摘要：钢筋混凝土灌注桩施工过程中，因不确定性因素和干扰因素较多；导致孔桩存在致命的质量缺陷（孔桩偏位、钢筋笼保护层不够、露筋等），严重影响工程质量，缩短工程寿命，
降低工程耐久性，增加运营风险及工程成本。
关键词：钻孔桩；施工技术；改进
一、工程概况及技术改进背景
1.工程概况
本项目位于斯里兰卡共和国南部省，靠印度洋，为典型的热带海洋性气候；地处Nilwala河冲积平原区与沿海沼泽区域；地下水主要分类为：Design sulfate class：DS-1、ACEC-class：AC-1s 两大类，地表水主要有雨水和海水倒灌为主，且PH值小于7；设计为端承桩，直径为：1.0 m，钢筋笼外径0.85米，净保护层：7.5cm，钢筋笼底保护层≥10cm，使用年限100年；地层资料为：0至26米为有机淤泥层、26至35为米片麻岩层；施工工艺采用的：冲孔灌注桩施工工艺；钢筋笼定位，采用“耳朵筋”和“混凝土垫块”的形式固定。
1.2.技术改进背景
在Wattegama桥孔桩施工过程中，出现了40根孔桩，钢筋笼保护层不符合设计要求（≥7.5厘米）、大面积的露筋、钢筋笼偏位现象；因此，业主及监理咨询单位质疑孔桩的质量，要求论证，孔桩的完整性和耐久性；要求向下开挖10米，当开挖完成后；10米长的孔桩，存在8%的露筋，15%的保护层不够（＜5厘米）；因此，业主及监理咨询单位判定：不合格（即废桩）；为此，造成巨大的经济损失和资源浪费，且严重影响工期，导致线下工程工期拖延100天。
二．不合格孔桩质量问题分析
经初步调查和统计分析，导致上诉结果的原因有4个：A、成孔施工技术存在缺陷（设备缺陷）；B、钢筋笼定位技术存在缺陷（设计的混泥土垫块，无法100%保证钢筋笼的保护层厚度，无法100%的保证钢筋笼中心位置；泥浆护臂无法承受钢筋笼的挤压和刮擦，不能正确导向钢筋笼的安装。）；C、未严格控制泥浆指标；D、清孔时间过长或清孔后长时间停滞（泥皮过厚，孔桩缩径或者塌孔）等问题。
2.1．钻孔桩成孔施工技术缺陷原因分析
冲击钻钻孔施工过程中，因土钻头缺陷（设计缺陷）、（岩）层存在软硬不均、孤石、倾斜岩面、埋藏物等情况；导致孔桩在成孔后，是一个不规则的圆柱体；孔壁上存在大量不规则的齿轮、坍洞和较厚的泥皮。
2.2．钢筋笼常规定位技术缺陷原因分析
钢筋笼固定和保护层，采用混凝土垫块及吊筋固定；但钢筋笼吊装入孔的过程中，钢筋笼及垫块均会与孔壁发生刮擦和挤压，导致钢筋笼中心移位，挤入孔壁的泥皮中；出现钢筋笼保护层不够或无保护层（漏筋）等情况。
2.3．泥浆及清孔工艺缺陷原因分析
钻孔、清孔及灌注混凝土过程中，未严格控制泥浆指标，导致孔桩护臂的第二次塌陷，破坏了孔桩护臂；混凝土灌注后，出现桩身的凸起凹陷，出现保护层不够或漏筋的现象。泥浆长时间的循环，粘贴孔壁，形成厚重的泥皮，导致缩径；清孔后或下钢筋笼后，长时间的停滞，不灌注混凝土，导致踏孔等情况。
三．孔桩施工技术改进内容
3.1 .孔桩成孔工艺的改进
孔桩成孔工艺的改进，关键在于，对成孔塑形的钻头进行改进。因为孔桩在成孔后的形状，完全由钻头的外轮廓塑形而成；所以要想改进成孔工艺，实际上是对钻头的改进。
A．改进内容：
对原有冲击钻机的钻头，进行外轮廓改造塑形；在钻头底部焊接一个或多个并排的圆环（削切岩土）；钻头含完成后，钻头直径，必须满足设计要求；材料：Φ25螺纹钢、圆钢或其他钢材；
B．施工应用及注意事项：
施工应用：开始钻孔前，必须制备合格的泥浆；并采用泥浆泵，泵入孔内后；然后开始钻孔，钻孔过程中，利用锤头及焊接在锤头外的圆环，削切土层或岩层，形成标准的圆柱体。
注意事项：钻土层的时候，打开泥浆泵，边钻进边泵送泥浆至孔内，置换出孔内高浓度的泥浆，有利于加快钻机的速度；钻岩层时，严格控制冲程，建议选用0.3m~0.4m的冲程；实行多锤，少进的原则，逐步钻进，防止扩孔和偏孔情况的出现；每钻进0.5m或1小时，检查一次锤头直径，防止钻头磨损严重，出现缩孔；如此反复钻进施工，直到钻孔完成。
C．实际效果：
基坑开挖后，经检查业主及监理咨询单位的联合检查，所完成的孔桩：垂直度、直径、保护层、外观及混凝土质量均合格，为一类桩，符合设计要求。
3．3．钢筋笼定位技术的改进：
钢筋笼定位技术的改进，其实质就是，在原设计技术措施无法满足要求的情况下，增加辅助的钢筋笼定位措施，在护筒上安装一个钢筋笼卡固装置和导向装置。
A．改进内容：
在护筒内壁上安装4个钢筋笼导向架，导向架上端，挂在护筒顶（护筒卡在D1处），下端伸入孔内。钢筋笼吊装过程中，通过护筒及孔桩护壁给予导向架支撑力，来导向钢筋笼的安装。导向架的长度 H根据软土层的厚度及施工需要来确定，4根导向架为一套，缺一不可；如孔桩直径较大，可增加至6~8根为一套。
导向架设计示意图：
导向架安装示意图 成桩照片
注意事项：钢筋笼在吊装过程中，禁止大幅度的上下移动；并随时观察导向架的卡固定情况；混凝土灌注过程中，严格控制导管的埋深长度及混凝土的灌注速度；防止钢筋笼、导向架的上浮；当混凝土灌注完成后，逐根拔出导向架。
钢筋笼的制作过程中，严格控制钢筋笼的外径，防止因钢筋笼的直径不标准，导致钢筋笼无法安装。
C．实际效果：（见：成桩照片）
安装导向架后，钢筋笼的安装不受影响，均可连续上下升降，直至安装完成；桩头破除后，经第三方检测单位检测，桩基承载力、桩基完整性、桩基钢筋保护层、桩基偏位等指标，均满足设计要求，为一类桩。
3.4．泥浆控制及清孔工艺的改进
清孔过程中严格控制泥浆指标，到达清孔的目的；灌注混凝土过程中，必须保证泥浆指标符合规范要求，防止孔桩的第二次坍塌；针对清孔时间过长及清孔后长时间的停滞，不灌注混凝土的情况，必须采用超声波检孔器或其他检孔器进行复检，复检，孔径不合格的，必须进行第二次成孔施工。
四．业主、监理咨询单位及设计单位联合验证
验证方法：
1.DYNAMIC PILE TEST .（即：高应变动测法，抽检率高达30%（共计40根，高应变检测抽检12根。）
2.开挖抽检10根（向下开挖3米，检测孔桩保护层、垂直度、外观及混凝土质量）。；
3.钢筋混凝土保护层检测仪（被检查的桩头，环桩头四周由挖机向下开挖3~5米）；
4.人工尺量、目测等方法综合验证。
验证结果：
1.抽检的孔桩均为一类桩，无质量缺陷；且满足结构物在正常使用年限内耐久性的需求；
2.孔桩的受力荷载满足设计要求（设计荷载的1.5倍）；
3.孔桩垂直度良好、外轮廓尺寸及形状完整、混凝土质量合格、钢筋笼中心坐标+ 1.5 cm、钢筋笼保护层厚度+ 1.5 cm，符合设计图纸及英标规范要求。
五．适用范围
改进后的成孔施工工艺仅适用于：冲击钻钻孔桩施工；改进后的钢筋笼定位技术适用于：1米及以上的水下钢筋混凝土灌注桩施工，特别适用于沿海、藻泽地或者其他腐蚀性强的地区。
六．结语
经过长达5个月的实践论证，应用改进后的成孔技术、钢筋笼定位技术所完成的孔桩质量均合格，且通过了设计单位和业主咨询单位的联合验证；符合设计图纸及英标规范要求；实用性强、可靠性高；满足我国现代基础建设的发展需要，可有效提高桥梁工程的使用寿命（耐久性）、降低运营风险及成本，可推广性高。
论文作者:官尹杰,官荣
论文发表刊物:《防护工程》2018年第32期
论文发表时间:2019/2/20
标签：钢筋论文; 保护层论文; 泥浆论文; 导向论文; 混凝土论文; 钻头论文; 钻孔论文; 《防护工程》2018年第32期论文;