钻孔灌注桩成孔质量检查与控制

　　摘要：钻孔灌注桩在桩基工程中被广泛应用，但是施工工序多，对于成孔工序质量的控制，如垂直度、孔径等，通过南京河西某高层住宅项目工程成孔质量检测结果分析，提出成孔质量控制与预防措施，辅助采用JJC-1D型灌注桩孔径检测系统对桩身垂直度、孔径等成孔质量进行检测，直观地展现桩身实际成孔状况，为更好的控制工程施工质量提供了依据，并采取预防措施，效果良好。
　　
　　关键词：钻孔灌注桩；垂直度；孔径
　　
　　钻孔灌注桩在桩基工程中被广泛应用，其施工过程大部分在水下进行，施工质量不能直观控制，成桩后也不能直接开挖验收，如施工中出现质量问题，不但影响整个工程的质量和进度，造成相应的经济损失，并将影响企业的信誉，这就要求应注重加强施工过程的质量控制，严格控制施工工序质量，消除工程质量隐患。
　　钻孔灌注桩施工工序多，影响工程质量的因素也多，特别是对于成孔工序质量的控制，如垂直度、孔径等，在整个施工过程中都是隐蔽的，控制起来比较困难。本文结合南京市河西某高层住宅项目工程实例，对钻孔灌注桩施工过程中的成孔质量检测结果进行分析，提出成孔质量控制与预防措施。
　　1工程概况及难点分析
　　1.1地质条件
　　根据工程地质勘察报告，场地岩土层结构分布自上至下为：
　　①杂填土：灰黄色、灰色、杂色等，很湿～饱和，分布较稳定，局部缺失，层厚0.70-5.40m。
　　①2素填土：灰黄色、灰色，很湿～饱和，分布较稳定，局部缺失，层厚0.40-3.50m。
　　①3淤泥质填土：深灰色、灰黑色，饱和，软～流塑状，局部分布，层厚0.50-2.50m。
　　②1淤泥质粉质粘土：灰色，饱和，流塑，全场区分布，层厚18.50-26.70m。
　　②2淤泥质粉质粘土夹粉土：灰色，饱和，流塑，分布不稳定，局部缺失，层厚1.70-7.30m。
　　③1粉细砂夹粉土：青灰色，饱和，中密，局部密实，全场区分布，层厚3.0-13.0m。
　　③2粉细砂：青灰色，饱和，密实，全场区分布，层厚6.6-14.2m。
　　④含砾中细砂：青灰色～灰黄色，饱和，中密，局部密实，中偏低压缩性。主要由长石、石英、云母等矿物碎屑组成，颗粒级配不均匀。夹不规则团块状或无规律卵砾石，空间分布凌乱。卵砾石砾径2～10cm不等，个别可达20cm以上，呈次圆状～圆状，局部棱角状，含量10%左右，分布不均匀，局部富集部位可达40-50%，成分以石英砂岩、石英岩为主。卵砾石较密集部位由中密～密实状粉细砂～中粗砂充填。全场区分布。顶板埋深46.8-51.2m，层厚4.9-18.5m。
　　⑤1强风化泥岩：紫红色，岩石结构完全破坏，上部岩芯多呈硬土状，下部岩芯呈碎石～碎块状，岩石强度往下逐渐提高。全场区分布。顶板埋深54.1-66.5m，层厚4.0-7.4m。
　　⑤2中风化泥岩：紫红色，泥质结构，块状构造，岩石较完整～完整，岩芯呈长-中柱状，块状，小裂隙发育。岩石天然单轴抗压强度平均值为1.01～2.46MPa，属极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ类。顶板埋深61.5-71.7m，层厚5.0-12.9m。
　　1.2工程概况
　　本工程主体结构33层，桩基设计采用钻孔灌注桩基础，桩径为800mm，桩端持力层均选用⑤2中风化泥岩，桩端进入该层深度不小于2.0m。
　　1.3难点分析
　　a.深孔垂直度控制难度大：
　　钻孔灌注桩的垂直度是保证单桩承载力的重要环节，尤其是对一柱一桩的工程，孔斜超标会造成桩的受力状态改变、桩位偏差超标等，影响钢筋笼的安置和上部结构质量，且在砂性土质地层中还极易出现塌孔、沉渣不易清干净等现象。另外，当桩距较小、桩孔较深时，还可能造成连体桩等不良后果。
　　根据工程地质勘察报告及设计要求，本工程单桩孔深67-72米，桩孔深且地质条件复杂，如成孔后发现孔斜超标时再行纠偏，不但难度很大，费时费力，而且桩的充盈系数通常也会很大，浪费材料，这就要求加强对桩孔垂直度的控制。
　　b.复杂地层桩孔直径控制难度大：
　　钻孔灌注桩的桩孔直径是确保成桩质量、保证单桩承载力的主要控制项目，尤其是对以摩擦力为主的工程桩，如成孔时出现缩径、塌孔等现象，将会影响单桩承载力并留下质量隐患，在后期桩基质量检测时有可能出现Ⅲ、Ⅳ类桩，影响整个工程后续施工。
　　本工程设计要求工程桩以入⑤2中风化泥岩2米为持力层，基岩强度较低，单桩承载力主要以摩擦力为主，桩身成孔穿越粉细砂夹粉土、粉细砂、含砾中细砂等不良地质地层，易出现缩径、塌孔等现象，施工中应加强成孔过程的质量控制，确保桩孔直径。
　　2试成孔质量检测与分析
　　本工程在施工前期采用JJC-1D型灌注桩孔径检测系统对桩身垂直度、孔径等成孔质量进行检测，能更直观的展现桩身实际成孔状况，为更好的控制工程施工质量提供依据。
　　2.1垂直度检测结果分析
　　a.检测结果：桩基规范要求桩孔的垂直度允许偏差不大于1％，根据本工程试成孔垂直度检测的结果反映，对于一个桩孔，其实际的垂直度上下是不一致的，多数是上部垂直度偏差小、下部垂直偏差大，而且偏心的轨迹也不一致，存在越深越偏的现象。
　　b.原因分析：开钻前钻机架设、钻杆垂直度检查控制较好，而在钻进过程中由于场地密实度差、钻进过程发生不均匀沉降等情况造成钻机倾斜，但在施工过程中未及时复核、校正钻杆垂直度；钻进遇软硬土层交界面或倾斜岩面时，钻压过高使钻头受力不均，造成钻头偏离方向。
　　2.2孔径检测结果分析
　　a.检测结果：桩基规范要求孔径的允许偏差为±50mm（负值指个别断面），根据本工程试成孔孔径检测的结果反映，普遍存在上部孔径大于设计要求、但在进入含砾中细砂层孔径小于设计要求的情况；在粉细砂夹粉土、粉细砂地层中存在个别断面有缩径、塌孔等现象。
　　b.原因分析：在钻进含砾中细砂层时钻头磨损严重造成孔径偏小；钻进进尺过快、护壁泥浆性能差、成孔后放置时间过长没有灌注等因素造成缩径、塌孔。
　　3成孔质量控制措施
　　3.1成孔垂直度控制措施
　　a.开工前压实、平整施工场地，对现场软土区域应采取铺设建筑垃圾等措施进行场地硬化处理。[!--empirenews.page--]
　　b.按规范要求控制成孔垂直度允许偏差不大于1%，钻机就位必须平整、稳固，确保在成孔过程中不发生倾斜和偏移。
　　c.钻机就位时严格检查钻机的平整度和主动钻杆的垂直度，钻机就位时钻具对准孔位中心，现场用水平尺测量机台转盘平整度、用工程质量检测器测量主动钻杆垂直度，控制钻杆垂直度不大于0.2%，即实测数据不大于4mm（4/2000=0.2%）。
　　d.钻机对中就位须经监理工程师检查合格后方可开钻。
　　e.钻进过程中要随时观察、判断，不断校核钻杆垂直度，要求在成孔深度10米、20米左右时复测主动钻杆垂直度，发现偏差及时调整。
　　f.施工过程中应定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换，避免因钻杆弯曲、钻杆接头间隙太大等因素造成钻孔垂直度偏差。
　　g.钻进过程中钻机主吊钩应始终承受部分钻具重力，以使钻杆在整个钻进过程中维持竖直状态、平稳钻进，避免斜孔、扩孔。
　　h.钻进至软硬土层交界面或倾斜岩面处时，应低速低钻压钻进。
　　i.采用JJC-1D型灌注桩孔径检测系统检测桩身垂直度。
　　3.2孔径控制措施
　　a.成孔钻进采用导正性能好的宽腰带三翼笼式合金钻头，根据地层地质条件，控制钻头直径不小于820mm，开钻初时应慢速钻进，利用能自行造浆的黏性土层制备泥浆，待泥浆池内存满优质泥浆后方可加速钻进。
　　b.采用泥浆护壁成孔施工工艺，钻进作业过程中护壁泥浆性能会不断发生变化，施工中应根据地层地质变化随时修正，并及时填写钻进记录表。
　　c.开钻初时应慢速钻进以利掌握桩孔的位置、垂直度、孔径等，待导向部位和钻头全部进入地层后方可加速钻进。在黏性土层钻进时，控制泥浆比重保持在1.15-1.25左右。
　　d.钻进过程中应及时清渣，降低泥浆含砂率。每个机台各设置一个泥浆池、一个沉砂池，控制桩孔位置与沉砂池之间的泥浆循环沟长度不小于8m，以利于砂石沉淀，现场应及时将泥浆池、沉砂池中沉渣采用冲刷、泵吸等方法排放到储浆池内，以降低泥浆含砂率，提高泥浆性能，保持孔壁稳定，同时可有效减小钻头磨损，保证桩孔直径。
　　e.在砂土或较厚的夹砂层等软塑状地层及砾石层中钻进时，应控制泥浆比重保持在1.30-1.35左右，以提高桩孔护壁质量，避免缩径，钻进砾石层可控制泥浆比重在1.40左右，以使桩孔底部砾石能跟随泥浆循环上浮、沉淀。现场应根据泥浆补给情况控制钻进速度，一般控制在2-6米/小时，在硬层中的钻进速度以钻机不发生跳动为准。加钻杆时，要进行扫孔，以达到保持孔径的目的。
　　f.每个桩孔开孔时，应验证钻头直径。本工程含砾中细砂层厚度大部分在15米以上，对钻头磨损较大，现场要求各机台至少应配备2个钻头，并在成孔提钻时复核钻头直径，如小于设计孔径时则重新扫孔，以确保孔径符合设计要求。
　　g.现场施工确保各工序紧凑，二清合格后立即灌注混凝土，避免成孔后放置时间过长没有灌注等因素造成缩径、塌孔。
　　h.采用JJC-1D型灌注桩孔径检测系统检测桩身孔径。
　　4结语
　　4.1通过辅助采用JJC-1D型灌注桩孔径检测系统对桩身垂直度、孔径等成孔质量进行检测，确保了本工程1632根灌注桩桩基垂直度偏差不大于1％，孔径的允许偏差为±50mm（负值指个别断面）。
　　4.2工程施工质量是在施工过程中形成的，而不是靠最后检验出来的，为加强施工工序质量控制，将工程质量从事后检查把关，转到以事前控制、过程控制为主，达到“预防为主”的目的。
　　4.3钻孔灌注桩的整个施工过程属隐蔽工程项目，质量检查比较困难，采用JJC-1D型灌注桩孔径检测系统等进行桩基工程检测也只是一个事后的检验手段，现场应加强施工过程的质量控制，以检测结果为依据，分析研究影响施工质量的因素，并制定相应的预防和控制措施。
　　4.4加强桩基工程质量检测是一个手段，要保证钻孔灌注桩的施工质量，其关键还在于人。强调现场管理人员要有高度责任心，以防为主，对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工，以人的工作质量确保工程质量。

《钻孔灌注桩成孔质量检查与控制》

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