1.南华大学 城市建设学院 湖南衡阳 421001；
2.广东建工对外建设有限公司 广东广州 510665
摘要：泥浆护壁钻孔灌注桩以其施工的简便性，以及其承载能力较大的特性，而被广泛应用于各工程项目中。但是因其质量控制的复杂性，及孔壁的不稳定性，导致各种质量问题层出不穷，故本文对其施工技术及质量控制进行探讨研究。
关键词：泥浆护壁钻孔灌注桩；承载能力；质量控制；施工技术
Study and discussing about the constructing technology and quality of slurry supporting bored piles
Zhou Ying1，2
（1.School of Urban Construction，University of South China，Hunan Hengyang 421001；
2.Guangdong Foreign Construction Co.，Ltd，Guangdong Guangzhou 510665）
Abstract：Slurry supporting bored pile construction has been widely used nowadays in many projects，which because of its easy-constructing and large carrying capacity.But it caused many quality problems due to its complicated quality control and instability of the pile-hole wall.So the essay discussed the constructing technology of this kind of construction and its quality control.
Key words：Slurry supporting bored pile construction carrying capacity quality control constructing technology
1.简述
1.1 目前各类灌注桩概况
桩基础目前大量应用于高层建筑、重型厂房、桥梁、港口等工程中，而在所有桩基础中，灌注桩应用得最为普遍，尤其是钻孔灌注桩的采用较多。钻孔灌注桩作为一种深基础形式，由于具有适应性广、承载力高、建筑费用低、抗震性能好等诸多特点[1]，它在工程中受到日益广泛的应用。
我国应用较多的灌注桩类型有：干成孔灌注桩、套管成孔灌注桩、挖孔灌注桩、泥浆护壁钻孔灌注桩等。其中，干成孔灌注桩和套管成孔灌注桩两类桩，桩直径较小，成桩工艺相对简单，其质量问题比较容易确定，解决问题的方法也比较简单。挖孔灌注桩直径大，桩孔和护壁裸露，有问题易发现和处理。而泥浆护壁钻孔灌注桩一般桩孔深、桩承载力大、成桩工艺复杂、成桩时间长，质量疑难问题较多，加上这类桩广泛应用于沿江、沿海一带，所以本文主要阐述这类桩的质量疑难问题解析。
1.2 泥浆护壁钻孔灌注桩的质量问题
泥浆护壁钻孔灌注桩的质量问题主要集中在成桩质量、清孔质量、水下混凝土的浇灌等。本文主要就这三个方面的问题进行分析探讨，以及研究在钻孔灌注桩施工过程中应注意的施工技术及问题的解决措施。鉴于在施工阶段和力的传递阶段都有重要作用，国内外一些学者也就关于泥浆护壁和钻孔灌注桩承载力方面的问题进行了论述[2][3][4][7]。
2.钻孔灌注桩质量问题分析
2.1 成桩质量问题
孔径、孔深、嵌岩深度等问题是主要的成桩质量问题，尤以嵌岩深度最突出。钻孔灌注桩的桩基承载力一般由桩周摩阻力和桩端支承力组成，故在一定地质条件下，桩基的承载力主要取决于孔深和嵌岩深度。
（1）孔深
沿江、沿海一带的灌注桩一般桩长都在20~30m以上，由于桩较长，桩周摩阻力对单桩承载力起到十分重要的作用。因此施工时必须保证钻孔长度符合设计要求和有关规范的规定。
（2）嵌岩深度
嵌岩深度不仅对单桩承载力有影响，且对工程造价、工程进度及成孔质量也有重要影响。若嵌岩深度过深，会导致钻孔、成孔时间增加，工程进度延迟，另外还会引发桩周摩阻力下降、工程造价提高、塌孔事故增多等一系列问题。
（3）关于成桩质量的施工控制要点
灌注桩成败的关键之一是确保桩端进入设计持力层。建议在桩基施工图设计前，根据桩位布置情况作专项勘测，以便较准确地确定钻孔长度。
另外，还要注意嵌岩深度的控制。可根据《建筑桩基技术规范JGJ94-2008》：对于嵌岩桩，嵌岩深度应综合荷载、上覆土层、基岩、桩径、桩长诸因素确定；对于嵌入倾斜的完整和较完整岩的全断面深度不宜小于0.4d且不小于0.5m，倾斜度大于30%的中风化岩，宜根据倾斜度及岩石完整性适当加大嵌岩深度；对于嵌入平整、完整的坚硬岩和较硬岩的深度不宜小于0.2d，且不应小于0.2m。[5]
2.2清孔质量问题
钻孔灌注桩成孔以后的下一步工作就是清孔、下钢筋笼等工作。其中比较重要的一步就是确认在浇注混凝土之前孔底沉渣的允许量是多少。现行《GB50202-2002 建筑地基基础工程施工质量验收规范》的要求是：端承桩≤50mm，摩擦桩≤150mm。
（1）清孔过程中存在的问题
遇到过度提高沉渣厚度的设计要求后，清孔时间被延长，导致桩孔放置时间跟着延长，最终可能是导致塌孔的隐患。
（2）沉渣厚度控制的建议
1）沉渣厚度检验的控制指标[6]
①应在钢筋笼放置后，浇注混凝土前进行检测。
②控制清孔结束至浇灌混凝土的时间间隔一般不应大于30min。曾有调查显示若停滞时间2h，泥浆中有80%的岩石颗粒会沉淀，这势必导致沉渣厚度的增加。
③控制清孔排出的泥浆相对密度，对原土造浆为1.1左右，其他为1.15~1.25。
2）长度超过30m桩的沉渣厚度问题
对于沿江沿海大量孔深在30m以上的桩，其承载力的80%以上（很多是95%以上）是由摩阻力提供的，在选用允许沉渣厚度时，虽规范无明确规定，建议参照桩基技术规范的“不大于100mm”执行。
2.3 水下混凝土浇灌的问题
灌注桩混凝土一般采用导管法浇注。若使用隔水栓塞，它具有一定的水密性，但是浇筑混凝土前导管内起初是注满水的，故刚开始导管内注入的混凝土还是与水有接触并混合的。若不使用隔水栓塞直接浇灌混凝土，为满足规定要求，起始时注入的混凝土量比较大。由于混凝土的坍落度大，而落差高，其流动速度快，导管内的水大部分被挤压回桩孔，故导管中的混合情况也较好。
大量工程实际情况显示，使用栓塞与否，并不影响桩的承载能力和沉降。故当使用导管进行水下混凝土的灌注时，可不必限制隔水栓塞的使用。
2.4 关于断桩的问题
施工中若发生导管底端距孔底距离过大，则混凝土被冲洗液稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与持力层之间被不凝固的混凝土填充。由于混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥渣土填充形成间断桩。
为避免这一质量事故的发生，桩孔钻成后，必须认真清孔，一般是采用泥浆进行清孔，采用两次清孔方法，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。这就要求在灌注混凝土前，应认真进行孔径测量，准确算出首次混凝土灌注量。
3 工程实例
3.1 工程概况
某工程文科实训大楼及配套项目，地面6层，地下2层，建筑高度26m。工程重要等级为二级，场地属二级场地，地基等级为二级，勘察等级乙级，非永久荷载，荷载分布不均匀。拟建建筑场地呈阶梯型，本工程±0.00为绝对标高97.2m。桩基础工程为Φ800、Φ1000、Φ1200及Φ1400mm四种灌注桩型，桩混凝土强度为C25，共计244根桩，桩身净长约17～26米，采用端承摩擦型桩，桩端持力层为中风化泥质粉砂岩，入岩深度3～7米，设计单桩竖向抗压承载力特征值Ra：Φ800mm桩为1700KN，Φ1000mm桩为2450KN，Φ1200mm桩为3350KN，Φ1400mm桩为4400KN。
3.2 水文地质条件
场地地下水为孔隙潜水类型，各土层含水透水性均较差，均为弱含水透水层：另下伏基岩风化裂隙虽较大，但裂隙多被粘土矿物充填，故其含水透水性亦较差。补给来源主要接受大气降水、周围生活废水、灌溉用水，动态较稳定，受季节性的影响明显。
3.3 地形地貌条件
场地地形较不平坦，经勘察探明，场地内除局部存在较软弱粘土层及杂填土层较厚外，未见土洞等不良地质作用，场地及其附近地段无构造断裂及其活动痕迹，亦未发现边坡崩塌现象，场地稳定，场地地层较稳定，适宜作为拟建建筑物建筑场地。
3.4 施工工艺流程
见图1：
3.5 主要施工参数
1）护壁泥浆的技术参数要求，见表1：
2）桩身主要施工参数及实测数据，见表2：
图1 钻孔桩施工工艺流程图
4 关键施工技术
由以上施工数据结果显示，采用科学的施工方法，控制各施工参数，以达到所预计的灌注桩施工效果。下面是对施工过程中的关键技术的总结。
4.1 桩径控制
根据地层情况，合理选择钻头直径，对桩径控制有重要作用。在粘性土层中钻进，钻孔直径应比冲锤直径大5cm左右。随着土层中含砂量的增加，孔径可比冲锤直径大10cm。
4.2 桩长控制
施工中对护筒中高程及各项设计高程都要清楚，正确进行换算，确保桩长满足设计要求。土层中钻进，钻头的起始点要准确无误，根据不同土质情况进行调整。另外，机具长度丈量要准确，还要正确丈量钢绳长度，并考虑负重后的伸长值，发现错误应及时更正。
4.3 桩底沉渣控制
首先考虑干挖，所以成渣控制较为容易。如根据现场情况采用泥浆护壁应合理选择泥浆性能指标，换浆时返出钻孔的泥浆比重应小于1.25，才能保持孔底清洁无沉渣。清孔确有困难时，孔底残留沉渣厚度，应按文件规定执行，防止沉渣过多而影响桩长和灌注混凝土质量。
4.4 桩顶控制
灌注的混凝土，通过导管从钻孔底部排出，把孔底的沉渣冲起并填补其空间。随着灌注的继续，混凝土柱不断升高，由于沉渣比重比混凝土小，始终浮在最上面，形成桩顶浮渣。浮渣的密实性较差，与混凝土有明显区别。当混凝土灌注至最后一斗时，应准确探明浮渣厚度，计算调整末斗混凝土容量。灌注完以后再复查桩顶高度，达到设计要求时方可将导管拆除，否则应及时补料。
4.5 混凝土强度控制
根据设计配合比，进行混凝土试配，快速保养检测。对混凝土配合比设计进行必要的调整。严格按规范把好水泥、砂、石的质量关。有质量保证书的也要进行核对。灌注过程中，要密切观察分析混凝土配合比，及时测试坍落度。为节约水泥可掺入适量的添加剂，减少水的用量，提高混凝土强度。
5 结语
由于桩基础的重要性，及其在质量标准、控制方法、验收要求等方面的争议性，决定了其施工工艺的复杂程度和检查控制的难度，也导致了不少质量问题和合同争议。因此，对这类问题做好分析和处理，控制好成桩质量和工程造价，对建筑物的安全和正常使用显得极为重要。
参考文献：
[1] 李世京，刘小敏，杨建林.钻孔灌注桩施工技术[M].北京：地质出版社，1990.
[2] Potyondy J G.Skin Friction between Various Soils and Construction Materials.Geotecchnicque，1961，11（4）.
[3] 张耀年，龚一鸣，柳春.福州大直径灌注桩的荷载传递性能[J].岩土工程学报，1990，（9）.
[4] 董金荣，林胜天，戴一鸣.大口径钻孔灌注桩荷载传递机理试验研究[J].工程勘察，1994，（4）.
[5]中国建筑科学研究院.JGJ 94-2008.建筑桩基技术规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2008.
[6]王赫.施工现场结构问题解析[M].北京：中国建筑工业出版社，2015.
[7] 李小勇，谢康和，曾国熙等.钻孔灌注桩泥浆护壁性状试验研究[J].建筑结构，2000，（5）
论文作者:周瑛
论文发表刊物:《基层建设》2016年9期
论文发表时间:2016/7/28
标签：混凝土论文; 钻孔论文; 沉渣论文; 泥浆论文; 承载力论文; 质量问题论文; 导管论文; 《基层建设》2016年9期论文;