深长钻孔灌注桩质量控制.pdf

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1、 1 深长钻孔灌注桩质量控制 郭剑 三公司 在目前公路、铁路工程施工中，桥梁结构占有较大的比重，而且混凝土钻孔灌注桩是桥梁施工结构的主要形式，这主要是由于桩基础能将上部结构的荷载传递到深层稳定的土层中去，从而大大减少基础沉降和结构物的不均匀沉降，是一种极为有效、安全可靠的基础形式。桩基础按受力形式可分为摩擦桩和柱桩，视工程地质条件而定，并且桩基础的施工大多在水下进行，作为一项重要的隐蔽工程，其成孔环节很多，若某一个施工工序处理不当，就可能造成质量事故，影响工程进度。特别是在目前的客运专线施工中，对工程质量要求相当高，故搞好桩基工程也是一项重要而艰巨的任务。做为工程施工技术员以及我在温福客运专线

2、搞桩基础施工管理的一点经验，下面肤浅的谈谈钻孔灌注桩质量控制要点及常见问题的分析和防治措施。一、概述 我部承担温福铁路客运专线工程标段垂杨特大桥施工任务。此特大桥基础以钻孔灌注桩为主，其分布于温州桥台、1#98#墩，分 100 和 125 两种直径，数量分别为 40 根及 743 根，柱桩要求桩底嵌入基岩层不少于 2.0m，桩长 8 m77 m，总桩长100计 1000m，125计 45066m。全桥穿越地层分布为一般填土、淤泥、淤泥质粘土、砂砾层、粉质粘土、黏土、砂层、全风化弱风化花岗岩层，最大地基承载力 1000kpa。钻孔灌注桩大多为摩擦桩，桩长一般在 60m 以上，且地层状况多为淤泥、

3、粉质粘土、砂层及黏土，给桩基施工带来一定难度。二、施工工艺 2 施工场地平整 桩位放样 埋设护筒 钻机就位、对中 钻进（制备泥浆）成孔检查 初清孔 吊装钢筋笼 安装导管 二次清孔 灌注水下砼 拔除护筒 三、质量控制要点 1、护筒埋设 护筒起到导向定位及防止孔口坍塌的作用。护筒顶部宜高出施工地面50cm左右，同时高出地下水位或施工水位 1.52.0 m。护筒埋置的深度视地质情况而定，黏性土及粉土不应小于 1m；砂类土不小于 2m，并且护筒埋置在较坚硬密实的土层中至少 0.5m；水中筑岛时，护筒应埋入河床面以下 1.0m 左右。在旱地时，护筒四周应回填黏土，并分层夯实。用护桩复核护筒平面位置，保证

4、其平面中心偏差不大于 5cm，倾斜度小于 1%。2、钻机就位、对中、钻进 护筒埋置好后，钻机即可就位对中，对中时保证钻锤中心和桩位中心在一竖直线上，对中偏差不得大于 5cm。钻机对中后，当采用旋转钻机钻进时，初钻的时候进尺应适当控制，在护筒底处，应低档慢速钻进，使之形成坚实的泥皮护壁。钻至护筒底下 1m 后，可按土质以正常速度钻进。如护筒土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中倒入粘土或小片石，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。钻进过程中，根据地质情况随时调整泥浆比重及钻速，还应经常检查钻杆的竖直度，竖直度控制在 2以内，以避免弯孔、斜孔现象的发生；当采用冲击钻钻孔时

5、，开孔宜用小冲程，使初成孔坚实、竖直、圆顺，能起导向作用，并防止孔口坍塌。当钻进至护筒脚下 3-4m 后，可根据实际情况适当加大冲程。过程 3 中保证孔内泥浆水平面应高出护筒脚至少0.5m 以上，以免泥浆面荡漾损坏护筒脚孔壁，造成坍孔。冲击过程中要勤抽碴，使钻头经常冲击新鲜地层，钻头直径磨损严重（超过 1.5cm）时应及时更换、修补，确保钻孔直径符合设计要求。3、成孔及清孔 成孔标准为孔深、孔径、孔型以及垂直度符合相关要求，其中还应注意柱桩嵌岩深度不小于设计值。清孔要求为泥浆各项指标达到相关技术要求，且沉渣厚度摩擦桩不大于 20cm，柱桩不大于 5cm，严禁用加深孔底深度的方法代替清孔。4、钢

6、筋笼的制作和吊装 钢筋笼的制作保证主筋顺直，箍筋与主筋联接牢固，成品钢筋笼的尺寸准确，其直径、保护层厚度、主筋间距、箍筋间距及加强箍筋间距的施工误差应符合设计及相关技术规范要求。吊装时保证钢筋笼的垂直度、主筋焊接的搭接长度及焊缝质量均应符合相应规范要求。吊筋的长度应计算准确，其固定还应保证钢筋笼不致于移位。5、灌注水下砼 水下砼灌注前，应确保孔深、泥浆指标、孔底沉渣厚度以及导管悬空均符合要求。灌注混凝土坍落度控制在 18-22cm 左右，且和易性良好，初灌量应保证导管埋深不少于 1m，灌注过程中，混凝土必须连续不断并且每斗混凝土灌注间隔时间尽量缩短，同时还应随时探测砼高度，及时拆除或提升导管，

7、注意保持适当的埋深，导管埋深一般控制在 26m，也可根据实际情况适当加大导管埋深，但不宜大于 10m，防止埋管。最后为保证桩头质量，在桩顶设计标高以上加灌一定高度，增加的高度控制在 1.0m 左右。当砼灌注完毕后，待桩上部砼开始初 4 凝，应解除对钢筋笼的固定措施，保证钢筋笼随着砼的收缩而收缩，避免粘结力的损失。四、常见问题的分析及防治措施 1 缩径 1.1 产生原因 (1)清孔不彻底，泥浆中含泥块较多，再加上终灌后拔管过快，引起桩顶周边夹泥，导致保护层厚度不足。(2)孔中水头下降，对孔壁的静水压力减小，导致局部孔壁土层失稳坍落，造成砼桩身夹泥或缩颈。孔壁坍落部分留下的窟窿，成桩后形成瓶颈。1

8、.2 防治措施 预防缩径的关键是控制泥浆比重，确保泥浆能保持孔壁平衡。(1)使用直径合适的钻头成孔，根据地层变化调整不同的泥浆比重。(2)成孔施工时应重视清孔，在清孔时要做到清渣而不清泥，预防清孔在灌 砼的过程中局部坍塌，导致缩径的产生。2 断桩 2.1 产生的原因 (1)砼拌和物发生离析使桩身中断。(2)灌注中，发生堵塞导管又未能处理好；或灌注中发生导管卡挂钢筋笼，埋导管，严重坍孔，而处理不好时，都会造成桩身严重夹泥，至使砼桩身中断的质量事故。(3)灌注时间过长，首批砼已初凝，而后灌注的砼冲破顶层与泥浆相混；或导管水密性不好，未及时处理，均会在两层砼中产生夹泥现象。5 2.2 防治措施 (1

9、)导管要有足够的抗拉强度，能承受其自重和盛满砼的重量；内径应一致，且内壁须光滑无阻，组装后应有足够的垂直度；控制底管长度，一般不小于 4m。(2)导管在浇灌前要进行试拼，并做好水密性试验。(3)严格控制导管埋深与拔管速度，导管不宜埋入砼过深，也不可过浅。及 时测量混凝土面高度，防止导管拔空。(4)砼拌和物和易性应良好，坍落度确保符合要求。3 桩顶局部冒水、桩身孔洞 3.1 产生的原因 (1)水下砼灌注过程中，导管埋深过大，导管内外砼新鲜程度不同，再加上 灌注过程中上下活动导管过于频繁，致使导管活动部位的砼离析，保水性能差而 泌出大量的水，这些水沿着导管部位最后灌入的、最为新鲜的砼往上冒，形成通

10、 道(即桩身孔洞)。(2)水下砼灌注过程中，砼倾倒入导管速度过快过猛，把空气闷在导管中，在桩内形成高压气包。高压气包在其自身浮力或导管起拔等外力的作用下，在砼 内不断上升，当上升到桩顶附近时，气包浮力与上升阻力接近，在没有外力的作 用下，气包便滞留在桩身内，最终形成桩身孔洞。另外，有一些桩在破除桩头后 桩身内残余的高压气体，因通道打开而顺着桩身的细小缝隙释放出来。这时，常 会携带部分遗留在气包内的水往上冒，出现“桩顶冒气泡”的现象。(3)水下砼灌注时间过长，最早灌入孔内的砼坍落度损失过大，流动性变差，终灌导管起拔后会留下难以结合的孔洞。6 3.2 防治措施 (1)控制导管的埋深，灌注过程中做到

11、导管勤提勤拔。(2)砼倾入导管的速度应根据砼在管内的深度控制，管内深度越深，砼倾入 速度越应放慢。在可能的情况下，应始终保持导管内满管砼，以防止桩身形成高压气包。实际施工中，往往因为导管每次起拔后管内都会形成空管，再次灌注时，桩身形成高压气包就很难避免。因此，应在灌注过程中适当上下活动导管，把已形成的高压气包引出桩身。(3)加适当缓凝剂，确保砼在初凝前完成水下灌注。4 钢筋笼上浮 4.1 产生的原因 砼由漏斗顺导管向下灌注时，产生一种顶托力，使钢筋笼上浮。4.2 防治措施(1)钢筋骨架上端在孔口处与护筒相接固定。(2)灌注中,当砼表面接近钢筋笼底时,应放慢砼灌注速度,并应使导管保持较大埋深,使

12、导管底口与钢筋笼底端间保持较大距离,以便减小对钢筋笼的顶托力。(3)砼面进入钢筋笼一定深度后，应适当提导管，使钢筋笼在导管下口有一定埋深。但注意导管埋入砼表面应不小于2 m，不大于 10m。如果钢筋笼因为导管埋深过大而上浮时，现场操作人员应及时补救，补救的办法是马上起拔拆除部分导管；导管拆除一部分后，可适当上下活动导管；这时可以看到，每上提一次导管，钢筋笼在导管的抽吸作用下，会自然回落一点；坚持多上下活动几次导管，直到上浮的钢筋笼全部回落为止。当然，如果钢筋笼严重上浮，那么这一补救措施也不一定会十分奏效。7（4）控制砼的坍落度，导管底口以上的混凝土坍落度不宜过小。5“烂桩头”5.1 产生的原因

13、 (1)清孔不彻底，桩顶浮浆过浓过厚，影响水下砼灌注时测量桩顶位置的精度。(2)导管起拔速度过快，尤其是桩头直径过大时，如未经插捣，直接起拔导管，桩头很容易出现砼中间高、四周低的“烂桩头”。(3)浇筑速度过快，导致孔壁局部坍塌，影响测量结果。5.2 防治措施 (1)认真做好清孔工作，确保清孔完成后孔口没有泥块返出；在桩长较长的桩内测量砼面时，应控制好测量重锤的重量。当混凝土灌到设计桩顶与地面距离4 m 时，通常可使用竹竿等物来试插砼面。(2)灌注中，当孔口有较浓的泥浆或块流出时，可在孔内插一自来水管，用水稀释泥浆或冲散泥块，减小孔口压力，使混凝土好上翻，同时也便于量测混凝土面，防止短浇桩头。6

14、 灌注砼时坍孔 灌注水下砼过程中，发现护筒内泥浆水位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，即为坍孔征兆。如用测锤探测砼面与原深度相差很多时，可确定为坍孔。6.1 原因分析 (1)灌注砼过程中，孔内外水头未能保持一定高差。(2)护筒底周围漏水；孔外堆放重物或有机械振动，使孔壁在灌注砼时坍孔。8(3)导管卡挂钢筋笼及堵管时,均易发生坍孔。6.2 预防方法 (1)灌注砼过程中，要采取措施来稳定孔内水位，还要防止护筒及孔壁漏水。(2)用吸泥机吸出坍入孔内的泥土，同时保持或加大水头高度，如不再坍孔，可继续灌注。(3)如用上法处治，坍孔不停时，或坍孔部位较深，宜将导管、钢筋笼拔出，回填粘土，重新钻孔。7

15、孔位倾斜 7.1 原因分析 (1)桩机本身未竖直或桩机平台不水平。(2)桩机在钻孔过程中发生不均匀沉降。(3)在进行超深桩作业时，桩机钻杆太细。7.2 预防方法 (1)首先要扩大桩机支承面积，使桩机稳固，并保证钻机平台水平。(2)采取经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后下放钢筋前作井 径、井斜超声波测试。(3)严格按照规范要求先配钻杆。(4)在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使孔正直。8 灌注砼时串孔 8.1 原因分析(1)相邻孔混凝土浇筑完成后，混凝土强度不够。(2)旁边邻孔正在钻进或已成孔未灌注混凝土。9 8.2 预防方法(1)应待邻孔混凝土浇筑完成后，并达到一定抗压强度后下一个孔方可开钻。(2)当有孔待灌注砼时，旁边不宜有钻孔现象或已成孔的桩，如果有，应立即停止并用黏土将孔回填密实。(3)当灌注砼与钻孔非要同时进行时，两孔相距不应小于5m。