钻孔灌注桩质量控制

钻（挖）孔灌注桩质量控制和检测[接要]桩基础是公路桥梁工程中应用广泛的深基础型式，它具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀，在深基础中具有耗材少、施工简便等特点。随着公路等级的不断提高和发展，对于桩基的类型、施工工艺、设计理论、桩的承载力与桩体结构的检测技术等方面也在进一步完善，为了保证桩基的安全可靠，基桩的现场质量控制和检测至关重要。本文着重对这方面进行重点阐述。[关键词]护筒泥浆钻孔清孔灌注一、钻（挖）孔灌注桩质量控制（一）钻孔灌注桩护筒设置钻孔灌注桩的护筒具有固定桩位、并作钻孔导向；保护孔口，防止孔口坍塌；隔离孔内外表层水，并保持钻孔内水位高出施工水位以稳固孔壁等作用。因此制作时要坚固、耐用、不易变形、不漏水、装卸方便，且能重复使用。埋置要稳固准确。具体要求：①护筒内径宜比桩径大200—400mm。②护筒中心竖直线应与桩中心线重合，除设计另有规定外，平面允许误差为50mm，竖直线倾斜不大于1%，干处可实测定位，水域可依靠导向架定位。③旱地，筑岛处护筒可采用挖坑埋设法，护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实。④水域护筒设置，应严格注意平面位置，竖向倾斜符合上述要求，沉入时可采用压重、振动、锤击并辅以筒内除土的方法。⑤护筒高度宜高出地面0.3m或水面1—2m。当钻孔内有承压水时，应高于签定后的承压水位2.0m以上。若承压水位不稳定或稳定后承压水位高出地下水位很多，应先做试桩，鉴定在此类地区采用钻孔灌注桩基的可行性。当处于潮水影响地区时，应高于最高施工水位1.5—2.0m，并应采用稳定护筒内水头的措施。⑥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，一般情况埋置深度宜为2—4m；特殊情况应加深，以保证钻孔和灌注混凝土的顺利进行。⑦有冲刷影响的河床，应沉入局部冲刷线以下不小于1—1.5m。⑧护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、压，不漏水。（二）泥浆要求1、钻孔泥浆一般由水、粘土（或膨润土）和添加剂按适当配合比配制而成，其性能指标应根据其钻孔方法、地质情况来选用。一般比重以1.1～1.3为宜，在冲击钻进大卵石层时可用1.4以上，粘度为10～25S,含砂率小于6%。在较好的粘土层中钻孔，也可灌入清水，使钻孔时孔内自造泥浆，达到固壁效果。（三）钻孔①钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查,包括场地与钻机坐落处的平整和加固，主要机具的检查与安装。②钻孔时，应按设计资料绘制的地质剖面图，选用适当的钻机和泥浆。③钻机安装后的底座和顶端应平稳，在钻进和运行中不应产生位移或沉陷，否则应及时处理。④钻孔作业应分班连续进行，填写的钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班注意事项。应经常对钻孔泥浆性能指标进行检测和试验，不合要求时，应及时改正。应经常注意地层变化，在地层变化处均应捞渣取样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。2、钻孔灌注桩钻进的注意事项①钻孔的施工方法有：冲抓钻进、冲击钻进、旋转钻进（包括正、反循环两种钻进方法）。无论采用何种方法钻孔，开孔的孔位必须准确。开钻时均应慢速钻进，待导向部位或钻头全部进入地层后，方可加速钻进。②采用正、反循环钻孔（含潜水钻）均应采用减压钻进，即钻机的主吊钩始终要承受部分钻具的重力，而孔底承受的钻压不超过钻具重力之和（扣除浮力）的80%。③用全护筒法钻进时，为使钻机安装平正，压进的首节护筒必须竖直。钻孔开始后应随时检测护筒水平位置和竖直线，如发现偏移，应将护筒拨出，调整后重新压入钻进。④在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和粘度，处理孔内事故或因固停钻，必须将钻头提出孔外。（四）、清孔1、清孔要求①钻孔深度达到设计标高后，应对孔深，孔径进行检查，符合要求后方可清孔。孔深：摩桩不小于设计规定，支承桩比设计深度超深不小于50mm；孔径一般不小于设计桩径，倾斜度：钻孔小于1%，挖孔小于0.5%。②清孔方法应根据设计要求、钻孔方法、机具设备条件和地层情况决定。③在吊入筋骨架后，灌注水下混凝土之前，应再次检查孔内泥浆性能指标和孔底沉淀厚度，如超过规定，则应进行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。2、清孔时应注意事项①清孔方法有换浆、抽浆、掏渣、空压机喷射、砂浆置换等，可根据具体情况选择使用。②不论采用何种清孔方法，在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头，防止坍孔。③无论采用何种方法清孔，清孔后应从孔底提出泥浆试样，进行性能指标试验。灌注水下混凝土前，应测定孔底沉淀土厚度，泥浆指标及沉淀土厚度应符合规范要求，清孔后泥浆指标：相对密度1.03~1.1；粘度17～20pa.s；含砂率＜2%；胶体率＞98%。值的注意的是清孔后的泥浆指标是从桩孔的顶、中、底部分别取样检验的平均值。④不得用加深钻孔深度的方式代替清孔。（五）灌注水下混凝土1、一般要求①长桩骨架宜分段制度，分段长度就应根据吊装条件确定，应确保不变形，接头应错开。②应在骨架外侧设置控制保护层厚度的垫块，其间距竖向为2m，横向圆周不得少于4处，骨架顶端应设置吊环。③骨架入孔一般用吊机，无吊机时，可采用钻机钻架、灌注塔架。起吊应按骨架长度的编号入孔。④钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差为：主筋间距（±10mm），箍筋间距（±20mm），骨架处径（±10mm），骨架倾斜度（±0.5%），骨架保护层厚度（±20mm），骨架中心平面位置（±20mm），骨架面端高程（±20mm），骨架底面高程（±50mm）。⑤灌注水下混凝土的搅拌机能力，应能满足桩孔在规定时间内灌注完毕，灌注时间不得长于首批混凝土初凝时间，则应掺入缓凝剂。⑥水下灌注混凝土的泵送机具宜采用混凝土泵，距离稍远的宜采用混凝土搅拌运输车。采用普通汽车运输时，运输容器应严密坚实，不漏浆、不吸水，便于装卸，混凝土不应离析。后者在一般不宜取用，除施工条件特别差。⑦水下混凝土一般用钢导管灌注，导管内径为200—350mm，视桩径大小而定。导管使用前应进行水密承压和接头搞拉试验，严禁用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力p的1.3倍。2、水下混凝土配制①可采用火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥，使用矿渣水泥时应采取防离析措施。水泥的初凝时间不宜早于2.5h，水泥的强度等级不宜低于42.5.②粗集料宜优先选用卵石，如采用碎石宜适当增加混凝土配合比的含砂率。集料的最大粒径不应大于导管内径的1/6—1/8和钢筋最小净距的1/4，同时不应大于4mm。③细集料宜采用级配良好的中砂。④混凝土配合比的含砂率宜采用0.4—0.5，水灰比宜采用0.5—0.6。有试验依据时含砂率和水灰比可酌情增大或减小。⑤混凝土拌和物应有良好的和易性，在运输和灌注过程中应无显著离析、泌水现象。灌注时应保持足够的流动性，其坍落度宜为180—220mm，混凝土拌和物中宜掺用外加剂、粉煤灰等材料。⑥水下混凝土的水泥用量不宜小于350kg/m3，当掺有适宜数量的减水缓凝剂或煤灰时，可不少于300kg/m3。3、灌注水下混凝土的技术要求①首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度（≥1m）和填充导管底部的需要，所需混凝土数量可参照式计算：V≥（H1+H2）+h1式中：V——灌注首批混凝土所需数量，m3；D——桩孔直径，m；H1——桩孔底至导管底端间距，一般为0.4m；H2——导管初次埋置深度，m；d——导管内径，m；h1——桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度，m，即h1=Hwrw/rc。Hw、rw、rc意义同上②混凝土拌和物运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度等。如不符合要求，应进行第二次拌和，二次拌和后仍不符合要求时，不得使用。③首批混凝土拌和物下落后，混凝土应连续灌注。④在灌注过程中，特别是潮汐地区和有承压力地下水地区，应注意保持孔内水头。⑤在灌注过程中，导管的埋置深度宜控制在2—6m。⑥在灌注过程中，应经常测探井孔内混凝土面的位置，及时地调整导管埋深。⑦为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。⑧灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度，一般为0.5—1.0m，以保证混凝土强度，多余部分接桩前必须凿除，残余桩头应无松散层。在灌注将近结束时，应核对混凝土的灌入数量，以确定所测混凝土的灌注高度是否正确。在灌注过程中，应将孔内溢出的水或泥浆引流至适当地点处理，不得随意排放，污染环境及河流。灌注中发生故障时，应查明原因，合理确定处理方案，进行处理。（六）挖孔灌注桩1、一般要求①适用范围。挖孔灌注桩适用于无地下水或少量地下水，且较密实的土层或风化岩层。桩的直径不宜小于1.4m，孔深一般不宜超过20m。若孔内产生的空气污染物超过现行《环境空气质量标准》（GB3095）规定的三级标准浓度限值时，必须采取通风措施，方可采用人工挖孔施工。②挖孔直径。应按照设计规定，挖孔过程中，应经常检查桩孔尺寸、平面位置和竖轴线倾斜情况，如有偏差应随时纠正。2、挖孔时的技术要求①挖孔施工应根据地质和水文地质情况，因地制宜选择孔壁支护方案报批，并应经过计算，确保施工安全并满足设计要求。②孔内遇到岩层须爆破时，应专门设计，宜采用浅眼松动爆破法，严格控制炸药用量并在炮眼附近加强支护。孔深大于5m时，必须采用电雷管引爆。孔内爆破后应选通风排烟15min并经检查无有害气体后，施工人员方可下井继续作业。③挖孔达到设计深度后，应进行孔底处理。必须做到孔底表面无松渣、泥、沉淀土。如地质复杂，应钎探了解孔底以下地质情况是否能满足设计要求，否则应与监理、设计单位研究处理。3、孔内无积水方可不采用水下灌注混凝土施工。二、钻（挖）孔灌注桩质量检测钻（挖）孔灌注桩的质量检测内容主要有孔形检测、沉渣厚度检测及桩身质量检测。本文着重对现场成孔质量检测进行阐述：桥梁工程中常用的灌注桩施工方式主要有钻孔、冲击成孔、冲抓成孔和人工挖孔等。人工挖孔为干作业施工，成孔后孔壁的形状、孔深、垂直度，孔底沉淀厚度以及钢筋笼的安放位置等均可通过目测或人下到孔内进行检查，成孔质量较易控制。钻孔、冲击成孔或冲抓成孔等灌注桩，通常以泥浆进行护壁，为湿作业施工，成孔后孔中充满泥浆而无法目测或人下到孔内进行检查，孔壁的形状、垂直度和沉淀土厚度等只能通过仪器进行检测。本处主要介绍湿作业灌注桩成孔质量检查的主要内容及其相应的方法。1、桩位偏差检查基桩施工前应按设计桩位平面图落放桩的中心位置，施工结束后应检查中心位置的偏差，并应将其偏差绘制在桩位俊工平面图中，检测时可采用经纬仪对纵、横方向进行量测。桩孔中心位置的偏差要求，对于群桩不得大于100mm，单排桩不得大于50mm。2、孔径检查能否保证基桩的承载能力，桩径是极为关键的因素。要保证桩径满足设计要求，必须检验桩的孔径不小于设计桩径。3、桩倾斜度检查在灌注桩的施工过程中，能否确保基桩的垂直度，是衡量基桩能否有效地发挥作用的一个关键因素，因此，必须认真地测定桩孔的倾斜度。一般要求对于竖直桩，其允许偏差不超过1%。4、孔底沉淀土厚度检查桩底沉淀土厚度的大小极大地影响桩端承载力的发挥，因此在施工过程中必须严格控制桩底的沉淀土厚度。清孔后沉淀土厚度：对于摩擦桩不应大于0.4—0.6d（d为设计桩径，）且应尽量争取不大于0.4d；对于柱桩不应大于设计规定值，一般不超过50mm。结束语：桥梁的桩基础对桥梁的重要性不言而喻，桩基的质量好坏会直接影响到桥梁的整体结构，尤其是隐蔽工程，表观质量无法看到，因此在施工过程中要严格把关，不放过每个环节，确保桩基的质量。