1为防止导管接头与导管漏水，施工中我们通过严格的事前、事中、事后控制，保证导管制作及具备以下条件：
　　(1)足够的抗拉强度，能承受其自重和盛满混凝土的重量。
　　(2)内径应一致，其误差应小于±2毫米，内壁须光滑无阻，组拼后须用球塞、检查锤作通过试验。
　　(3)最下端一节导管长度要长一些，一般为4米，其底端不得带法兰盘，以便在混凝土内。每节导管的长度要整齐统一，便于丈量长度，并作出标记和记录。
　　(5)导管使用前做好水密性试验。导管不要埋入混凝土过深，严格控制混凝土配合比、和易性等技术指标。
　　5.2为保证施工质量，混凝土坍落度控制：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，坍落度合理的混凝土可有效地保证混凝土灌注性、连续性和密实性，一般应控制在16～22cm范围内。要配制出合理坍落度的混凝土来保证桩身质量，必须要求商品混凝土厂家重视以下几点：①制作混凝土的原材料必须符合使用要求，特别是水泥的质量必须保证，粗骨料尺寸级配要合理，所使用的材料要进行二次复检方可投入使用；②混凝土的配合比要通过试验确定；③做好混凝土的搅拌质量控制工作，严格按配合比进行投料；④设计要求做好混凝土的试块工作，并保证取样的真实性。
　　5.3在施工过程中，中途中断浇注时间不宜超过30分钟，整个桩的浇注时间不宜过长，尽量在3小时内完毕。
　　5.4在正常钻孔作业时，中途不要随便停钻，以避免扩孔导致混凝土超灌量。浇注标高就高出桩顶设计标高1米，以便清除浮将和消除测量误差。
　　6.地基检测及分析
　　本工程在施工过程中，严格按照规范要求施工，经地基检测效果良好.根据现场实测数据绘制的Q-S曲线、S-Lg(t)曲线及S-Lg(Q)曲线，结果如下：
　　试验编号 试验桩号 实际试验荷载
　　(KN) 极限特征绝对沉降（mm） 极限承载力
　　（KN）
　　1 1# 4140 15.39 4140
　　2 2# 3680 17.91 3680
　　参考文献：
　　1. 《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008
　　2. 《建筑地基处理技术规范》JGJ79-2002
　　3. 《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
　　4. 《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002

《浅议钻孔灌注桩的施工及质量控制》

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