摘要：本文结合汕头航空有限公司综合业务用房工程对钻孔灌注桩施工工艺及质量控制进行了分析探讨。
关键词：钻孔灌注桩；施工重点；质量控制
一、工程概况
汕头市航空有限公司综合业务用房（图1）是兴建空勤公寓和业务用房，位于汕头市龙湖区金砂路与黄山路交口的西南角。但建筑红线范围内地块较小，两面临市区交通要道，施工场地只能设一处出口，出口设在金砂东路。楼房层高12层，为钢筋混凝土框架结构，配套地下二层车库，建筑占地面积约3160.70平方米，总建筑面积14869.54平方米，本工程±0.00相当绝对高程为2.60米，地基采用钻孔灌注桩桩基础处理。桩数为106根，其中J2a、J2b、J2c桩径Φ800mm，J3、J3a桩径Φ900mm为后注浆施工，总计后注浆工程桩根数为79条。其中，J2a、J2b桩端进入第七层粗砂层，J2c、J3、J3a桩端进入第10层强风化岩层。桩顶相对高程为-8.6米、-9.3米、-9.0米、-8.8m米、-9.4米、-9.2米、-8.7米。
图1
二、施工重点与难点
本工程灌注桩直径为700、800、900，大量桩的钻孔深度超过40m，孔深较深的钻孔灌注桩水下混凝土施工，如何确保成桩质量是施工过程控制的一个重点。根据本工程的地质特点和设计院对灌注桩桩底后注浆的要求，桩底后注浆，桩底二次注浆法，施工中需严格把握注浆量和注浆压力，确保注浆成功。施工现场见图2.
图2
三、桩基础设计概况
本工程采用注浆钻孔灌注桩基础（部分无后注浆），桩J1、J1a、J2、J2a、J2b以第7层粗砂层为桩端持力层，桩长自原地面算起约33～42米，要求桩端进入第7层粗砂层不少于2.0米；桩J2c、J3、J3a以第10层强风化花岗岩层为桩端持力层，桩长自原地面算起约45～53米，要求桩端进入第10层强风化花岗岩层不少于2.0米。桩身混凝土应捣至桩顶标高以上不少于1800，并应确保桩身强度达到设计要求，单桩竖向承载力特征值详见桩表见表1。
四、钻孔灌注桩施工
1、操作工艺
1 .1埋设护筒：对保护孔口位置准确及泥浆液面高度起重要作用，可采用打埋及挖埋等方法。应用粘土填实护筒与护壁之间的缝隙，其偏差不能大于50MM，埋设深度不宜小于1米以上，应用4～8MM厚钢板制作，内径大于钻头直径100MM，在顶部高出地面0.15至0.3米处设置1～2个溢浆口。
1.2钻孔机到达预设位置，保持钻孔机的运行稳定，避免后续钻孔过程中出现位移偏差，同时为了准确控制钻孔深度，在机管上作好标尺，方便施工过程中及时观测及记录。钻孔机就位后用吊线、水平尺检查导杆，让钻杆对准桩位中心。误差在20MM内，钻孔时使钻头向下移动至接触土面后，采用先慢后快方法钻进，以减少钻杆摇晃，并加设导向环控制其垂直度。
1..3钻进成孔及注泥浆：
⑴ 调直机架挺杆，应用位圈对好桩位，启动钻机进行钻进出土，根据土质及地下水实际情况停钻，孔内注入事先调制好的泥浆再继续。
⑵ 为确保成孔质量，根据泥浆实际情况选择钻进速度，一般情况下不宜大于1m/min，松散砂层可以适当提速，但不宜大于3.0m/min。
⑶ 采用原土造浆护壁，根据地质变化情况，适当调整泥浆配合比，根据技术保准处于1.15～1.5范畴。如果成孔在较厚的夹砂土中，可以选择制备泥浆，确保泥浆比重不超过1.2～1.3，同时容易出现塌孔事故的土层中成孔，泥浆的比重适当扩大到1.3～1.5.
⑷ 控制泥浆比重宜采用膨润土，也可采用优质粘土，粘度18-22，含砂率≤8%，胶体率≥90%，并且在施工过程中，实时检测泥浆的含砂率和粘度等指标。
⑸ 到达予定孔深，终孔时应请甲方代表验收孔深，反复校队地质情况，捞取土样、确认终孔后，把钻头提高20～50cm并慢速带转冲孔30分钟后，视察泥浆排出时没有泥块后，才卸钻杆，双方认真做好检查记录，才能进入下道工序施工。
3.2.4清孔和排渣
⑴ 如果粘土或是粉质粘土成孔，应该及时清孔处理，通过孔洞中注入清水，采用原土造浆方法护壁，同时确保排渣泥浆相对密度处于1.1～1.范畴2.
⑵ 如果砂土或较厚的夹砂层中成孔，根据技术标准要求泥浆相对密度处于1.1～1.3范畴；如果是在容易坍孔的土层中成孔，泥浆的相对密度应控制在1.3～1.5。
3.2.5 钢筋笼制作安装：
⑴ 钢筋笼的制作须严格按设计图纸和有关规范进行，焊吊装用吊环，加劲箍，钢筋笼应分批请质监、设计、和甲方进行验收签证后使用。
⑵ 吊放钢筋笼：
a. 钢筋笼下放前，需要将砂浆垫块绑扎好；对准孔位吊放，这个过程中保持匀速下沉，吊直扶稳，待钢筋笼下放到预设位置后，立即固定，避免出现上浮的问题。
b. 钢筋笼吊装安放，采用卷扬机扣住1/4～1/5的钢筋笼长度位置，慢慢起吊提升以防碰撞变形，下放要对正孔位，保持垂直徐徐放下、遇有阻力应转动钢筋笼自由提升或降落到设计位置，用压杆固定于底盘，以防灌注混凝土时钢筋笼的上浮现象。
3.2.6 第二次清孔
当钢筋笼安装完毕，灌注混凝土导管安装后，将导管提离孔底30cm后进行第二次清孔，把你就逐步调到1.20之内，清孔后沉渣应小于5cm，请甲方验收合格后，在30分钟内必须开始灌混凝土。
3.2.7 灌注水下混凝土：
⑴ 混凝土的配制：
a. 根据配合比试验确定，确定最佳的施工配合比，在设计强度基础上提高10%～15%为混凝土的试配强度。
b. 水灰比≤0.6.。
c. 和易性良好，在浇筑过程中，塌落度应控制在16cm～22cm；浇筑初期，塌落度控制在14cm～16cm期间，有助于导管下端混凝土堆形成。
d. 水泥用量大概在350kg/m3～400kg/m3。
e. 含砂率处于45%～50%范畴。
⑵ 水下浇筑混凝土连续和标准施工：
a. 在混凝土中埋设导管底端大概0.8m～1.3m。
b. 采用直径250cm导管进行灌注混凝土施工，进场水泥、碎石、中砂分批抽样送检测试中心检验和物理试验，合格后方能使用，按配合比下料施工、制作的混凝土要有足够的和易性和流动性，塌落度控制在18～22cm，不得任意调整水泥的用量。
c. 导管拼装前应逐根进行检查：有无变形破洞、丝扣是否牢固、有无凸凹、卷铁，防止灌注混凝土时造成人为断桩事故。
d. 浇灌1200落料斗的容量大于2.7m3，1000容量不小于2.1m3，800的容量应大于1.9m3，以满足首次灌注时导管底部埋入混凝土中0.8m以上。开灌前导管管端离孔底保持30-50cm，以便隔水栓排出，隔水栓排出后不得将导管插回孔底。
e. 做好随时拆除或提升导管，导管埋入混凝土时不能小于1m和大于6m，严格禁止把导管底端提出混凝土面，拆除时导管每次需要测量确定标高，确认好导管数量。
f. 水下混凝土在灌注时不能中断，如果发生堵管或进水等现象，应尽快通知相关单位到现场商量对策后才能继续施工。
g. 浇灌混凝土桩完成后，其竖向偏离度不大于1%，轴线位移不大于70mm或D/2。
3.2.8导管的拔除：混凝土浇筑到桩顶后，为了影响混凝土凝固，需要及时拔出导管，确保混凝土上顶标高满足设计要求。
3.2.9插桩顶钢筋：在这个过程中，桩顶的插筋主要是以垂直方向插入，需要锚固长度满足设计标准，同时布设保护层，尽可能规避插斜问题出现。
3.2.10桩基的质量检测
⑴ 桩顶加高的混凝土需要及时凿除，避免桩头钢筋扭曲、弯折，可以使用风镐处理。检测桩顶标高是否满足设计要求，确保桩顶平整、顺滑。
⑵ 桩基检测主要是以动测和超声波检测技术为主，尤其是超声波检测技术不需要解除被检测对象即可获取准确的数据，是一种无损检测方法。
⑶ 加强部门之间配合，样检查每条桩基质量，只有检测质量通过后才可以进行后续施工环节。
四、钻孔桩的质量控制措施
4.1主控项目：
⑴ 加强灌注桩的原材料质量控制，优化混凝土配合比设计，确保混凝土强度和硬度符合工程要求。
⑵ 混凝土实际浇筑量大于等于计算的体积。
⑶ 混凝土浇筑后的及时处理浮浆，促使各项参数符合技术标准。
4.2 允许偏差项目，见表
泥浆护壁回转钻孔灌注桩允许偏差
注：d为桩的直径，H为桩长。
4.3 成孔质量的控制
成孔质量关系到桩基施工质量，倘若没有控制好质量，可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜等情况，达不到设计要求，而且还会影响到桩承载力。因此，要做好成孔施工质量控制时应做好以下几点：
⑴ 采取隔孔施工程序
打入桩和钻孔混凝土灌注桩两者是不一样的，打入桩其桩身具有很高强度，将周围土体挤开，土体对桩会产生被动土压力。而钻孔混凝土灌注桩是先成孔后成桩，通过泥浆来平衡成孔，合理控制桩距规避塌孔问题出现。
⑵ 确保桩身成孔垂直精度
a. 灌注桩的顺利施工是前是钢筋笼和导管施工顺利的前提条件，否则会直接导致这两样无法沉放。为保证精度满足设计要求，应用支承面积扩大措施，勤校核垂直度，并在成孔后进行井径、井斜超声波测试。
b. 确保桩身成孔垂直精度的要点：
①根据检测精准度要求，实施对现场水准控制复测检验。
② 桩位误差复测检验，确保精准度满足设计标准。
③ 检查护筒位置是否合理，保证护筒埋设稳定，并使用粘土充分填实，护筒和桩位之间的偏差≤50mm。
④ 钻孔前期，对钻机磨盘的平整度进行全面检查，以及主钻杆的垂直度是否精准，确保检测结果真实、可靠。
⑤ 如果在雨季需要做好防水措施，避免雨水流入桩孔内；保证桩机牢固，规避成桩孔歪斜问题的出现。
⑶ 确保桩位、桩顶标高和成孔深度. 清孔过程中，必须及补给足够的泥浆，并保持浆面稳定。
4.4 成桩质量的控制
⑴ 加强成桩质量管理，严格检查进场原材料，如各种化验报告、砂石化验报告等，如发货实样与质保书不一样，应立即进行复查，对不合格的材料禁止用于混凝土灌注桩施工中。
⑵ 在成桩过程中，断桩、堵管和夹泥现象较为常见，这就需要在灌注混凝土时严格遵循制度和技术标准控制坍落度和搅拌时间，通常情况下，由于搅拌时间不充分导致混凝土的强度和硬度不符合设计标准，可以采用18cm～20cm混凝土塌落，以便于合理控制土面标高，确保导管在土地埋深控制在2m～4m范围内，≥1m。需要注意的是，在这个过程中，应该结合实际要求优化是公共工艺，提升成桩质量。
⑶ 水下混凝土浇筑质量监控
a. 导管在使用前需要经过球和压水试验，合格后才能使用，接头处需要加密封圈并用丝扣扭紧。
b. 待导管下完后，利用导管进行第二次清孔，在混凝土灌注前须再次用测绳量测孔深、孔底沉渣厚度，符合要求后才能允许灌注。
利用导管进行二次清孔，在混凝土地
c. 水下混凝土面平均上升速度不应小于0.25m/h。浇筑前，导管中应设置球、塞等隔水；浇筑时，导管插入混凝土的深度不宜小于1m。
d. 混凝土灌注时，应检查隔水栓是否放置，首灌注混凝土量应根据孔径进行计算，保证首灌埋管深度大于1m。在混凝土灌注过程中，卸管时须测量混凝土面高度，以控制卸管节数，防止导管拔脱，造成断桩。
e. 检查每根桩混凝土的实际灌注量，充盈系数要求大于1，混凝土顶标高须符合设计要求。
f. 混凝土浇到接近桩顶时，应随时测量顶部标高，以免过多截桩或补桩。
g. 在混凝土灌注过程中，必须抽样检测混凝土塌落度，并在现场对混凝土试块进行见证取样。每条桩取1组试块。
h. 要求施工人员对每根桩都做好施工记录，进行不定时抽查。
五、成品保护
1、钢筋笼在制作、运输和安装过程中，应采取措施防止变形，吊入桩孔内，应牢固确定其位置，防止上浮。
2、灌注桩施工完毕进行基础开挖时，应制定合理的施工顺序和技术措施，防止桩的位移和倾斜。并应检查每根桩的纵横水平偏差。
3、在钻孔机安装，钢筋笼运输及混凝土浇筑时，均应注意保护好现场的轴线桩，高程桩，并应经常予以校核。
4、桩头的混凝土强度没有到达5Mpa时，不得碾压，以防桩头损坏。
六、结束语
本文通过一实际工程项目，系统阐述了钻孔灌注桩的设计及施工要点。实际上钻孔灌注桩在施工时容易受到各种因素影响，为保证质量，需要加强钻孔灌注桩施工过程控制，掌握其施工要点，严格按照相关施工技术标准进行施工，才能最终实现整体质量。
参考文献
[1]杨晖彬，刘涛.钻孔灌注桩“旋挖+冲反”施工工艺特点及质量控制[J].施工技术，2014，43（07）：42-45.
[2]钟仕林，张云，丁静.浅谈混凝土钻孔灌注桩施工工艺与技术控制[J].山西建筑，2015，36（18）：108-109.
论文作者:吴伟鑫
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/23
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