浅谈机械钻孔灌注桩施工要点

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　　摘要：钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要指标，垂直度的检测应该是保证桩身质量的重要环节；在钻孔灌柱桩的施工中，泥浆质量差，会形成如下的不良后果；成孔后孔内混凝土的灌注是最后一道也是最关键的一道工序。
　　关键字：入岩、成孔、沉渣、泥浆
　　一、钻孔灌注桩工艺过程
　　（一）回转钻孔灌注桩施工工艺：钻机就位后，用吊线、水平尺等检查导杆，校正位置，使钻杆垂直对准桩位中心。钻孔时放下钻机，使钻杆向下移动至钻头触及土面时，才开动转轴旋动钻杆，边钻边进边出土。当钻到预定深度后，必须在原深处进行空钻清土，然后停钻提起钻杆。桩孔钻成清孔后，应尽快吊放钢筋，灌注混凝土不要隔夜，灌注混凝土时应分层进行。
　　（二）冲击钻孔灌注桩施工工艺：该施工 法的过程是：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。
　　二、机械钻孔灌注桩施工要点
　　（一）成孔的垂直度
　　钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要指标，垂直度的检测应该是保证桩身质量的重要环节。为避免钻孔倾斜，在钻机就位和钻孔过程中，要随时注意校核钻杆的垂直度，发现倾斜及时纠正。对于地基不均匀，土层呈斜状分布和土层中夹有大的孤石或其它硬物的情形，施工前必须作好准备。在不均匀地层中钻孔时，使用自重大的钻机和刚度大的钻杆则较为有利。进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石时，钻速要打慢档。处理大孤石和坚硬岩石，采用自重大的复合式牙轮钻或换用冲击钻都是有效的方法。导正装置经工程实践表明，也是防止孔斜的简单有效的方法。
　　（二）成孔的深度
　　在施工过程中钻机底盘范围内的地坪标高会发生一些变化，为及时了解准确的钻孔深度，要定时复核底梁标高是否发生变化，并对钻具的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在自然地面上的余尺来校验成孔是否达到设计深度。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密度控制不当，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，有时甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此，泥浆在钻孔桩施工中起护壁和清孔作用，对于施工过程中泥浆的控制指标（粘度测定17～20s；含砂率≯ 6％；胶体率≮90％等）在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制。要选用高塑性黏土或膨润土制备泥浆。还应根据施工机械、工艺及穿越土层情况进行配合比设计。在提出钻具后用测绳复核成孔深度时，为提高测绳的测量精度，在使用前要遇湿后重新标定，并在使用中经常复核。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％。如测绳的测深比钻杆的钻深小，就要重新下钻杆清孔。在施工过程中应采取有效地措施防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象，除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外，还应根据地质资料对不同土层随时调整钻进速度，并绘出钻进成孔时间～深度关系曲线。钻头直径的大小将直接影响桩径的大小，在施工过程中要经常复核钻头直径，如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。成孔后，应认真检查桩孔嵌入持力层深度、岩石强度、沉渣厚度、桩孔垂直度等参数，是否达到设计要求，只要有一项不符合设计要求，就应及时分析解决，由建设单位代表、监理签字认可后，方可进入下道工序。3.5成桩过程中的质量控制
　　（三）孔内的泥浆
　　在钻孔灌柱桩的施工中，泥浆质量差，会形成如下的不良后果：
　　1.形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脱落，导致孔壁稳定性差，在砂性土地层易于塌壁，在流塑状粘土层则易于缩孔。
　　2.泥浆稠度大、比重大，含砂率高，形成的泥皮质量差、厚度大，大大降低桩的侧摩阻力。
　　3.稠浆在钢筋笼钢筋上沉积粘附，导致钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重过大，使得砼水下灌注阻力增大，降低砼的流动半径，使砼骨料大部分堆积在桩芯部位，而钢筋笼外几乎无骨料，不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥。故对泥浆质量的管理决不是个小问题，一定要严格要求施工单位按规范要求严格控制。
　　 （四）孔内的沉渣与沉淤
　　沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间。沉渣的清除采用反循环成孔工艺能达到较好的效果速度能达到2~3m / s. 是正循环的40倍以上，故携渣能力强。为此，可采用正循环成孔，反循环清孔的工艺。此法现场只需增加一台6m3的空压机即可，费用不大，简便易行，效果良好。
　　无论采用反循环还是正循环成孔工节，都应重视砼灌注前的清孔。灌注前抽吸二分钟左右，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥浆的抽吸作用导致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短时间内不会沉淀。此时灌注砼，砼坠落的巨大冲击力还能溅除最后残余的部分沉渣与沉淤，可基本上将孔底沉渣清除干净。
　　（五）混凝土的灌注
　　成孔后孔内混凝土的灌注是最后一道也是最关键的一道工序。
　　 在保证混凝土质量合格的前提下，导管法水下灌注混凝土质量难以控制的主要原因是：不能象上部结构施工那样逐层振捣；由于导管埋在泥浆和混凝土中，混凝土的灌入阻力是相当大的，灌入阻力可按下式估算：R=π(D2-d2) (L1rw+L2rh)/4 式中；D为桩直径；d为导管直径；rw为泥浆重度；rh为砼重度。 要克服很大的灌入阻力保证混凝土桩身质量，必须有相当大的冲击力，冲击力越大，完成混凝土灌注的时间越短，砼桩身越均匀。由于混凝土是由水泥、砂、石子配制的混合料，不同材料、不同粒径则摩擦系数不一样，因此仅靠静力平衡产生的超压力缓慢流淌，则易造成混凝土粗骨料在桩芯堆积，随半径增大而递减。桩身不匀，则影响桩身混凝土的抗压强度和桩的承载能力。
　　目前最常见的水下砼灌注法有如下缺点：
　　1.砼料落入导管中不连续，形不成较大的冲击能量，使砼没有足够的力量向四周挤压、扩散，桩的摩阻力严重降低。此外，还容易使桩身不均匀。
　　2.砼料绝大多数要经过反弹再落入导管，容易造成砼离析和堵管。
　　3.吊臂上下移动速度慢，产生不了大的加速度，因此砼料的下落没有足够的超压，造成砼料的导管附近堆积成钟形断面。由于不能将隔浆层水平顶升，在钟形断面塌落时容易裹入泥浆，造成夹泥芯。
　　4.由于导管上下移动次数过于频繁，使得泥浆不断沿导管壁渗入砼中，影响桩身砼质量。
　　三、机械钻孔桩应重视的几点建议
　　综上所述，为了不断提高建设工程钻孔灌注桩的质量，施工中应从以下几个方面进行严格控制并不断进行研究、改进和提高：
　　 （一）对施工单位钻孔设备钻头的切削性能、泥浆的处理设备等与施工效率和质量有关的机具、仪器等都应进行检查。
　　 （二）不同的施工方法其效率和质量有很大的差异，施工时应从施工方法着手进行预先控制。
　　 （三）认真研究质量检测设备的准确性和可靠性，如大小应变动测的适用范围等。检测结果不准确易引起纠纷，处理不当会降低安全度，留下工程隐患。
　　 （四）提高和完善管理水平，应强调过程控制和事前控制为主，建议拟定系统化的动态管理制度和方法。
　　 （五）健全质量管理制度、提高质量意识，树立质量第一的和预控为主的观念不断更新质量理念。

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