码头钻孔灌注桩施工技术总结

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摘要：钻孔灌注桩属于隐蔽工程，且大部分为地下工程，其施工过程很难观察，易出现质量事故，必须重视施工过程的监控。分析钻孔灌注桩施工过程中各节点质量控制的方法，为本地区钻孔灌注桩施工提供参考。

关键词：钻孔灌注桩；施工技术；质量控制

中图分类号：TU74文献标识码： A

1、工程概况

码头采用高桩梁板式结构，采用φ800mm钻孔灌注桩。根据勘察报告，本工程采用天然地基，持力层灰黄色～灰色粉砂：层面标高约-23.17～-32.55m，厚度一般为7.10～14.70。顶面起伏变化及厚度变化较大，密实，含云母和铁质物，该层状态好，局部为细砂，局部颗粒较细，表现为粉土。该层平均标贯击数N63.5在水域约为55.5击，陆域约为64.2击。可作为本工程的天然地基持力层。

2、施工过程质量控制

2.1成孔过程控制

钻孔在整个灌注桩施工过程中是占用时间最长的一个重要环节。钻孔质量的好坏，直接关系到下一步施工的难易、成桩的质量及单桩承载力的高低。因此。在施工中要注意钻进速度、成孔深度等。

2.1.1孔径控制。根据桩长、桩径、地质资料及设备情况，选用QSZ150型钻机进行成孔。钻机在开钻前首先确定钻头直径，因灌注桩直径为800mm，考虑到钻进过程中钻杆晃动会扩孔，经试钻孔选用直径780mm钻头，成孔直径可控制在800～820mm之间。

2.1.2钻孔进度控制。根据本区域地质勘探资料，顶层为淤泥层，层顶标高-3.20～-6.50m，流塑状；护壁不宜成功，所以钻孔前陈设12m长的护筒，护筒底穿透淤泥层1～2m。

钻孔时应根据不同土层控制好钻机钻进速度，钢护筒下4m左右范围内钻进应低速，待各方面正常后方可加速。对于易塌孔的土层，或出现缩颈、塌孔时，钻进速度要减慢，并减少泥浆循环速度加大泥浆比重，必要时应在缩颈、塌孔段投入粘土，且慢速空转不进尺。开钻以后应连续钻进，争取以最短的时间成孔，避免粘土层的孔壁或孔底经长期浸泡而软化，导致孔壁的摩擦系数减少和孔底端承力的降低。随钻进深度，应提取相应土层样本，判断土层，与地质剖面图对照，并做好相应的记录。

2.1.3钻孔深度控制。开钻前事先核定主钻杆长度、钻杆长度、钻头长度等，终空前计算钻孔深度：

L1：主钻杆长度；

L2：每节钻杆长度；

L3：钻头长度；

n：钻杆进入护筒的节数，不足一节按进入比例进行计算。

钻孔不允许出现深度不够现象，超深控制在30cm以内，杜绝以超深来抵消孔底沉渣。孔深经检查核实无误后，才允许提钻。

2.1.4清孔质量控制。钻孔结束后，采用正循环进行第一次清孔，通过补充新鲜泥浆将孔内含沙量大、性能差的泥浆置换出来。二次清孔时宜采用正循环清孔，考虑二次清孔在钢筋笼和导管下放后进行，故采用已下放导管进行正循环清孔。孔底沉渣是影响桩承载力的重要因素，沉渣过厚则会积存桩底，甚至被混凝土挤至桩身周围，损及桩身下段之摩擦力及桩端之点承力，影响钻孔灌注桩的成桩质量。泥浆的性能指标是比重、粘度和含砂率，若泥浆过稀，则携渣能力不够；若泥浆过稠，则孔壁会形成泥皮，无形中减少了桩经。为了保证正循环清孔质量，二清时应加大泥浆的比重和粘度，但不宜过大，比重控制在1.15～1.20、粘度控制在20～24为宜，且清孔的速度要慢。待各项指标满足设计和规范要求后，及时进行混凝土浇筑，减少沉渣时间，若清孔后到浇筑混凝土的时间超过30分钟应重新进行清孔。

2.2钢筋笼质量控制

钢筋笼的制作好坏，直接影响到下笼的难易、成桩质量的好坏、单桩承载力的高低。因此在施工中，钢筋笼的制作及安装必须严格按设计要求加工。

钢筋笼的制作必须按图纸进行，本工程钢筋笼长度为28.8m，加工时分为两节，短节置于下端，保证接头处于桩身下部。

钢筋笼吊装时要保证其不变形，吊点位置应对称，保证钢筋笼呈垂直状态。钢筋笼的下端吊入护筒后，使其中心与桩中心一致。钢筋笼上端下至护筒口时，应再次检查钢筋笼的位置。第一节下放完成后用槽钢担于护筒上，第二节钢筋笼用吊车起吊后与第一节对接，两节钢筋笼的连接采用焊接，焊接时要扶正、同心，主筋搭接采用单面焊。将钢筋笼的两根主筋根据护筒标高接长，顶部与钢护筒和平台进行固定，防止在混凝土灌注过程中钢筋笼上浮。

2.3灌注过程控制

混凝土灌注是一个连续的过程，质量控制难度较大，通常是通过成桩后的低应变动测来检查成桩质量。如果此时发现存在质量问题，则为时已晚。因此在混凝土灌注过程中应着重于以下几方面质量控制：

2.3.1防止钢筋笼上浮

钢筋笼放置初始位置过高，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大时钢筋笼被混凝土拖顶上升；当混凝土灌至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时，由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼的上浮；由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升。所以钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近钢筋笼时，控制导管埋深在1.5～2.0m。灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2～3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2～5m，严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。

2.3.2防止导管堵塞。导管堵塞事故，会造成桩身夹泥、夹砂而形成断桩，甚至造成导管埋置，堵塞事故的发生，主要与混凝土的和易性、粒径与级配、泥浆比重等有关。

和易性是混凝土拌合物性能的综合反映，包括流动性、粘聚性和保水性。和易性差的混凝上表现为：拌合物松散、不易粘结、流动性差；拌合物粘聚力大、成团、不易灌注，拌合物在出料运输灌注过程中，容易造成分层离析或泌水。造成此现象的原因是：①水灰比配合不当。在骨料用量不变情况下，水灰比越大，拌合物流动性增大；反之则减小。但水灰比过大，会造成粘聚性和保水性不良；水灰比过小，会使拌合物流动性过低而影响混凝土灌注，发生堵管。所以在根据混凝土设计强度，计算配合比时，合理选用水泥标号，确定最优水灰比。②拌制混凝土时，坍落度太小，或搅拌时间过短，混凝土拌合不均匀，流动性差。合理选择混凝土拌合物的坍落度，坍落度宜在18～22cm范围内；还要严格把握搅拌时间，每盘自装料到出料时间不小于120S，以保证搅拌均匀。③灌注混凝土过程中，运输距离过长或道路不平，引起混凝土离析和泌水。为保证混凝土灌注桩灌注的混凝土不产生离析和泌水，混凝土输送道路应平整和畅通，尽量缩短运输时间。

成孔过程中为稳定孔壁，采用的护壁泥浆都具有高比重(1.35～1.45)、高粘度(多在25s以上)的特点；选用原土造浆并辅以膨润土造浆，易造成附在孔壁的泥皮较厚。这些因素对于水下混凝上导管灌注都是极不利的。导管灌注混凝土工作原理是靠混凝土柱的压力来顶升导管外混凝土柱和泥浆柱的压力，其力学原理可用以下关系式表：

h1×rc>hw×rw+ h2×rc（1）

h1：导管内混凝土面到导管底高度；

h2：导管在混凝土内的埋深；

hw：导管外混凝土面以上泥浆的高度；

rc：混凝土的比重；

rw：泥浆的比重；

上式成立时，才能顶升管外混凝土，形成连续灌注。这样，在导管有一定埋深的情况下，降低泥浆的比重就显得极为重要。因为随着混凝土的灌注，将不断挤出孔壁周围的泥皮进入孔内上部泥浆和混凝土的泥浆中，造成孔内泥浆比重(rw)增大，造成灌注顶升的不畅而形成堵管。孔内泥浆比重越大，混凝上流出导管顶升的受阻滞作用也随之增大，若加上混凝土拌合不充分或骨料级配不合理等现象，更易造成堵管。故在灌注混凝土之前，一定要保证二次清孔质量，以确保导管灌注的顺利进行。

2.3.3防止初灌量不足。初灌量要能保证导管底部混凝土埋深和导管内平衡管外泥浆压力量。所以初灌时要能保证满足：

V≥πd12h1/4+πd22h2/4（2）

V：混凝土初灌量；

d1：导管直径；

d2：桩孔直径；

h1：桩孔内砼面高度达到h2时，导管内砼需要达到的高度（由式(1)确定）；

h2：首灌混凝土时，混凝土面必须达到的高度（满足导管埋深≥1m）；

为了保证隔水塞能顺利排出，导管底口距孔底距离应在30～50cm，所以在灌注时应准备一些短导管，保证此间的距离。

2.3.4 防止导管埋深不足。通过对初灌量的控制，保证首批混凝土的埋管深度不小于1m。在以后的混凝土灌注的过程中，埋管深度保持在2～6m。在施工过程中，操作人员在灌注不畅时，常常先采取提升导管的办法；如果此时控制不好，极易造成将导管提出有效混凝土面的质量事故。针对这种情况，对每立方米混凝土的灌注高度，应有预先的估算，并注意积累现场经验数据。由于偶然性因素的存在，在提拆导管前，应测定混凝土面实际高度，保证导管埋置深度大于2m。应特别注意在提拆导管时，实际操作的导管提升高度，防止提升至最高点时导管底口高出混凝土面。

2.3.5灌注混凝土质量控制。由于灌注桩混凝土的灌注是在水下进行，比一般的浇筑较难控制混凝土的质量，因此要加大水下灌注混凝土的质量监控。

在混凝土灌注前，首先要核实混凝土的供应是否能够保证 ，待一切准备工作均已就绪方可进行混凝土灌注。混凝土应连续灌注，不得中断并应尽量加快灌注速度。混凝土首灌量应能保证混凝土灌人后，导管埋入混凝土深度不小于1m，另外还应考虑到导管底部离孔底30～50cm的距离，导管内混凝土柱与导管外泥浆柱要平衡，以及保证适当的充盈系数。

混凝土灌注过程中，导管应始终埋在混凝土内，严禁将导管提出混凝土面。导管埋入混凝土面深度控制在2～6m，最小埋入深度不得小于2m。导管应勤提勤拆，一次提管拆管不得超过6m。为了保证桩顶质量，混凝土实际灌注高度应比设计桩顶标高高出0.8m，经测定合格后才可停止灌注。

3、结束语

质量管理工作的核心是控制，而控制的关键在于合理地设置质量控制点及通过适当的控制措施来实现。本码头工程中的215根灌注桩经检测213根为一类桩，一类桩率达到了99.1%，没有出现不合格桩。

本工程钻孔灌注桩工程的质量控制实践表明，针对钻孔灌注桩施工所提出的质量控制点是基本全面、有效的，实践中采用的一些质量控制措施也取得了较好的效果。