摘要：改革开放以来，随着中国城市化建设的加速推进，促进了我国建筑行业的蓬勃发展。以钢筋混凝土结构为主的民用建筑、工业厂房和市政道路桥梁等基础设施工程广泛采用钻孔灌注桩基础。钻孔灌注桩施工技术和施工质量直接影响建筑物稳定性和使用寿命。本文粗浅地分析了泥浆护壁钻孔灌注桩施工过程中必须遵循的施工技术要点以及桩基质量问题的防治措施，希望对推动我国建筑行业的良好发展具有可参考的价值。
关键词：钻孔灌注桩；施工技术要点；桩基质量问题；防治措施
一、钻孔灌注桩施工技术要点
1、桩位放样：钻孔灌注桩施工质量和桩位放样密切相关，一般在桩位测量放样前施工场地要进行平整硬化处理，以保证桩位放样的准确性，并采取有效措施对其进行保护，一般是在桩位打入已做标记的短钢筋，最后由测量人员和现场监理单位在开孔前再次复核所放桩位以及轴线，确保钻孔灌注桩的施工质量。
2、埋设护筒：钻孔灌注桩孔口护筒埋设是根据设计桩径和现场已准确放样的桩位以及纵横轴线进行，并据此开挖埋设护筒的坑围，挖好护筒孔坑并整平坑底后，方可将护筒放入到坑中的合适位置，然后检测护筒的竖直度是否符合标准要求，最后分层夯实回填护筒坑。需要注意的是在回填过程中要时刻防止护筒是否发生位移，一旦发现有位移情况，要及时纠偏处理，保证护筒中心与桩位中心的偏差不大于50mm，并确保埋设护筒的稳定性。根据不同的土质，护筒的埋设深度也有不同的要求，一般粘性土中的护筒埋设深度不宜小于1m，砂土中的护筒埋设深度不宜小于1.5m。
3、钻孔和成孔：首先在钻孔前，施工技术人员和现场操作人员应根据工程地质勘察报告和设计要求详细分析每根桩的土层地质条件，并进行安全技术交底，结合施工经验确定钻头大小、钻进速度和注意事项等。钻孔前还要检查桩机钻头的中心与桩孔中心是否重合，检查无误后方可开钻施工。泥浆具有造浆护壁的作用，是钻孔灌注桩施工中的重要材料。泥浆的比重应结合桩孔内的土层地质情况确定。例如泥浆在砂性土质中的比重应控制在1.2～1.3之间，在砂卵石地质中的比重应控制在1.3～1.5之间。另外根据施工现场的平面布置合理确定泥浆池和沉淀池的位置，孔口护筒顶应高于泥浆池和沉淀池的池面0.5m～1m，目的是为了顺利回流泥浆。钻孔时应及时清除泥浆沟槽内的淤泥以及将多余的泥浆排放到场外处理，确保泥浆的顺畅流通。当泥浆泵发生故障时，施工操作人员应立即停止钻孔作业，防止泥浆堵塞钻头的出浆口。第二，在成孔施工中主要是做好孔壁稳定性及钻孔垂直度的控制，防止孔壁塌陷和钻孔倾斜。在成孔过程中施工人员应每5m检测一次钻孔偏位情况和钻孔垂直度，一旦发现孔斜和偏位应及时采取校正措施，将桩孔垂直度偏差控制在1%之内，同时做好钻孔记录。
4、清孔：清孔作业是在钻孔深度达到设计要求并检查合格后进行的工序，分为清沉渣和清沉淤两种。前者主要是砂砾石、碎岩屑等固态沉渣，后者主要是由于提钻头和下放钢筋笼时间过长沉淀而成的比重、稠度较大且呈流塑态的劣质泥浆。因此根据不同的地质情况采取合理的清孔措施，选择不同的清孔方案—换浆法和抽浆法，也就是我们通常所说的正循环清孔和反循环清孔。正循环清孔是将优质泥浆借助于钻杆和导管流入孔底，然后夹带沉渣或沉淤从孔口排出的循环过程。反循环清孔是将高压气体通过导管吹动孔底沉渣或沉淤，形成压力差，由灌浆导管喷出沉渣的循环过程，一般适用于孔底沉渣较多的情况，且清孔效果比正循环清孔干净彻底。通常情况下清孔分二次进行。第一次在钻孔结束终孔深度达到设计要求、下放钢筋笼前进行。第二次在钢筋笼和导管下放完毕、浇筑混凝土前进行。第二次清孔结束后应立即灌注水下混凝土，一方面部分沉渣或沉淤由于在清孔过程中的抽吸作用而悬浮在泥浆中，短时间内不会沉淀下去，另一方面在灌注水下混凝土时，由于初灌混凝土坠落的冲击作用，能够溅开孔底残余的少量沉渣和沉淤，从而起到了第三次清孔的功效，提高了清孔质量。在灌注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25，孔底沉渣厚度对于端承型桩不大于50mm，对于摩擦型桩不大于100mm，对于抗拔桩和基坑围护钻孔灌注桩不大于200mm，否则应继续清孔直至满足要求。
5、钢筋笼制作吊放：钢筋笼的材质、规格必须符合设计要求，加工制作偏差应控制在《建筑桩基技术规范》允许偏差范围内。钢筋笼应分段制作，其接头宜采用焊接或机械连接，其中焊接以搭接焊接和帮条焊接居多。钢筋笼接头宜相互错开，同一截面接头面积应不超过全截面面积的50%。接头焊接和机械连接质量必须符合现行国家标准《钢筋焊接及验收规程》JGJ18、《钢筋机械连接技术规程》JGJ107和《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204的规定。搬运和吊放钢筋笼时，应防止扭曲变形，安放应对准孔位，避免碰撞孔壁和自由落下，就位后应立即固定牢固。
6、水下混凝土浇筑：水下灌注混凝土主要依靠混凝土自重和导管反复插拔获得强度和密实度，因此混凝土必须具备良好的和易性，混凝土强度必须符合设计要求，塌落度宜控制为200mm±20mm。水下混凝土浇筑一般采用导管进行作业，灌注前应先检验导管的密闭性和抗压性，确保导管接头不渗漏和导管本身抗压性能良好。导管插入孔底时应保持导管底端至孔底的距离为300mm～500mm，以保证初灌混凝土从导管中泛出。同时初灌混凝土必须有足够的储备方量，以保证导管第一次埋入混凝土灌注面以下不少于1m～2m。水下混凝土浇筑必须连续进行，避免间断灌注。混凝土应充分搅拌均匀，防止离析现象发生。导管埋入混凝土的深度宜为2m～6m，严禁将导管拔出混凝土灌注面，并应严格控制提拔导管速度，派专人现场测量导管埋深和导管内外混凝土灌注面的高差，并填写水下混凝土浇筑施工记录。另外，钢筋笼上浮是水下混凝土灌注时需要高度注意的问题。在混凝土灌注面接近钢筋笼底端时应控制导管的埋深，待混凝土灌注面上升到钢筋笼3m～4m的位置时，再进行导管的提升，避免钢筋笼的上浮[1]。
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二、钻孔灌注桩桩基质量问题的原因分析及防治措施
1、孔壁塌陷：在钻孔过程中如果出现泥浆不断地冒气泡或者泥浆漏失等情况，那么在很大程度上可能造成了孔壁塌陷问题。引起孔壁塌陷的主要原因有：⑴、进出桩孔的机（器）具碰撞孔壁。⑵、钻孔内泥浆面低于地下水位或孔外水位。⑶、泥浆比重偏低，护壁效果差。⑷、在淤泥、流沙和松散土层钻速太快，没有采取合理的钻孔施工工艺。⑸、护筒的埋设深度不足，护筒坑回填不密实等。其主要防治措施有：⑴、进出桩孔的机（器）具和吊放钢筋笼时要保持垂直上下，尽量避免碰撞孔壁。⑵、在施工期间，要始终保持护筒内的泥浆面高于地下水位1米以上，当受水位涨落影响时，钻孔内泥浆面应高出最高水位1.5米以上。⑶、在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的有效措施。⑷、根据土层地质情况，合理控制钻进速度，在粘土夹砂层、砂性土层和砂砾石层钻进时，适当加大泥浆比重，如果出现孔壁塌陷严重，可用粘土和泥膏投入孔内造浆，必要时进行回填处理，待孔壁相对稳定后再低速钻进，避免孔壁二次塌陷。⑸、保证护筒埋设深度，护筒下端外侧应采用粘土回填密实，以防孔口漏浆和塌孔。⑹、施工作业暂停时要注意检查钻孔是否存在漏水和跑浆，应同步进行钻孔钻进和泥浆护壁，采取有效的泥浆护壁形成泥浆膜，降低孔壁塌陷的发生几率。
2、钻孔倾斜和桩位偏差：钻孔倾斜是指成孔后桩孔存在垂直度偏差和较大弯曲，以及桩位偏差超出了规范允许范围。导致钻孔倾斜和桩位偏差的主要原因有：⑴、由于没有准确地定位桩位和钻机，施工放线存在偏差。⑵、钻机遇到坚硬土层时，会导致偏往较软一侧土层方向倾斜，施工人员没有对钻机重心的偏离及时地做出调整，导致偏桩的产生。⑶、基础土方开挖不当，尤其是软弱地基土方未分段分层开挖，由于土体的侧向挤压造成钻孔桩倾斜。其主要防治措施有：⑴、做好施工前的场地平整工作，准确地定位桩位和钻机，并对钻机垂直度进行检查调整，保证钻机基础地面的稳定性，必要时在钻机上安置自动校正装置，确保钻机钻孔自始至终沿着正确的位置和方向进行[2]。⑵、钻孔过程中如果遇到坚硬土层和不均匀土层时，要对钻机速度进行有效的控制，可以采取低速低档、反复钻打的方式，确保桩孔直径和垂直度偏差符合规范要求。⑶、采取合理有效的基础土方开挖方案，避免钻孔桩因土方开挖施工不当带来3、钻孔桩缩颈：引起缩颈的主要原因有：⑴、混凝土坍落度控制不当，坍落度偏大时，泥浆中的颗粒土就会挤入混凝土内；坍落度偏小时，混凝土变稠，增大混凝土与导管之间的摩阻力，当导管被上拔时，导管底端出口处混凝土不易泛出，反而使导管底端周围混凝土随着导管的上拔被提高或带走一部分，此时桩孔内呈流塑状态的淤泥涌回到被带走混凝土的窟窿内，造成缩颈。⑵、在水下混凝土灌注时，由于孔壁泥土的侵入或土层承压水对桩身四周混凝土的侵蚀。⑶、钻机在粘土层钻进时速度太快，由于粘土的吸附性造成缩颈。其防治措施有：⑴、严格控制混凝土塌落度，必须按混凝土设计配合比下料或采用商品混凝土。⑵、严格控制钻机的钻进速度，在粘土层和换土带要上下扫孔，以确保上下垂直畅通和钻孔直径。⑶、对易造成塌孔、粘土侵入和有地下承压水的土层，在混凝土灌注前必须回灌优质泥浆护壁，且要保持桩孔内外水头高差。
4、钢筋笼露筋：造成钢筋笼露筋的主要原因有：⑴、钢筋笼在吊放时偏离桩孔中心位置。⑵、桩身混凝土充盈系数偏小。⑶、钢筋笼顶端吊筋位置没有固定到位，或者吊筋数量不足，造成钢筋笼一边倒现象。⑷、桩身混凝土保护层垫块未设置，或者垫块数量不足。其防治措施有：⑴、根据桩孔内土层地质和试桩情况，合理调整确定钻头大小，确保桩身混凝土充盈系数符合设计要求。⑵、在吊放钢筋笼时，一定要对准桩孔中心垂直下放，避免钢筋笼偏位。⑶、在钢筋笼吊放结束后，为了更好地固定钢筋笼的位置，在其顶部设置不少于2根吊筋，且要对称布置，固定可靠，以确保钢筋笼处于桩孔核心位置。⑷、必须按照设计和规范要求设置混凝土保护层垫块和定位钢筋环，垫块数量和间距根据桩孔直径、终孔深度和土层地质情况等确定。
5、夹泥和断桩：引起夹泥和断桩的主要原因有：⑴、在水下混凝土灌注时，由于导管拔出混凝土灌注面或者导管插入混凝土灌注面太浅，泥浆在导管外泥浆柱压力的作用下进入导管与混凝土混杂在一起。⑵、导管接头处连接不密封，造成漏水漏浆，混凝土出现离析现象。⑶、孔壁泥土塌落在混凝土内，出现夹泥或断桩。⑷、混凝土灌注速度太快，钢筋笼被混凝土顶起而上浮。其主要防治措施有：⑴、严格控制桩孔内泥浆面高于地下水位或孔外水位，充分发挥泥浆的护壁作用，以防孔壁泥土塌落。⑵、水下混凝土浇筑时避免碰撞孔壁，导管埋入混凝土灌注面要有足够的深度，每次提升高度要适宜，严禁将导管拔出混凝土灌注面。⑶、每次灌注前严格检查导管接头处连接密封性能是否良好。⑷、在混凝土浇筑至钢筋笼底端时，适当放慢浇筑速度，待整个笼底全部埋入混凝土一定高度后，再恢复正常灌注速度。
结束语：总而言之，对于泥浆护壁钻孔灌注桩在施工过程中，必须把握好泥浆比重、沉渣厚度、混凝土初灌量三者的关系。如果泥浆比重太小，既起不到护壁的作用，又不能很好地夹带沉渣和沉淤，影响孔底清孔效果。如果泥浆比重太大，就会在桩孔四周形成一层泥浆膜，从而降低桩侧土的摩阻力；同时比较稠的泥浆粘在钢筋笼上，也会增加孔底沉淤厚度，既影响混凝土与钢筋的粘结，又降低了钻孔灌注桩竖向单桩承载力。如果混凝土初灌量太小，克服不了泥浆和导管对混凝土的初始灌入阻力，使得混凝土在导管底端出口处的冲击力很小，孔底残余沉渣或沉淤也溅不开，影响第三次清孔效果；同时也无法保障孔底导管的初始埋深，增加了泥浆与混凝土混杂在一起的概率，水下混凝土浇筑尤其是孔底混凝土浇筑质量难以保证，从而影响整体工程质量。因此在水下混凝土灌注时，既要防止导管拔出混凝土面造成断桩事故，又要防止导管埋入混凝土面太深，被混凝土卡住拔不出来造成埋管事故的发生。
参考文献：
[1]丁利军.水利工程中钻孔灌注桩施工技术要点分析[J].黑龙江水利科技,2013,12:131.
[2]曹忠标.桥梁钻孔灌注桩施工技术要点分析[J].2014,11:120.的侧压倾斜现象发生。
论文作者:朱军会
论文发表刊物:《基层建设》2016年第34期
论文发表时间:2017/3/17
标签：混凝土论文; 钻孔论文; 泥浆论文; 导管论文; 钢筋论文; 土层论文; 沉渣论文; 《基层建设》2016年第34期论文;