浅析钻孔灌注桩桩顶超灌量的控制
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇浅析钻孔灌注桩桩顶超灌量的控制范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
摘要：结合长丰大道二标段（K3+968-K5+038）高架桥工程提出了钻孔灌注桩超灌成因分析，成孔工艺和灌注工艺的影响，如何控制钻孔灌注桩顶超灌量，确保灌注桩施工质量，降低施工成本。
关键词：钻孔灌注桩超灌 控制 成本
中图分类号：TU723文献标识码： A
前言：近年来，随着民用及基础设施建设的不断发展，桩基已成为高层建筑、重型厂房、桥梁等工程中的重要基础形式，在所有桩基类型中，灌注桩应用最为普遍，其中尤以钻孔灌注桩为主。钻孔灌注桩具有低噪音、小震动、无挤土，对周围环境及临近建筑影响小，能穿越各种复杂底层和形成较大的单桩承载力，适用各种地质条件和不同规模建筑物等优点。这种施工方法，可以大大简化施工，缩短工期，降低工程造价，而且所需设备简单，操作方便。随着经济发展和技术进步，钻孔灌注桩的桩长和桩径不断加大，单桩承载力也越来越高。但由于钻孔灌注桩的施工大部分用肉眼无法直接观察，成桩后也不能进行开挖验收，尤其对于长桩、大桩，其施工难度大，易发生质量事故。发生质量事故后，加固处理难度大，而且费用较高。如果施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响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社会影响。因此在确保成桩质量的前提下，控制好钻孔灌注桩混凝土的浇筑量就成为了桩基成本控制的重要一环。
工程地质地貌：
工程场地主要位于武汉市口区，沿现状长丰大道东西延伸。现状道路两边分布有大量的楼房及商铺。整个现状地形地面较为平坦，场地地貌为河流堆积平原地貌，相当于汉江一级阶地。我部施工区域内桩基平均深度在75m左右，在勘探孔所揭穿的深度范围内，场地表层为人工填土，第四系覆盖层由上而下依次为全新统冲洪积粘性土、砂土及卵砾石，下伏基岩由志留系泥岩构成。在勘探孔揭穿的深度范围内拟建工程沿线地下水主要为上层滞水、孔隙承压水及岩层裂隙水，这对成孔会造成一定的影响。
超灌目的：
实际施工过程中，混凝土超灌现象普遍存在，已成为钻孔灌注桩过程控制的通病。
《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008中对于桩基超灌的规定：应控制最后一次灌注量，超灌高度宜为0.8-1m，凿除泛浆高度后必须保证暴漏的桩顶混凝土强度达到设计等级。
《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002中规定：桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m。
对于我标段工程中大部分直径为1.6m，桩深在75m左右的桩，采用冲击式钻机成孔，过程中采用泥浆护壁，在成孔甚至两次清孔后不可避免的会有泥渣浮浆存在于孔底，在通过导管进行混凝土浇筑之后会被压制设计桩顶上部，存在于桩顶混凝土表面，这部分与混凝土的混合物在桩成型后是达不到设计强度要求的，所以在这种施工工艺之下必须进行一定量混凝土的超灌，使浇筑超过设计高度，然后等混凝土硬化之后再再凿除表面的混合物至设计标高，这样可以保证桩头混凝土的质量，有效提高灌注桩的承载力。
超灌成因分析：
桩基超灌量的存在一方面是由于本身施工工艺的局限性，另一方面主要还是由于泥渣被压至桩顶与混凝土混为一体时无法准确判断混合物与桩身砼的分界面在哪里，即无法确定泥渣与砼的混合物的厚度为多少，从而导致施工管理人员在现场指导浇筑时为了确保成桩质量，宁可超灌2-3m甚至更多，或者是凭借个人经验来把握和控制超灌的量，这样做对于桩身质量来说确实可以得到一定保证，但却在无形中浪费了更多成本。
成孔工艺和灌注工艺对超灌的影响：
1）成孔工艺的影响
我部施工区域地下土质情况较差，加之地下水的的影响，对于桩长较深，桩径较大的桩，在冲击式钻机钻孔的工艺下，对于施工的连续性要求较高；但是我部施工区域正好位于居民聚住区，也是连接武汉西的主要通道，平常过往车辆较多，在尽可能减小对附近居民生活的影响，也考虑到车辆出行高峰期的行车安全，这在一定程度上会阻碍到施工的进展，对于成孔质量会有一定影响。
从成孔之后到吊放钢筋笼之前，这段时间要进行清孔，清孔的效果直接影响到后面混凝土浇筑的质量；另外钢筋笼吊放安装也需要注意：吊放钢筋骨架入桩孔时，均匀下落，保证钢筋笼居中，逐段放入孔内至设计标高。吊放过程中，不允许左右旋转。若遇阻应停止下放，查明原因进行处理。严禁高起猛落、碰撞和强行下放。
在按照要求下放钢筋笼后要进行二次清孔，用重量不小于4kg的测锤测量孔内的沉碴厚度不大于设计要求值，若超过允许要求必须持续进行清孔，清孔后孔底沉渣小于50mm。
2）灌注工艺的影响
灌注水下混凝土之前测量孔底及标高，并探测沉渣厚度，如沉渣厚度超过规定，通过泵吸反循环清孔，满足要求后立即灌注水下混凝土。钻孔桩首次封底采用拔塞法施工，保证冲底混凝土能一次性地把沉渣压上来。灌注混凝土前，安装小集料斗（导管上）和大集料斗（能放料到小集料斗里），在小集料斗底口安装偏心塞子封住小集料斗；混凝土罐车直接输送混凝土入大集料斗，大集料斗放入小集料斗，当小集料斗装的混凝土离料斗顶口还有约20cm时，关闭大集料斗阀门，待罐车（首车保证6m3）里的混凝土输送完毕或大集料斗混凝土装满后,稍微打开大集料斗阀门放混凝土入小集料斗，同时吊车起吊拔出小集料斗偏心塞子，在小集料斗混凝土下落的同时全面打开大集料斗阀门，补充混凝土入小集料斗中，保证封底混凝土量没有灌注完前小集料斗不要漏空。使用单根导管（φ250）灌注水下混凝土，导管应置于孔位中心，防止导管接头勾挂钢筋骨架，灌注过程中，导管埋深宜大于2m且小于6m，灌注结束后的混凝土标高应比设计高0.5～1.0m以保证桩头砼质量。
超灌成本分析：
如按每根桩实际超灌2.8m，我部施工范围内共有1.6m桩148根，1.2m桩8根，1.3m桩38根，桩超灌按0.8m计，则超灌方量=3.14*0.8*0.8*（2.8-0.8）*148+3.14*0.6*0.6*（2.8-0.8）*8+3.14*0.65*0.65*（2.8-0.8）*38=713.75m3，C35水下砼按334元/m3（含泵送），则713.75*334=238393元，凿桩头按湖北省08市政定额D3-217（钻孔灌注桩）价856.57/10m3，则凿桩头增加费用=713.75*856.57/10=61138元，另外从安全角度考虑，单节截桩长度一般不超过1.5m，如超灌2.5m以上，需分段进行截桩，则每根桩需进行二次截桩，这样194根桩共需进行194次二次截桩，二次截桩所产生的人工费增加也不在定额的考虑范围内（近年来人工费市场价上涨较大，2008市政定额人工费已不能代表市场水平），所以均衡按人工单价120/工日增加二次截桩费用=194*100=19400元，因此由于整体超灌所产生的费用增加=238393+61138+19400=318931元，相当于平均每根桩增加成本=318931/194=1644元，整个全线高架桥工程共计1000根桩，1000*1644=164.4万元，这个成本增加还是相当高的。
钻孔灌注桩桩顶超灌量的控制措施：
对于钻孔灌注桩来说，过程控制是很重要的。钻孔灌注桩相对于其他桩基工程，施工工艺比较复杂，对于每道施工工序的关联性要求较高，需要连续快速地完成水下砼的隐蔽灌注，所以在成桩的过程中无法很好的控制质量，施工过程中人为因素影响较大。在每道施工工序中若稍有疏忽，就会导致灌注桩身砼的理论量与实际量相差很大，直接带来桩身顶标高难以控制，要避免此类事件的发生，需从以下几方面加以控制：
1）钻进过程中根据不同的地层选择不同的钻进速度，合理调配控制泥浆比重，形成较好的桩孔孔壁泥皮护壁，避免出现塌孔或缩孔的现象。一般来说，当成孔地质土层为粘土或亚粘土时，可以在钻孔过程中利用孔内土体制作泥浆来满足护壁需要，并注入清水，使孔内泥浆与孔外泥浆形成一个良好的循环，能够通过循环来排除孔底的沉渣，控制泥浆相对密度在1.1-1.2之间；当土层为砂性或较厚的夹砂时，泥浆相对密度应控制在1.1-1.3之间；当土层为砂夹卵石或容易坍塌的土层时，泥浆相对密度应控制在1.3-1.5之间。施工过程中应加大对泥浆相对密度、粘度、含砂率和胶体率等指标的检测频率，对于指标的变化应有全面的了解，以满足施工工艺的要求。
2）钻孔达到桩底设计标高后，先对孔深、孔径、垂直度、地质条件等进行自检合格后通知监理工程师复检，复检合格进行清孔，同时做好灌注砼的各项准备工作。清孔时采用泥石泵持续吸渣约5～15分钟，把孔底的钻碴清除干净，直至从泵的出口检测泥浆应没有大于2～3mm的碴块，手摸泥浆无粗料，实测泥浆含砂率小于2%，泥浆比重在1.03~1.10范围之内，粘度17-20 Pa•S。用重量不小于4kg的测锤测量孔内的沉碴厚度不大于设计要求值，若超过允许要求必须进行二次清孔，清孔后孔底沉渣小于50mm。
3）在钢筋笼安装前，报请监理工程师对桩孔进行检测，将探孔器下放到桩孔，检测孔深、垂直度等，合格后将钢筋笼运到施工现场，用25T汽车吊通过吊架吊起首节钢筋笼，缓缓竖立吊起钢筋笼放入孔内，注意钢筋笼中心线和桩位中心线保持一致。钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。钢筋笼吊放过程中应避免碰撞孔壁，以免造成变形损坏或导致塌孔，吊放时先将钢筋笼固定好，保持垂直，然后安放导管，导管底部至孔底距离宜为30cm-50cm。
4）二次清孔后要及时进行砼灌注，时间不宜过长，防止孔底沉渣聚集过多而超出规范要求。砼灌注前，应再次测量孔深，以便计算出砼的初灌量和整桩所需砼量，并根据现场实际浇筑情况及时控制混凝土浇筑时的标高和导管埋深。导管埋深一般控制在2-6m为宜，导管提升要及时、准确、可靠，并严格按照规程操作。在灌注过程中，当导管内混凝土不满，导管上段有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，不可整斗灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，影响灌注。在灌注将近结束时，由于导管内混凝土柱高度减小，孔内泥浆密度增大，沉渣增多，超压力降低，往往易出现混凝土顶升困难，这时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉渣土或增大漏斗提升高度，使灌注工作顺利进行。在拔出最后一节导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的浓浆挤入形成泥心。
5）对于浇筑过程中的材料控制也很重要，这就包括对砼的配合比及性能、砼供应的及时性作出要求。所供应砼要能满足设计要求，对于砼的骨料粒径、塌落度、和易性以及流动性均应达标，在特殊的冬雨季天气里，还应通过添加外加剂来改善砼的性能；另外一方面，由于灌注桩砼灌注对于连续施工要求较高，因此在灌注过程中砼的供应就应做到及时、可靠，并应提前考虑交通、天气等因素的影响，做好妥善安排。