钻孔灌注桩施工机具的选择及其质量控制

钻孔灌注桩施工机具的选择及其质量控制

作者：兰敬军

来源：《中国新技术新产品》2011年第10期

摘要：钻孔灌注桩在全国范围内的工程项目中得到广泛使用,工艺日趋完善。钻孔灌注桩是桥梁施工中的一项关键性隐蔽工程。施工过程中应根据实际情况选择合适的钻机和施工工艺,编写详细的施工组织设计和技术交底,工前准备工作到位,施工分工明确,密切配合,统一指挥,做到快速、连续施工,并有完善的现场施工记录，避免质量事故的发生。本文针对钻孔混凝土灌注桩的质量问题成因,提出了具体的施工控制措施,保证了灌注水下混凝土的成桩质量。 关键词:灌注桩；机具；质量控制 中图分类号: U443.15+4 文献标识码:A

1 施工机具的选择

施工机具的好坏对能否保证施工质量以及功效的高低起着至关重要的作用。选择好合适的施工机具是实现质量控制的首要条件。泥浆循环回转钻进成孔灌注桩的施工机具主要包括成孔的钻机、泥浆循环设备、钻杆、钻头与保径圈，成桩的导管、料斗、球塞、混凝土拌制与输送设备。

对于有同的地质条件，不同的桩径，其选择使用的成孔机具如钻机、钻杆、钻头有很大差别。选择钻机，首先要看功率和扭矩够不够，因为桩径越大，钻进时切削阻力越大，要求功率和扭矩也越大。钻杆选择则不宜采用过细的钻杆，过细的钻杆其杆内通道小，泥浆循环量受限制，钻进速度慢，沉渣多，成桩质量难以保证，同时钻杆细则刚度小，受压时容易发生弯曲，造成斜孔形状不规则。钻头直径必须保证桩的设计直径，一般比设计桩径小5~6cm，钻头形状应对称，锥尖角度不应小于120度，因为不对称的钻头易产生斜孔锥尖过尖会在孔底产生一个锥形，在其中埋藏大量泥块沉渣，影响桩的承载力。

成桩用设备主要根据桩体的混凝土方量来考虑安排。导管的基本要求是满足混凝土灌注量、接头密闭不漏水不漏气。导管的长度应保证使得导管下口离孔底的距离保持在0.5m左右。为此在施工中必须配有一些小导管，如0.5m，1.0m，1.5m等不同长度。导管的选用除需考虑混凝土的方量，还应导管接头的外径比钢筋笼直径应小100mm以上，以免导管钩带钢筋笼。导管孔口的料斗与吊运混凝土的料斗的容量之和应保证首批灌注混凝土的数量满足导管首次埋置深度（≥1.0米）和填充导管底部的需要。首批灌注混凝土的数量不足会使得先灌入孔内的混凝土大量混杂泥浆，影响桩的质量。

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可见施工机具的控制是泥浆循环回转钻进成孔灌注桩施工质量控制的重要环节，只有应切实把好这一关，才能真正好施工质量。 2 钻孔灌注桩施工质量问题和控制要点 2.1 成孔质量的控制

成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分，其质量如控制得不好，则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等，还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此，在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。

2.1.1 采取隔孔施工程序。钻孔混凝土灌注桩是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。 2.1.2 确保桩身成孔垂直精度。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施。

2.1.3 确保桩位、桩顶标高和成孔深度。在护筒定位后及时复核护筒的位置。严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录。以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。

虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当或在提钻具时碰撞了孔壁，就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大的困难，有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此，在提出钻具后用测绳复核成孔深度，如测绳的测深比钻杆的钻探小，就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题，因其最大收缩率达1.2%，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿后重新标定，并在使用中经常复核。 2.2 导管进水问题

2.2.1 原因。首批混凝土储量不足或是储量足够，但导管口距孔底的间距较大，混凝土下落后不能埋设导管口，以致泥水从导管口涌入。导管密封不严，接头处橡皮垫破裂，或是导管焊缝破裂，水从缝隙中进入导管。由于测深出错，作业中拔脱导管，底口涌入泥水。 2.2.2 控制办法。为了避免进水，作业前要采取相应的预防措施，检查导管密封性及焊缝是否结实，核算初灌量，测导管下水深度。万一进水，应迅速查明事故原因，采取相应对策。

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由上述第一种原因引起的，应立即将导管拔出，用空气吸泥机、水力吸泥机或抓吊清除，也可以用反循环钻机的吸泥泵吸出，或提起钢筋笼，采用复钻清除，然后重新灌注。 若是第二、三种原因引起的，应视具体情况，拔除导管，重新下管，但灌注前应将进入导管内的水和污泥抽出或取出，方可继续灌注混凝土，续灌的混凝土配合比应增加水泥量，提高稠度灌入导管内，灌入前将导管小幅度振动片刻，使原混凝土损失的流动性得以弥补，以后续灌可恢复正常配合比。

若混凝土面在水下不很深，未初凝时，可于导管底部设置防水塞(应使用混凝土特制)，将导管插入混凝土内，导管内装入混凝土后，稍提导管，利用原混凝土将底塞冲开，然后继续灌注。

若如前述混凝土面在水面以下不很深，但已初凝，导管不能重新插入混凝土时，可在原护筒内加设直径稍小的钢护筒，用重压或锤击方法压入混凝土面适当深度，然后将护筒内的水(泥浆)抽出，清除软弱层，再在护筒内灌注普通混凝土至桩顶。

2.3 卡管。在灌注过程中，混凝土在导管中下不去为卡管，有两种情况:

初灌时隔水栓卡管，或由于混凝土本身的原因，如坍落度过小，流动性差，夹有大卵石，拌和不均匀，以及运输途中产生离析，导管接缝处漏水，雨天运送混凝土未遮盖等，使混凝土中的水泥浆被冲走，粗集料集中而造成导管堵塞。

处理办法:可用长杆冲捣管内混凝土，用吊绳抖动导管，或在导管上安装附着式振捣器等使隔水栓下落，如仍不能下落时，则须将导管连同其内的混凝土提出钻孔，进行清理修整(注意不要使导管内的混凝土落入井孔)，然后重新吊装导管，重新灌注。一旦有混凝土拌合物落入孔底，则须按前述方法清除。

机械发生故障或其他原因使混凝土在导管中停留时间过长，或灌注混凝土的时间过长，最初的混凝土已初凝，增大了导管内混凝土下落的阻力，混凝土堵在管内。

其预防方法是，灌注前仔细检查检修灌注机械，并准备备用机械，发生故障时，立即调换机械，同时采取措施，加速混凝土灌注，必要时，可在首批混凝土中掺加缓凝剂，以延缓混凝土的初凝时间。

2.4 成桩质量的控制。为确保成桩质量，要严格检查验收进场原材料的质保书(水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告)，如发现实样与质保书不符，应立即取样进行复查，对不合格的材料(如水泥、砂、石、水质)，严禁用于混凝土灌注桩。

钻孔灌注水下混凝土的施工主要是采用导管灌注，混凝土的离析现象还会存在，但良好的配合比可减少离析程度。因此，现场的配合比要随水泥品种、砂、石料规格及含水率的变化进

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行调整，为使每根桩的配合比都能正确无误，在混凝土搅拌前都要复核配合比并校验计量的准确性，严格计量和测试管理，并及时填入原始记录和制作试件。 参考文献

[1]张世雄，扈其勇.浅谈钻孔灌注桩施工控制[J].山西建筑，2010年09期.

[2]于英梅.桥梁钻孔灌注桩施工质量控制要点之我见[J].中国科技信息，2010年01期. [3]张强，范志涛.提高工程建筑质量的管理措施[J].中国新技术新产品，2010年01期.