钻孔桩施工技术的控制分析

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　　摘要：现代建筑由于建筑用地越来越宝贵, 所以不断向空间扩展, 建筑物的高度不断增加，这就对建筑物的基础提出了更高的要求,。钻孔灌注桩是以岩层作为力层、或由于桩身较长、摩擦力增大， 所以承载力比浅基要大得多，符合高层建筑的要求所以在中小城市应用得越来越广泛， 本文就对钻孔灌注桩施工的主要技术控制进行分析。
　　关键词：钻孔桩；塌孔；灌注；技术；
　　1 前言
　　 钻孔桩一般可适用于任何土层, 施工噪音低、无震害, 施工机具简单, 操作方便,施工成本相对较低, 承载力较高。因属非挤土类型的桩, 在饱和软土地区施工中, 能有效保护邻周建筑物及地下管线的安全。随着钻孔机具的发展, 其桩径和桩长也可随设计要求进行调整。
　　 尽管钻孔桩有诸多的优点, 但由于施工水平及水文、地质机械故障等诸多原因,都可能使施工质量得不到保证, 严重可能影响灌注桩承载力的正常发挥。因此, 必须加强在钻孔桩钻孔及混凝土灌注施工前的充分准备和施工过程中的质量监控。
　　2 钻孔桩施工中要解决的问题
　　2.1 塌孔问题
　　 塌孔是钻孔桩施工中经常遇到的问题。建筑物所处的水文地质、地表河流及交通道路的影响, 施工中护筒的埋设、进度的快慢、扩孔清孔等施工个别环节的欠妥, 均可造成塌孔。施工要预防为主, 减少或消除塌孔。
　　 塌孔的预防及处理: 松软土层、流沙层、河流、靠近既有行车的线路、公路等地表环境复杂的条件下, 要考虑加长护筒。选用较大比重、粘度、胶体率的优质泥浆。塌孔严重的对桩孔要进行回填再钻。
　　2.2 泥皮问题
　　 钻孔灌注施工过程中多以泥浆来防护桩孔周壁。桩浇注是通过导管灌入混凝土,置换出桩孔内泥浆。因而桩身混凝土与土层之间还夹有泥浆形成的泥皮, 影响桩侧摩阻力的发挥, 所以在施工过程中, 应注意以下几点: 施工前做好施工准备, 施工中加快施工速度, 尽量缩短成孔时间; 保证泥浆的质量, 对不能自行造浆或造浆质量较差的土层可采用高塑性黏土或澎润土进行人工造浆; 成孔至设计标高后要进行扫孔以消除泥皮问题。
　　2.3 清孔问题
　　 混凝土灌注前, 孔底往往存在一定厚度的沉渣, 它不仅影响基桩底端阻力的发挥, 同时对基桩桩侧摩阻力的正常发挥也有影响, 从而影响基桩竖向承载力的发挥。规范对孔底沉渣厚度有一定控制要求: 端承桩≤100mm; 摩擦端承桩≤100mm; 摩擦桩≤300mm。
　　 根据以往的施工经验, 对孔深小于50m,建议采用泵吸反循环清孔工艺进行清孔, 如清孔测量后与浇灌水下混凝土的时间间隔超过一小时,护壁泥浆将会含有一定厚度的沉积,需要进行第二次清孔。
　　2.4 水下灌注混凝土
　　 钻孔桩水下混凝土灌注质量是影响基桩承载力的主要因素, 因此水下混凝土灌注的工作是整个钻孔灌注桩技术控制工作中最重要的环节之一。
　　 ( 1) 水下灌注混凝土的配合比。钻孔桩具有混凝土灌注量大, 灌注深度深等特点,因此在灌注过程中, 混凝土在导管内落差较大, 会产生混凝土离析现象, 所以为保证水下灌注混凝土质量, 应适当增加水泥用量, 以增强混凝土的和易性, 在搅拌混凝土时, 要核对剂量设备, 检查混凝土的现配合比, 验看其是否与设计配合比相符。并对材料的过磅计量情况进行仔细的复核检查,还应记录混凝土的拌合情况, 控制混凝土的塌落度。塌落度宜在18～22cm 之间。并对同一配合比的混凝土, 每台班或每100m3须制备不少于一组的混凝土, 并做好编号与详细记录。
　　 ( 2) 首灌。首灌是水下混凝土灌注的关键环节, 直接影响到成桩质量及竖向承载力, 因此在保证首灌体积满足规范要求的前提下, 还需保证混凝土的质量及泥浆上翻的顺畅。初次灌注混凝土的体积质量必须经过计算确定, 以保证完全排出导管内的泥浆。并使导管出口处混凝土面高于导管出口深度不小于1.0 m, 以防止泥浆卷入混凝土中。初灌混凝土量可按下式计算:
　　 V=h1×π( d/2) 2+HcA
　　 试中: d―导管直径m; Hc―首次混凝土要求浇灌深度m; A―钻孔的横截面积m2; hi―当钻孔内混凝土达到Hc 时,导管内混凝土于导管外水压平衡所需要的高度m; hi=Hwρw/ρc。其中: Hw- 首次浇筑混凝土顶面到钻孔口的高度m; ρwW―钻孔内泥浆kg/m3;ρc―浇灌混凝土的密度kg/m3。
　　 ( 3) 水下混凝土灌注中气囊的消除。水下混凝土灌注施工中, 由于上部后续混凝土倾泻太快, 而导管内的空气还未来得及完全排出, 便被混凝土全部封存在导管中部, 即导管下部, 上部均为混凝土, 而中部为空气, 这就产生气囊。气囊的形成大大减少了混凝土的压力, 严重时会阻断混凝土的下落, 中断混凝土灌注, 形成断桩。即使气囊不大, 没有阻断混凝土下落, 也会随混凝土被压入桩身, 在完全封闭的情况下不可能排出。便会残留于桩身混凝土中, 使混凝土空隙增大, 密度减少及产生孔洞, 直接影响钻孔桩的质量。
　　 气囊的危害是显而易见的, 施工中必须防止气囊的产生, 严格控制混凝土进入漏斗的速度, 应慢速倾倒并且使混凝土先接触漏斗底, 使混凝土沿漏斗底的坡度滑入导管内, 把导管作为混凝土下落和排气的共同通道, 气囊便能得到有效控制。
　　 ( 4) 浮笼的加固。在钻孔桩水下混凝土灌注施工中, 钢筋笼上浮也是经常遇到的问题, 通常的钢筋笼出现浮笼的概率比较小。当混凝土灌至与钢筋笼底接触的瞬间,此刻钢筋笼的受力突然改变, 这是最易产生浮笼的一个原因; 其次就是当导管距离钢筋底最近的时候, 此时混凝土灌注所产生的压力全部作用于此范围内。当此压力大于钢筋笼自身重力和加在钢筋笼上的荷载时, 钢筋笼就会上浮, 产生浮笼现象。施工中要有针对性的采取有效的措施, 防止浮笼现象, 其浮笼高差应满足规范要求。
　　 具体措施是: 第一, 当钢筋笼下放到设计高程以后, 应将其固定于稳固的物体上。如工作平台。这样当钢筋笼受力上浮时, 其必须克服钢筋笼自身的重力和外部产生的外力, 减少浮笼的机率。第二, 要准确掌握钢筋笼底所在位置和混凝土的灌注高度,当混凝土灌注至钢筋笼底附近时, 应在不提拔导管的条件下, 使混凝土将钢筋笼尽量多埋入其中, 可有效地克服因第一个原因形成的浮笼。第三, 当导管底接近钢筋笼底时, 如果钢筋笼的外力是靠工作平台给予, 则在此阶段应尽量减少提拔导管, 让混凝土及导管的重力作用于钢筋笼, 等钢筋笼埋入混凝土中有足够的高度以后, 在提拔导管, 以保证钢筋笼不上浮。
　　 ( 5) 混凝土灌注。灌入水下混凝土施工保证工程质量的关键。混凝土浇灌要连进行, 不得中断。一般控制在4～6 小时内浇筑完毕. 中间如有间歇应控制在15min以内, 以保证混凝土的均匀连续形。
　　 水下混凝土浇灌时要使钻孔内混凝土保证均匀上升, 浇灌速度一般为30～35m3/h; 导管的提升速度应与混凝土的浇灌速度相适应, 规范要求导管埋入混凝土内2～6m, 严禁导管提出混凝土面。在浇灌混凝土过程中, 要随时探锤测量混凝土面的实际标高, 计算混凝土的上升高度, 掌握混凝土面与导管下出口的相对位置, 统计混凝土的浇灌量, 及时做好记录。孔桩浇注完毕后依据混凝土浇灌量划出灌注曲线, 该曲线显示孔桩在钻孔到浇灌过程中是否有塌孔和缩径存在, 掌握孔桩孔径的变化便于采取对策和提出解决办法。
　　 特别注意当导管离地面10m左右时,由于高度减小压力降低, 排挤混凝土置换桩孔内泥浆的压力减弱, 为保证导管内混凝土顺利下落, 在上拔导管时, 易将导管拔出混凝土层面, 引起局部桩身混凝土受到泥浆洗刷, 混凝土中水泥被泥浆带走造成局部混凝土强度下降, 因此施工技术人员要加大对导管测控的次数, 避免出现此类现象。
　　 钻孔内混凝土应浇灌到设计桩顶标高0.5m 以上或规定的高度时才能停止浇灌,以保证桩顶标高以下的混凝土质量。
　　 在灌注混凝土过程中, 还应该注意混凝土灌注时间, 因为初灌混凝土的初凝易造成返浆不顺、堵管、卡管等事故。所以对于混凝土灌注时间超过6 小时以上的桩,要注意添加缓凝剂。
　　3 结论
　　 钻孔施工及水下混凝土灌注施工主要常见有塌孔、泥皮、沉渣过厚、气囊及浮笼等现象; 选用较大比重, 粘度, 胶体率的泥浆及加长护筒防止塌孔; 缩短成孔时间至水下混凝土灌注时间间隔, 及时扫孔、清空, 是解决泥皮及沉渣的主要手段; 水下混凝土灌注施工首灌是关键, 全过程测控记录是顺利浇注的保证; 混凝土从漏斗口导管必须慢速倾倒, 使导管混凝土下沉同时排出气体, 防止形成气囊; 给钢筋笼加以外力, 是解决浮笼的办法。

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