【摘 要】桩基工程是建筑工程的的基础，保证其施工质量意义重大。钻孔灌注桩作为桩基施工中广泛应用的施工技术，其施工质量的控制一直是重难点。本文结合工程实例，指出了其中有效的质量控制措施，以确保钻孔灌注桩的施工质量，可为类似工程提供参考借鉴。
【关键词】建筑工程；基础工程；钻孔灌注桩施工；质量控制
引 言
随着我国工程建设事业的蓬勃发展，钻孔灌注桩由于单桩承载能力高、适应性强、成本适中、施工速度快、占地少等优点，在建筑基础工程中应用广泛。然而，钻孔灌注桩属于隐蔽工程，是一项复杂的系统工程，施工环节较多，且施工工艺特殊和复杂，有很多不可预见性，质量较难控制，而且它的施工质量的好坏对桩的承载力影响很大。因此,为了确保钻孔灌注桩的施工质量，保障主体建筑安全，我们有必要对钻孔灌注桩施工过程进行严格的控制。
1 工程概况
某建筑工程采用混凝土钻孔灌注桩进行施工，桩径为800mm，1000mm，桩基为嵌岩桩，强风化碎块状，入岩1倍D，桩身混凝土强度等级为C35，坍落度为180～220mm。其中地下2层，地上18层，本工程上部结构3F～18F层高均5m，1F高度为8.55m，2F高度为5.3m，建筑总高度93.9m。本工程中控制钻孔灌注桩的施工质量是施工成功的关键。只有在施工中保证每道工序的施工质量，才能对桩身整体质量有效地控制。下面就从如何保证每个重要工序的施工质量，来分析怎样控制钻孔灌注桩的施工质量。
2 钻孔灌注桩施工介绍
钻孔灌注桩施工使用正循环旋转钻孔机进行造孔、泥浆护壁、钢护筒锁扣，吊下钢筋笼，使用吊车和混凝土输送泵进行混凝土浇筑成桩作业。钻孔灌注桩可以分为:干作业法钻孔灌注桩、泥浆护壁法钻孔灌注桩、套管护壁法钻孔灌注桩。(1)施工准备:选择钻机、钻具、场地布置等。桩机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。安装打桩机的基础如果不稳定，施工中易产生打桩机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基，中心位置和正确的安装钻孔机，对有钻塔的打桩机，先利用桩机的动力与附近的地笼配合，定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证桩机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。(2)施工过程:平场地、铺设工作平台、安装桩机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、防导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。
3 钻孔倾斜控制措施
3.1 孔壁存在孤石
基础施工期间，孔桩在现场容易遇到孤石，在处理孤石时可采用“填、冲、抓”的工序，结合实际施工条件与环境，主要采用简式颗粒钻头的“填、钻、冲、抓”或钻孔爆破的“填、钻、爆、冲、抓”或定向聚能爆破的“爆、填、冲、抓”等施工方法钻进孤石。
填:在常规钻进遇到孤石以后，先将其产状、形状及大小查明清楚，之后将相同大小和硬度的粘土、片石填充进去，高度一般比孤石面高0.3～0.5m。或者是采取破岩的方法，将适量的C30水泥胶砂浆液注入进去，让孤石面变得平整，这是开展冲击钻或回转钻必须做好的工序。
钻(爆):完成填石工序以后，若是孤石较大，钻石时可下筒状钢粒钻头，在孤石上钻出环状自由面，通常钻入0.8～1.2m，不能取心，避免钻具被挤夹。根据破岩理论，为加速破坏岩体，需加大岩石自由面，钢粒破岩除了能够加速孤石解体以外，还能够形成规则状圆型孔桩，不必修孔。或是通过潜式钻机在孤石面钻出多个小孔，根据桩径大小确定实际孔数，一般为6～8个钻孔，钻入深度约为1/3的孤石厚度，钻完一孔后将炸药装填进去，之后各钻孔都以导爆索起爆法将孤石炸裂。若是孤石较小，位置与产状都适宜冲击钻进，则不需要进行该工序。
冲:下冲击钻头冲碎孤石，冲入软岩约为2.0～3.0m，控制冲程约为0.5～1.0m，冲程应避免较高，防止孔底产生较大震动，避免出现坍孔事故。在冲击期间要控制好泥浆稠度，结合现场状况将适量水泥和粘土投入孔内。
抓:通过冲抓锥抓掉被冲击后的孤石小块，当40～50cm的孤石碎块沉入软岩后，则无法被击碎，所以不能继续进行循环钻进，需要抓取，此过程应注意避免冲抓锥爪子与孔壁残余孤石相碰撞，避免出现滚石卡钻和冲抓锥抓空的问题。若是孤石较小并为浅孔桩，则采取冲击钻钻进成孔，在孔壁内挤入孤石碎块，不需要进行冲抓锥“抓”这个工序。
3.2 地质情况突变
将岩层走向确定下来，之后选用锯末、纯碱、黏土等回填材料，把钻孔回填到计算确定的高程处，静置一段时候再继续施工。若孔中心偏差在20cm以下，静置1～2h后再恢复钻孔，而孔中心偏差在20cm以上的，要结合实际状况静置，时间通常在2h以上，在地层沉积稳定后继续进行钻孔施工。在穿过倾斜岩层的时候，应使用复合式牙轮钻、冲击钻等自重较大的器械，并降低钻孔速度。
3.3 砂层不均匀
(1)夹砂层为易塌孔地质。钻孔灌注桩钻进过程中发现的平均厚度为3.0m的粉砂层有“空隙大、渗透性好、内聚力小，对外力反应灵敏，在微弱动水或外力作用下易产生移动，丧失稳定”的特性。若钻孔灌注桩在钻进过程中未采取确当的处理措施就会破坏土体本身的应力平衡，形成塌孔。本工程在施工过程中发现粉砂层后未采取合理的处理措施是造成塌孔的主要原因。(2)泥浆性能指标不满足要求本工程采用普通粘土为原料制配泥浆，经现场检测，泥浆的性能指标基本满足规范要求。泥浆的性能指标决定了泥浆能否形成均质、致密的泥皮，避免形成水土流失通道，造成土体失稳。本工程钻孔灌注桩在施工过程中，浆液与孔中的粉质粘土及粉砂等混合后在泥浆池中沉积，使浆液逐渐变稀，这也是造成塌孔的原因之一。
根据上述分析，采取围堰筑岛和在钻孔灌注桩上游5.0m处打φ1.0m降压井，以保持钻孔过程中孔内水位高于地下水位1.5m以上；改用钠基膨润土泥浆护壁，充分利用膨润土泥皮形成速度快、自我修复性和高膨胀性的特点；同时在施工过程中，经常检测浆液性能指标，及时进行浆液补充；当土层变化时，应相应增加浆液性能指标的检测次数。同时考虑到由于地质条件的变化，粉砂层的极限摩阻力大于粉质粘土的极限摩阻力，即可提高钻孔灌注桩的桩侧阻力；但塌孔后导致桩侧孔壁变松软，降低了桩侧阻力。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为安全考虑，将原设计桩长加长1.5m，即钻孔灌注桩伸入第④层(粘质粉土层)3.0m。
3.4 桩身垂直度控制
成因分析:(1)现场施工场地平整度和密实度差，造成钻机安装不平整或钻进过程发生不均匀沉降，导致钻孔过程中钻孔偏斜。(2)机械配置的钻杆弯曲、钻杆接头间隙太大，造成钻孔过程中钻孔偏斜。(3)钻头翼板磨损不一，钻头受力不均，造成钻头偏离方向。(4)钻进时遇软硬土层交界面或倾斜岩面时，钻压过高使钻头受力不均，造成钻头偏离方向。
控制措施:(1)对经回填处理的施工场地进行二次压实、平整，弥补一次回填、平整施工时遗留的场地缺陷；必要时还需在雨季配备足够厚度为10cm以上的钢板，以备铺垫。(2)安装钻机时要严格检查钻机机座的平整度和主动钻杆的垂直度，钻进过程应定时检查主动钻杆的垂直度，发现偏差应立即调整。(3)定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现间题及时维修或更换。(4)在软硬土层交界面或倾斜岩面处钻进，应低速低钻压钻进。发现钻孔偏斜，应及时回填粘土，冲平后再低速低钻压钻进。(5)在复杂地形钻进，必要时在钻杆上加设扶整器。
4 入岩控制
4.1 入岩与孤石的区分
灌注砼桩施工时，设计图纸常常要求桩端的持力层为岩石且必须进入该岩层一定深度。岩层深埋地下，情况极其复杂，判断是否进入持力层不仅重要而且有一定难度。如果判断不准，不仅是影响工程造价，还将会对单桩承载力产生影响，甚至造成工程的结构安全隐患。首先认真进行钻孔记录，详细了解钻进情况。根据现场观察，桩基入岩后往往钻进较平稳，不会出现跳钻、别钻现象，钻进速率在强风化层中一般为20～50cm/h，在中风化层中为<20cm/h。钻进速率一般与桩机型号及钻头种类、钻头磨损程度有关。在另一方面，要对那些岩石样本(钻进返渣)进行较为细致的检查。对于一般的强风化层岩样，在棱角方面没有那么尖锐，大多的形状一般为次棱和次圆形，大致的粒径大致为5到12cm，但是，就其硬度而言，是相对来说较低的，同时，在矿石方面，其风化蚀变相对来说会变得更强，甚至也会频繁出现一些石英与长石的颗粒物；在中风化层岩样方面，一般的形状一般是棱角形与刃角形，大致颗粒是3到8cm，这方面硬度较高，但是矿物较新。对于碎石层岩样来说，组成成分较为杂。在发生桩深变化时，可以通过应用钻芯取样的方法来进行鉴定，这种方法同时也可以应用于在甲方对持力层时不顺畅的情况下，也可以进行应用这种方法来进行鉴定。
在判断岩石是孤石还是基岩的情况，在判别钻孔时是经常会用到的，但有一个相对较为简单的发展，便是在进行钻探时，可以深入到原探孔孔地标高的部分，然后再与原钻探资料相比较来辨别所遇岩石是否是孤石。但在很多情况下，由于资金以及时间的局限，可能在一些方面就难以进行更深一步的钻探，这时，可以通过钻孔资料来进行相应的辨别，第一步要根据相关的钻孔资料，有些孤石在进行埋藏时，可能残积土或者一些很薄的残积土就会遇到较为新的岩石。一般情况下，风化时，首先就是要经过分解阶段的，从而可以使岩石的矿物颗粒的比表面积逐渐增大，从而加强水与周边氧以及二氧化碳的接触，从而使分解作用不断得到增强，在这个过程中，是先要涉及表层，然后在深入到内部，所以，风化的特征也就呈现的风化力度是从强到中再到弱的情况。但是，在穿过一些较薄的残积土时甚至是未见的，也不符合相关的规律，这是一种异常现象，因此，也是应该去进一步考虑到孤石的因素，然后对比相应的钻孔的高度，如果两者相差悬殊，并且不在同一平面以及坡面上，便应该对这些不同于寻常的现象进行探明。
4.2 入岩施工要点
4.2.1 旋挖钻机的钻进。在工程中，根据岩石的地质情况，在岩石面上的土层上，可以通过相应的挖掘机以及来进行挖孔，同时根据相应的泥浆护壁的情况来进行成孔的工艺，而在岩石的下部，还要通过采用一些用破岩以及钻头来如岩。在这个时候，护筒的泥浆面应该在地下水位的1m之上。在进行钻机开动时，在每斗应该钻进500到1000mm，同时，也要及时补充一些已经准备好的泥浆。在到达指定高度时，应该通过继续补充相应的泥浆，从而使液面更加的稳定，并且要隔一段时间来再重新钻一次，并且根据土层的变化的，来进行分析和记录。
4.2.2 清孔。在这一方面，通过用用气举反循环法进行，以免使沉渣变多而增大工作量，同时，在这个过程中，也要不断地进行清孔，才能使得成渣厚度可以达标。
4.2.3 水下混凝土浇灌。首批灌注混凝土的数量应能满足导管初次埋置深度和填充导管底部间隙的需要。在进行工作时，要首先注意用起重机来对混凝土进行浇灌，并且要保证导管下口大孔底的距离符合相应的标准，应该在300到500mm，在埋入混凝土的注面应该大于1m。才能更好地去保证混凝土的灌注高度。
4.3 针对卡钻的解决措施
原因:在使用冲击钻进行施工的时候，有时会有梅花孔的现象，在进行钻头冲击是容易被卡住，一旦有一些碎片或者工具调入其中，便容易使钻头卡住；在一些长护筒倾斜时，容易使下端造成变形，从而容易与卡头卡在一起；如果处理的不及时，很容易在焊接时使得钻孔直径变小，更容易发生卡钻；一些石块体积仍然较大，也容易出现卡钻的情况；还有一些情况，由于施工进度太快，容易顶住孔壁，产生卡钻。
对策:当使用梅花孔卡钻时，可以先松绳然后再将钻头提出，找准相应的障碍物的位置，并且要通过松和吸的方法；将地质情况进行更好的展示；同时，也可以用滑轮组来进行强行拉出，也可以应用另一种方法即是千斤顶。
注意:保证大绳的坚固性，防止事故的出现，同时应该备注安全绳来对钻头进行加固；对于枕木垛，从而远离孔口，避免压力过大。
5 结语
综上所述，在建筑工程施工中，钻孔灌注桩是一个非常常用的施工技术，并且效用高，不过在实际应用中，具有复杂性、系统性的特征，需要施工人员的重视，掌握好钻钻孔灌注桩的施工技术和加强质量控制，严格控制每一道施工程序，以不断提高其施工质量，真正发挥钻成孔灌注桩的应有效果，从而保证工程整体稳定性和安全性，为建筑使用者提供更加可靠和舒适的建筑环境，推动建筑行业的持续稳定发展。上文是钻孔灌注桩施工质量控制的一些技术措施，可对出现紧急情况的应对提供一点参考。
参考文献
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[3]单梓. 建筑施工过程中钻孔灌注桩的质量控制[J]. 黑龙江科技信息，2015，07：171.
论文作者:林楚雄
论文发表刊物:《低碳地产》2016年10月第20期
论文发表时间:2016/11/24
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