泥浆护壁钻孔灌注桩在施工工艺过程中质量控制及通病防治.doc

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泥浆护壁钻孔灌注桩在施工工艺过程中质量控制及通病防治
【摘要】在桩基工程中采用泥浆护壁钻孔灌注桩（以下简称：钻孔灌注桩）施工工艺比较普遍，它是一种地下隐蔽工程，施工过程中极易出现质量问题。因此，就加强施工材料、施工工艺等质量控制来有效的防治通病的发生及相关的处理措施作一综合探讨。
【关键词】钻孔灌注桩；施工工艺；质量控制；通病防治；处理措施
Quality control and common problems prevention of slurry Wall Construction of bored piles in process
Chen Jie, Zhu Yi, Mo Ying-hui
(Nuclear Industry Nanjing Construction Group Co., Ltd.NanjingJiangsu210003)【Abstract】Foundation works in the use of bored piles in Slurry Wall (hereinafter referred to as: bored piles) CoMParison of the construction process in general, it is a hidden underground works, the construction process are vulnerable to quality problems occur. Therefore, on the strengthening of the construction materials, construction techniques, such as quality control to effectively control the occurrence of common and related measures for a comprehensive deal to explore.【Key words】Bored pile; Construction technology; Quality control; Common problems prevention; Treatment measures
1. 概述钻孔灌注桩具有无噪音、无震动、无积压等优点。适用于地下水位以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎（砾）石土及风化岩层。但其施工过程部位无法直接观察，属地下隐蔽工程，成桩后也不能进行开挖验收，在施工中极易发生质量通病，若防止不妥，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。
        2. 成桩工序钻孔灌注桩成孔、成桩工序是：定桩位→护筒埋设→钻机就位→钻孔→终孔→第一次清孔→下放钢筋笼→接入导管→第二次清孔→灌注混凝土。在工程开工时宜做试桩，提供设计参数。
        3. 质量控制
3.1施工前的审查
施工前对施工单位各项审查，是有效的控制手段。一般要进行资质审查、施工组织设计审查、组织设计交底及图纸会审、审查是否根据地质资料可能在钻孔灌注桩施工中发生的问题加以分析，并制定出相应的质量保证及处理措施、还要审查成桩机械的鉴定合格证件是否有效、控制点复核记录等工作。由于钻孔灌注桩施工的隐蔽性及工序的不可逆转性，要求基础施工队伍认真落实实施施工组织设计方案，并加强施工质量管理，密切抓好施工过程中每一个环节的质量，力争将隐患消除在成桩之前。
3.2对相关人员的岗前教育。开工前要对相关人员进行上岗前教育，成桩质量是此工程的重要基础，做到人人重视质量。开工后要不定时检查操作人员，班报表记录员、质检人员的在岗情况，特别是质检人员的在岗情况及钻进记录情况，监理人员要及时做好工序的检测验收。
3.3对原材料的检验。为确保成桩质量，设专职质量检查员，负责施工过程中的质量检查和监督，要严格检查验收进场原材料的三证，钢筋（合格证、出厂证、检验证）、水泥（出厂证、合格证、化验报告）及砂石、施工用水化验报告。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(如钢筋、水泥、砂、石、水)，严禁用于灌注桩施工。
3.4成孔过程中的质量控制。成孔是钻孔灌注桩施工中的首要工序，要严格遵守操作规程，根据各岩土层的性质，采取相应的钻进工艺（如：钻头、钻速、压力、泥浆稠度等）保证成孔的质量。若质量控制不好，则可能发生一些通病，如塌孔、扩径、缩颈、桩孔偏斜及桩端没有进入设计持力层要求等。给下道工序的施工增加了难度，直接影响桩身质量和承载力的降低。因此，在成孔的施工工艺和施工过程质量控制方面应着重抓好以下工作。
3.4.1合理安排成桩顺序。合理有序的安排成桩顺序，也是成桩质量的一种保证措施。钻孔灌注桩与压入桩不同，压入桩是将先预制好的桩（或管件）压入土中将土体挤开，桩身具有很高的强度，土体对桩产生被动土压力。钻孔灌注桩则通过钻冲用泥浆将岩土置换方法成孔，然后在孔内成桩，特别在存在软弱土层和液化土层地区施工时，软弱土层和液化土层极易侧位移，当周围土移向桩身即对桩产生动压力。尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故要合理安排成桩顺序并保持较适应的桩距（或隔孔施工），对防止坍孔、侧向缩径、斜桩是一项科学性技术措施。
3.4.2桩位的确定及护筒埋设。测量人员依据甲方提供的控制点，严格按《工程测量规范》放样，确保桩位准确后埋设护筒，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差≯ 50mm。护筒的埋设深度，在黏性土中不宜小于1.0m，砂土中不宜小于1.5m。然后采用相应的措施固定护筒，在护筒的外侧用素填土（黏性土）回填，捣实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。
3.4.3成孔过程中钻机平整度及孔偏斜度的质量控制。成孔时桩孔偏斜程度的控制，是钻孔灌注桩施工工艺中的又一重要环节。若桩孔不垂直（超出现行规范规定的偏斜度不得大于1％H，H为桩孔深度），否则影响下道工序钢筋笼及导管的下放，还会导致承载力的降低，这是基础工程的重大隐患之一。为了保证成孔偏斜度满足设计要求，应采取扩大桩机底盘支承面积使桩机稳固，经常校核钻架水平度及钻杆垂直度等措施。并于成孔后下放钢筋笼前作孔深、孔径、孔斜超声波测试。成孔偏斜度控制主要依靠钻机就位后，必须保证钻机平正、稳固，确保在施工过程中不倾斜、移动，起重滑轮边缘、固定钻杆的卡盘和护筒中心三者于同一铅锤线上。在超深钻孔灌注桩成孔时，应控制钻进速度、减压钻进等施工工艺。在钻进过程中应检查机架的平整度及调整其水平，特别是钻进过程中碰到孤石、坚硬土层、卵砾石层、风化岩层时更应及时复查钻机底盘的平整度和钻杆的平直度。
3.4.4成孔深度。在施工过程中钻机底盘范围内的地坪标高会发生一些变化，为及时了解准确的钻孔深度，要定时复核底梁标高是否发生变化，并对钻具的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在自然地面上的余尺来校验成孔是否达到设计深度。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密度控制不当，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，有时甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此，泥浆在钻孔桩施工中起护壁和清孔作用，对于施工过程中泥浆的控制指标（粘度测定17～20s；含砂率≯ 6％；胶体率≮90％等）在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制。要选用高塑性黏土或膨润土制备泥浆。还应根据施工机械、工艺及穿越土层情况进行配合比设计。在提出钻具后用测绳复核成孔深度时，为提高测绳的测量精度，在使用前要遇湿后重新标定，并在使用中经常复核。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％。如测绳的测深比钻杆的钻深小，就要重新下钻杆清孔。在施工过程中应采取有效地措施防止塌孔、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，还应根据地质资料对不同土层随时调整钻进速度，并绘出钻进成孔时间～深度关系曲线。钻头直径的大小将直接影响桩径的大小，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。成孔后，应认真检查桩孔嵌入持力层深度、岩石强度、沉渣厚度、桩孔垂直度等参数，是否达到设计要求，只要有一项不符合设计要求，就应及时分析解决，由建设单位代表、监理签字认可后，方可进入下道工序。
3.5成桩过程中的质量控制
3.5.1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、型号、数量和质量。制作中分段制作的钢筋笼，其接头宜采用焊接或机械式接头（钢筋直径大于20mm），并应遵守国家现行标准《钢筋机械连通用技术规程》JGJ10、《钢筋焊接及验收规程》JGJ18和《混凝土结构工程质量验收及规范》GB5004的规定；加劲箍宜设在主筋外侧，当因施工工艺有特殊要求时，在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋笼准确地吊放在设计标高上，这是由于钢筋笼吊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，以确保钢筋笼的埋入标高满足设计要求。在搬运和吊装钢筋笼吊放过程中，应防止变形，安放时应对准孔位，自由落下，就位后应立即固定。对分段制作的钢筋笼时，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，要注意钢筋笼能否自由落下，沉放时不能碰撞孔壁。当吊放受阻时，不能撞笼、墩笼、扭笼及加压强行下放，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，若在钢筋笼垂直吊放时，而不能自由下行，则可能缩孔、孔斜等现象。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速度，尽可能缩短沉放时间。
3.5.2导管的安置。在钢筋笼吊装完毕后，应立即安置导管或气导管二次清孔。应选用导管壁厚不小于3mm，直径为200～250mm的钢管，导管的分节长度可视工艺要求确定，底管长度不宜小于4m，导管接头法兰盘处，采用橡胶垫圈密封，采用双螺纹方扣快速接头。使用的隔水栓应有良好的隔水性能，并应保证顺利排出。隔水栓宜采用球胆或与桩身混凝土强度等级相同的细石混凝土制作。
3.5.3二次清孔（灌注混凝土前泥浆的配制）。灌注混凝土前泥浆的配制（三项指标：比重、含水率和黏度）和沉渣的厚度则是影响灌注桩质量的主要指标。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，使沉渣中的岩料、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮者的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔外，最终将桩孔内的沉渣清洗干净，保证孔底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。 这就是泥浆排渣清孔和护壁的作用。在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇注混凝土时。我们可以看出，泥浆的制备和清孔是确保质量的关键环节。清孔工艺还可采用泵吸反循环的施工工艺，并在成孔过程中采用除砂器，钻进过程中采用除砂器保证浆内含砂率在4％范围内。泵吸反循环清孔应注意保证补浆充足与孔内泥浆液面稳定，使用时还应注意若泵吸力强度过大，易造成孔底坍塌。
3.5.4灌注混凝土。开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为300～500mm；应有足够的混凝土储备量，导管一次埋入混凝土灌注面以下不小于0.8m；导管埋入混凝土的深度在2～6m。严禁将导管提出混凝土灌注面，并应控制提拔导管的速度，派专人测量导管埋深及管内外混凝土灌注面的高差，填写混凝土灌注记录；灌注混凝土必须连续施工，每根桩的灌注时间应按初盘混凝土的初凝时间控制，对灌注过程中的故障应记录备案；应控制最后一次灌注量，超灌高度在0.8～1.0m，凿除泛浆高度后必须保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计等级。
        4. 质量通病的判断及防治措施  
在钻孔灌注桩过程中要严格按照质量控制程序要求施工，特别是在软塑～流塑的软土层、松散的砂性土层，当钻成孔时孔内负压区，灌注时形成孔内正压区、孔壁不稳定、孔内沉渣过多、软硬地层交互出现等因素综合影响时，常常出现孔壁坍塌，桩体缩颈、露筋、扩径、断桩、蜂窝、桩端偏斜、夹泥及钢筋笼的制作、放置不符合设计要求。
        5. 桩基事故的常用补救措施桩基事故处理补救较多，要进行技术经济比较，选择安全可靠、经济合理和施工方便、施工工期短的方案。对未施工部分应提出预防和改进措施，防止事故的再次发生。(1)接桩法:当成桩后桩顶标高不足，常采用接桩法处理，方法有开挖接桩和嵌入式接桩；(2)补桩法：桩基承台（梁）施工前补桩，如钻孔桩距过大，不能承受上部荷载时，可在桩与桩之间补桩；(3)钻孔补强法：此法适应条件是桩身混凝土严重蜂窝、离析、松散、强度不够及桩长不足、桩底沉渣过厚等事故，常用高压注浆法来处理；(4)沉井处理法：常用成桩后进行超声检测时，发现桩浅部（深度在20m以浅）存在局部的缺陷，经分析主要在桩身外侧夹泥、露筋，甚至在桩身内有大面积的空洞或空洞内填满杂质等现象。(5)扩大承台梁法；(6)改变事故方法；常用的方法有改变成桩施工顺序和改变成桩方法两种；(7)修改设计：有改变桩型、改变桩位和上部结构卸荷3种方法。应考虑事故处理对已完成工程质量和后续工程方式的影响。如在事故处理中采取补桩时，会不会损坏混凝土强度还较低的邻近桩。
         结语   为了保证泥浆护壁桩孔灌注桩的成孔和成桩质量，必须严格按质量控制程序运作。加强各项环节的质量管理，采取有效的防治措施。要求在基础实施前，施工方、设计方、监理方、业主应根据工程地质勘察报告所提供的地质情况仔细审阅，熟悉设计图纸及有关施工、验收规范，核查与地质有关灌注桩方面的资料。施工方应根据地层条件采取相应的施工工艺或进行试钻孔。并论证施工工艺的可能性，布设合理施工顺序，对施工过程中只有抓好施工过程中每一个环节的质量，力争将隐患消除在成桩之前。才能充分发挥出它的优点达到安全优质、经济高效的预期目的。对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。
［文章编号］1006-7619（2009）06-18-461
［作者简介］陈杰(1964- )，男，汉族，山东济南人，核工业南京建设集团有限公司工程师，项目经理，水文地质与工程地质专业，从事岩土工程勘察、桩基施工的管理工作。