钻孔灌注桩施工技术分析
摘要：本文结合工程，简单地阐述了钻孔灌注桩的施工技术的要点，并对现阶段设计中存在的问题提出了个人意见。希望给同行提供借鉴与参考。
关键词：钻孔灌注桩 现场施工 施工管理
前言
近几年，钻孔灌注桩在大批高层建筑及高等级公路的施工中得到了广泛应用。钻孔灌注桩的施工工艺要求较强。本文着重从工程实践的角度，对钻孔灌注桩的主要问题进行探讨。
1. 工程概况
本工程基础为钻孔灌注桩，其中桩径φ750桩8根，桩径φ850桩12根，合计539m。桩基穿过地层有填土层、粘土层、砂层、微风化层、全风化层、强风化岩层。
2. 施工前准备
2.1 场地准备
施工前先进行场地平整，清除杂物，钻机施工位置平整夯实。部署好施工用水用电、泥浆池位置、钢筋加工场等。根据设计图纸用全站仪进行精确放样，在桩中心位置钉设木桩，并设护桩。
2.2 机械准备
主要设备为长螺旋钻机和水泥注浆车，固定式电动水泥泵，钻杆顶设导流器管路系统应耐高压，并附有快速连接装置。
浆液制备装置由计量、搅拌、过滤、储存容器等组成，并应与泵的排量相匹配。
2.3 材料准备
采用纯水泥浆，用强度等级32.5或42.5硅酸盐水泥或普通水泥，新鲜无结块，水灰比为0.45~0.60。骨料采用粒径20~40mm碎石或卵石，含泥量小于1%。石子和浆液的体积比为：石子：水泥浆液=1：0.75~0.8。
3. 施工方案及要点
钻孔灌注桩在钻孔深度达到设计深度后，开动压浆泵，使水泥浆从钻头底部喷出，借助水泥浆的压力，将钻杆慢慢提起，直至出地面后，在孔内放置钢筋笼，同时放入一根直通孔底的压力注浆塑料管或钢管，与高压浆管接通，向桩孔内投放粒径2~4cm碎石或卵石直至桩顶，再向孔内胶管进行二次补浆，把带浆的泥浆挤压干净，至浆液溢出孔口，不再下降，桩即告全部完成。
3.1 埋设护筒
根据场地地层情况，灌注桩的护筒埋设高度采用1.2m左右，高出地面220mm。护筒用5-6mm钢卷制焊接而成内径，开设1-2个浆孔，共备15个。其中心线与桩位中心线允许偏差大于20mm，并保证护筒垂直，其周围用粘土回填实。
3.2 泥浆制备
制备泥浆要选择良好品质的粘土，保证具有良好的水化作用、分散作用、离子交换作用和胶体性质。采有塑性指数IP>10的粘性土，泥浆比重为1.05~1.2。
3.4 钻孔灌注桩钻孔技术
(1)钻孔
每次开始前均应复测好钻头直径，成孔孔径必须大于等于设计桩径φ750和φ850，根据地质勘察成果，在不同土层进行调整泥浆比重。开机钻进时先轻压、慢转并控制泵量，进入正常工作状态后逐渐加大转速和钻压。正常钻进时，合理控制钻进参数。严格控制转速，保证及时排渣。
成孔钻进至砂质土层时，加大泥浆比重，比重控制在1.2-1.3，粘度控制在25”以上。加接钻杆应先将钻具稍提离孔底，待泥浆循环2-3分钟再拧卸接钻杆。
(2)清孔
正循环第一次清孔利用成孔钻具直接进行，清孔时先将钻头提离孔底10-15cm，输入泥浆循环清孔，第二次清孔利用灌注混凝土的导管输入泥浆循环清孔，清孔时输入孔内泥浆密度应控制在1.15以下。清孔结束要求沉渣厚度≤100mm。第二次清孔后至灌注砼的时间间隔必须控制在30分钟以内。
(3)桩孔验收
桩孔终孔后，应请甲方代表及现场监理对终孔深度、孔底沉渣、泥浆性能指标等进行验收。验收合格后及时填表做好签证工作。
钻孔灌注桩施工邻桩间距应保证不小于4d的中心距离或时间间隔不少于36小时。
3.5 钢筋笼施工工艺
钢筋笼制作前将主筋校直，清除表面污垢、锈，钢筋下料时按钢筋笼设计图纸下料配筋，采用模具制作，以保证主筋位置准确，成笼垂直度好，无扭曲现象。
钢筋笼制作几何尺寸的允许偏差：主筋间距的允许偏差为±10mm;箍筋间距的允许偏差为±20 mm;直径的允许偏差为±10 mm;长度的允许偏差为±100 mm。
箍筋、加强筋与主筋之间采用电焊连接,焊接过程不得有损主筋截面，主筋焊接接头应错开，同一截面钢筋接头数量不超过50%。
分段连接钢筋笼主筋采用单面偏心焊接，焊接长度。单面焊为10d(d为主筋直径),焊缝宽度不应小于0.7d(10 mm)，厚度不小于0.3d(4mm)。焊条性能应符设计要求，焊条要对称操作，上下段连接顺直，再保证质量的条件下，焊接时间应尽量缩短。
为保证保护层厚度，钢筋笼上应设保护层垫块,砼保护层厚度50mm，垫块上中下3组，每组3块。
3.6 水下混凝土施工
粗骨料选择用卵石，石子含泥量小于2%。
首批灌注的砼要适量控制，否则可能出现离析现象。首批灌注砼时，要加大的起重动力，以便迅速向漏斗加砼，然后稍拉导管。这样能砼顺利下滑至孔底，下灌后，继续向漏斗加入砼，进行后续灌注。
后续砼灌注中，当出现非连续性灌注时，漏斗中的砼下落后，应当牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入砼。
在砼灌注后期，由于孔内压力较小，往往上部砼不如下部密实，这时稍提漏斗增大落差，提高密实度。
在控制砼初凝时间的同时，合理地加快灌注速度，对提高砼的灌注质量十分重要。
4. 缺点与解决
钻孔灌注桩常见的质量问题包括缩颈、钻孔偏斜、断桩及钢筋笼上浮等。
4.1 缩颈
造成缩颈的主要原因是塑性土膨胀。
防治措施：采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。
4.2 钻孔偏斜
造成钻孔偏斜的主要原因是钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致。
防治措施：先将场地夯实平整，轨道枕木宜均匀着地;安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于20cm。钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土，如纠正无效，应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，重新钻进。
4.3 断桩
由于导管底端距孔底过远，混凝土被冲洗液稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充;
防治措施：成孔后，必须认真清孔，一般是采用冲洗液清孔，冲孔后及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中，应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求。灌注混凝土在灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。
4.3 钢筋笼上浮
造成钢筋笼上浮的主要原因：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。
防治措施：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，混凝土接近笼时，控制导管埋深在1.5-2.0m。灌注混凝土过程中，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，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2-4m，不宜大于5m和小于1m，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。
5. 结语
钻孔灌注桩在高层建筑与道路桥梁中的应用非常普遍，施工工序较复杂，成孔工艺、泥浆护壁性能及水下砼灌注质量对钻孔灌注桩质量的目标影响较大。本文结合实例，对钻孔灌注桩的施工进行简单介绍。希望给同行提供借鉴与参考。
参考文献
[1] 江正荣主编，《简明施工工程师手册》。机械工业出版社，2004
[2] 黄忠，《科技创新导报》2008，13：43-43
[3] 郭宁，《钻孔灌注桩技术在建筑基础中的应用》。硅谷，2010，6：119-119
[4] 赵炎，李清娥，杜平，《钻孔灌注桩的设计及应用实例》。河北煤炭，2010，4：48-49
下一篇：浅谈深基坑工程施工技术应用
