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摘要：近年来泥浆护壁钻孔灌注桩被广泛地运用到基础工程实践中，但在灌注桩施工过程中若发生质量问题将产生严重后果或造成较大经济损失。本文就泥浆护壁钻孔灌注桩在施工过程中可能发生的问题进行分析，并提出保证钻孔灌注桩成桩质量的防范措施，确保基础工程施工质量，供参考。
关键词：泥浆护壁；钻孔灌注桩；施工质量控制
Abstract: in recent years the slurry-supported bored piles are widely applied to the practice of foundation engineering, but in case of quality problems in bored pile construction process will produce serious consequences or cause large economic loss. Was in this paper, the possible problems in the construction process of bored piles is analyzed, and put forward the precautionary measures to ensure the quality of bored piles into a pile, in order to ensure the quality of foundation engineering construction, for reference.
Key words: the mud wall; Bored piles; Construction quality control
中图分类号：U443.15+4文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、引言
在我国，自新中国成立后，大规模的经济建设促进了基础工程在我国的迅速发展并取得了辉煌成就。自20世纪60年代以来，随着工程经验的积累和技术的进步，桩基础尤其是钻孔灌注桩逐步成为我国最广泛使用的深基础，在保证成桩质量及质量检测、提高桩基承载力并减少沉降的工艺措施方面也取得了令人瞩目的成就。特别是近年来我国在长江、黄河等大江大河和近海区域的大型桥梁工程中大量使用了大直径灌注桩，成功地解决了在地质和水文条件极为复杂的条件下修建大型桥梁基础的技术问题。
钻孔灌注樁基础一般位于地下，具有隐蔽性，其施工环境一般较差，所以其施工质量通常较难控制，容易成为建筑体系中的薄弱环节。发生问题时不易发现，纠正起来也十分困难，若出现质量事故造成的经济损失和社会影响将不可估量。所以桩基础施工质量控制应以预防为主，在工程中必须重视并严格控制桩基施工各环节的施工质量。本文就泥浆护壁钻孔灌注桩基础施工过程中几个重要环节的质量控制及岩溶地区钻孔灌注桩施工处理措施进行阐述。
二、泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺及常见质量问题
钻孔灌注桩是通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁施工法和全套管施工法两种。其中泥浆护壁施工艺如下：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。泥浆护壁钻孔灌注桩施工过程中，因自然及施工等原因极易发生钻孔偏斜、坍孔、钢筋笼上浮、桩身缩径、桩身混凝土强度不够、桩身混凝土夹渣或断桩等质量问题。
三、泥浆护壁钻孔灌注桩施工质量控制
1.施工准备阶段的质量控制
在桩基施工开始前，对地质勘探资料和设计文件应进行认真研究。对桩基础持力层厚度变化较大的场地，应适当加密地质勘探孔；必要时进行补充勘探，防止桩端落在较薄的持力层上而发生桩端冲切破坏。为避免孔口高程及钻孔深度引起的误差，在桩基施工前，应认真校核原始水准点和各孔口的绝对高程，每根桩开孔前复测一次桩位孔口高程。开钻前技术人员应验证钻头规格。
2.钻孔垂直度控制
导致钻孔垂直度不符合要求的主要原因包括场地平整度及密实度差、钻机安装不平整及钻进过程发生不均匀沉降、钻杆弯曲、钻杆接头间隙太大、钻头翼板磨损不一、钻进时钻压过高使钻头受力不均等。因此在进行钻孔时首先应对场地进行压实平整；安装钻机时应检查钻机的平整度和主动钻杆的垂直度，钻进过程中应定时检查主动钻杆的垂直度，发现偏差应立即调整；定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换；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，应及时回填黏土，冲平后再低速低钻压钻进；在复杂地层钻进，必要时在钻杆上加设扶整器。
3.钻孔塌孔与缩径防治
钻孔灌注桩施工时产生塌孔与缩径的原因基本相同，主要是由于地层复杂、钻进进尺过快、护壁泥浆性能差、成孔后放置时间过长没有灌注混凝土等原因造成。在进行钻孔灌注桩施工，当穿过较厚的砂层、砾石层时，成孔速度应控制在2m/h以内，泥浆性能主要控制其密度为1.3~1.4g/cm3,黏度为20~30s、含砂率≤6%，若孔内自然造浆不能满足以上要求时，可采用加黏土粉、烧碱、木质素的方法，改善泥浆的性能，通过对泥浆的除砂处理控制泥浆的密度和含砂率。如果没有特殊原因，钢筋骨架安装后应立即灌注混凝土。
4.浇筑混凝土过程中的钢筋骨架上浮控制
在混凝土灌注过程中，为防止钢筋骨架上浮，除保证混凝土的质量，认真清孔外，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌合物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，在其底口高于骨架底部2m以上时，恢复正常灌注速度。
5.桩身混凝土强度控制
桩身混凝土施工过程中，极易发生桩身混凝土强度不够或产生离析现象，主要原因可能是施工现场混凝土配合比控制不严、搅拌时间不够、砂石水泥等原材料质量差、灌注时方法不当等。施工时务必把好进场砂石水泥等原材料质量关，控制好施工现场混凝土配合比，掌握好搅拌时间和混凝土的和易性，严控灌注高度等，严防桩身混凝土离析和强度偏低的情况发生。
6.桩身混凝土夹渣或断桩防治
引起桩身混凝土夹泥或断桩的原因主要有四个方面：一是初灌混凝土量不够，造成初灌后埋管深度太小或导管根本就没有进入混凝土；二是混凝土灌注过程拔管长度控制不准，导管拔出了混凝土面；三是混凝土初凝和终凝时间太短，或灌注时间太长，使混凝土上部结块，造成桩身混凝土夹渣；四是清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多，混凝土灌注过程中砂粒回沉在混凝土面上，形成沉积砂层，阻碍混凝土的正常上升，当混凝土冲破沉积砂层时，部分砂粒及浮渣被包入混凝土内，严重时可能造成堵管事故，导致混凝土灌注中断。
为此，在进行混凝土灌注时导管的埋置深度宜控制在2~6m之间。混凝土灌注过程中拔管应有专人负责指挥，并分别采用理论灌入量计算孔内混凝土面和重锤实测孔内混凝土面，取两者的低值来控制拔管长度，确保导管的埋管深度≥2m。单桩混凝土灌注时间控制在1.5倍混凝土初凝时间内。
7.桩顶混凝土质量控制
桩顶混凝土容易发生的主要质量问题是桩顶混凝土不密实或强度达不到设计要求，其主要原因是超灌高度不夠、混凝土浮浆太多、孔内混凝土测定不准。对于桩径≤1000mm的桩，超灌高度不小于桩长的4%。对于桩径＞1000mm的桩，超灌高度不小于桩长的5%。对大体积混凝土的桩，桩顶10m内的混凝土应适当调整配合比，增大碎石含量，减少桩顶浮浆。
8.灌注过程因故中断的处理
混凝土灌注过程中，由于地质状况差，特别是含有流砂层和淤泥层，以及导管突然脱落等事件时，如果处理不及时有可能会产生断桩问题。在施工过程若发生此类问题时，技术人员应当机立断采取相应措施补救，在采取补救措施后仍无法恢复正常灌注的情况下，可采用如下方法进行处理：
（1）若刚开灌不久，孔内混凝土较少，可拔起导管和吊起钢筋骨架，重新钻孔至原孔底，安装钢筋骨架和清孔后再开始灌注混凝土。
（2）迅速拔出导管，清理导管内积存混凝土和检查导管后，重新安装导管和隔水栓，再按初灌的方法灌注混凝土，待隔水栓完全排出导管后，立即将导管插入原混凝土内，然后便可按正常的灌注方法继续灌注混凝土。值得注意的是该法处理过程必须在混凝土的初凝时间内完成。
（3）拔除钢筋骨架，待已灌混凝土强度达到C15后，先用同级钻头重新钻孔，并钻除原灌混凝土的浮浆，再用φ500钻头在桩中心钻进300~500mm深，然后再按新桩的灌注程序继续灌注混凝土。
9.岩溶地区钻孔施工质量控制
我国的岩溶分布较广，尤其是碳酸盐类岩溶，在西南和东南地区都有分布，其中贵州、云南、广西等省区最为发育。在岩溶地区施工，首先要对岩进行施工勘探，探明其特性，以便明确施工方法，同时加强检测力度，确保桩基质量。当溶洞位置偏向孔位一侧，钻至溶洞顶板0.5~1.0m时，需边钻进边向孔内抛填部分片石，重锤轻击，小冲程慢钻进通过，以防孔位偏斜。当溶洞底板岩面起伏较大时，需投入黏土石块，将孔底填平，用十字形钻头小冲击反复冲捣，慢慢穿过；待通过该层后，逐渐增大冲程和冲击频率，形成一定孔深后，再进行正常钻进。当溶洞位于钻孔正下方时，钻至溶洞顶板0.5m左右时，通常采取减小冲程和悬距，重锤轻击方法慢慢通过，保证孔形及孔径，以防卡钻。对于空洞、半充水（静水）溶洞采取注水方式或护筒跟进方式，防止孔内泥浆突然流失，造成塌孔埋钻。总体来说在岩溶地区进行钻孔灌注桩施工应根据施工中具体情况，因地制宜地选用施工处理措施。
四、结束语
钻孔灌注桩以其承载力大、造价低、沉降变形小、适用性强、施工速度快、占地少、相邻干扰少等优点，被广泛地应用于工程桥梁基础。但钻孔灌注桩成桩环节多，施工技术复杂，施工质量不易控制。因此作好桩基础的施工质量控制是控制好整个建筑物质量控制的关键，桩基础的施工质量控制应以预防为主，并根据不同情况采取针对性措施进行控制，确保施工质量。
参考文献：
[1]《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ-2008），中华人民共和国住房和城乡建设部，2009
[2]《基础工程》吴兴序主编，成都：西南交通大学出版社，2007
[3]《桩基工程手册》编写委员会，桩基工程手册，北京：中国建筑工业出版社，1995
[4]《土木工程施工手册》（上册）徐伟、苏宏阳、金福安主编，北京：中国计划出版社，2003
关键词：泥浆护壁；钻孔灌注桩；施工质量控制
Abstract: in recent years the slurry-supported bored piles are widely applied to the practice of foundation engineering, but in case of quality problems in bored pile construction process will produce serious consequences or cause large economic loss. Was in this paper, the possible problems in the construction process of bored piles is analyzed, and put forward the precautionary measures to ensure the quality of bored piles into a pile, in order to ensure the quality of foundation engineering construction, for reference.
Key words: the mud wall; Bored piles; Construction quality control
中图分类号：U443.15+4文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013)
一、引言
在我国，自新中国成立后，大规模的经济建设促进了基础工程在我国的迅速发展并取得了辉煌成就。自20世纪60年代以来，随着工程经验的积累和技术的进步，桩基础尤其是钻孔灌注桩逐步成为我国最广泛使用的深基础，在保证成桩质量及质量检测、提高桩基承载力并减少沉降的工艺措施方面也取得了令人瞩目的成就。特别是近年来我国在长江、黄河等大江大河和近海区域的大型桥梁工程中大量使用了大直径灌注桩，成功地解决了在地质和水文条件极为复杂的条件下修建大型桥梁基础的技术问题。
钻孔灌注樁基础一般位于地下，具有隐蔽性，其施工环境一般较差，所以其施工质量通常较难控制，容易成为建筑体系中的薄弱环节。发生问题时不易发现，纠正起来也十分困难，若出现质量事故造成的经济损失和社会影响将不可估量。所以桩基础施工质量控制应以预防为主，在工程中必须重视并严格控制桩基施工各环节的施工质量。本文就泥浆护壁钻孔灌注桩基础施工过程中几个重要环节的质量控制及岩溶地区钻孔灌注桩施工处理措施进行阐述。
二、泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺及常见质量问题
钻孔灌注桩是通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁施工法和全套管施工法两种。其中泥浆护壁施工艺如下：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。泥浆护壁钻孔灌注桩施工过程中，因自然及施工等原因极易发生钻孔偏斜、坍孔、钢筋笼上浮、桩身缩径、桩身混凝土强度不够、桩身混凝土夹渣或断桩等质量问题。
三、泥浆护壁钻孔灌注桩施工质量控制
1.施工准备阶段的质量控制
在桩基施工开始前，对地质勘探资料和设计文件应进行认真研究。对桩基础持力层厚度变化较大的场地，应适当加密地质勘探孔；必要时进行补充勘探，防止桩端落在较薄的持力层上而发生桩端冲切破坏。为避免孔口高程及钻孔深度引起的误差，在桩基施工前，应认真校核原始水准点和各孔口的绝对高程，每根桩开孔前复测一次桩位孔口高程。开钻前技术人员应验证钻头规格。
2.钻孔垂直度控制
导致钻孔垂直度不符合要求的主要原因包括场地平整度及密实度差、钻机安装不平整及钻进过程发生不均匀沉降、钻杆弯曲、钻杆接头间隙太大、钻头翼板磨损不一、钻进时钻压过高使钻头受力不均等。因此在进行钻孔时首先应对场地进行压实平整；安装钻机时应检查钻机的平整度和主动钻杆的垂直度，钻进过程中应定时检查主动钻杆的垂直度，发现偏差应立即调整；定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换；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，应及时回填黏土，冲平后再低速低钻压钻进；在复杂地层钻进，必要时在钻杆上加设扶整器。
3.钻孔塌孔与缩径防治
钻孔灌注桩施工时产生塌孔与缩径的原因基本相同，主要是由于地层复杂、钻进进尺过快、护壁泥浆性能差、成孔后放置时间过长没有灌注混凝土等原因造成。在进行钻孔灌注桩施工，当穿过较厚的砂层、砾石层时，成孔速度应控制在2m/h以内，泥浆性能主要控制其密度为1.3~1.4g/cm3,黏度为20~30s、含砂率≤6%，若孔内自然造浆不能满足以上要求时，可采用加黏土粉、烧碱、木质素的方法，改善泥浆的性能，通过对泥浆的除砂处理控制泥浆的密度和含砂率。如果没有特殊原因，钢筋骨架安装后应立即灌注混凝土。
4.浇筑混凝土过程中的钢筋骨架上浮控制
在混凝土灌注过程中，为防止钢筋骨架上浮，除保证混凝土的质量，认真清孔外，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌合物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，在其底口高于骨架底部2m以上时，恢复正常灌注速度。
5.桩身混凝土强度控制
桩身混凝土施工过程中，极易发生桩身混凝土强度不够或产生离析现象，主要原因可能是施工现场混凝土配合比控制不严、搅拌时间不够、砂石水泥等原材料质量差、灌注时方法不当等。施工时务必把好进场砂石水泥等原材料质量关，控制好施工现场混凝土配合比，掌握好搅拌时间和混凝土的和易性，严控灌注高度等，严防桩身混凝土离析和强度偏低的情况发生。
6.桩身混凝土夹渣或断桩防治
引起桩身混凝土夹泥或断桩的原因主要有四个方面：一是初灌混凝土量不够，造成初灌后埋管深度太小或导管根本就没有进入混凝土；二是混凝土灌注过程拔管长度控制不准，导管拔出了混凝土面；三是混凝土初凝和终凝时间太短，或灌注时间太长，使混凝土上部结块，造成桩身混凝土夹渣；四是清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多，混凝土灌注过程中砂粒回沉在混凝土面上，形成沉积砂层，阻碍混凝土的正常上升，当混凝土冲破沉积砂层时，部分砂粒及浮渣被包入混凝土内，严重时可能造成堵管事故，导致混凝土灌注中断。
为此，在进行混凝土灌注时导管的埋置深度宜控制在2~6m之间。混凝土灌注过程中拔管应有专人负责指挥，并分别采用理论灌入量计算孔内混凝土面和重锤实测孔内混凝土面，取两者的低值来控制拔管长度，确保导管的埋管深度≥2m。单桩混凝土灌注时间控制在1.5倍混凝土初凝时间内。
7.桩顶混凝土质量控制
桩顶混凝土容易发生的主要质量问题是桩顶混凝土不密实或强度达不到设计要求，其主要原因是超灌高度不夠、混凝土浮浆太多、孔内混凝土测定不准。对于桩径≤1000mm的桩，超灌高度不小于桩长的4%。对于桩径＞1000mm的桩，超灌高度不小于桩长的5%。对大体积混凝土的桩，桩顶10m内的混凝土应适当调整配合比，增大碎石含量，减少桩顶浮浆。
8.灌注过程因故中断的处理
混凝土灌注过程中，由于地质状况差，特别是含有流砂层和淤泥层，以及导管突然脱落等事件时，如果处理不及时有可能会产生断桩问题。在施工过程若发生此类问题时，技术人员应当机立断采取相应措施补救，在采取补救措施后仍无法恢复正常灌注的情况下，可采用如下方法进行处理：
（1）若刚开灌不久，孔内混凝土较少，可拔起导管和吊起钢筋骨架，重新钻孔至原孔底，安装钢筋骨架和清孔后再开始灌注混凝土。
（2）迅速拔出导管，清理导管内积存混凝土和检查导管后，重新安装导管和隔水栓，再按初灌的方法灌注混凝土，待隔水栓完全排出导管后，立即将导管插入原混凝土内，然后便可按正常的灌注方法继续灌注混凝土。值得注意的是该法处理过程必须在混凝土的初凝时间内完成。
（3）拔除钢筋骨架，待已灌混凝土强度达到C15后，先用同级钻头重新钻孔，并钻除原灌混凝土的浮浆，再用φ500钻头在桩中心钻进300~500mm深，然后再按新桩的灌注程序继续灌注混凝土。
9.岩溶地区钻孔施工质量控制
我国的岩溶分布较广，尤其是碳酸盐类岩溶，在西南和东南地区都有分布，其中贵州、云南、广西等省区最为发育。在岩溶地区施工，首先要对岩进行施工勘探，探明其特性，以便明确施工方法，同时加强检测力度，确保桩基质量。当溶洞位置偏向孔位一侧，钻至溶洞顶板0.5~1.0m时，需边钻进边向孔内抛填部分片石，重锤轻击，小冲程慢钻进通过，以防孔位偏斜。当溶洞底板岩面起伏较大时，需投入黏土石块，将孔底填平，用十字形钻头小冲击反复冲捣，慢慢穿过；待通过该层后，逐渐增大冲程和冲击频率，形成一定孔深后，再进行正常钻进。当溶洞位于钻孔正下方时，钻至溶洞顶板0.5m左右时，通常采取减小冲程和悬距，重锤轻击方法慢慢通过，保证孔形及孔径，以防卡钻。对于空洞、半充水（静水）溶洞采取注水方式或护筒跟进方式，防止孔内泥浆突然流失，造成塌孔埋钻。总体来说在岩溶地区进行钻孔灌注桩施工应根据施工中具体情况，因地制宜地选用施工处理措施。
四、结束语
钻孔灌注桩以其承载力大、造价低、沉降变形小、适用性强、施工速度快、占地少、相邻干扰少等优点，被广泛地应用于工程桥梁基础。但钻孔灌注桩成桩环节多，施工技术复杂，施工质量不易控制。因此作好桩基础的施工质量控制是控制好整个建筑物质量控制的关键，桩基础的施工质量控制应以预防为主，并根据不同情况采取针对性措施进行控制，确保施工质量。
参考文献：
[1]《城市桥梁工程施工与质量验收规范》（CJJ-2008），中华人民共和国住房和城乡建设部，2009
[2]《基础工程》吴兴序主编，成都：西南交通大学出版社，2007
[3]《桩基工程手册》编写委员会，桩基工程手册，北京：中国建筑工业出版社，1995
[4]《土木工程施工手册》（上册）徐伟、苏宏阳、金福安主编，北京：中国计划出版社，2003