试论钻孔灌注桩在工程施工中的要点

试论钻孔灌注桩在工程施工中的要点

王贵彬

（秦皇岛秦星工程项目管理有限公司，河北秦皇岛066000）

摘要：我国地域辽阔，地形及地貌相当复杂，在沿海一带尤为突出。钻孔灌注桩在这些区域基建工程基础工程中发挥了重要作用。对此进行了论述。

关键词：钻孔灌注桩；施工；要点

1原料选择与下料

砼原料宜选用卵石、石子含泥量小于2%，以提高砼的流动性，防止堵管。一般砼初凝时间仅3~5小时，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而深桩灌注时间约为5~7小时，因此应加缓凝剂，使砼初凝时间大于8小时，为了使砼具有良好的保水性和流动性，应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒入料斗后，先开动搅拌机并加入30%以上的水，然后与拌合料一起均匀加入60%的水，最后再加入10%的水（如砂、石含水率较大时，可适当控制此部分水量），最后加水到出料时间控制在60秒内，坍落度应控制在180+20毫米之间，砼灌注距桩顶约5米处时，坍落度控制在160~170毫米，以确保桩顶浮浆不过高。气温高，成孔深，导管直径在250毫米之内，取高值，反之取低值。

2施工及监理要点

2.1孔的垂直度

钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要一环，目前绝大多数的施工现场不检查垂直度，有的单位没有检查设备或根本不知道如何检测，有的单位则因测孔斜费时费力不愿多此一举。斜率超标，桩的受力状态被改变，桩头偏位，影响上部结构质量，严重影响钢筋笼的安置；在砂土类地层中孔壁极易塌孔，沉渣不宜清除。

为避免钻孔倾斜，在钻机就位和钻孔过程中，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它硬物的情形，施工前必须作好准备。在不均匀地层中钻孔时，钻机自重大、钻杆刚度大较为有利。进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石时，钻速要打慢档。处理大孤石和坚硬岩石，采用自重大的复合式牙轮钻或换用冲击钻都是有效的方法。导正装置经工程实践表明，也是防止孔斜的简单有效的方法。终孔后再发现孔斜纠正起来费时费力，且修孔常使桩的充盈系数增大，最大达1.6以上。

2.2孔深

2.2.1测量有误达不到设计深度。一般施工队常用的测绳一经水泡就会出现收缩现象，有的收缩量可达lcm/lm左右，测50m的孔就会产生0.5m左右的误差。更大的测量误差是由于测绳易断引起的，断了以后不知道的人仍以断处为起点继续使用，往往可差数米。采用细钢丝测绳要当心数标松动错位。彻底避免误测的办法是在施工现场或附近地面上设置长度标记作为准绳，每次终孔一定把测绳拿去核实。

2.2.2钻孔入岩深度达不到设计要求，更多的是由于地层分布不均匀，如岩层分布成倾斜状或起伏变化剧烈导致判断失误。因此入岩深度的控制应引起设计、施工和质检部门的共同重视。入岩深度的控制因钻孔工艺不同而有所区别。反循环工艺和冲击钻成孔的桩，可采用岩样鉴别法。此外，还需注意每个桩的入岩和终孔的岩样最好留样备案，直至工程使用正常，沉降稳定。正循环工艺成孔的桩由于取不到完整岩样确定嵌岩深度很困难。较可靠的办法是认真分析钻探资料，根据各钻孔土层分布情况综合评判场地地质概况，然后做出岩层分布的等高线图，按等高线图确定成孔深度。因本法有一定的随机性，应适当加大安全系数，有时尚需适当补充钻探孔，在某些缺少钻孔的控制区域，也可用钻机换取芯钻头直接取岩芯判定。正循环工艺采用的方法难度大。

2.3孔径

与孔径有关的质量问题有：

（1）由于孔径小于规范要求，桩的截面缩小，承载能力降低，实际上降低了桩的安全系数。（2）软弱土层一般都在地层上部，缩颈现象也发生在此段，而桩的内力也是上段大，容易造成桩身抗压强度不够而破坏。（3）由于孔径达不到要求，导致钢筋笼无保护层，桩的抗压弯能力削弱或丧失。防治的主要措施是加强对孔径的检测与控制，提高泥浆质量，增大泥浆比重和粘性及稠度。钻头直径应适当加大，也可采用处理孔斜的导正器法，在导正器上焊一定数量的合金刀片，在钻进或起钻的过程中起扫孔作用。此外在易于产生缩孔的土层中施工，减少空孔时间也是非常重要和有效的措施。

2.4泥浆

在钻孔灌注桩的施工中，无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥，泥浆质量都是相当重要的因素。目前桩基施工队伍绝大多数缺乏对泥浆质量和泥浆管理的重视，泥浆质量差，其后果是：

（1）形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脱落，导致孔壁稳定性差，在砂性土地层易于塌壁，在流塑状粘土层则易于缩孔。（2）泥浆稠度大、比重大，含砂率高，形成的泥皮质量差、厚度大，大大降低桩的侧摩阻力。（3）稠浆在钢筋笼钢筋上沉积粘附，导数钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重过大，使得砼水下灌注阻力增大，降低砼的流动半径，使砼骨料大部分堆积在桩芯部位，而钢筋笼外几乎无骨料，不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥。有的工程计算承载力为14000kN以上，而静载试验不到5000kN就破坏，其中就有泥浆的影响。在空气中坍落度为21cm、扩散直径为38cm的砼，在水中坍落度下降为16.5cm、扩散直径为30.5cm，而在比重为1.2的泥浆中，坍落度则为14cm，扩散直径只有27cm。因此，对泥浆质量的管理决不是个小问题，监理一定要严格要求施工单位按规范要求严格控制。

2.5沉渣与沉淤

一般把沉渣与沉淤混为一谈，凡是孔底的沉积物统称沉渣，实际上是有区别的。沉渣是钻孔过程中钻机切削和孔壁塌落的岩士，主要是砂、砾石和碎岩硝等，而沉淤则是比重大、稠度大的劣质泥浆由于空孔时间过长沉淀而成的流塑状混合物，沉淤的厚度往往大于沉渣，沉渣与沉淤均在桩底形成软弱隔层，能导致端承力丧失殆尽。

沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间。沉渣的清除采用反循环成孔工艺能达到较好的效果速度能达到2~3m/s。是正循环的40倍以上，故携渣能力强。为此，可采用正循环成孔，气举反循环清孔的工艺。此法现场只需增加一台6m3的空压机即可，费用不大，简便易行，效果良好。采用该法，关键是控制好孔内泥浆面的落降，落降快、落差大则易塌孔，因此补浆要跟上，而且抽渣时间要短。实践证明，应用得当，桩的承载力能大幅度提高。

2.6砼灌注

砼灌注是最后一道也是最关键的一道工序。首先必须严格按设计强度配制砼。许多施工单位都是现场搅拌砼，其常见问题是：

（1）砂石的含泥量偏大；（2）配料的计量不准确；（3）水泥保管不善受潮。

水下砼灌注由于阻力大不易流畅灌入，于是施工单位常随意加大水灰比，增大塌落度便于砼灌注，结果砼的强度等级严重降低。质检和设计人员应加强现场质量监理，决不能轻易相信试块的试验结果。

在保证砼质量合格的前提下，导管法水下灌注砼质量难以控制的主要原因是：

（1）不能像上部结构施工那样逐层振捣；（2）由于导管埋在泥浆和砼中，砼的灌入阻力是相当大的，灌入阻力可按下式估算：

R=π（D2-d2）（l1rw+l2rh）/4

式中，D为桩直径；d为导管直径；rw为泥浆重度；rh为砼重度；

要克服很大的灌入阻力保证砼桩身质量，必须有相当大的冲击力，冲击力越大，完成每一斗砼灌注的时间越短，砼桩身越均匀。由于砼是由水泥、砂、石子配制的混合料，不同材料、不同粒径则摩擦系数不一样，因此仅靠静力平衡产生的超压力缓慢流淌，则易造成砼粗骨料在桩芯堆积，随半径增大而递减。桩身不匀，则影响桩的抗压强度。

总之，随着科学技术的不断提高，建筑新技术及新工艺也不断发现并完善起来。相当多的科研人员及业内人士非常重视钻孔灌注桩的发展，作为对付水下施工的一把利剑，注意收集有关地质资料及学习各种复杂的基础施工经验是必不可少的。