钻孔灌注桩施工质量控制的关键要点

时间：2024-07-28

周岳

（宁夏地质工程院，宁夏银川 750001）

1 概述

钻孔灌注桩基础是最为常见的桩基础，广泛的应用于高层建筑，尤其是超高层建筑，也广泛应用于大型工业厂房及重型设备基础，同时在基坑支护、滑坡治理、挡墙方面也广泛应用。

钻孔灌注桩采用钻机成孔，取出桩位处的土，插入钢筋笼，灌注混凝土，亦有工艺成孔后先压灌混凝土之后振动插入钢筋笼。常见的钻机成孔方式有：长螺旋钻机成孔、旋挖钻机成孔、反循环成孔、正循环成孔、冲击成孔、锤击沉管成孔等。尽管成孔工艺较多，而且各自有各自的优缺点，本文不对各种成孔优缺点细述，综合各种钻孔灌注桩施工工艺，仅从大类上提炼施工中质量控制上的八个关键控制要点进行详述。

2 钻孔灌注桩施工质量控制的关键要点

2.1 原材料

钻孔灌注桩的原材料主要为混凝土和钢筋，必须严格把控混凝土质量和钢筋质量，使用合格的原材料，必须严格落实“以质量求生存，以质量谋发展”的质量方针。我岩土公司在施工宁夏某集团甲醇项目桩基工程时，采用某砼业有限公司的商砼，该砼业公司未按我方提供的混凝土质量要求添加外加剂，在甲方委托的检测单位经检测商品混凝土中不含外加剂成分，致使我公司蒙受重大经济损失。

因钢筋质量不合格造成桩体质量达不到设计要求的案例也不少，特别是抗拔桩易因为钢筋质量使得抗拔承载力达不到设计要求。例如宁夏某项目，甲方对钢筋品牌要求为八大钢厂，施工单位某公司进场的钢筋经检验不是八大钢厂品牌，所进钢筋被甲方没收并处罚金。

2.1.1 混凝土

为确保成桩质量，要严格履行检查手续，验收进场混凝土的型号和质量，包括必要的资料（水泥出厂合格证、化验报告、配合比报告等），现场负责人对每次进场商砼都要检查混凝土小票上的搅拌时间，根据混凝土观感和工作需要现场随时测试坍落度，保证坍落度数值在180～220mm 范围内方可进行灌注。并应按规范要求现场制作石块，标准养护以备达到龄期后进行检测。严禁使用过期的水泥或不合格的水泥制作混凝土。

2.1.2 钢筋

钢筋在桩基工程中，对桩的抗压和抗拔承载力起重要作用，尤其是抗拔桩，钢筋质量起决定性作用。钢筋应选择正规生产厂家的品牌和型号，钢筋的品种、级别、规格必须符合设计要求。并应按规范对钢筋进行材料送检，合格后方可使用。钢筋笼制作、安装的质量按《建筑桩基技术规范》（JGJ 94-2008）第6.2.5 条规定严格执行。

2.2 桩位放样

测量定桩位是首道工序，先对设计院或者甲方提供的坐标及高程控制点进行校对复核，确保正确并办理书面交接手续，方可放样桩位。所放桩位应牢固可靠，精度符合规范要求，经相关单位复核无误后再进行桩基施工。2019 年10 月3～13 日，我岩土公司施工的某公司空分装置主厂房项目，我公司技术人员测量放点位时直接在CAD版本图纸上提取坐标，未考虑到图纸旋转角度，发生严重错误，项目经理及桩机队施工时，均没有校对复核桩位间距，事故共造成88根桩偏离位置的严重后果。

针对测量放样，正确的做法有以下几点：①首先要保证仪器的工作性能是正常使用状态，仪器必须按测量仪器规定做好年检工作和日常维护工作；②引测的控制点数据和位置必须保证是正确的才能放桩位，桩位放样后应认真校核，采取更换仪器、更换人员重新放样一次复核其准确性。也可以用间接方法复核：如用钢尺测量不同方向桩之间的距离，看是否与设计间距吻合；再如用线或仪器检测同方向桩是否在一条线上。③放样并复核正确后，采取保护措施，施工时随时检查复核桩孔的中心距离是否正确，这一点工作尤为重要，可随时发现问题解决问题。

2.3 成孔垂直

桩身成孔不垂直，其将直接导致钢筋笼和导管无法全部下放到孔底位置，常见的事故是下放不到位，并且刮蹭孔壁致使岩土块掉落在孔中，甚至造成孔壁坍塌。为保证钻孔的垂直，常常先对钻机就位部分地坪进行整平处理，采取可行措施保障垂直精度符合规范要求。以往施工过程中，时而发生桩机队为抢工期或者为了加快节奏多打桩，施工机械的支撑尚不稳定就开始施工，致使后期下放钢筋笼难以下放到位，或者造成导管下放不到位的后果，造成灌桩窝工。同时，所灌注的桩因为垂直度不良，下放钢筋笼过程中摇晃、转动钢筋笼，极易刮擦孔壁产生沉渣，或混凝土夹泥，成桩后竖向受力不好，发生检测试验达不到设计要求的质量事故。今后，随着科学技术的不断发展，桩机愈来愈向自动化控制方向发展，例如，先进的旋挖桩机，可以在控制台直观地自动调校钻机钻杆垂直度和水平度，自动对中孔位，自动显示钻深。

2.4 钻孔深度

桩长一般都是以长度和进入持力层深度双控，无论是端承桩还是摩擦桩，桩长事故往往会对工程质量造成较大影响。成孔阶段的地面标高与桩顶标高常常不在同一标高，地面标高与桩顶标高存在换算关系，换算错误就会造成桩长错误，加深桩长也许只产生经济损失，桩长减短则会产生严重的承载力不够的严重事故。施工前，复核施工机械的高度及钻具的长度等，以确定换算桩孔的钻探深度。施工后，复测成孔的深度，对大直径桩，应在周边选固定物作为参考，测量参考物高程，采用合适方法间接测量桩孔深度。钻孔深度控制的一个难点是如何较准确地确定入岩深度，入岩深度常常是设计图纸标注的主要指标，我们在确定入岩深度时应注意，采取多种方法（包括熟练机手施工经验）确保端承桩或摩擦端承桩桩端达到设计入岩深度。

2.5 泥浆

泥浆在钻孔灌注桩施工中的应用广泛，主要用于地下水位以下灌注桩成孔过程中的护壁和排渣。根据有关统计资料，泥浆护壁灌注桩占灌注桩总量的90%以上。泥浆护壁灌注桩施工中，泥浆的作用非同寻常，对成孔、混凝土灌注质量及基桩承载力都有显著影响。

2.5.1 钻进阶段泥浆质量控制

钻进阶段泥浆的质量意义重大，其一，对钻孔孔壁起护壁保护孔壁稳定作用，其二，循环泥浆作为冲洗液达到循环排出钻渣的作用。若泥浆性能不良，稠度低，将无法形成有效的泥浆护壁，并且，在正循环与反循环钻进工艺中，泥浆循环还起冲洗液携带钻渣的作用，悬浮钻渣携带钻渣的能力大打折扣甚至起不到清渣的功能。因此，对钻进阶段的粘土和泥浆性能指标做以下要求：①粘土指标要求胶体率不低于95%，含砂率不大于4%，造浆率不低于0.006～0.008m/kg；②泥浆性能指标要求相对密度为1.05～1.25，漏斗粘度为16～28s，含砂率小于4%，胶体率大于95%，失水量小于30mL/30min，当钻孔直径大时，可将泥浆相对密度加大到1.25，粘度28s左右。

2.5.2 成桩阶段泥浆质量控制

在灌注成桩阶段，泥浆是二次清孔后的泥浆，此时，要求泥浆要具有良好的物理稳定性，其中的粘土颗粒不会在重力的作用下析水、沉淀。同时，要求泥浆具有良好的化学稳定性和适当合理的相对密度，以及适当的粘度。成桩阶段泥浆指标建议：相对密度1.03～1.10，粘度17～20s，含砂率小于2%，胶体率大于98%。

2.6 钻进速度

钻进速度应根据施工现场的地质条件和采用的钻进工艺进行调整，避免成孔出现缩径、坍塌、埋钻、卡钻等钻进事故。本文以旋挖成孔工艺为例说明如何进行钻进速度控制：当由硬地层钻到软地层时，可适当加快钻进速度；当由软地层钻至硬地层时，要减速慢进；如对塑性较大易缩径的土层，钻孔工作进行时应适当上下往复进行扫孔，防止缩径；对硬塑层地层，应采取快转速钻进，以提高钻进效率；对于砂层，则通过慢转速钻进施工，并适当增加泥浆的相对密度和粘度，采用合理的泥浆配比，钻孔的钻进速度应低于泥浆护壁的形成速度。成孔后应尽快进行后序施工工作。

2.7 清孔

清孔是指清除孔底的沉渣，清孔工作不彻底，就会造成孔底沉渣过多，沉渣过多主要原因有：清孔泥浆相对密度过小或清水置换；钢筋笼吊放未垂直对中，碰刮孔壁泥土坍落沉降到孔底；清孔后等待灌注混凝土时间过长，泥浆离析产生沉淀。

工程实践中常用做法为：采用优质泥浆，改变泥浆稠度清孔，并根据现场情况延长清孔时间，清除孔底沉渣达到规范要求。在清孔工作中常常采用两次清孔。第一次清孔在钻孔施工结束后，第二次清孔在吊放钢筋笼和导管后。清孔工作完成后，要求测定的泥浆指标有三项，即相对密度、含砂率和粘度。灌注之前，孔底沉渣厚度指标：对端承桩不应大于50mm；对摩擦型桩不应大于100mm。清孔后泥浆和孔底沉渣指标均达到合格，立即对桩孔进行混凝土灌注。

清孔工作没有做好，孔底沉渣过厚，造成的事故案例比较多，常见的情况是静载荷试验沉降量较大，给检测单位的误解是桩基承载力不够。另外，沉渣厚度大小也影响侧阻力的发挥，近年来有不少科研单位对此进行研究探索。因此，钻孔灌注桩施工时，对于清孔工作一定要做好，避免出现质量事故。