浅谈钻孔灌注桩施工中的质量控制

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　　摘要：本文根据泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺特点，主要对三个阶段：事前、事中和事后各施工工序质量进行有效控制，以确保钻孔灌注桩的基桩质量。
　　关键词：泥浆护壁钻孔灌注桩；施工工艺；质量控制
　　在国内房屋建筑、水工建筑和桥梁工程等各领域的基础工程中应用普遍。由于灌注桩施工工序多、工艺复杂、且为连续完成的水下隐蔽工程，影响成桩质量的因素较多，质量控制点多，若施工过程中某个环节控制不到位，就很可能影响基桩质量。
　　一、三阶段质量控制原理
　　三阶段质量控制包括事前控制、事中控制、事后控制，这三个阶段构成质量控制的系统过程。事前控制是指工程项目在正式施工之前所进行的施工准备工作的质量控制。事中控制是指工程质量形成过程中的控制。事后控制是指质量活动结果的评价认定和对偏差的纠正。这三大过程控制不是孤立和截然分开的，是一个有机的系统过程。
　　为了加强对钻孔桩施工质量控制，明确各施工阶段质量控制的重点，依据三阶段质量控制原理，将泥浆护壁钻孔灌注桩施工过程主要分三大部分进行质量控制，详见图1。
　　
　　图1钻孔灌注桩三阶段施工质量控制网络图
　　二、质量控制依据和质量控制目标
　　1．质量控制依据
　　钻孔灌注桩施工质量控制依据下列文件进行：①合同文件；②设计图纸及技术要求；③工业与民用建筑灌注桩基础设计与施工规程；④建筑桩基技术规范(JGJ94—94)；⑤建筑地基与基础施工质量验收规范(GB50202-2002)。当某一技术指标在上述各文件中有矛盾时，一般情况下应优先考虑合同文件的规定。
　　2．质量控制目标
　　钻孔灌注桩施工质量控制必须达到以下几个目标：①桩位、桩长、桩径、桩头质量、孔底沉渣、终孔垂直度及成桩材料质量等能满足设计要求；②钢筋笼制作质量满足设计要求；③混凝土试块强度满足规范要求；④桩身结构完整性(即桩体质量)满足规范规定的验收指标；⑤桩极限承载力满足规范规定的验收指标。
　　三、事前质量控制
　　事前控制是事前的主动控制，即对施工前准备阶段进行的质量控制。其控制重点是做好施工准备工作，并且施工准备工作要贯穿于施工全过程中。
　　1．施工及管理人员、施工机械、施工材料的检查
　　(1)检查施工单位组织机构、人员配备是否健全，“六大员”是否到位；检查特殊工种，如：电焊工、电工、机操工等是否持证上岗。
　　(2)检查施工机械设备是否符合施工工艺的要求；成孔机械必须与现场土质、桩径、桩深等要求相适应；检查施工机械是否具有计量单位出具的合格证明，并注意其有效期。
　　(3)检查水泥、骨料、水质及其它添加剂数量，其质量是否满足设计与规范要求，是否与批准的混凝土配合比设计试验报告的材料相一致；检查制作钢筋笼的钢筋型号、种类、数量是否满足设计要求；检查“三材”及添加剂等原材料是否有产品合格证、出厂检验报告和进场复检报告。
　　2．施工方案检查
　　(1)检查施工道路、供水供电、材料堆放、泥浆池和排浆槽等泥浆循环系统等平面布置是否合理；
　　(2)根据图纸会审、设计交底、施工图纸、地质报告、现行规范标准以及现场勘查结果，检查施工顺序、进度安排、机械选择、桩机施工行走路线、技术指标、安全措施等内容是否符合要求。同时还应检查施工方案中处置突发事件的应急预案是否符合要求。
　　3．测量定位
　　测量定位，这是关系到孔位的准确性、基准面标高准确与否的关键环节。按照一放二复的测量程序实施放样复核工作，确保桩位的偏差符合规范要求。
　　(1)复测现场水准控制点和定位基点。
　　(2)复测桩位，误差应控制在规范允许范围之内。
　　(3)检查护筒位置，应埋设正确和稳定，护筒中心与桩位中心线偏差不得大于50mm。
　　4．试成桩(孔)
　　为保证工程桩的成桩质量，找到施工的最佳技术方案，在工程桩施工之前，均应按照设计要求试成桩(孔)。根据试成桩(孔)的施打情况，一是核对地质资料，检验所选机具设备、施工工艺及技术要求是否适宜；二是确定该桩型有关施工技术参数，包括孔深、钻进参数、泥浆密度、钢筋笼吊装时间、清孔时间、混凝土浇筑时间、混凝土的充盈系数等。大型工程桩基试桩还要求作静力载荷试验，以便确定桩基实际承载能力是否符合设计要求。
　　四、事中质量控制
　　事中质量控制是指施工过程的质量控制，是质量控制的重点和核心。事中质量控制的策略是全面控制施工过程，重点控制各道工序质量。
　　1．钢筋笼质量控制
　　1．1钢筋笼制作质量
　　在钢筋笼制作过程中，由于人工制作，其各项指标的偏差值可正可负。但是其中有两项指标对钢筋笼焊接接长施工有着重要的影响，即主筋间距和钢筋笼直径，因此在制作时要尤其注意，其质量检验标准见表1。
　　表1灌注桩钢筋笼质量检验标准(㎜)
　　
　　从加工、控制变形以及搬运、吊装等综合因素考虑，钢筋笼不宜过长。钢筋笼应分段制作，钢筋分段长度一般为8m，在连接处5O的钢筋接头应予错开焊接。
　　1．2钢筋笼吊运、安装质量
　　1．2．1钢筋笼吊运质量
　　为防止钢筋笼在搬运、吊装和安放时变形，可采取下列措施：
　　(1)在钢筋笼内每隔3～4m安装一个可拆卸的十字形临时加劲架，在钢筋笼案放人孔后再拆除。
　　(2)在直径2～3m的大直径桩中，可使用角钢或扁钢作为架立钢筋，以增大钢筋笼的刚度。
　　(3)在钢筋笼的外侧或内侧的轴线方向安设支柱。
　　(4)钢筋笼在搬运过程中，不可着地拖运。
　　1．2．2钢筋笼安装质量
　　(1)要采取正确的方法起吊钢筋笼，钢筋笼人孔时，应保持垂直状态，对准孔位徐徐轻放，避免碰撞孔壁，严禁强制性下放钢筋笼，以免造成钢筋笼变形。钢筋笼就位后，要立即采取措施固定好位置。[!--empirenews.page--]
　　(2)当桩长度较大时，如果采用逐段焊接接长方法，此时对钢筋笼立焊的质量要特别加强检查与控制(如焊缝长度、饱满度、过焊烧筋等)，同时要控制同一截面内钢筋接头数不得多于主筋总数的5O%。
　　(3)钢筋笼主筋保护层厚度不应小于50㎜(水下浇注混凝土桩)，或不应小于30mm(水下浇注混凝土桩)。主筋的保护层厚度允许偏差：水下浇注混凝土桩为土20mm；非水下浇注混凝土桩为±20mm。为了增加钢筋笼保护层的均匀性和减少孔壁刮伤，建议采用圆弧形垫块。
　　2．成孔质量控制
　　2．1孔位偏差
　　在孔口埋设护筒时，通过复核保证护筒中心对准孔位中心标志点，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50㎜；护筒埋设要有足够深度，其周围回填土要夯实，以防钻孔过程中发生漏浆，从而造成护筒移位和倾斜。
　　孔位允许偏差：见表2。检查数量：全数检查；检查方法：桩机对位后或施工结束后复测。
　　表2泥浆护壁钻孔桩桩位允许偏差
　　
　　2．2桩孔垂直度偏差
　　为了保证成孔垂直精度满足设计要求，对于土质柔弱的施工场地需要对地面进行适当的加固处理，并采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，发现偏差应及时纠正。
　　桩孔垂直度允许偏差：<1%；检查数量：全数检查；检查方法：测套管和钻杆，或用超声波检测，或用井斜仪或用陀螺测斜仪检查。
　　2．3孔径偏差
　　钻杆的摆动与弯曲，在旋转时会造成扩径；不良土层如淤泥和淤泥质土在泥浆面容易产生蠕变而造成孔壁缩径，砂性土容易因塌落而造成孔壁扩径；护壁泥浆的性能指标达不到施工技术要求，或孔内泥浆面低于规定要求的高度而未及时补浆，造成孔内外压差降低，可能导致塌孔并造成孔壁扩径；诸如此类的原因均可能造成孔径的偏大或偏小，因此，在施工中应根据不同情况采取相应有效的措施加以控制，以保证孔径偏差在允许范围之内。
　　孔径允许偏差：±50ram；检查数量：全数检查；检查方法：用井径仪或超声波检测。
　　2．4沉渣厚度
　　施工中清孔一般分两次进行，不断减少孔底沉渣厚度，以满足设计要求。孔底沉渣厚度对计算孔深影响不大，但确实是影响桩端承载能力的重要因素，目前比较有效的处理方法是采用后压浆技术对孔底沉渣进行固化。
　　水下灌注桩桩底沉渣厚度：端承桩≤50mm、摩擦桩≤150m；检查数量：全数检查；检查方法：用沉渣仪或重锤测量。
　　2．5孔深偏差
　　孔深要求只深不浅。孔深的控制主要考虑两个指标：①成孔深度；②桩端进人持力层的深度。不同的桩型，其控制指标不同：摩擦桩主要以设计桩长控制孔深；摩擦端承桩必须保证设计桩长和桩端进入持力层的深度；端承桩必须保证进入持力层的深度。
　　孔深允许偏差值：+300mm；检查数量：全数检查；检查方法：用重锤测量或测钻杆、套管的长度。
　　3．混凝土质量控制
　　3．1混凝土拌制质量
　　由于水下混凝土工艺的特殊性，对混凝土的性质和拌制质量有一些特别要求：①混凝土搅拌最短时间应按设备说明书规定或经试验确定。一般情况下现场机拌时间为60～90s，当掺有外加剂时，搅拌时间应适当延长；②混凝土的强度应比设计强度提高5MPa；③混凝土的塌落度宜为160～220mm，灌注前用坍落度仪测量，扩散度宜为340～380mm；④混凝土初凝时间应满足整个灌注过程；⑤水下混凝土的含砂率宜为40～50%，并宜选中粗砂；粗骨料最大粒径＜40mm；⑥水泥用量不少于360kg／m3。
　　3．2混凝土灌注质量
　　(1)首灌时，为了使隔水栓能顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为300～500mm，桩径小于600mmm时，可适当加大导管至底部的距离。
　　准确计算首灌混凝土量，确定采用的料斗容量，保证首灌后导管埋人混凝土中深度≥1.Om以上，以免因导管下口未被埋人混凝土内造成管内反混浆现象，导致开浇失败。
　　(2)混凝土首灌后，要保持导管合理埋深，导管埋深一般应控制在2～6m，埋深过大或过小都可能在不同外界条件下出现不同形式的质量问题，直接影响桩的质量。
　　(3)混凝土灌注要一气呵成，每次灌注间歇时间最多不超过30min，每根桩灌注总时间尽可能控制在4～6h内完成。拌制好的混凝土应在1.5h内灌注完毕，夏季应在1.Oh内灌注完毕。
　　(4)当混凝土灌注至距顶部3m左右时，可向孔内放水稀释泥浆或将导管埋深减为1.Om，以减少混凝土排浆阻力，防止桩顶产生瓶径现象。
　　(5)控制好最后一次灌注量。超灌量过大，造成浪费，超灌量不足，桩头质量不能得到满足。一般情况下，混凝土应灌注至设计桩顶标高以上0.5～1.Om，以保证设计桩顶标高以下混凝土的质量。
　　五、事后质量控制
　　事后质量控制是验收前对已完工的钻孔灌注桩进行必要的桩头处理与桩基检验，如土方开挖、桩头处理(砍桩)、外观检查、体形测量、内部取芯检查、静载试验、无损检测、缺陷检查等等。
　　5．1土方开挖与桩头处理
　　(1)土方开挖时主要考虑两个问题：①开挖时间：采用机械开挖基坑土方，桩身混凝土养护时间不少于2周，人工挖土时养护不少于1周。②基坑开挖方法：一般采用分级、分层、分段进行开挖，不采用一次开挖到位的方法。以免因主动土压力过大，土体塌方造成群桩或单桩倾斜的质量事故。
　　(2)桩头处理时宜采用竖劈，不宜用横劈，以避免桩顶附近桩身产生裂缝的可能。
　　5．2成桩质量检测
　　(1)桩体质量：主要检测出桩身的完整性及桩长是否满足有关规范要求，并判定桩身缺陷的程度及位置。允许偏差与检查数量：按《建筑基桩检测技术规范》；检查方法：低应变动测法检测、桩身钻芯取样或按设计要求指定方法检测。
　　(2)承载力：主要检测出桩承载力值和短期沉降值是否满足设计要求。允许偏差与检查数量：按《建筑基桩检测技术规范》；检查方法：静载试验。
　　(3)桩身混凝土强度：检查试块混凝土强度是否满足设计要求与质量评定标准。允许偏差与检查数量：按设计要求；检查方法：现场见证取样送检或钻芯取样送检。
　　(4)桩位偏差控制。当基坑开挖后，基础施工前，必须测出桩位偏差值，此偏差值是作为桩基验收内容之一。允许偏差：其值应符合表2要求。检查数量：全数检查；检查方法：基坑开挖前量护筒，开挖后量桩中心。[!--empirenews.page--]
　　六、结语
　　通过桩基验收合格后，才说明钻孔桩施工质量控制是成功的。要保证钻孔灌注桩的施工质量，其关键还在于人，强调现场管理与技术人员要有高度责任心。只要施工和监理单位认真按照有关专业规范及标准的要求进行操作，并吸取有效的先进施工经验，对桩基各个施工环节充分重视并精心施工与监控，桩基的质量控制措施得到有效落实，成桩质量可以得到保证。