浅谈泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术及质量控制措施

浅谈泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术及质量控制措施

【摘要】

钻孔灌注桩是一种成熟的施工方法，有点是操作方便、造价低、噪音小，钻孔灌注桩的施工质量对工程的稳定性和安全性的发挥着重要作用。论文通过工程实例，详细论述了泥浆护壁钻孔灌注桩的施工技术要点，探讨了施工过程中的重点施工工艺，对施工工的质量控制措施关进行了重点说明，分析了基桩施工过程中可能出现的质量事故及处理问题。以供参考。

【关键词】 灌注桩 工艺 质量控制

0.引言

现阶段，我国建筑工程行业又进入了一个高速发展的新阶段，对建筑工程的质量也有了新要求。钻孔灌注桩作为一种成熟的施工方法，其施工工艺有着操作方便、造价低、噪音小等众多优点，对工程的稳定性与安全性的发挥着重要作用。因此，在灌注桩的施工过程中，要严格地对每一个施工节点进行质量把关，确保灌注桩的质量，为整个建筑工程的顺利进行奠定基础。

1.项目概况

1.1项目位置

某学校拟建综合教学楼，框架结构，采用桩筏基础，地上9层，地下1层，平面尺寸

109.0m*21.0m，建筑总面积16073.7m²。拟建场地位于学校校园内，周边环境相对简单，场地地势平坦，地面高程133.72～134.86m，最大相对高差1.06m。东侧距红线30.70m，西侧距已有建筑物24.20m，南侧距围墙12.0m，距围墙外需保护的景观连廊21.71m，北侧距已有建筑物45.53m，西北角距已有建筑物13.05m。

图1 基桩平面布置图

1.2地层特征及分布

场地内揭露的地层可分为5层，自上而下为：第①层素填土（Q4ml），第②层粉质粘土（Q4al），第③层细砂（Q4al），第④层粘土（Q4al），第⑤层中风化灰岩（Є）。

该场区隐伏地层为炒米店组、三山子组中厚层灰岩、薄层泥质灰岩，岩溶发育，主要发育溶洞，以半充填为主，局部为空洞。根据钻探情况显示，溶洞集中发育在拟建综合教学楼的中南部偏西方向。

2.成孔方案及施工工艺

2.1 方案选择

该教学楼基础采用泥浆护壁冲击钻成孔灌注桩，共布设107颗，桩径800mm，基桩单桩承载力特征值4000KN。钻孔灌注桩的桩身长度控制采用总桩长和进入岩石层深度双控：以第⑤层中风化灰岩为桩端持力层，设计有效桩长16m，桩端全截面进入持力层的深度不小于1.0m。

2.2 施工工艺

冲击钻成孔施工法是采用冲击式钻机或卷扬机带动一定重量的冲击钻头，在一定的高度内使钻头提升，然后突放使钻头自由降落，利用冲击动能冲挤土层或破碎岩层形成桩孔，再用掏渣筒或泥浆循环方法将钻渣岩屑排出。每次冲击之后，冲击钻头在钢丝绳转向装置带动下转动一定的角度，从而使桩孔得到规则的圆形断面。冲击钻成孔适用于填土层、黏土层、粉土层、淤泥层、砂土层和碎石土层；也适用于砾卵石层、岩溶发育岩层和裂隙发育的地层施工。

（1）设置护筒

护筒埋设前，应用十字交叉法将桩中心引至开挖区外，放4个护桩，并做好保护(直到成孔后）,埋设护筒时再将中心引回，使护筒中心和桩位中心重合，并且应认真检查其平面位置及倾斜度，护筒底部和四周所填黏土必须分层夯实，并做好排水措施，可用锤击、加压或振动等方法下沉护筒，确保护筒埋设牢固。

（2）安装钻机

钻机安装就位必须平正、稳固，确保施工中不移位、不倾斜。

（3）冲击钻进

①开孔在护筒刃脚以下2m范围内，先加入粘土并用小冲程低锤密击，以减少冲击时对护筒底口段的震动，泥浆比重保持在1.2～1.5，并保持泥浆面稳定，维护此段孔壁的稳定。

②严禁在一开孔时就追求进尺，猛冲猛击，造成孔口坍塌，护筒歪斜。穿过护筒底口下3.00m～4.00m后，可根据地层情况，适当加大冲程。

③遇岩石面，裂隙等构造面，采用低锤冲击或间断冲击的方法防止斜孔。待锤头冲入岩面并确定锤头不再倾斜后，再拉大冲程，加速冲击。发现斜孔严重时，及时回填块石到偏斜点上方500mm，重新施工。

④遇到孤石时，采用高低冲程交替冲击，将大孤石击碎或挤入孔壁。

⑤正常施工，每进尺3.00～4.00m进行桩位校核。在容易斜孔、偏位、缩孔的位置，如开孔，入岩界面都要进行桩位校核，发现问题及时做出处理。

⑥及时观察孔口液面变化，发现漏浆比较严重时，及时提锤，补液、添加粘土造浆。

（4）清孔底沉渣

工程中必须控制沉渣含量，泥浆循环系统由排水槽、泥浆池、沉淀池组成，应满足钻进过程中沉渣、清渣、排浆及灌注要求；泥浆池要经常清理，保持泥浆性能；沉淀池中的沉渣应及时挖出运走，废浆过多时应及时拉浆，来不及外排的泥浆抽到废浆池暂存。

终孔后停止进尺，泵入比重为1.05～1.10的泥浆，把孔内泥浆换出，并捞取沉渣。直至泥浆比重在1.15～1.25，含砂率≤8%，孔底沉渣≤50mm，方可提钻下钢筋笼灌注。成孔后第一次清孔，是极为重要的一环，较好地清除孔底沉渣和置换优良性能的泥浆是保证二次清孔和顺利灌注成桩的关键，第一次清孔按照二清的标准验收。

待安放好钢筋笼和灌浆导管后，利用导管进行二次清孔，二清合格后，即灌注混凝土成桩。

（5）浇筑混凝土

灌注混凝土是灌注桩施工的最为关键的一环，许多桩身质量事故大都由此产生，如断桩、夹层、烂桩头、桩顶冒水、钢筋笼上浮等。

①工程桩采用商品砼，委托业主及监理认可的混凝土搅拌站负责供应。

②砼水下灌注采用Ф260mm导管，导管配置要符合上短、中中、下长的原则，底管长度在4米左右。导管底口距孔底300mm～500mm，导管接头为丝扣连接，橡胶圈密封。

③砼灌注前由质检员对商品砼进行坍落度检验，控制在180mm～220mm之间，以保证砼的流动性、和易性。坍落度随时间、温度变化会产生损失，因此，运输、浇灌前准备时间等都应考虑在内，避免坍落度损失过大造成灌注质量事故；坍落度不符合要求的混凝土坚决予以退回。

④初灌应在漏斗底口加隔水挡板。

⑤应保证足够的砼初灌量，使导管初灌埋深在0.8m以上。

⑥砼灌注应连续进行，灌注速度不宜过快，防止因灌注速度过快造成钢筋笼上浮；混凝土灌注过程中严禁中途停灌、待灌，灌注中值班经理自始至终在现场指挥，值班质检员检验砼的质量及准确计算、丈量孔内导管的提升和拆除高度，灌注过程多进行串捣防止出现桩中心混凝土不密实，冒水等质量缺陷。

⑦砼灌注过程中导管埋深宜控制在2～6m；为保证桩头混凝土质量，灌注标高控制在比设计桩顶标高高出0.80m，不得过低，亦不宜过高，实际施工中一定要保证，利用测锤测定准确后（桩头埋深浅的插竹杆进行核实），方可停止灌料，以防止开挖后桩头疏松出现烂桩头。

⑧灌注砼时，混凝土留置试块，每桩二组，每组3块，编号并作好记录，24小时后脱模，一组送到标准养护室内进行标准养护，另一组放在现场同条件养护，28天后进行试压，并将试压结果归档。

⑨起拔导管时，值班经理和技术员要严密监视钢筋笼是否上浮，严禁上下导管挂碰钢筋笼，造成吊笼事故。

⑩应收齐随车来的混凝土配合比报告单、商品混凝土出厂质量证明等资料，并填写好《混凝土施工记录》。

4.施工重点及质量控制措施

4.1一般规定

灌注桩质量要求，主要是指成孔、清孔、拔管、复打，钢筋笼制作、安放，混凝土配制、灌注等工艺过程的质量标准。特别要严格把好成孔、下钢筋笼和灌注混凝土等几道关键工序。控制成桩质量，必须控制各个工序过程的质量；每个工序完工后，必须严格按质量标准进行质量检测，并认真做好记录。

（1）成孔：在冲击钻进过程中，最重要的问题是如何保证冲击钻头在孔内以最大的加速度下落，首先要合理地确定冲击钻头的重量，重量一般按其冲孔直径每100mm取100～140kg为宜；其次最优悬距选择在0.5～0.8m之间，悬距过大或过小钢丝绳抖动剧烈；悬距正常，钻机运转平稳，钻进效率高；冲击行程保证在为0.78～1.5m,冲击频率为40～48次/min为宜。

（2）清孔：成孔完成后，要及时进行清孔工作，要保证孔内泥浆的质量。泥浆制备应选用高塑性黏土或膨润土，黏度25～28s,胶体率大于95%,pH值8～10。施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m以上。

（3）钢筋笼下放：为避免钢筋笼起吊时发生变形，采用两点吊将钢筋笼吊放入桩孔时，下落速度要均匀，钢筋笼要居中，切勿碰撞孔壁。钢筋笼下放至设计标高后，将其校正至桩心位置并加以固定。

（4）水下混凝土灌注：导管底部距孔底一般为300～500mm。灌注混凝土必须连续进行，不得中断。否则先灌入的混凝土达到初凝，将阻止后灌入的混凝土从导管中流出，造成断桩。从开始搅拌混凝土后，在1.5h之内应尽量灌注完毕；随孔内混凝土的上升，需逐节快速拆除导管，时间不宜超过15min。在灌注过程中，当导管内混凝土不满含有空气

时，后续的混凝土宜通过溜槽徐徐灌入漏斗和导管，不得将混凝土整斗从上面倾入管内，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡胶垫而使导管漏水。

4.2溶洞处理：

根据桩探报告，该教学楼下存在溶沟、溶槽、孔洞等不良地质条件。在钻进过程中，在桩孔附近堆放足够的黄泥或黏土包和片石，技术人员应时刻观察护筒内泥浆的变化情况，在泥浆稠度和水位稳定之后，方可以抛片石、水泥、黏土等材料为主的方式处理，期间要对填充材料实行等级记录，并估算溶洞大小。填充溶洞后若发现孔位出现偏差，要及时抛片石进行修孔。同时，为了掌握好溶洞的具体位置和做好前期的准备工作，冲孔时施工人员要勤取样、勤观察、勤测量孔内进尺，如发现异常情况或与实际不符，应及时向上反映。

5.施工效果

工程结束后，抽取了3颗桩进行单桩竖向抗压试验，22颗桩进行低应变试验（I类桩19颗，II类桩3颗），11颗桩进行声波透射法试验（全是I类桩），通过检测表明，灌注桩未发现缩颈、断裂、钢筋笼上浮等问题，由此可得出结论：泥浆护壁成孔灌注桩桩身完整，灌注混凝土强度优良；单桩承载力满足设计要求。

参考文献：

［1］龚晓南.桩基工程手册［M］.北京：中国建筑工业出版社，2015.10（644-696）

［2］胡凤才，李燕.泥浆护壁灌注桩易见质量问题分析［J］.科技创新导报，2007（14）:35.

［3］马海军.建筑工程泥浆护壁钻孔灌注桩的施工技术［J］.价值工程，2015，34（23）：114-116.