软土地基上钻孔灌注桩施工质量控制要点

1浅谈软土地基上钻孔灌注桩施工的质量控制要点〔摘要〕张家港保税区光明大道（一期）工程（二标段）靠近长江，其地基土具有地下水位高，土层压缩性大的软土地基特点.在这样的地基上进行钻孔灌注桩施工，极易发生塌孔而导致钻孔灌注桩的质量达不到设计和规范要求。为了防止塌孔，必须改进相关施工工艺。在张家港保税区光明大道（一期）工程（二标段）钻孔灌注桩施工过程中，通过改进钻孔施工工艺，有效防止了钻进成孔时孔壁的坍塌，保证了成孔的充盈系数和沉渣厚度满足设计和规范要求，本文对相关施工质量控制要点进行了详细介绍。关键词：钻孔灌注桩塌孔沉渣厚度质量控制0、引言张家港保税区光明大道（一期）工程（二标段）有6座桥，其中3座桥梁的桩基为33m至58m长的Φ800钻孔灌注桩。根据该工程的地质勘探报告，拟建桥梁桩基深度属于第四纪全新世（Q4）及上更新世（Q3）滨海~河口相、浅海相、溺谷相和沼泽相沉积层。桥梁钻孔灌注桩持力层落在中部层组和深部层组。中间要穿越第①0-1层浜土、第①0-2层吹填土、第②3-1层灰色砂质粉土。这些土层压缩性大，抗剪强度低、容易产生流砂导致塌孔而导致钻孔灌注桩施工质量达不到设计和规范要求。为此，必须采取措施改进钻孔相关施工工艺，保证在钻孔过程中避免出现孔壁坍塌。1、进行试成孔施工以确定相关施工工艺参数张家港保税区光明大道（一期）工程（二标段）有6座桥，其中3座桥梁的桩基为33m至58m长的Φ800钻孔灌注桩。根据相关规范要求要求，正式开钻施工前，做2根试成孔施工，以确定相关施工参数。1.1制定试成孔施工工艺（如图1所示）图1：试成孔施工工艺框图1.2试成孔施工设备及主要施工参数的选择（1）根据设计及规范要求，拟选择GPS-10正循环钻机进行试成孔施工;（2）为了防止钻孔过程中出现塌孔现象，拟根据不同的地层条件采取不同的钻进速度，同时，拟在1#试成孔和2#试成孔采取不同的钻进速度，以通过试成孔施工确定正式施工时合适的钻孔速度。①1#试成孔：0-15米钻进速度为6-7m/h；15-58米的钻进速度为9-11m/h。②2#试成孔：0-15米钻进速度为8-9m/h；15-58米的钻进速度为11-13m/h。（3）本工程0-15米均可能因施工过程中产生流砂造成塌孔，拟采用2m长的钢制护筒进行孔口保护；（4）制作泥浆：采用原土成浆，在1#和2#试成孔分别采用不同的泥浆密度，以通过试成孔施工确定正式施工时合适的泥浆密度：①1#试成孔：控制泥浆比重为1.2左右；测定孔位挖埋护筒钻进中间检查终孔一次清孔测孔测孔径、孔斜、孔深二次清孔复测孔底沉渣厚度测孔深、泥浆比重钻机就位测孔深、孔径、孔底沉渣厚度换浆,测比重投泥浆、注清水、测比重制作护筒设泥浆循环系统固定钻机加工钻头2②2#试成孔：控制泥浆比重为1.15左右。1.3试成孔主要施工参数及检测结果（如表1所示）表1：1#和2#试成孔主要施工参数及检测结果试成孔编号0-15m钻进速度15-58m钻进速度泥浆密度孔径垂直度孔深沉渣厚度检测结论1#6-7m/h9-11m/h1.2805mm0.6%58.5m5.8cm成孔质量满足设计要求2#8-9m/h11-13m/h1.15823mm1.2%59.3m13cm成孔质量不满足设计要求说明（1）设计和规范要求：泥浆密度≤1.30；垂直度小于1%；孔径允许偏差为0-+300mm;（2）设计要求：沉渣厚度≤7cm1.4试成孔施工得出的相关施工工艺参数通过试成孔施工发现，不同的钻进速度和不同的泥浆密度，钻出的成孔质量不同。为此，本工程正式施工时采用的主要施工工艺参数为：（1）0-15m深度的钻进速度控制在6-7m/h；（2）15-58m深度的钻进速度控制在9-11m/h；（3）钻孔施工时泥浆密度宜控制在1.2以上的水平，以提高泥浆护壁功能，防止孔壁坍塌。2、钻孔灌注桩正式施工2.1钻孔灌注桩施工工艺（如图2所示）2.2软土地基上钻孔灌注桩施工质量控制要点旁站员就位测定孔位挖埋护筒复核孔位，监理认可钻头对孔中钻进中间检查终孔一次清孔测孔测孔器测孔径、孔斜、孔深安放钢筋笼安放导管二次清孔监理检查泥浆比重、复测孔底沉渣厚度灌注砼成桩调度通知开盘测孔深、泥浆比重，填写钻进记录制作清理导管钻机就位测孔深、孔径、孔底沉渣厚度绑扎钢筋成型填表，监理签字填表格，监理签字换浆,测比重投泥浆、注清水、测比重调度通知制作护筒设泥浆循环系统固定钻机加工钻头图2：钻孔灌注桩施工工艺框图3（1）平场地、修道路：机械配以人工平整场地，软弱地基必要时换填处理。（2）测量放线：用全站仪通过导线网对桩位进行标定，桩位点过另一线路进行复测，误差≤2cm，并且在桩位四周护筒埋设范围以外设置护桩，承“十”字形布置。桩基施工过程中的高程测量采用水准仪和测绳进行。（3）护筒埋设：钢护筒壁厚为6mm，大于桩径20-40cm；采用挖坑埋设法，护筒底部和四周所填粘土分层夯实。护筒高度高于地面0.3m。护筒底端埋置深度根据不同情况分别对待。护筒采用人工开挖埋设，入土较深时，辅以锤击、压重振动、筒内除土等方法沉入。护筒底部与土层相接处用粘土夯实，护筒外面与原土之间也要用粘土填满、夯实，严防地表水顺该处渗入。埋设护筒要求准确竖直，护筒顶面中心和护筒底面中心位置与设计偏差小于50mm，护筒竖向的倾斜度不大于1%。（4）钻机就位前，对钻孔各项准备工作进行检查。就位时用方木垫平，将钻头中心线对准桩孔中心，误差控制在20mm以内。（5）钻孔：合理安排钻孔顺序，桩距＜5m时隔孔跳钻。钻车就位在稳定的地面上，保证钻机不产生位移和沉陷。钻杆轴线保持垂直，与钢护筒中心位置偏差不大于2cm。钻孔时，遇有砂层、砂砾夹层时，采用泥浆护壁，泥浆通过泥浆泵泵送到钻孔中，溢出的泥浆通过管道自流到泥浆池。当钻孔内泥浆不足时，开动泥浆泵，将泥浆从泥浆池中泵入钻孔内。当钻进深度达到岩层时，将普通钻头换成进口压轮钻头继续钻进。需要时用冲击钻进行钻进。钻渣外运采采用罐装自卸车，保证运输过程中不漏浆，并在场内设置一套清洗设备，装载泥浆的设备在场内清洗干净后驶出场外。钻渣按指定地点集中存放。（6）一次清孔：钻孔深度达到设计标高后，对孔深、孔径进行检查，质量标准后方可清空。终孔检查后，不提钻，利用钻杆反循环清孔，清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量和孔壁厚度等指标符合规范和设计要求，为灌注砼创造良好的条件。清孔方法采用抽浆清孔法，初步清孔可采用掏渣法。钻孔至设计高程后，经过孔深、孔径、钻孔倾斜度检查，符合要求后，用离心吸泥泵将孔底泥浆和钻渣抽出，清孔排渣时注意保持孔内水头，防止坍孔。达到规范要求的清孔标准后，即可停止清孔。（7）测孔：采用测孔器测定孔深、孔径、倾斜率、孔轴线偏位和沉淀层厚度等。（8）钢筋笼加工及安装：本桥梁工程中桥墩桩基为直径0.8米，长度为33-58米。钢筋笼加工时分为2-4节，安装时用吊车逐节将钢筋笼吊入孔中，每下一节将其固定好，然后将下一节钢筋笼吊起与其对准轴线后，用帮条焊将每根主筋连接。①进场钢筋堆放要分类,并做好标识，搭设防雨棚，下部垫起30cm。②进入现场的HRB235、HRB335钢筋规格、质量,焊条的牌号性能以及使用的Q235B钢板、钢管等,符合设计要求和有关标准的规定,并有出场合格证等。根据规范标准要求,按检验频率及方法进行取样,按监理要求,送有相应资质的检测中心进行检测。③钢筋加工场地水泥硬化，且建在离变压器较近和便于运输的地方，钢筋加工设备用电量较大，配电箱及电缆的规格一定要满足设备功率要求，钢筋场地的所有电缆都要外套相应规格的塑料硬管并埋入地下，用以保护电缆不被破坏并保护工人安全。钢筋加工设备一定要做接地线，雨天做好防护措施，以免设备受潮而引起短路。④钢筋的规格,形状,尺寸,数量,间距,锚固长度,接头位置,保护层厚度符合设计要求和施工规范的规定。⑤钢筋骨架的绑扎,缺扣,松扣不超过绑扎数量的10%,且不集中。⑥钢筋弯钩的朝向正确,绑扎接头符合施工规范的规定,搭接长度不小于规定值。⑦所有焊接接头进行外观检验,其要求是:焊缝表面平顺饱满,没有较明显的咬边,凹陷,焊瘤,夹渣及气孔,严禁有裂纹出现。⑧钢筋笼的吊放：用2台吊车配合进行钢筋笼吊放。（9）泥浆制备：采用自然造浆方法制备钻孔桩循环泥浆。根据情况适当采用外加粘性土调整泥4浆，泥浆比重根据地质土质的变化随时调整，控制泥浆密度在1.2～1.3。（10）保证桩孔直径达到设计要求的措施①必须采用Φ800的钻头，同时固定好钻机平台，减少钻头晃动对孔径的影响；②采用双腰带笼式多翼钻头，保证钻头有足够长径比，使钻头起扶正和锥体稳定作用；③钻进时必须控制水头高度不低于自然地面以下30cm，并合理控制泥浆指标避免塌孔孔。（11）清孔和减少孔底沉渣厚度措施①清孔时保持水头高度为1.5以上，控制泥浆密度在1.2以上，避免因泥浆密度下降导致塌孔；②第二次清孔前必须通知商品混凝土拌站及时供料，防止第二次清孔后等料时间过长导致孔底沉渣堆积后沉渣厚度超出设计要求。（11）灌注水下混凝土的施工质量控制要点①施工前认真检查混凝土灌注所用导管的圆度、平直度和密封性能。必须控制导管底部离孔底300～500mm左右，使隔水球能够顺利排出，隔水球应具有良好的隔水性能，并顺利通过导管。而且下料不能间断，保持料斗不空斗，对桩尖部位的沉渣形成更好冲击，使沉渣返出。②混凝土灌注必须连续进行，中途不许停灌，单桩灌注时间不宜大于8小时。为提高桩顶部分的混凝土强度，在灌注至距桩顶3～4m时，应采用导管反复插捣混凝土。桩顶应充分返浆，确保桩头混凝土强度。2.3钻孔灌注桩施工质量检测结果本工程根据设计要求的频率对钻孔灌注桩进行了静载试验、低应变检测、高应变检测和超声波检测，检测结果全部为“符合设计要求”。3、结论在软土地基上进行钻孔灌注桩施工的施工质量控制要点是防止成孔时孔壁坍塌造成孔径和沉渣厚度不符合设计要求，并进而造成钻孔灌注桩的施工质量达不到设计要求，为此需从以下三个方面采取措施保证成孔质量和水下混凝土浇筑质量：（1）要根据地层地质条件选择合适的成孔钻进速度，本工程0-15米孔深钻进速度控制在6-7m/h、15-58米孔深钻进速度控制在19-11m/h；（2）要根据地层地质条件配制适当密度的泥浆，以提高泥浆的护壁功能防止塌孔造成成孔达不到设计要求。本工程泥浆密度控制在1.2~1.3之间；（3）第二次清孔完成后要及时灌注水下混凝土，防止间隔时间太长导致塌孔和沉渣厚度超出设计要求。本工程实际施工时第二次清孔完成后，控制在半小时内必须浇筑水下混凝土。