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200903

层次

业余高起专

专业

工程管理（土木工程方向）

指导教师

课题名称

钻孔灌注桩施工技术和质量控制（第2稿）

评语

终稿成绩：

指导教师签名：

年月日

摘要：

钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本低、施工简便等特点仍将被广泛地应用于公路桥梁等各种建筑领域。

钻孔灌注桩属于隐蔽工程，桥梁钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。

施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。

因此，要求基础施工队伍在施工技术措施上要落实，并加强施工质量管理，密切注意抓好施工过程中每一个环节的质量，并且对灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后制订出施工质量标准、验收实施方案和每根桩的施工记录，以便有效地对桩基施工质量加以控制。

本文主要介绍了钻孔灌注桩的施工技术和质量控制,总结了桩基施工方法的一般程序,指出只有严格按照规范施工,才能保证工程质量。

关键词：

钻孔灌注桩施工技术质量控制

目录

一、绪论

二、钻孔灌注桩的分类、特点

1、钻孔灌注桩的分类………………………………………………………………………1

2、钻孔灌注桩的特点………………………………………………………………………1

三、钻孔灌注桩施工前的准备

1、钻孔灌注桩施工方案的审核……………………………………………………………2

2、根据施工方案检查施工准备情况………………………………………………………2

四、钻孔灌注桩成桩的制作以及质量控制

1、采取隔孔施工程序………………………………………………………………………3

2、确保桩身成孔垂直精度…………………………………………………………………3

3、确保桩位、桩顶标高和成孔深度………………………………………………………3

4、清孔………………………………………………………………………………………3

5、钢筋笼制作质量和吊放…………………………………………………………………4

6、灌注水下混凝土前泥浆的制备和第二次清孔…………………………………………4

7、水下混凝土灌注…………………………………………………………………………4

五、钻孔灌注桩塌孔事故案例分析

1、桩径较大和桩尖持力层置于粉砂层是不适宜的………………………………………6

2、钢筋笼长度没有减短，使下部素混凝土太浅…………………………………………6

3、施工单位使用原土循环泥浆护壁，至使护壁不牢……………………………………6

4、采用人工撬拨钢筋笼，引起钢筋笼凿壁………………………………………………6

六、总结

参考文献……………………………………………………………………………………7

钻孔灌注桩目前在沿海城市和市区改造中的使用已相当普及，但因钻孔灌注桩的整个施工过程属隐蔽工程项目，成桩后质量检查比较困难，如桩的各种动测方法基本上都是在一定的假设计算模型的基础上进行参数测定和检验，并要依靠专业人员的经验来分析和判读实测结果，同一个桩基工程，各检测单位用同一种方法进行检测，由于技术人员的实践经验的差异，其结论偏差很大的情况也时有发生。

通过本人十几年来通过几十个钻孔灌注桩工程的施工实践，得出这样一个结论，即加强桩基工程检测是一个手段，要保证钻孔灌注桩的施工质量，其关键还在于人。

强调现场管理人员要有高度责任心，以防为主，对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工，只有这样桩基的质量控制才能得到保证。

1、钻孔灌注桩的分类

（1）按桩径大小分，可以分为如下几种：

①小桩：

由于桩径小，施工机械、施工场地、施工方法较为简单，多用于基础加固和复合桩基础中（如：

树根桩）。

②中桩：

成桩方法和施工工艺繁多，工业与民用建筑物中大量使用，是目前使用最多的一类桩。

③大桩：

桩径大且桩端不可扩大，单桩承载力高，近20年发展快，多用于重型建筑物、构筑物、港口码头、公路铁路桥涵等工程。

（2）按成桩工艺，钻孔灌注桩可以分为如下几种：

①干作业法钻孔灌注桩；

②泥浆护壁法钻孔灌注桩；

③套管护壁法钻孔灌注桩。

2、钻孔灌注桩的特点

（1）施工时基本无噪音、无振动、无地面隆起或侧移，因此对环境和周边建筑物危害小；

（2）大直径钻孔灌注桩直径大、入土深；

（3）对于桩穿透的图层可以在空中作原位测试，以检测土层的性质；

（4）扩底钻孔灌注桩能更好地发挥桩端承载力；

（5）经常设计成一柱一桩，无需桩顶承台，简化了基础结构形式；

（6）钻孔灌注桩通常布桩间距大，群桩效应小；

（7）某些利用“挤扩支盘”钻孔灌注桩可以有效减少桩径和桩长，提高桩的承载力，减少沉降量；

（8）可以穿越各种土层，更可以嵌入基岩，这是别的桩型很难做到的；

（9）施工设备简单轻便，能在较低的净空条件下设桩；

（10）钻孔灌注桩在施工中，影响成桩质量的因素较多，质量不够稳定，有时候会发生缩径、桩身局部夹泥等现象，桩侧阻力和桩端阻力的发挥会随着工艺而变化，且又在较大程度上受施工操作影响；

（11）因为钻孔灌注桩的承载力非常高，所以进行常规的静载试验一般难以测定其极限荷载，对于各种工艺条件下的桩受力，变形及破坏机理现在尚未完全被人们掌握，设计理论有待进一步完善。

1、钻孔灌注桩施工方案的审核

根据设计图纸、地质报告、现行规范标准以及现场勘查结果，审查施工方案的编制依据、施工工艺流程、技术指标、安全措施等内容是否符合要求。

同时还应审查施工方案中处置突发事件的应急预案是否符合要求。

对于施工方案的审核应具有前瞻性，要善于提出问题、发现问题，避免在实施过程中处于被动境地。

2、根据施工方案检查施工准备情况

（1）检查灌注桩使用水源，泥浆循环系统应设置沉淀池、泥浆池；

（2）导管应检查其出厂合格证并做水密性承压试验；

（3）灌注混凝土的料斗尺寸应与方案中初灌量的要求相符合；

（4）原材料应按规范要求严把质量关，杜绝不合格材料使用于工程；

（5）督促承包商按照一放二复的测量程序实施放样复核工作；

（6）确保桩位的偏差符合规范要求；

（7）钻机就位前，检查护筒埋设高度、位置是否满足设汁要求；

（8）钻机就位后，检查其水平、稳固情况；

（9）钻杆应保持铅锤线，成孔时应适当抽检进、出泥浆指标，发现超标时及时调整：

施工单位须配备专职记录人员，及时记录成孔过程中的各项参数，记录必须真实、准确。

钻孔灌注桩成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分，其质量如控制得不好，则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等，还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。

因此，在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作：

1、采取隔孔施工程序

钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同，打人桩是将周围土体挤开，桩身具有很高的强度，土体对桩产生被动土压力。

钻孔混凝土灌注桩则是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身土体对桩产生动压力。

尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。

2、确保桩身成孔垂直精度

这是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。

为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后下放钢筋前作井径、井斜超声波测试。

3、确保桩位、桩顶标高和成孔深度

在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。

在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。

虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当，或在提钻具时碰撞了孔壁，就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大的困难，有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。

因此，在提出钻具后用测绳复核成孔深度，如测绳的测深比钻杆的钻探小，就要重新下钻杆复钻并清孔。

同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题，因其最大收缩率达1.2％，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿后重新标定，并在使用中经常复核。

为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象，除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外，还根据不同土层情况对比地质资料，随时调整钻进速度，并描绘出钻进成孔时间曲线。

当钻进粉砂层进尺明显下降，在软粘土钻进最快0.2m／min左右，在细粉砂层钻进都是0.015m／min左右，两者进尺速度相差很大。

钻头直径的大小将直接影响孔径的大小，在施工过程中要经常复核钻头直径，如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。

4、清孔

清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的上要因素之一。

清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的黏结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净，这就是泥浆的排渣和清孔作用。

从泥浆在混凝土钻孔桩施工中的护壁和清孔作用，我们可以看出，泥浆的制备和清孔是确保钻孔灌注桩工程质量的关键环节。

因此，对于施工规范中泥浆的控制指标：

黏度测定17—20min；

含砂率不大于6％；

胶体率不小于90％等在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制，不能就地取材，而要专门采取泥浆制备，选用高塑性黏土或膨润土，拌制泥浆必须根据施工机械、工艺及穿越土层进行，配合比设计。

5、钢筋笼制作质量和吊放

钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料，检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。

在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上，这是由于钢筋吊笼放后是暂时固定在钻架底梁上的，因此，吊环长度是根据底梁标高的变化而改变，所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度，以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。

在钢筋笼吊放过程中，应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量，对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。

同时，要注意钢筋笼能否顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁；

当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象，应停止吊放并寻找原因。

如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的，应提出后重新垂直吊放；

如果是成孔偏斜而造成的，则要求进行复钻纠偏，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼．钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。

6、灌注水下混凝土前泥浆的制备和第二次清孔

灌注桩成孔至设计标高，应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔，直到孔口返浆比重持续小于1.00-1.20，测得孔底沉渣厚度小于50mm，即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管，沉放导管时检查导管的连接是否牢固和密实，以防止漏气漏浆而影响灌注，由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部，最终不能被混凝土冲击反起而成为永久性沉渣，从而影响桩基工程的质量。

因此，必须在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔，当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后，应立即进行水下混凝土的灌注工作。

7、水下混凝土灌注

钻孔灌注水下混凝土的施工主要是采用导管灌注，混凝土的离析现象还会存在，但良好的配合比可减少离析程度。

因此，现场的配合比要随水泥品种、中粗砂、石料规格及含水率的变化进行调整，为使每根桩的配合比都能正确无误，在混凝土搅拌前都要复核配合比并校验计量的准确性，严格计量和测试管理，并及时填入原始记录和制作试件。

（1）水下灌注砼的性能参数

①砼原料：

为确保成桩质量，要严格检查验收进场原材料的质保书（水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告），如发现实样与质保书不符，应立即取样进行复查，对不合格的材料（如水泥、砂、石、水质），严禁用于混凝土灌注桩。

②砼初凝时间：

一般砼初凝时间仅3～5h，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而深桩灌注时间约为5～7h，因此应加缓凝剂，使砼初凝时间大于8h。

③砼搅拌方法和搅拌时间：

为使砼具有良好的保水性和流动性，应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒人料斗后，先开动搅拌机并加入30％的水，然后与拌合料一起均匀加入60％的水，最后再加入10％的水（如砂、石含水率较大时，可适当控制此部分水量），最后加水到出料时间控制在60-90S内。

④坍落度选择：

为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。

因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度，砼坍落采用18—20cm，并随时了解混凝土面的标高和导管的埋人深度，气温高，成孔深，导管直径在250mm之内，取高值，反之取低值。

（2）砼灌注操作技术

①首批砼灌注：

砼灌注量与泥浆至砼面高度、砼面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关，孔径越大，首批灌注的砼量越多，由于砼量大，搅拌时间长，因此可能出现离析现象，首批砼在下落过程中，由于和易性变差，受的阻力变大，常出现导管中堵满砼，甚至漏斗内还有部分砼。

此时应加大设备的起重能力，以便迅速向漏斗加砼，然后再稍拉导管，若起重能力不足，则应用卷扬机拉紧漏斗晃动？

这样能使砼顺利下滑至孔底，下灌后继续向漏斗加入砼，进行后续灌注。

②后续砼灌注：

后续砼灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的砼下落后，应当牵动导管，并观察孔门返浆情况，直至孔口不再返浆，冉向漏斗中加入砼。

③后期砼的灌注：

在砼灌注后期。

由于孔内压力较小，往往上部砼不如下部密实，这时应稍提漏斗增大落差，以提高其密实度。

④砼灌注速度：

在控制砼初凝时间的同时，必须合理地加快灌注速度，这对提高砼的灌注质量十分重要，因此应做好灌注前的各项准备工作，以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。

某桥工程钻孔灌注桩塌孔质量事故，案例背景如下：

该桥为钢管系杆拱桥，桥跨39m，每台基础为2根直径1.5m的钻孔灌注桩组成。

桩长为38.29m。

在安放第4根桩钢筋笼时发生塌孔事故。

地质土层和分层标高，与业主提供的地质勘探资料基本相符。

终孔后确认符合设计要求，监理方同意吊放钢筋笼，在吊放第4节钢筋笼时受阻。

钢筋笼至设计深度尚差80cm，经导管压浆清孔，Ф600mm钻头扫孔、清孔等措施处理后均未拔出钢筋笼，导至原桩长只能保持26.99m的长度，后采取补桩处理。

事故发生后，在内部和外部专家研究处理方案的同时亦分析原因，各方说法不一，施工单位说是设计的问题，并要求补桩并进行计量。

钻孔灌注桩在施工中塌孔，是时有发生的事，但又是可以避免的现象。

产生塌孔的原因很多，有土质的因素，有施工方法的因素，有人为操作的因素。

好的地层土质，因施工方法当也可能引起塌孔，反之，不良的地层土质，因措施得当而未发生塌孔。

该桩地质土层资料明确，钻孔表明与业主提供的地质勘察资料基本相符，在上述情况下发生塌孔，专家认为：

1、桩径较大和桩尖持力层置于粉砂层是不适宜的

设计采用较大的桩径1.5m，且将桩尖持力层置于粉砂层的深部约10m是不宜的，有造成塌孔的隐患。

2、钢筋笼长度没有减短，使下部素混凝土太浅

钢筋笼的长度一般为设计桩长的三分之二，本桥原设计桩长41.29m，钢筋笼长37m，且在桩长变更减至38.29m时，钢筋笼长度没有减短，使下部素混凝土只有1.29m。

如果钢筋笼缩短，粉砂层标高内就没有钢筋笼，也不存在凿壁粉砂层的问题。

如果粉砂层坍塌也埋不到钢筋笼，对提笼塌孔处理带来了很大的方便。

3、施工单位使用原土循环泥浆护壁，至使护壁不牢

施工单位对粘土造浆护壁不够重视，一直使用原土循环泥浆护壁，至使在钻进粉砂土层时，泥浆比重仍在1.1-1.2之间，且在钻进粉砂土层时进尺较快，可能护壁不牢。

4、采用人工撬拨钢筋笼，引起钢筋笼凿壁

钢筋笼稍高于钻机有效吊放高度，又未采取有效措施，导致钢筋笼不能自由垂直下放，而采用人工撬拨钢筋笼和移动钻机等方法使其下放的现象时有发生，可能会引起钢筋笼凿壁。

综合以上原因，最不利的组合，而引起塌孔。

但专家认为其它3根桩也存在着上述因素，但未发生塌孔，设计因素是不变的，可变因素还是在于施工不当。

综上所述，钻孔灌注桩的整个施工过程都是隐蔽工作，每道工序都必须从严要求，保证施工质量，任何一道工序出现问题都将带来严重的后果。

因此，要保证钻孔灌注桩的施工质量，必须选择先进的设备，合格的施工人员，严格把握每道工序质量，现场指挥人员要具有周密的组织协调能力，有高度的责任心，以防为主，各部门全面配合，对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工，只有这样桩基的质量控制才能得到保证。

参考文献

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