南宁市建设工程有限公司
摘要：钻孔灌注桩在目前建筑桩基施工中十分常见，由于其工艺环节、不可控因素较多，很容易出现质量事故，且它的施工直接影响到整个工程的工期与成本，因此加强对钻孔灌注桩各个环节的质量控制十分重要。本文着重就钻孔灌注桩的施工工艺、施工准备、砼灌注过程的质量控制及常见的故障处理进行简单讨论和分析，并提出了一些相应的措施。
关键词：钻孔灌注桩；施工；质量控制；预防措施；故障处理
在工程基础中，钻孔灌注桩已被广泛应用，尤其是房屋建筑、水工建筑、桥墩基础施工，具有施工简单、易操作、速度快、承载力大等优点。但在施工过程中工艺环节较多，有测量、机械操作、钢筋加工、砼拌制和灌注等多种工作，技术含量高、影响因素多，一环不慎，便会有质量事故发生，桩基的工程质量问题将直接危及主体结构的正常使用与安全，因此，加强基桩施工过程中的质量控制，对确保整个工程的质量与安全具有重要意义。需要加强对施工准备、成孔、清孔、下钢筋笼、灌注水下砼等施工过程进行质量监控，采取各种有效预防措施，保证或提高钻孔灌注桩的成桩质量。
一、工艺流程及施工准备
1.1工艺流程
施工前必须全面撑握钻孔灌注桩的施工工艺，因钻孔设备不同其施工工艺流程也不一样，现以GPS100型回旋钻机成孔为例，其主要施工工艺流程为：场地平整→孔位测定 护筒埋设→钻机就位→开钻成孔→提钻→第一次清孔→检孔→钢筋笼吊放→下导管→第二次清孔→水下混凝土灌注→提拔导管→成桩。
1.2主要准备工作
（1）必须预审施工组织设计
工程开工前，施工单位应提前向监理部报送施工组织设计（专项施工方案）进行审查，其中包含施工方法、主要技术指标及控制措施。经监理工程师审核后完善施工组织设计方案。
（2）必须认真把好测量定位关
测量定位是整项工作的关键，在思想上必须有足够重视，是关系到孔位的准确性，钻孔的垂直度及基准面的标高。施工单位在具体操作过程中，须严格按三检制的要求层层落实，及时与监理方沟通，与监理方认真复核、验收相结合，严格控制偏差在设计或规范允许范围内。
（3）必须把护筒、钻机安装稳固、准确
护筒有固定桩位、钻孔导向、保护孔口和隔离孔内外表层水的作用。在制作过程中要求坚固、耐用、不易变形、不漏水、装卸方便和能重复使用等功能。一般采用带法兰的钢质护筒，由3-5毫米厚钢板制作，在护筒外侧上、中、下部各焊一道加劲肋增加刚度，防止变形，形状可以做成整体或两半圆。埋置时应保证平面位置正确，偏差不得大于5cm，且高出施工最高水位1.0-2.0m；在水下埋设的护筒应沿着导向架借助自重、射水、震动或锤击等方法将护筒下沉至稳定深度。
钻机是钻孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土的支架，要安装稳定、安全。应能承受钻具和其它辅助设备的重量，并具有一定的刚度，在钻进中或其它操作时，不易产生晃动，高度由钻具长度和钢筋骨架节长度决定，一般为8-12米；底盘的长度应根据高度稳定性决定。主要受力构件的断面尺寸，由施工中出现的最大负荷计算决定，安全系数不宜小于3。在钻孔过程中，成孔中心必须对准桩位中心，钻机架必须保持平稳，不发生位移、倾斜和沉陷；安装就位时，详细测量后底座用枕木垫实塞紧，顶端用缆风绳固定平稳，并在钻孔过程中经常检查，以保证转盘面水平、钻机机架垂直，进而确保桩身的垂直度和孔径。
二、质量控制
2.1钻孔质量控制
首先应根据孔径和孔位所在的地质情况，选用钻机型号和性能，选择合适的钻锥。在钻孔过程中，应采取减压钻进，孔底承受的钻压不能超过钻杆、钻锥和压块重量之和的60%，以避免和减少斜孔、弯孔和扩孔现象。
在成孔时应尽量避免孔底沉渣过多、孔壁坍塌、扩径和缩径等不良现象来影响桩基承载能力。其控制方法如下：
（1）孔底沉渣控制
孔底沉渣是影响桩承载能力的重要因素，按规定，水下砼灌注摩擦桩桩底沉渣厚度应≤0.5D，但在实际施工过程中，常有桩底沉渣不能满足要求的现象发生，主要原因是泥浆性能不符合要求（主要指标是泥浆比重和粘度）。实际施工时，施工单位应根据当地的地下水位高低和地层稳定情况来确定泥浆的比重和粘度，切勿盲目设置。若泥浆设置过稀，则携渣能力不够；若泥浆设置过稠，则孔壁会形成一层厚厚的泥皮，降低了摩擦桩的承载力。第一次清孔时必须不断补充新鲜泥浆，将孔内含砂量大、性能差的泥浆置换出来；二次清孔时宜用泵吸及循环清孔（若采用正循环清孔，要排出岩渣和泥团，须加大泥浆比重和粘度，并且清孔的速度慢）。钻孔结束后，应对终孔进行验收，须严格检测钻杆和钻头或测绳长度的准确性，杜绝以超深来抵消孔底淤积。
（2）孔壁坍塌控制
出现未知的不良地质情况、钢护筒未按规定埋设、泥浆粘度不够、护壁效果不佳、孔口周围排水不良或下放钢筋笼及升降机具时碰撞孔壁等，都能产生孔壁坍塌、堆钻、卡钻事故。为解决和避免此类现象：首先，必须熟悉工程地质报告，对钻孔的地质情况做到心中有底。其次，按规定埋设钢护筒，保证孔口排水良好；钢筋笼焊接牢固、成笼圆直，下放时必须保持顺直，防止偏斜。再次，出现特殊地层时采用优质冲洗液护壁，或用正循环钻进、反循环排渣来抑制不稳定段地层的坍塌。最后，在不稳定的地层中，不要过早换浆，可在下完钢筋笼后第二次清孔时替换高比重的泥浆，并及时灌注混凝土，减少沉渣时间，确保桩身质量。
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（3）扩径和缩径控制
扩径、缩径都是由于成孔直径不规则出现扩孔或缩孔及其它不良地质现象引起的。扩孔一般是钻头振动过大、偏位或孔壁坍塌造成的；缩径是由于钻头磨损过甚、焊接不及时或地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的。扩径会增加砼灌注量，缩径会减小桩的承载能力，故必须采取有力措施加以控制。为避免扩径现象：首先，应先检查钻机是否固定、平稳，采用减压钻进，防止钻头摆动或偏位，成孔过程中要徐徐钻进，以利形成良好的孔壁。其次，要始终保持适当的泥浆比重和足够的孔内水位，确保孔内泥浆对孔壁有足够的压力。为解决缩径现象，工作人员应及时详细了解地质资料，判别是否有遇水膨胀等不良土层。如有应采用失水率小于3~5ml/30min的优质泥浆进行护壁，经常校正钻头直径，确保钻头直径比成孔直径小于20~25mm。
三、砼灌注质量控制
3.1灌注前质量控制
（1）原材料控制
在工程中所采用的原材料质量必须进行严格控制，特别是黄砂要过筛去除各种杂质，细度模数符合规范要求；碎石要冲洗干净，级配符合设计要求。水泥要正规厂家生产，三证俱全。待黄砂、碎石、水泥符合试验要求后方可使用，拌制时须严格按试验单中配合比配制，决不能有一丝马虎。
（2）主要环节控制
对各项操作机械均需进行严格检查，包括：漏斗底口的隔水设施、翻斗车的性能、搅拌机的试运转、吸泥泵、清水泵、高压水管及备用发电机等各种处理故障的设备，以防万一。导管使用前应分清长短、分别编号，以利于计量埋深值，每次浇筑卸管后均应立即冲洗干净。按《规范》要求，首批混凝土的数量应满足导管初次埋置深度≥1.0m，因而须准确计量导管上口漏斗的斗容量。容量不够的，应及时采取措施加以调整，保证首灌混凝土的冲击力和排淤能力。开浇前还应测量孔底沉淀厚度，保证不大于规定值。如果超过规定值，应再次清孔。
3.2钻孔过程中易出现的故障及预防措施
（1）钻孔偏斜
这是在施工中最为常见的一种，偏斜原因有好种：
1）.桩架不稳，钻杆导架不垂直，钻机磨耗，部件松动。故此在开钻前一定要检查钻机的稳定性与垂直度，在钻进过程中要随时复核，如有偏差及时处理。
2）.土层软硬不均，致使钻头受力不均。在地层分层处要注意控制钻速，不要过快，同时要采用减压钻进。
3）.钻进中遇有较大孤石，探头石。此时宜用钻机钻透。用冲孔机时，用低速将石打碎；有倾斜基岩时，可用混凝土填平，待混凝土凝固后再钻。
4）.扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。在容易扩孔处低速减压钻进。
5）.钻杆弯曲，接头不正。
为了防止出现成孔偏斜，可在施工中采用加扶正圈导正，全孔减压钻进的防斜措施。扶正圈直径比设计桩径小20厘米，扶正圈的位置放在离钻头5－6米处，必要时可每钻进20――30米加一扶正圈，以加强钻具的导向性。
（2）塌孔
其表征是孔内水位突然上升又下降，孔口冒细密的水泡，出渣量明显增加而不见进尺，钻机负荷显著增加。
塌孔原因主要有：1）护筒埋置过浅，周围封填不密，漏水；2）操作不当，如提升钻头，冲击锥（抓）或掏渣筒倾倒，或放钢筋骨架是碰撞孔壁；3）泥浆稠度小，起不 到护壁作用；4）泥浆水位高度不够，对孔壁压力小；5）向孔内加水时流速过大，直接冲刷孔壁；6）在松软砂层中钻进时进尺过快。
预防措施：汛期或潮汐地区水位变化过大时，采取升高护筒，增加水头或用虹吸管等措施保持水头相对稳定；提升钻头，下放钢筋骨架时应保持垂直，不要碰撞孔壁。
处理措施：事故发生后应查明塌孔位置后进行处理。塌孔位置不深时，可采取深埋护筒，穿过塌孔处。塌孔位置深时，塌孔不严重时，可回填到塌孔位置以上，并采取改善泥浆性能，加高水头措施，继续钻进。塌孔严重时，应立即将钻孔用砂类土或砾石土回填，无此类土时可采用粘质土并掺入5%-8%的水泥砂浆，观察数日后重新开钻。
（3）扩孔与缩径
扩孔多系孔壁小塌孔或钻锥摆动过大，应针对原因采取措施。缩径常因地层中含有遇水能膨胀的软塑性土或泥质叶岩造成；钻锥磨损过甚也可造成孔径偏小。前者应采取失水率较小的优质泥浆护壁，后者应及时焊补钻锥。缩径已发生后，可采取钻锥上下反复扫孔，扩大孔径。
（4）漏浆
钻孔施工时，密切注意泥浆面的变化，一旦发现有漏浆现象，分不同情况及时采取控制措施。
1）.增大泥浆比重和粘度，停止除砂，停钻进行泥浆循环，补浆保证浆面高度，观察浆面不在下降时方可钻进。
2）.如果漏浆得不到控制，则需在浆液里加锯末，经过循环堵塞孔隙，使渗、漏浆得以控制。
3）.如果在钢护筒底口漏浆，在采用上述措施得不到控制后，将钢护筒接长跟进。
4）.在采用上述措施后，若漏浆得不到控制，要停机提钻，填充粘土，放置一段时间后，再进行施钻。
E．糊钻
在正循环回转钻进时，遇软塑粘质土层，泥浆相对密度和粘度过大，进尺快，钻渣量大，钻杆内径过小，出浆口堵塞而造成。此时应改善泥浆性能，对钻杆内径钻渣出口和排渣设备的尺寸进行计算，并适当控制进尺。若已严重糊钻时，应停钻提出钻锥，清除钻渣。
F．掉钻
掉钻的主要原因是因为钻杆与钻杆或钻杆与钻头之间的连接承受不了扭矩或自重，使接头脱落、断裂或钻杆断裂所至。防止掉钻措施为：加强接头连接质量检查，加强钻杆质量检查，对焊接部位进行超声波检测；每使用一次就全面仔细检查一次，避免有裂纹或质量不过关的钻具用于施工中，同时钻进施工时要中低压中低速钻进，严禁大钻压、高速钻进，减小扭矩。
如果不慎发生掉钻事故，根据以往施工经验，如果钻杆较长（在5米以上，钻具倾斜），采用偏心钩打捞，速度快，成功率高；如果钻杆较短，采用特制的三翼滑块打捞器进行打捞，效率较高，成功率高。打捞要及时，不可耽搁，以免孔壁不牢，出现塌孔，故现场需备用好偏心钩和三翼滑块打捞器，以防万一。
G．卡钻
卡钻原因有如下几种：1）孔内出现梅花孔，探头石，缩孔等未及时处理；2）钻头被塌孔落下的石头或误落入孔内的大工具卡住；3）入孔较深的护筒倾斜或钻头被撞击严重变形；3）钻头的尺寸不一，焊补的钻头过大；4）下钻头太猛，或钢绳过长，使钻头倾向卡在孔壁上。
预防及处理措施：1）对于向下能活动的上卡，可用上下提升法，即上下提动钻头，并配以钢丝绳左右拨移，旋转；2）卡钻后不宜强提，只宜轻提，经提不动时，可用小冲击锥冲或用冲吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出。
H．防止声测管孔底堵塞
防止声测管孔底堵塞、超声波检测不到位，声测管在每一节焊接完后，孔内要灌水，水不能直接用江水（尤其汛期江水含泥量高），要经过净化处理后才能用来灌深测管，来达到预防探测管底部堵塞目的。声测管施工时接头焊接要牢固，不得漏浆，顶、底口封闭严实，声测管与钢筋笼用粗铁丝软连接。
四、结束语
随着钻孔灌注桩施工技术的广泛，凸显的问题多种多样，要保证钻孔灌注桩的质量，必须在施工中认真考虑各方面的影响，全方面进行质量控制、精心施工，才能确保其施工质量符合要求。
参考文献
[1]温文博，钻孔灌注桩施工质量控制，建筑技术开发，2015.08：35
[2]林长浩，钻孔灌注桩施工故障处理，建筑科技，2015.11：28
[3]林星媛，浅谈钻孔灌注桩施工质量控制方法，基层建设，2016.2：105
论文作者:肖肖班
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第13期
论文发表时间:2017/10/9
标签：钻孔论文; 泥浆论文; 钻头论文; 钻杆论文; 钻机论文; 质量控制论文; 钢筋论文; 《建筑学研究前沿》2017年第13期论文;