钻孔灌注桩的施工和监理

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按照国家相关规范施工没有困难。但施工质量往往达不到要求。如果施工单位能够在施工过程中重视最薄弱的环节并加以加强，就会收到事半功倍的效果。下面对钻孔灌注桩施工过程中影响承载力及施工监理的要点进行分析。

（一）施工监理要点

1、孔的垂直度

钻孔桩的垂直度是保证承载力的重要组成部分。目前，大多数建筑工地不进行垂直度检查。有些单位没有检测设备或根本不知道如何检测。由于孔的倾斜度，某些单元非常耗时。我不想再浪费力气了。如果坡度超标，会改变桩的受力状态，桩头偏移，影响上部结构的质量，严重影响钢筋笼的安放；沙土地层中，孔壁易塌陷，不宜清除泥沙。

为了避免钻孔倾斜，在钻机就位钻孔时，要注意随时检查钻杆的垂直度，发现倾斜要及时纠正。对于地基不平整、土层倾斜分布、土层中夹有大石块或其他硬物的情况，施工前必须做好准备工作。在不平坦地层中钻进时，钻机较重、钻杆刚度较高是有利的。当进入不平坦的硬层、倾斜的岩层或遇到巨石时，钻进速度应设置为较慢的速度。对于处理大石块和坚硬岩石，使用自重式复合牙轮钻头或改用冲击钻头都是有效的方法。工程实践表明，导向装置也是一种简单有效的防止孔倾斜的方法。定孔后修正孔斜度费时费力，而且修孔往往会增加桩的填充系数，最高可达1.6以上。

2. 孔深

在造成严重工程事故的桩基工程中，孔深不到位的例子不胜枚举。孔深测量应成为监理工作的重点。实际操作中应注意的问题包括：

(l)测量不正确，达不到设计深度。一般来说，施工队常用的测量绳一旦浸水就会收缩。有的收缩率可达1cm/lm左右。测量50m的孔会产生0.5m左右的误差。较大的测量误差是由于测量绳容易断裂造成的。它破损后，不知道的人仍然以破损点为起点继续使用，相差往往有几米。使用细钢丝测量绳时，要小心数字刻度松动和错位。完全避免误测的方法是在施工现场或附近地面上设置长度标记作为指导。必须在每个最终孔处取出测量绳进行验证。

(2)钻进岩石的深度不能满足设计要求。这主要是由于地层分布不均匀造成的。例如，岩层呈倾斜状分布或波动变化剧烈，导致判断错误。因此，岩石贯入深度的控制应引起设计、施工和质检部门的共同重视。岩石穿透深度的控制根据钻孔工艺的不同而变化。对于采用反循环技术和冲击钻进的桩，可采用岩样鉴定方法。另外，还需要注意的是，每根桩入岩和最终成孔的岩样最好保留记录，直到工程正常使用、沉降稳定为止。正循环钻孔桩由于无法获得完整的岩石样品，难以确定埋岩深度。更可靠的方法是仔细分析钻孔数据，根据每个钻孔的土层分布情况综合评价场地的地质剖面，然后绘制岩层分布等值线图，并根据等高线图。由于该方法具有一定的随机性，因此应适当提高安全系数。有时需要添加额外的钻孔。在一些缺乏钻孔的控制区域，也可以用钻机更换岩心钻头，直接取岩心进行测定。正向循环过程中使用的方法是困难的。光圈

在湖泊、池塘、沟渠、山谷和洪泛区新沉积的粘土和粉末中钻孔时，容易出现缩孔。特别要注意液体指数IL>0.75的软塑性和流塑性状态的粉质软土层和IL>1.0的泥质软土层的成孔和收缩现象。即处于流塑状态。与孔径相关的质量问题包括：

(l)由于孔径小于规范要求，导致桩的截面减小，承载能力降低，实际上降低了桩的安全系数。

(2)软弱土层一般在地层上部，该段也出现颈缩现象。桩身上部段内力也较大，极易造成桩体因抗压强度不足而损坏。

(3)由于孔径不符合要求，钢筋笼无保护层，桩的抗压、抗弯能力减弱或丧失。防治措施主要是加强孔径检测和控制，提高泥浆质量，提高泥浆比重、粘度和稠度。应适当加大钻头直径，也可采用导向方法处理孔斜。导向器上焊接有一定数量的合金刀片，在钻孔或钻孔时起到扫孔的作用。此外，在容易出现缩孔的土层中施工时，减少空隙时间也是一项非常重要且有效的措施。

4. 泥浆

在钻孔桩施工中，泥浆质量是一个非常重要的因素，无论是对于成孔质量还是桩的极限承载力。目前，绝大多数桩基施工队伍对泥浆质量和泥浆管理缺乏重视。泥浆质量差，造成的后果是：

(1)无法形成护壁泥膜或形成的泥膜附着力差，易脱落，导致孔壁稳定性差。在砂土层中易塌陷，在流塑性粘土层中易收缩。

(2)泥浆稠度高、比重高、含砂量高。形成的泥皮质量差且厚，大大降低了桩的侧摩阻力。

(3)稠浆沉积并粘附在钢筋笼的钢筋上，衍生钢筋与混凝土之间的结合力降低。泥浆比重过大，增加了混凝土水下浇筑的阻力，减小了混凝土的流动半径，导致大部分混凝土骨料堆积在桩心内，而钢筋笼外几乎没有骨料。不仅桩身质量差，桩身质量也差。侧摩擦阻力也难以发挥。有的工程计算承载力超过14000kN，但静载试验在低于5000kN时失败，其中包括泥浆的影响。空气中坍落度为21cm、扩散直径为38cm的混凝土，在水中的坍落度为16.5cm、扩散直径为30.5cm。在比重为1.2的泥浆中，坍落度为14cm，扩散直径为14cm。仅27厘米。因此，泥浆质量的管理绝不是一个小问题。监理必须严格要求施工单位严格按照规范进行控制。

5. 沉积物和淤泥

通常，沉积物和淤泥被混淆在一起。孔底的所有沉积物统称为沉积物。事实上，是有区别的。沉积物是钻机在钻进过程中切削、孔壁塌陷的岩石物质，主要是砂、砾石和碎岩盐等，而沉积物是由于比重较大的劣质泥浆沉淀而引起的。由于空置时间长，一致性高。流塑性混合物通常比沉积物更厚。泥沙和泥沙都在桩底形成弱屏障，会导致端部承载力丧失。淤积的控制主要是改善泥浆质量，减少空隙时间。采用反循环成孔工艺清除沉积物可达到较好的效果，速度可达2~3m/s。是正循环的40倍以上，因此具有较强的携渣能力。为此，可采用正循环成孔和气举反循环清孔技术。此方法只需现场增加一台6m3空压机即可。其成本不高，简单易行，效果良好。使用该方法的关键是控制孔内泥浆面的下降。如果下落速度快、落差大，洞口很容易塌陷。因此，注浆必须持续进行，排渣时间一定要短。实践证明，应用得当，可以大大提高桩的承载力。

无论采用反循环还是正循环成孔技术，在混凝土浇筑前均应注意清孔。填充前泵送约两分钟。一方面，提取一定量的沉积物。另一方面，泥浆的吸力作用使部分泥沙、淤泥上浮，短时间内不会沉降。此时浇筑混凝土时，下落混凝土的巨大冲击力也能将最后残留的泥沙和淤泥溅开，基本可以清除孔底的泥沙。

6.混凝土浇筑

混凝土浇筑是最后也是最关键的一道工序。首先，混凝土必须严格按照设计强度配制。许多施工单位在现场搅拌混凝土。常见问题有： 1）砂石含泥量过高； 2）配料计量不准确； 3）水泥存放不当，受潮。

水下混凝土浇筑由于阻力较大，难以顺利浇筑，因此施工单位往往随意加大水灰比，增大坍落度，以利于混凝土浇筑。结果，混凝土的强度水平严重降低。质量检验和设计人员应加强现场质量监督，不得轻易相信试块的检测结果。

在保证混凝土质量合格的前提下，导管法水下浇筑混凝土质量难以控制的主要原因是：1）不能像上部结构施工那样逐层振捣； 2）由于导管埋设在泥浆和混凝土中，混凝土的填充阻力相当大。填充阻力可以通过以下公式估算：

R=(D2—d2)(l1rw+l2rh)/4(l) 式中，D为桩直径； d为导管直径； rww 为泥浆比重； rh为混凝土重量；

要克服较大的浇筑阻力，保证混凝土桩身质量，必须有相当大的冲击力。冲击力越大，完成每桶混凝土浇筑的时间越短，混凝土桩体越均匀。由于混凝土是由水泥、砂、石配制而成的混合物，不同材质、不同粒径的摩擦系数不同。因此，仅靠静力平衡产生的超压流动缓慢，很容易造成桩心内混凝土粗骨料的堆积。随着半径的增加而减小。如果桩身不平整，就会影响桩的抗压强度。

目前水下混凝土浇筑方法最常见的缺点是：

(l)在向斗内喂料的过程中，混凝土的大部分势能在与斗壁的碰撞中损失掉了。混凝土断续落入管道内，无法形成较大的冲击能，从而使混凝土没有足够的能量。力挤压并向四周扩散，桩的摩擦阻力严重降低。另外，还容易使桩体凹凸不平。

(2)大部分混凝土会反弹，然后落入管道中，很容易造成混凝土离析和管道堵塞。

(3)臂架上下运动缓慢，不能产生大的加速度。因此，落下的混凝土没有足够的超压，导致混凝土在导管附近堆积，形成钟形截面。由于泥浆隔离层不能水平提升，塌陷时泥浆容易滞留在钟形段内，形成泥芯。

(4)由于导管上下移动过于频繁，泥浆沿导管壁不断渗入混凝土中，影响桩混凝土质量。

针对上述缺点，监理应提倡施工单位采用大体积混凝土冲击浇注法。就像桩的初始混凝土浇筑一样，每桶混凝土在一个大桶中积累2至3立方米的混凝土，出口处直接插入导管，然后打开阀门，连续冲击。优点是：

（l）功能大、影响力强。物体的冲击能量与其质量和速度有关。当速度相同时，取决于质量。根据动量原理，可以得到自由落体的平均冲量公式如下：

F=mg[(2h/gt2)0.5+1](2) 式中，m为落体质量； t为动作时间； h为下落物体的高度； g是重力加速度。

假设铲斗的立方体积为2.5m3，混凝土容重为22KN/m3，则m约为5.5t。假设h=30m，t=1.0s，则由式（2）可得F=1872.679kN。平均冲量为混凝土自重的34倍，比之前根据式（l）计算的混凝土浇筑阻力大6倍。实际瞬时脉冲的峰值是平均脉冲的两倍以上。在巨大动量的作用下，保证了混凝土的向上提升力和侧向挤压力，提高了桩的摩擦阻力和桩身混凝土的密度。

(2)第一桶混凝土浇筑冲击力大，泥沙、淤泥被溅走。桩端与承载层能良好结合，保证端部承载力。

(3)浇筑时间短，桩段骨料分布均匀，能保证桩段强度。但采用大体积混凝土冲击浇注法时应注意以下问题：

(l)必须注意排气技术，防止形成空气堵塞，从而妨碍混凝土的填充。铲斗的排料口与导管不能用螺钉连接在一起，否则会造成空气堵塞。应改为插入式连接方式，大桶出料口外径比导管内径小23cm。另外，排放管阀门下方必须焊接比管道外径大2~3cm的法兰。