摘要：黄埔东路与广深沿江高速公路相接，全长3.803公里，含3座立交。施工内容包括：隧道支护结构、隧道主体结构、隧道两侧道路工程、排水工程。本文就支护结构部分的灌注桩施工过程监理质量控制措施展开讨论。
关键词：灌注桩 过程控制 事故的预防及处理措施
黄埔东路场地位于广州市黄埔东，其地貌单元多属珠江三角洲平原区，局部为剥蚀残丘，河涌较发育，沿线多分布商铺、绿化地、河涌及居民区，且地下管线较复杂。
一、钻孔灌注桩施工工艺流程
施工工艺:施工准备—→桩位(基础)放线—→泥浆制备—→护筒埋设—→钻机就位—→钻 孔—→清 孔—→终孔验收—→下钢筋笼和导管—→灌注水下砼—→成桩保护
二、施工前准备工作
1、灌注桩施工应具备下列资料
（1）、现场监理必须对进场的钢材进行外观检查和抽样送检，待检测报告结果合格方可投入使用，商品混凝土使用前必须进行设计配合比验证，必须提供生产用砂检验报告的同时，还需提供生产用砂氯离子含量合格证明，以确保工程使用混凝土质量。
（2）、需提供建筑场地岩土工程勘察报告、桩基工程施工图及图纸会审纪要。
（3）、配备泥浆比重仪、稠度仪、含砂率仪、坍落度筒、标准测绳等工具。
（4）、提供主要施工设备及其配套设备的技术性能资料。
（5）、建筑场地及临近区域的地下管线、地下构筑物、危房、精密仪器车间等的调查资料。
（6）、桩基工程施工组织设计。
（7）、有关荷载、施工工艺的试验参考资料。
2、钻孔机具及工艺的选择
施工现场受交通和管线迁改影响，施工场地有限，根据桩型、钻孔深度、现场地质情况、施工场地、工期、经济因素等条件综合确定选用回转钻机泥浆护壁施工。
三、施工过程控制
1、测量放样
（1）检查桩位的保护情况，必须实行三检四复。三检：班组检查、项目部检查、监理组检查。四复：埋护筒前复检、下钻前复检、放钢筋笼固定时复检、成桩后复检。
（2）所有桩位的放样，必须经测量工程师检测，并批准后才能允许开钻。
（3）对仪器进行校核，对水准点、导线点定期复核。
2、护筒埋设
（1）陆地上护筒埋设时，可采用实测定位，为防止渗漏在护筒周围用粘土分层夯实，护筒平面允许偏差5cm，竖直线倾斜度不大于1%，护筒宜高出地面0.3m。
（2）水中护筒埋设，可依靠导向架定位，护筒埋置深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定，一般情况埋置深度为2～4m，特殊情况应加深，护筒顶宜高出水位1～2m。
3、钻孔机具准备
进场设备采用回转钻机。按规范要求将钻机部件：动力机、卷扬机、钻架、泥浆泵、钻杆和水龙头等组装好，经技术人员检查后，方可使用。钻机安装在轨道或方木上，钻机就位后，钻头尖对准十字中心，偏差不得大于5cm，再进行调平。
4、泥浆制备:
（1）粘土应选用水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土或接近地表经过冻融的粘土为好。选择时应参照以下条件：a. 粘土风干后不易碾碎，颜色较深；b. 水浸湿后有粘滑感，浸水后能大量膨胀；c: 胶体率不低于95%; d: 含砂率不大于4%。当选用粘土难满足泥浆要求时，可掺用添加剂改善泥浆性能。
（2）泥浆主要是起护壁和浮悬钻渣的作用，在本工程中由于地质属于易塌地质，钻孔施工可选用的泥浆比重控制在1.20-1.45之间。
（3）设置泥浆池、储浆池、沉淀池，并用循环槽连接，做好环境保护。
泥浆护壁应符合下列规定：
1 施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上。
2 在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇注水下混凝土。
3 浇注混凝土前，孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25;含砂率不得大于8%;黏度不得大于28s。
4 在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施
5、钻孔、清孔、成孔
（1）钻孔
一、钻孔注意事项
1钻孔前检查钻机测深基点标高，钻盘中心与桩位中心对中情况，钻机的垂直度。
2开钻时应先往孔内灌注泥浆，待泥浆输进钻孔中一定数量后，方可开始钻进。
3孔过程中应注意检查地质变化情况，要求承包人及时填写钻孔记录，在土层变化处捞取渣样，判明土层，以便与地质剖面图核对。了解钻机的速度、地质情况和泥浆比重、稠度，预防坍孔。检查泥浆比重、稠度和进尺深度。
4钻孔结束后，调阅审查承包人“钻孔桩记录”；测量孔深并计算桩长，桩长不小于设计要求（检测时测点应在孔壁处）。
5桩的钻孔与开挖应在中距5m内的任何混凝土灌注桩完成后24小时才能开始，以避免干扰邻桩混凝土的凝固。
二、钻孔中事故的预防及处理
1.坍孔
坍孔的表征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的气泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。
（1）坍孔原因：
1）泥浆比重不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮；
2）护筒埋置太浅，下端孔口漏水，坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机装置安在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔；
3）在松软砂层中钻进，进尺太快；
4）水头太高，使孔壁渗浆或护筒形成反穿空；
5）清孔后泥浆比重、粘度等指标降低；泥浆吸走后未及时补水，使孔内水位低于地下水位；清孔操作不当，供水管直接冲刷孔壁；清孔时间过长或清孔后停顿过久；
6）吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
（2）坍孔的预防和处理：
1）在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大比重、粘度、胶体率的泥浆；
2）发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻；
3）发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填粘土到坍孔处以上1～2米,如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进；
4）清孔时应指定专人补浆，保证钻孔内必要的水头高度。供水管不要直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入钻孔中，可免冲刷孔壁。扶正吸泥机，防止触动孔壁。不宜使用过大的风压，不宜超过1.5～1.6倍孔中水柱压力；
5）吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入；
2.钻孔偏斜
（1）偏斜原因：
1）钻杆弯曲，接头不正；
2）钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷。
（2）预防和处理：
1）安装钻机时要使转盘底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正；
2）由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架上增设导向架，控制钻杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进；
3）钻杆接头应逐个检查，及时调正，对主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。
（3）掉钻落物
1）掉钻落物原因：
A、卡钻时强扭、操作不当使钻杆超负荷断裂；
B、钻杆接头不良或滑丝；
C、电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱；
D、转向环、转向套等焊接处断开；
E、操作不慎，掉入扳手、撬棍等物。
2）预防和处理
A、开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物和钻具，可用冲抓锥打捞，然后在护筒口加盖；
B、经常检查钻具、钻杆和联接装置；
C、掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应先清孔，使打捞工具能接触钻锥。打捞工具有以下几种：打捞叉、打捞钩、打捞活套、偏钩或钻锥平钩、打捞钳等。
（5）扩孔和缩孔
扩孔是孔壁坍塌而造成的结果，若仅孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是砼数量增加而已。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。
缩孔原因有两种：一种是钻锥补焊不及时，严重磨损的钻锥往往钻出比设计桩径小的孔。另一种是由于地层中有软塑土，遇水后膨胀使孔径缩小。各种钻孔方法均可能发生缩孔，可采用上下反复扫孔的方法以扩大孔径。
(6)钻杆折断
一旦发生折杆，钻机的负荷立即减轻，驱动机械的运转噪声减小，钻进速度接近于零，即使提钻后再钻进仍无效，则证明确系发生了折杆故障。
1)折断原因：
A、用水文地质或地质钻探小孔径钻孔的钻杆来作桥梁大孔径钻孔桩用，其强度、刚度太小，容易折断；
B、进中选用的转速不当，使钻杆所受的扭转或弯曲等应力增大因而折断；
C、钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚；
D、地质坚硬，进尺太快，使钻杆超负荷工作；
E、孔中出现异物，突然增加阻力而没有及时停钻。
2）预防和处理：
A、选择合适的钻杆；
B、不使用弯曲严重的钻杆，要求各节钻杆的连接和钻杆与钻头的连接丝扣完好，以螺套连接的钻杆接头要防止反转松脱的固锁设施；
C、钻进过程中应控制进尺速度。遇到坚硬、复杂的地质，应认真仔细操作；
D、钻进过程中要经常检查钻具各部分的磨损情况和接头强度是否足够，不合要求者，及时更换；
E、在钻进中若遇异物，须经处理后再钻进；
F、如已发生钻杆折断事故，应将掉落钻杆打捞上来，并检查原因，换用新或大钻杆继续钻进。
（2）清孔
一、清孔的目的是抽、换孔内泥浆，清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉淀土而降低桩的承载力；其次，清孔还为灌注水下砼创造良好条件，使测深正确，灌注顺利。
二、终孔检查后，应迅速清孔，不得停歇过久，使泥浆、钻渣沉淀增多，造成清孔工作的困难甚至坍孔。清孔后应在最短时间内灌注砼。
三、本工程可采用抽浆法清孔和换浆法清孔。灌注砼前，孔底沉淀土厚度不得大于30cm。清孔后的泥浆指标应控制在如下范围：相对密度 1.03～1.10；粘度 17～20s；含砂率＜4% ；胶体率＞98% 。
四、清孔时，检测泥浆比重、稠度、含砂率，应满足规范要求，清孔过程中，应控制水流量和速度，防止坍孔，不允许用超深代替清孔。
（3）成孔
钻孔在终孔和清孔后，应下检孔器对孔位、孔径进行检查。检孔器可用外径D等于钻孔桩钢筋笼直径加100mm（但不得大于钻头直径），长度不小于4D～6D的钢筋笼替代。成孔后要报监理验收才可进行下一步工序施工。
6、钢筋笼的制作安装
（1）钢筋笼制作
根据本工程特点和设计要求，钢筋笼分节制作。焊接时，主筋内缘应光滑，钢筋接头不得侵入主筋内净空。钢筋笼下端应整齐。
(2)钢筋笼安装
一、钢筋笼的焊接宜采用单面焊，钢筋笼搭接焊，采用2台以上的电焊机，两个钢筋笼应在一直线上，搭接焊长度：双面焊不小于5d，单面焊不小于10d。焊缝上不允许有裂缝、焊瘤，焊缝宽度不小于规范要求，II级钢筋电弧焊条必须是结E4303焊条，严禁采用对接焊。主筋焊接接头间净距≥35d，且不小于50cm。接头焊好后要检查焊缝的长度、饱满度，钢筋笼制作完成后要报监理验收，合格后方可进行吊装。
二、钢筋笼采用钻机塔架或吊车安装，起吊时，可采用双点吊或单点吊，但吊点位置应恰当，一般设在加强箍筋处，不致使钢筋笼变形。
三、钢筋笼入孔时，应对准孔位轻放、慢放，如遇阻碍，可徐起徐落和正反旋动使之下放，防止碰撞孔壁引起坍塌。下放过程中要密切注意观察孔内水位情况，如发现异常，马上停止，检查是否坍孔。
四、钢筋笼下放到设计标高后，用四根大于Φ12的钢筋将骨架焊(绑)牢在钻架底盘或孔口的井字架上,以防止浮笼。
7、砼灌注
（1）灌注机具的准备：
1）漏斗和储料斗必须有足够的容量（即砼的初存量），应保证砼灌注后，导管埋入砼深度不小于1.0米，其最小初存量按下式计算：
V＝πk(H0+1)D2/4+πd2RW(H-H0-1)/4Rc
式中：
V－砼初灌量（m3）
k－超灌系数
H0－导管底与孔底高差（m）
H－孔深（m）
D－桩径（m）
d－导管直径(m)
RW－水容重
Rc－砼容重
2）导管使用前均应调直、试拼组装和试压、编号，并自下而上标示尺度，其轴线误差视孔深、钢筋笼内径而定。一般不超过孔深的0.5%. 亦不大于10cm. 试压可用水压或风压进行，其压力大小值等于孔底静水压力的1.5倍。
3）水下砼的供应与质量控制
本工程采用商品混凝土，要保证运力充足，道路畅通，以确保灌注时的均衡连续性。原材料经试验合格后按试验室提供的配合比拌制，并在工地测定其坍落度，符合要求后方可灌注，每根灌注桩宜留置两组试件。
（2）水下砼灌注
1）灌注水下砼是钻孔桩施工的重要工序，应特别注意。钻孔应经成孔质量检查合格后，方可开始灌注工作。
2）灌注前，对孔底沉淀厚度应再进行一次测定。如厚度超过规定，可用喷射法向孔底喷射3～5分钟，使沉渣悬浮，然后立即灌注首批砼。
3）将首批砼灌入孔底后，立即测探孔内砼面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求，即可正常灌注。如发现导管内大量进水，表明出现灌注事故，应按后述事故处理方法进行处理。
4）灌注开始后，应紧凑地、连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中要防止砼拌合物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底。使泥浆内含有水泥而变稠凝结，而使测深不准确。
5）导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升，导管法兰卡挂钢筋骨架，可稍作旋动，使其脱开钢筋骨架后移到钻孔中心。
6）拆除导管要及时，时间一般不宜超过15分钟。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中，并注意安全，已拆下的管节要立即冲洗干净，堆放整齐。
7）当孔内砼面进入钢筋骨架4～5米后，适当提升导管，减小导管埋置深度（不得小于2m），以增加骨架在导管底口下的埋置深度，从而增加砼对钢筋骨架的握裹力，以防骨架被顶脱上升。
8）为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上应超灌一定高度。超灌量，以不小于1.0米控制。当拔除最后一节导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下而形成泥心。
9）水下砼的坍落度以18～22cm为宜，并宜有一定的流动性，保持坍落度降低至15cm的时间，一般不宜小于1.0小时。
10）在灌注砼时，每根桩应制作不小于一组（每组3块）试块，并经妥善养护。强度测试后，应填入试验报告表，强度不合格时，应及时提出报告予以补救处理。
11）有关砼灌注情况，灌注时间，砼面深度，导管埋深，导管拆除以及发生的异常等，应指定专人进行记录。
8．灌注事故的预防和处理
灌注水下砼是成桩的关键性工序，灌注过程中应明确分工，密切配合，统一指挥，做到快速、连续施工，灌注成高质量的水下砼，防止发生质量事故。如出现事故时，应分析原因，采取合理的技术措施，及时补救。
（1）导管进水
1）其主要原因：
①首批砼储量不足，或砼储量足够，但在提升导管准备开启栓阀时，导管底口距孔底的间距过大，砼下落后，不能埋设导管底口，以致泥水从底口进入；
②导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。
③导管提升过猛，或测深错误，导管底口超出原砼面，底口涌入泥水。
2）预防和处理方法：查明事故原因，采取相应措施加以预防。并可采取如下处理方法：
①若是上述第一种原因引起，应即将导管提出，将散落在孔底的砼拌合物用空气吸泥机或抓斗清出，然后重新下管并准备足够储量的首批砼，重新灌注。
②若是第二、三种原因引起的，应视具体情况，拔换原管重新下管，或用原导管插入续灌。但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。最后用潜水泵将管内的水抽干，继续灌注。
③若砼面在水面以下不很深，且尚未初凝时，可于导管底部设置防水塞，将导重新插入砼内，导管上面再加重量，以克服水的浮力，导管内装满砼后，稍提导管，利用砼自重将底塞压出，然后继续灌注。
（2）坍孔
在灌注过程中发现井孔护筒内水（泥浆）位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，应怀疑是坍孔现象，可用测深锤探测。如测深锤原系停挂在砼表面上未取出的，现被埋不能上提，或测深锤探测砼面时，达不到原来深度，相差很多，均可证实确为坍孔。
坍孔原因可能是护筒底脚周围漏水，孔内水位降低，不能保持原有静水压力，以及由于护筒周围堆放重物或机械振动等均可引起已。
发生坍孔后，应查明原因，采取相应的措施，如保持或加大水头，移开重物，排除振动等，防止继续坍孔。然后用吸泥机吸出坍入孔内的泥土，如不继续坍孔，可恢复正常灌注。
如坍孔仍不停止，坍塌部位较深，宜将导管拔出，保存孔位，以粘土回填，待坍塌稳定后，掏出或吸出回填土，重新下管灌注。但这种桩应按断桩采取补强处理。
（3）浇短桩头
产生原因：灌注将近结束时，浆渣过稠，用测深锤探测难于判断浆渣或砼面，或由于测深锤太轻，沉不到砼表面，发生误测，拔除导管，中止灌注而造成浇短桩头事故。
预防办法：1、测深锤加重；2、灌注将近结束时加注清水稀释泥浆并掏出部分沉淀土。
（4）卡管
在灌注过程中，混凝土在导管中下不去，称为卡管。
其主要原因：
1）混凝土拌合不均匀,运输途中产生离析。
2）机械发生故障使混凝土在导管内停留时间过长，或灌注的时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了导管内混凝土下落的阻力，混凝土堵在管内。
预防办法：
1）加强混凝土质量控制，做好坍落度测试及控制。
2）灌注前应仔细检修灌注机械，并准备备用机械。
（5）埋管
其原因是：导管埋入混凝土过深，导管内外混凝土已初凝使导管与混凝土间的摩阻力过大，或因提管过猛将导管拉断。
预防办法：严格控制埋管深度，一般不得超过6m；待灌期间，经常抖动导管；首批混凝土掺入缓凝剂，加快灌注速度；导管接头螺栓事先应检查是否稳妥；提升导管时不可猛拔。
9．成桩保护
施工时要确保钻孔灌注桩桩顶质量，浇注混凝土时随时测量混凝土上升速度，准确掌握混凝土上升数据，确保桩顶超灌长度满足设计及规范要求。
三、结束语
钻孔灌注桩是目前常用桩基施工工艺，具有承载力能力高，施工方便。工期短。造价低，施工时无振动、无地面隆起或侧移，对周边建筑物危害小，使用范围大，适用于各种地质条件。
论文作者:何锦锋
论文发表刊物:《基层建设》2017年第17期
论文发表时间:2017/10/12
标签：导管论文; 钻孔论文; 泥浆论文; 钻杆论文; 钢筋论文; 钻机论文; 混凝土论文; 《基层建设》2017年第17期论文;