中国水利水电第三工程局有限公司—— 钻孔灌注桩胞工工艺及质量控制浅 炎 梁青华孙俊杰宋金平 （中国水电三局有限公司勘测设计研究院） 【摘要】钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点在桥梁及其它工程领 域广泛应用，工艺日趋完善。但钻孔灌注桩属于隐蔽工程，大部分是在水下进行的，影响钻孔灌注桩施工 质量的因素很多，质量检查也比较困难，因此对其施工过程的每一环节都必须严格要求。 【关键词】钻孔灌注桩施工质量控制 １综述 要求，正确进行换算。冲击钻机定位要准确、水 钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性 平、稳固，立好钻架并调整和安设好起吊系统， 强、成本适中等特点，在我国被广泛地应用于桥梁 要求钻盘中心与钻架上的起吊滑轮在一铅垂线 及其它工程领域。因钻孔灌注桩属于隐蔽工程， 上。桩基钻孔时应严格控制钻进速度，钻进速度 且影响钻孔灌注桩施工质量的因素较多，而且控 应与送浆、排渣能力相适应。桩基钻孔施工前检 制难度较大，若忽视就可能产生质量问题，造成 查钻头保径装置、钻头直径，施工过程中对钻头 经济损失和工期延误。根据从事钻孔灌注桩工程 磨损超标的要及时更换。桩基钻孔施工过程中不 施工的经验和体会，为减少钻孔过程中易出现塌 得无故停钻，停钻之前应作好泥浆护壁工作，同 孔、扩孔、水下混凝土灌注中的堵管、钢筋笼上 时将钻头上提至一定高度，防止塌孔。 一浮、桩身缩径、断桩等质量问题发生，对其施工过 桩基钻进冲击过程中，钻进到岩层时应及时 程中每～环节都必须严格要求，对各种影响因素 通知监理及现场管理人员，经验收确认后继续钻 必须全面考虑，如地质因素、钻孔工艺、护壁、 进至终孔深度并详细记录实际地质情况。钻孔达 钢筋笼的上浮、混凝土的配制、灌注等。若施工 到设计标高后，对孔位、孔径、孔深、孔形和孑Ｌ 措施不当，就会引发缺陷桩等质量问题，而对缺 底地质情况等进行检查，例如：孔径ｌｍ，孔位偏 陷桩的处理必须有效，以免对整个工程质量产生 差不大于５ｃｍ，倾斜度不大于１％，孔深必须符合 不利影响。 图纸设计要求。 ２钻孔灌注桩施工工艺 ２．２清孑Ｌ 在钻孔灌注桩施工中，由于地理位置狭小， 钻孔到设计孔深后，检查孔径、孔位、竖直 地质条件不稳定，施工范围内多为杂填土，部分 度并测试泥浆指标，清孔后泥浆指标如下：密度 为粉砂松散土层，河床下障碍物较多，施工难度 １．０３～１．１Ｏｇ／ｃｍ３、粘度１８～２２ｓ、含砂率＜ｌ％。实 较大。 施三检制，施工队初检，质检员和试验室复检， ２．１护筒埋设、钻机定位、钻进 质检员和试验室二次复检监理工程师见证终检。 如发现超标需要通过换浆调整，继续清孔。采用 护筒采用护筒内径上下两端十字交叉法定 泵吸法和气举法，除去沉渣使泥浆指标符合设计 心，通过两中心点，确保护筒垂直。护筒顶面位 要求。清孔时，孔内泥浆面应不低于护筒底脚以 置允许偏差值为５０ｒａｍ，护筒倾斜度允许偏差为 上０．５ｍ，且高出地下水位１．５ ２．Ｏｍ以上。清孔 １％。施工中对护筒口高程与各项设计高程要根据 结束，自检合格后与监理工程师共同进行孔深测 ——水电施工技术２０１１・第１期总第６３期 当浇筑方量与混凝土顶面位置不相符时，应 及时分析原因，找出问题所在，及时处理。混凝 土灌注过程中，密切注意孔口情况，若发现钢筋 量，是浇筑前孔内沉淤的依据，是安装钢筋笼的 前提。 ２．３钢筋笼制作及安装 钢筋笼下设完毕后，需要采用无收缩水文测 绳、标准测锤测沉淤值，若沉渣厚度不满足设计 要求时，孔底沉渣应清除干净，超出控制范围的 笼上浮，应稍作停浇，同时，在钢筋笼上面加压 重物，在不超过规定的间歇时间内继续浇筑。不 符合质量要求的混凝土严禁浇入导管内，另外， 孔口应设置盖板，避免混凝土散落孔内。混凝土 桩孔需要作二次清孔。清孔结束经监理工程师现 场见证，试验室检测泥浆指标符合设计要求后， 监理工程师签发准浇证同意开盘浇筑，立即下设 浇筑导管准备进行水下混凝土灌注。 ２．４混凝土灌注 ２．４．１要求 一般情况下，工程采用泥浆下直升导管法灌 注水下混凝土，混凝土强度等级Ｃ３０三级配，设 计坍落度１８０ｍｍ一２２０ｍｍ，设计含气量＞２．０％， 混凝土入模温度５ ３０℃ 。 ２．４．２灌注 灌注采用隔水胶球法。在导管灌注前，应预 备好足够数量的混凝土方可进行灌注。开始灌注 前，导管内放置略小于导管内径的隔离胶球作为 隔离体。 ２．４．３过程控制 混凝土灌入前试验人员对现场混凝土进行常 规检测，包括坍落度、扩展度、含气量、入模温 度、泥浆温度以及环境温度。整个检测过程质检 人员现场监理工程师见证进行，合格后开始混凝 土灌注，灌注应连续进行，不得中断。混凝土灌 注过程中，导管埋入混凝土的深度不得小于 １．０ｍ，亦不宜大于４．Ｏｍ以便起拔，严禁将导管 拔出混凝土面。每隔５ １５ｍｉｎ测量一次桩孔内混 凝土面深度，并及时填绘混凝土浇筑指示图及混 凝土浇筑量随深度的理论曲线和实际变化曲线， 为导管的拆卸提供依据。 ２ 面上升速度控制在２．Ｏｍ／ｈ以上，事故中断处理应 快速，不应超过相应混凝土的初凝时间。灌注时， 混凝土置换出的泥浆通过泥浆排污水沟排到其它 正在施工的桩孔中或沉淀池，以防止泥浆溢出污 染环境。灌注的桩顶标高应比设计标高高出 １．０ｍ，以保证混凝土强度，多余部分在承台混凝 土施工前凿除，桩头应无松散层。混凝土灌注过 程中，按要求做好详细的记录。 ３钻孔灌注桩施工常见问题处理措施 ３．１导管堵塞 在混凝土灌注过程中随时都有可能发生堵管 现象，主要原因一般有以下几种： （１）导管变形，影响隔水塞通过。 （２）制作的隔水塞不符合要求，直径过大或 过小卡住导管；混凝土灌注离析，粗骨料进入隔 水塞和导管内壁之问被卡住。 （３）初灌时因导管下端距孔底间隙太小，混 凝土流动不畅而堵管。 （４）混凝土坍落度过大，混凝土出现离析， 骨料分离或灌注过程中导管漏水，混凝土受水冲 洗后离析，粗骨料集中在一起而堵管。 （５）混凝土坍落度过小，流动性差，或因停 电等原因暂停灌注时问过长，使混凝土在管内停 留时问过长而失去流动性，从而产生与管壁较大 的摩阻力而堵管。 （６）灌注时间太长，表层混凝土已过初凝时 间，开始硬化。 为了防止情况（１）和（２）的发生，隔水塞 应制作规范，组装导管时要仔细认真检查导管内 壁有无局部凹凸，导管出口是否向内翻转；检查 导管连接处密封用的橡皮垫是否突出内壁。为了 防止情况（４）和（５）的发生，应严格控制粗骨 料规格、混凝土坍落度和拌和时间，保证混凝土 的质量。为了防止情况（６）的发生，应尽量缩短 灌注时间，若暂停灌注，应在保证埋管深度的前 提下经常上下小范围提动导管，以免混凝土失去 流动性堵塞导管。一旦出现堵管，要具体分析其 发生的原因。对于由于混凝土质量、隔水塞等原 因造成堵管，可用粗长钢筋或竹杆疏通管内混凝 土，用铁锤敲振导管处理。由于导管底部距孔底 偏小，混凝土流动不畅发生堵管，可将导管慢慢 提升１．Ｏｍ左右进行抖动，待混凝土流动后，再 将导管下降０．５—０．７ｍ。对于上述方法均无效时及 时拔出导管，重新下设并按处理断桩的办法处理。 ３．２钢筋笼上浮 造成钢筋笼上浮的主要原因如下： （１）混凝土和易性不良。易离析、坍落度损 失大的混凝土，都会使混凝土面上升至钢筋笼底 端时钢筋笼难以插入混凝土而造成上浮，有时混 凝土面已升至钢筋笼上一定高度时，表层混凝土 开始发生初凝结硬，也会携带钢筋笼上浮。 （２）钢筋笼孔口固定不牢，未用电焊进行固 定。 （３）提升导管过猛，不慎挂住钢筋笼造成 上浮。 （４）混凝土面接触钢筋笼底部时，导管埋深 过浅，灌注量过大，混凝土对钢筋笼的上冲力过 大。 预防钢筋笼上浮，关键是要严格细致地下好 钢筋笼，并将其牢固地绑扎或点焊于孔口。下放 导管时，应使导管顺桩孔中心位置而下。在灌注 过程中，当混凝土接近钢筋笼下段时，要徐徐灌 注混凝土，以减少混凝土对钢筋笼向上的冲力。 特别注意导管出口与钢筋笼底口不得齐平，一般 导管出口要低于钢筋笼１．５ｍ。混凝土应严格按施 工配合比配制，保证混凝土坍落度符合要求，灌 中国水利水电第三工程局有限公司—— 注要连续进行，并保证在首批混凝土初凝时间内 完成整根桩的全部灌注工作。 ３．３桩身缩径 造成桩身缩径的原因如下： （１）孔壁粘土的侵入或地层承压水对桩周混 凝土的侵蚀。 （２）灌注过程中孔壁坍塌。 此类问题一般在灌注作业时不易被发现，因 此要注意预防。下放钢筋笼须孔口扶正，慢慢放 入，避免挂拖孔壁引起塌孔。钢筋笼下放完毕检 查孔底沉渣情况，发现沉渣突然增多，则表明孔 壁有失稳垮坍现象，应换用比重为１．５０～ １．７０ｇ／ｃｍ。的稠泥浆护壁，防止进一步垮孔；灌注 中，如发现孔口返水颜色突然改变，并夹有大量 的泥土粗砂返出，说明孔内出现了塌孔现象，应 停止灌注作业，探测孑Ｌ内混凝土面位置，分析塌 孔原因，并提出导管，换用干净泥浆清孔，排出 塌落物，护住孔壁，重新成孔进行成桩；混凝土 灌注完成后验桩发现桩身缩径，如位置较浅，则 直接开挖对缩径部位施工补救，如位置较深，且 缩径严重，则应考虑补桩。 ３．４断桩或夹层 断桩是指桩身混凝土在某一部位出现不连续 或某一部位的混凝土严重变质，致使整根桩承载 力大幅度下降，甚至不能使用。产生断桩的原因 如下： （１）灌注时测深不准或计算错误将导管提升 过高，以致导管底部脱离混凝土层。 （２）灌注作业因故中断过久，表层混凝土失 去流动性，而继续灌注的混凝土顶破表层而上升， 将有浮浆泥渣的表层覆盖包裹，形成断桩。 （３）灌注过程中，混凝土堵管或导管严重漏 水，不得不将导管拔出。 （４）突然停电，机械故障或突降暴雨等无法 预测情况发生，使中途停顿时间太长，不得不将 导管提离混凝土而形成断桩。 ３ ——水电施工技术２０１１・第１期总第６３期 对于断桩关键在于预防。灌注前要对各个作 业环节和岗位进行认真检查，制订有效的预防措 施。灌注中严格遵守操作规程，保证灌注作业连 续紧凑，有条不紊；反复细心探测混凝土面，并 用理论方法计算出混凝土面高度，比较后取混凝 土面低的作为拆卸导管的标准；导管提升应匀速、 平稳、慢慢起升；控制灌注时间在适当的范围内； 要保证设备的正常工作，并有备用设备；要注意 天气预报，合理安排灌注时间。 当灌注过程中导管因上述原因而形成断桩， 如混杂泥浆的混凝土层不厚，能将导管插入并穿 透此层到达完好的混凝土内时，则重新插入导管。 但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥 和抽水的方法吸出。由于不可能将导管内的水完 全抽干，续灌的混凝土配合比应增加水泥量提高 稠度，以后的混凝土可恢复正常的配合比。若混 凝土面在水面以下不很深，且尚未初凝时，可在 导管底部设置隔水塞，将导管重新插入混凝土内， 导管上面再加重量，以克服水的浮力，导管内装 满混凝土后，稍提导管，利用混凝土自身重力将 底塞压出，然后继续灌注。 断桩位置较深，断桩处承受的弯矩不大，且 断桩处以上已灌注混凝土时，可用压浆补强的方 法处理，做法是：①先用小型钻孔机沿桩身钻一 探孔，探明断桩位置，另在探孔不远处，再沿桩 身钻一孔。一个用作进浆孔，另一个用作出浆孔， 孔深要求达到补强位置以下至少１．０ｍ。②高压 水泵向一个孔内压入清水，压力不宜小于０．５～ ０．７ ＭＰａ，将夹泥和松散的混凝土碎渣从另一个孔 中冲出来，直到排出清水为止。③用压浆泵压浆， 第一次压入水灰比为０．８的纯水泥稀浆（宜用 ４２．５水泥），进浆管应插入钻孔ｌｍ以上，用麻絮 填塞进浆管周围，防止水泥浆从进浆管口冒出， 等孔内原有清水从出浆口压出后，再用水灰比 参考文献： 【１】 钻孔灌注桩施工规程 ＤＺ／Ｔ０１５５—９５； 【２】 建筑桩基技术规范 ＪＧＪ９４－２００８； 【３】 客运专线铁路桥涵工程施工技术指南 ＴＺ２１ ３－２００５。 ４ ０．５的浓水泥浆压入；为使浆液得到充分扩散， 应压一阵，停一阵，当浓浆从出浆口冒出时，停 止压浆，用碎石将出浆口封填，并用麻袋堵实。 ④最后用水灰比０．４的水泥浆压入，并增大灌浆 压力至０．７～０．８ ＭＰａ，稳定闷浆２０￣２５ｍｉｎ，压浆 工作即可结束。待水泥浆硬化后，应再作一次钻 孔取芯，检查补强效果，如断桩、夹泥情况排除， 认为合格后，方可交付使用。 ４安全环保 坚持“安全第一，预防为主”的方针，完善 安全生产保证体系，杜绝安全特大、重大事故， 防止一般事故的发生。消灭一切责任事故。行人 经过的坑、洞应设围栏，施工负责人和安全检查 人员随时检查劳动防护用品的穿戴情况，工地生 产人员及现场管理人员、特种作业人员必须持证 上岗。施工现场加强用电管理。危险地点悬挂《安 全标志》规定的标识牌，创建安全生产标准工地。 努力把施工对环境的不利影响减至最低限度，确 保施工沿线景观不受破坏，防止水土流失，江河 水质不受污染，植被有效保护。 ５结语 钻孔灌注桩是一项质量要求高、施工工序多、 在较短时间内连续完成的地下隐蔽工程，因此， 必须认真按程序进行施工，做好施工准备。应按 规程和设计要求，建立各工序的施工管理制度、 岗位责任制、交接班制、质量检查制度、设备和 机具的维护保养制度、安全生产制度等。做到事 事有分工，人人有专责，使施工有秩序地、快节 奏地进行。运用科学、实用的混凝土灌注工艺以 确保工程质量显得极为重要，必须防治在钻孔过 程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质 量问题，保质、保量地完成桩基施工任务。