钻孔灌注桩的工程质量控制

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上海锦惠建设集团有限公司  周益民

 

  随着建筑业的发展,钻孔灌注桩以其对各种地质条件广泛的适应性和施工时对周围建筑影响小等优点,在中、高层建筑中,一直得到广泛应用,特别是大直径钻孔桩的使用,能适应建筑物单桩单柱承载力大的要求。但因其施工工艺较复杂,任何环节出了问题,都会直接影响桩的质量,降低其承载力,最终影响工程质量和施工工期,是值得基础施工有关人员注意重视的一个问题。

 

  从钻芯取样抽检发现,钻孔灌注桩主要的质量问题是桩身松散、入泥、桩底沉渣过厚、断桩等。从施工开挖来看,主要的质量问题是桩径缩小、露筋等,出现这些质量问题的主要原因是施工中泥浆的使用、清孔、水下砼的配制和浇注等施工环节未得到充分重视,只要在施工过程中控制以下几个方面,就能够基本保证桩的质量。

 

  一、泥浆的控制

 

  钻孔灌注桩主要靠泥浆的静压力来平衡土对孔壁的压力,泥浆在钻孔灌注桩施工中,占有重要地位,直接影响桩的质量。对于不同的土质情况,对泥浆的稠度要求有所不同,泥浆过稀,钻进速度虽可加快,但对护壁不利,可能造成塌孔;泥浆过稠,会使钻进速度减慢,并使泥皮过厚。在粘土中成孔时,只需注入清水,以原土造浆护壁。循环泥浆的比重控制在1.1~1.3/立方厘米,在砂土和较厚的夹砂层中成孔时,应预先制备泥浆或在孔中投入1~2立方厘米大小的粘土块造浆,泥浆比重控制在1.2~1.3/立方厘米。在砂卵面层或容易塌孔的土层中成孔时,泥浆比重应控制在1.3~1.5/立方厘米为宜,必要时在泥浆中加入适量的膨润土或0.3%的纯碱。这对于改善泥浆的质量,效果极为明显。在施工中,要经常检查泥浆比重,施工管理人员要具备观察泥浆质量的能力。如果泥浆含砂量过大,粘度不足,泥浆的护壁效果不好,就要想办法降低泥浆的含砂率,提高泥浆的粘性。具体办法可以采取将从孔内流出的泥浆先经过沉淀池沉砂后,再循环使用,使泥浆的含砂率控制在10%以下。因此,通过对泥浆的控制,可以有效地预防孔径缩小,塌孔等问题的出现。

 

  二、沉渣厚度的控制

 

  钻孔灌注桩承载力达不到要求,多为孔底沉渣过厚造成。规范规定:当桩以摩擦力为主时,沉渣允许厚度不得大于300毫米;当桩以端承力为主时,沉渣允许厚度不得大于100毫米。钻孔灌注桩的沉渣厚度宜控制在50毫米以内,沉渣少,嵌岩密实,有利于减小桩在长期荷载下的最终沉降量,以及减小整个建筑的不均匀沉降。为了控制沉渣厚度达到规定要求,必须经过认真清孔来得以实现。如果采用泵吸反循环清孔,目前施工中常用的6BS砂石泵,额定排量为18立方米/小时,导管内径250毫米,满负荷时冲洗液上反流速达2.0/秒。该泵启动后,泵入管内的真空度可达-0.07mpa,足以排出100毫米以下的沉渣。其速度快,清孔干净,一次清孔就能达到要求,建议有条件的施工队应优先采用。如果采用正循环清孔,就要经过二次清孔。第一次清孔是在终孔后提起钻头20~30厘米,钻机空转而不进尺,让钻头扫孔底,并向钻杆内连续不断地打入泥浆,用密度为1.05~1.1/立方厘米的新鲜泥浆将钻孔中密度大的泥浆置换出来,排出泥浆无泥团或粗大颗粒时方可。第二次清孔是在安放钢筋笼后,将泥浆管直接接到导管上,让泥浆在泥浆池与井孔中循环。目的是降低泥浆中的含砂率,并将泥浆再次调稀到密度为1.1/立方厘米左右。第二次清孔结束时,必须测定孔底沉渣厚度,要求沉渣厚度小于50毫米时方能灌注水下混凝土,否则,必须继续清孔,直至合格为止。

 

  三、混凝土工程的控制

 

  在混凝土浇灌前必须做好一切准备工作,因为灌注前准备工作做得不充分,会造成中途停灌,如果时间过长,是造成钻孔灌注桩断桩的主要原因。因此,开灌前对起吊设备要严格检查,还应保证混凝土的连续供应。对大直径的灌注桩,如果一台搅拌机供料不足,就要考虑增加搅拌机,或使用商品混凝土。

 

  在灌注桩浇灌前要放置好钢筋笼和导管,钢筋笼的制作要求钢筋分布均匀,钢筋焊口牢固可靠,并在沉放前绑扎好钢筋的保护层垫块。钢筋笼下吊时,不要碰撞孔壁,要采取措施让其沿孔中心垂直插入,以免造成孔壁塌落。导管安装要保证导管不漏水对变形的导管和损坏的橡皮垫不能凑合使用,拧导管节间螺丝时,用力要均匀,橡皮垫要放平顺。如果导管安装不合格,特别是灌注桩的底部,水压力较大,钻孔内的泥浆一旦进入导管,大部分水泥浆随泥浆飘浮游荡,使混凝土转变成砂、石子和沉淀物的混合体。这是造成灌注桩砼松散、断桩的原因,而这一点又往往在施工过程中被忽视。

 

  每个工程在开工前都要根据设计要求做好混凝土的配合比试验。对水下灌注混凝土的材料和配合比一般要求是:优先采用早强、和易性和保水性好、干缩性小的普硅水泥、中粗砂、5~40毫米连续级配的碎石。混凝土含砂率一般采用40%~50%,水灰比采用0.5~0.6较好,水泥标号不低于425号。混凝土拌和机中卸出后到进入导管时的坍落度要严格控制,一般以18~22为宜。由于混凝土在泥浆中灌注和养护,其实际配制强度宜比设计强度提高10%~15%。为了确保浇灌顺畅,配制好的混凝土还应具有良好的和易性和流动性。

 

  保证首灌成功对控制灌注混凝土桩的工程质量极为重要。首灌混凝土根据桩径的大小,通过计算来确定选择料斗的容积。首批混凝土的用量应保证首灌后混凝土埋管1~2米,在浇灌前应在料斗底先放0.2~0.4立方米流动性大的水泥砂浆,其作用是用来冲开孔底的残余沉渣,并使后灌进的砼与桩孔内护壁的泥浆有一个隔离层。为了提高首灌混凝土的冲击力和排淤能力,浇灌前必须安装隔水塞。灌注桩砼要连续浇筑,特别是对大直径的桩更要注意,并缩短浇灌时间。在施工过程中升降导管的幅度不可太大,如大幅度抽拔管容易造成砼体冲刷孔壁,导致孔壁下坠或塌孔,桩身入泥,这种现象在砂层厚的地方比较容易发生。

 

  综上所述,要控制钻孔灌注桩的工程质量,关键是人的素质,再配上较好的设备,强调现场管理人员要有高度的责任心,24小时跟班作业,经常抽测泥浆的质量情况,及时解决施工现场中的操作技术问题。浇灌时要监控材料的正确使用,对可能发生问题的部位提早预防,并作适当处理,尽量减小工程质量事故的发生,从而控制钻孔灌注桩的工程质量。

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