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钻孔灌注桩的施工及监理实用控制方法

钻孔灌注桩施工及监理实用控制方法简介（约500字）：

钻孔灌注桩是深基础工程中广泛应用的隐蔽性结构，其质量直接关系到上部结构安全。施工与监理须紧扣“成孔、清孔、钢筋笼、灌注”四大关键环节实施全过程动态管控。

施工方面：①成孔阶段严控垂直度（≤1%）、孔径（不小于设计值）、孔深（超深50–100mm为宜）及泥浆性能（比重1.03–1.10、黏度17–20s、含砂率＜4%），采用全站仪+测绳+泥浆三参数仪实时监测；②清孔须分两次进行——初清在终孔后，二清在下笼后、灌注前，沉渣厚度严格控制在端承桩≤50mm、摩擦桩≤100mm，采用气举反循环或导管二次清孔；③钢筋笼制作须按图加工，主筋连接优先采用机械连接（套筒）或双面焊（≥5d），安装时用定位环+耳筋确保保护层厚度（≥70mm），垂直居中下放，避免刮壁扰动孔壁；④水下混凝土灌注须连续作业，首灌量确保导管埋深≥1.0m，后续埋深控制在2–6m，严禁拔空导管；坍落度宜为180–220mm，每根桩至少留置3组试块，并全程记录灌注时间、方量、埋深等参数。

监理重点在于“事前审批、事中旁站、事后验证”：开工前审查施工方案、人员资质及设备报验；成孔、清孔、钢筋笼安装、首灌等关键工序实行100%旁站并留存影像；利用超声波检测（桩身完整性）和静载试验（承载力）进行验收，对Ⅲ、Ⅳ类桩及承载力不足者坚决要求补桩或加固。通过标准化交底、信息化记录与闭环整改机制大理石、花岗石干挂施工工艺安全技术交底，切实保障桩基“内实外美、安全可靠”。

　　 近几年，随着大批高层建筑及高等级公路的建设，作为基础承力普遍采用的一种形式——钻孔灌注桩，在现阶段的施工中得到了广泛应用。但在施工过程中因工艺落后、地下施工，情况不明确等原因仍存在较多问题，本人从工程实践及监理的角度，对钻孔灌注桩的主要问题及控制关键步骤进行探讨。

二．施工监理与工程管理

钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要一环，目前绝大多数的施工现场不检查垂直度，有的单位没有检查设备或根本不知道如何检测，有的单位则因测孔斜费时费力不愿多此一举。斜率超标，桩的受力状态被改变，桩头偏位，影响上部结构质量，严重影响钢筋笼的安置；在砂土类地层中孔壁极易塌孔，沉渣不宜清除。

为避免钻孔倾斜，在钻机就位和钻孔过程中，要随时注意校核钻杆的垂直度，发现倾斜及时纠正。目前所施工钻孔灌注桩使用的钻机均为150型，该钻机的门架和钻杆应是平行的，在钻机的工作中应在门架上安装垂直吊线。在施工的任何时间均能比较直观的检查钻杆的垂直度。检查钻杆的导向槽，在对于地基不均匀、土层呈斜状分布和土层中夹有大的孤石或其它硬物的情形，施工前必须作好准备。在不均匀地层中钻孔时，钻机自重大、钻杆刚度大较为有利。进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石时，钻速要打慢档。处理大孤石和坚硬岩石，采用自重大的复合式牙轮钻或换用冲击钻都是有效的方法。 导正装置经工程实践表明，也是防止孔斜的简单有效的方法。终孔后再发现孔斜纠正起来费时费力，且修孔常使桩的充盈系数增大，最大达1.6以上。

　　在恶性工程事故的桩基工程中，孔深不到位的例子很多，对于孔深的量测应是监理工作的重点，实际操作中应注意的问题有：

在工程未开工之前，施工单位和监理单位应根据勘察单位所提供的勘察报告，预算每根桩的入岩深度，这个工作能防止重大的桩长达不到设计长度和误判入岩深度。并在过程中间进行修正。

终孔验收工作也是一个非常重要的控制重点，在施工现场验收终孔的重要工具是测绳，在施工过程中应对测绳进行管理和控制，主要方法有。使用统一一根测绳进行验收，在验收每一个桩前应对测绳进行校验。固定好主要的数标。一般施工队常用的测绳一经水泡就会出现收缩现象，有的收缩量可达 lcm／lm左右，测50m的孔就会产生0.5m左右的误差。更大的测量误差是由于测绳易断引起的，断了以后不知道的人仍以断处为起点继续使用，往往可差数米。采用细钢丝测绳要当心数标松动错位。彻底避免误测的办法是在施工现场或附近地面上设置长度标记作为准绳。还有重点部位需要查看和符合的是护筒标高和钻盘标高，因为测量参照物就是该两项。如果该标高在施工过程中发生变化，也会直接影响孔深测量的准确度。千万不要忘记了规范对入岩桩的孔深误差只有5cm。

　　在湖、塘、沟、谷与河漫滩地段新近沉积的粘性土和粉士中钻孔容易出现缩孔现象。尤其要重视液性指数 IL＞0.75呈软塑状态和流塑状态的粘性土而在 IL＞1.0 呈流塑状态的淤泥质软土层成孔缩孔现象更不可避免。与孔径有关的质量问题有：

　　(l)由于孔径小于规范要求，桩的截面缩小，承载能力降低，实际上降低了桩的安全系数。

　　(2)软弱土层一般都在地层上部，缩颈现象也发生在此段，而桩的内力也是上段大，容易造成桩身抗压强度不够而破坏。

　　(3)由于孔径达不到要求，导致钢筋笼无保护层，桩的抗压弯能力削弱或丧失。防治的主要措施是加强对孔径的检测与控制，提高泥浆质量，增大泥浆比重和粘性及稠度。钻头直径应适当加大，也可采用处理孔斜的导正器法，在导正器上焊一定数量的合金刀片，在钻进或起钻的过程中起扫孔作用。此外在易于产生缩孔的土层中施工，减少空孔时间也是非常重要和有效的措施。

　　在钻孔灌注桩的施工中，无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥，泥浆质量都是相当重要的因素。目前桩基施工队伍绝大多数缺乏对泥浆质量和泥浆管理的重视，泥浆质量差，其后果是：

　　(1)形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脱落，导致孔壁稳定性差，在砂性土地层易于塌壁，在流塑状粘土层则易于缩孔。

　　(2)泥浆稠度大、比重大，含砂率高，形成的泥皮质量差、厚度大，大大降低桩的侧摩阻力。

(3)稠浆在钢筋笼钢筋上沉积粘附，导数钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重过大，使得砼水下灌注阻力增大，降低砼的流动半径，使砼骨料大部分堆积在桩芯部位，而钢筋笼外几乎无骨料，不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥。有的工程计算承载力为14000kN以上，而静载试验不到5000kN就破坏，其中就有泥浆的影响。在空气中坍落度为21cm、扩散直径为38cm的砼，在水中坍落度下降为16.5cm、扩散直径为30.5cm，而在比重为1.2的泥浆中，坍落度则为14cm，扩散直径只有27cm。因此，对泥浆质量的管理决不是个小问题，监理一定要严格要求施工单位按规范要求严格控制。

　　一般把沉渣与沉淤混为一谈，凡是孔底的沉积物统称沉渣，实际上是有区别的。沉渣是钻孔过程中钻机切削和孔壁塌落的岩士，主要是砂、砾石和碎岩硝等，而沉淤则是比重大、稠度大的劣质泥浆由于空孔时间过长沉淀而成的流塑状混合物，沉淤的厚度往往大于沉渣，沉渣与沉淤均在桩底形成软弱隔层，能导致端承力丧失殆尽。沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间。沉渣的清除采用反循环成孔工艺能达到较好的效果速度能达到2~3m／s．是正循环的40倍以上，故携渣能力强。为此，可采用正循环成孔，气举反循环清孔的工艺。此法现场只需增加一台6m3的空压机即可，费用不大，简便易行，效果良好。采用该法，关键是控制好孔内泥浆面的落降，落降快、落差大则易塌孔，因此补浆要跟上，而且抽渣时间要短。实践证明，应用得当，桩的承载力能大幅度提高。

　　无论采用反循环还是正循环成孔工艺，都应重视砼灌注前的清孔。灌注前抽吸二分钟左右，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥浆的抽吸作用导致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短时间内不会沉淀。 此时灌注砼，砼坠落的巨大冲击力还能溅除最后残余的部分沉渣与沉淤，可基本上将孔底沉渣清除干净。

　　砼灌注是最后一道也是最关键的一道工序。首先必须严格按设计强度配制砼。许多施工单位都是现场搅拌砼，其常见问题是：1)砂石的含泥量偏大；2)配料的计量不准确；3)水泥保管不善受潮。

　　水下砼灌注由于阻力大不易流畅灌入，于是施工单位常随意加大水灰比，增大塌落度便于砼灌注，结果砼的强度等级严重降低。质检和设计人员应加强现场质量监理，决不能轻易相信试块的试验结果。

　　在保证砼质量合格的前提下，导管法水下灌注砼质量难以控制的主要原因是：1)不能象上部结构施工那样逐层振捣；2)由于导管埋在泥浆和砼中，砼的灌入阻力是相当大的， 灌入阻力可按下式估算：

　　R=π(D2—d2)(l1rw+l2rh)/4 (l)式中， D为桩直径；d为导管直径； rww为泥浆重度；rh为砼重度；

　　要克服很大的灌入阻力保证砼桩身质量，必须有相当大的冲击力，冲击力越大，完成每一斗砼灌注的时间越短，砼桩身越均匀。由于砼是由水泥、砂、石子配制的混合料，不同材料、不同粒径则摩擦系数不一样，因此仅靠静力平衡产生的超压力缓慢流淌，则易造成砼粗骨料在桩芯堆积，随半径增大而递减。桩身不匀，则影响桩的抗压强度。

　　目前最常见的水下砼灌注法的缺点是：

　　(l) 在向大斗投料过程中，砼的绝大多数势能在撞击大斗壁的碰撞中损耗掉，砼料落人导管中不连续，形不成较大的冲击能量，使砼没有足够的力量向四周挤压、扩散，桩的摩阻力严重降低。此外，还容易使桩身不均匀。

　　(2) 砼料绝大多数要经过反弹再落入导管，容易造成砼离析和堵管。

　　(3) 吊臂上下移动速度慢，产生不了大的加速度，因此砼料的下落没有足够的超压，造成砼料在导管附近堆积成钟形断面。 由于不能将隔浆层水平顶升，在钟形断面塌落时容易裹入泥浆jc∕t 2509-2019 集装箱房屋用防火板材，造成夹泥芯。

　　(4) 由于导管上下移动次数过于频繁，使得泥浆不断沿导管壁渗入砼中，影响桩身砼质量。

　　鉴于以上缺点，监理应倡导施工单位使用大体积砼冲击灌注法，如桩的初斗砼灌注一样，每一斗灌注都是将2至3方砼在大斗中积蓄够量，出料口直接插入导管，然后打开活门一次连续冲击下去，其优点是：

　　(l) 功能大，冲击力强。物体的冲击能量与质量和速度有关，在速度相同的情况下就取决于质量。根据动量原理可得自由落体的平均冲力公式如—下：

　　F=mg[(2h/gt2)0.5+1] (2)式中主要工程施工工艺流程图_secret， m为落体质量；t为作用时间；h为落体高度；g为重力加速度。

　　假设大斗方量为2.5m3；，砼容重为22KN／m3 则m约为5.5t，假设h=30m， t=1.0s，由式(2)求得F=1872.679kN。 平均冲力是砼自重的34倍，与前面根据式(l)计算的砼灌入阻力相比大6倍。 实际瞬时冲力的峰值比平均冲力高达一倍以上。在巨大冲力的作用下，砼的向上顶升力和侧向挤压力就有了保证，桩的摩阻力和桩身砼密实性都得以提高。