钻孔灌注桩的施工及监理.doc

钻孔灌注桩的施工及监理 提要 本文从施工及监理的角度，较为详尽的阐述了钻孔灌注桩的施工技术及质量监理的要点，并对现阶段设计中存在的问题提出了个人意见。关键词钻孔灌注桩监理施工设计探讨一引言近几年，随着大批高层建筑及高等级公路的建设，作为基础承力普遍采用的一种形式钻孔灌注桩，在现阶段的施工中得到了广泛应用。但在施工过程中因工艺落后、地下施工，情况不明确等原因仍存在较多问题，本文着重从工程实践及监理的角度，对钻孔灌注桩的主要问题进行探讨。二施工监理与工程管理按照国家现行有关规范施工并不存在什么困难，然而施工质量却常常达不到要求，如施工单位在施工中能对最薄弱的环节予以关注，予以加强，就能收到事半功倍的效果。下面对钻孔灌注桩施工中影响承载力及的施工监理的要点作一剖析。（一）施工监理要点1.孔的垂直度钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要一环，目前绝大多数的施工现场不检查垂直度，有的单位没有检查设备或根本不知道如何检测，有的单位则因测孔斜费时费力不愿多此一举。斜率超标，桩的受力状态被改变，桩头偏位，影响上部结构质量，严重影响钢筋笼的安置；在砂土类地层中孔壁极易塌孔，沉渣不宜清除。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，钻机自重大、钻杆刚度大较为有利。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。终孔后再发现孔斜纠正起来费时费力，且修孔常使桩的充盈系数增大，最大达1.6以上。2.孔深在恶性工程事故的桩基工程中，孔深不到位的例子很多，对于孔深的量测应是监理工作的重点，实际操作中应注意的问题有：(l)测量有误达不到设计深度。一般施工队常用的测绳一经水泡就会出现收缩现象，有的收缩量可达 lcmlm左右，测50m的孔就会产生0.5m左右的误差。更大的测量误差是由于测绳易断引起的，断了以后不知道的人仍以断处为起点继续使用，往往可差数米。采用细钢丝测绳要当心数标松动错位。彻底避免误测的办法是在施工现场或附近地面上设置长度标记作为准绳，每次终孔一定把测绳拿去核实。(2)钻孔入岩深度达不到设计要求，更多的是由于地层分布不均匀，如岩层分布成倾斜状或起伏变化剧烈导致判断失误。因此入岩深度的控制应引起设计、施工和质检部门的共同重视。入岩深度的控制因钻孔工艺不同而有所区别。反循环工艺和冲击钻成孔的桩，可采用岩样鉴别法。此外，还需注意每个桩的入岩和终孔的岩样最好留样备案，直至工程使用正常，沉降稳定。正循环工艺成孔的桩由于取不到完整岩样确定嵌岩深度很困难。较可靠的办法是认真分析钻探资料，根据各钻孔土层分布情况综合评判场地地质概况，然后做出岩层分布的等高线图，按等高线图确定成孔深度。因本法有一定的随机性，应适当加大安全系数，有时尚需适当补充钻探孔，在某些缺少钻孔的控制区域，也可用钻机换取芯钻头直接取岩芯判定。正循环工艺采用的方法难度大。3.孔径在湖、塘、沟、谷与河漫滩地段新近沉积的粘性土和粉士中钻孔容易出现缩孔现象。尤其要重视液性指数 IL0.75呈软塑状态和流塑状态的粘性土而在 IL1.0 呈流塑状态的淤泥质软土层成孔缩孔现象更不可避免。与孔径有关的质量问题有：(l)由于孔径小于规范要求，桩的截面缩小，承载能力降低，实际上降低了桩的安全系数。(2)软弱土层一般都在地层上部，缩颈现象也发生在此段，而桩的内力也是上段大，容易造成桩身抗压强度不够而破坏。(3)由于孔径达不到要求，导致钢筋笼无保护层，桩的抗压弯能力削弱或丧失。防治的主要措施是加强对孔径的检测与控制，提高泥浆质量，增大泥浆比重和粘性及稠度。钻头直径应适当加大，也可采用处理孔斜的导正器法，在导正器上焊一定数量的合金刀片，在钻进或起钻的过程中起扫孔作用。此外在易于产生缩孔的土层中施工，减少空孔时间也是非常重要和有效的措施。4. 泥浆在钻孔灌注桩的施工中，无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥，泥浆质量都是相当重要的因素。目前桩基施工队伍绝大多数缺乏对泥浆质量和泥浆管理的重视，泥浆质量差，其后果是：(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，导数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。有的工程计算承载力为14000kN以上，而静载试验不到5000kN就破坏，其中就有泥浆的影响。在空气中坍落度为21cm、扩散直径为38cm的砼，在水中坍落度下降为16.5cm、扩散直径为30.5cm，而在比重为1.2的泥浆中，坍落度则为14cm，扩散直径只有27cm。因此，对泥浆质量的管理决不是个小问题，监理一定要严格要求施工单位按规范要求严格控制。5.沉渣与沉淤一般把沉渣与沉淤混为一谈，凡是孔底的沉积物统称沉渣，实际上是有区别的。沉渣是钻孔过程中钻机切削和孔壁塌落的岩士，主要是砂、砾石和碎岩硝等，而沉淤则是比重大、稠度大的劣质泥浆由于空孔时间过长沉淀而成的流塑状混合物，沉淤的厚度往往大于沉渣，沉渣与沉淤均在桩底形成软弱隔层，能导致端承力丧失殆尽。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23ms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，气举反循环清孔的工艺。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。采用该法，关键是控制好孔内泥浆面的落降，落降快、落差大则易塌孔，因此补浆要跟上，而且抽渣时间要短。实践证明，应用得当，桩的承载力能大幅度提高。无论采用反循环还是正循环成孔工艺，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。6.砼灌注砼灌注是最后一道也是最关键的一道工序。首先必须严格按设计强度配制砼。许多施工单位都是现场搅拌砼，其常见问题是：1)砂石的含泥量偏大；2)配料的计量不准确；3)水泥保管不善受潮。水下砼灌注由于阻力大不易流畅灌入，于是施工单位常随意加大水灰比，增大塌落度便于砼灌注，结果砼的强度等级严重降低。质检和设计人员应加强现场质量监理，决不能轻易相信试块的试验结果。在保证砼质量合格的前提下，导管法水下灌注砼质量难以控制的主要原因是：1)不能象上部结构施工那样逐层振捣；2)由于导管埋在泥浆和砼中，砼的灌入阻力是相当大的， 灌入阻力可按下式估算：R=(D2d2)(l1rw+l2rh)/4(l)式中， D为桩直径；d为导管直径； rww为泥浆重度；rh为砼重度； 要克服很大的灌入阻力保证砼桩身质量，必须有相当大的冲击力，冲击力越大，完成每一斗砼灌注的时间越短，砼桩身越均匀。由于砼是由水泥、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，则易造成砼粗骨料在桩芯堆积，随半径增大而递减。桩身不匀，则影响桩的抗压强度。目前最常见的水下砼灌注法的缺点是：(l) 在向大斗投料过程中，砼的绝大多数势能在撞击大斗壁的碰撞中损耗掉，砼料落人导管中不连续，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，造成砼料在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。鉴于以上缺点，监理应倡导施工单位使用大体积砼冲击灌注法，如桩的初斗砼灌注一样，每一斗灌注都是将2至3方砼在大斗中积蓄够量，出料口直接插入导管，然后打开活门一次连续冲击下去，其优点是：(l) 功能大，冲击力强。物体的冲击能量与质量和速度有关，在速度相同的情况下就取决于质量。根据动量原理可得自由落体的平均冲力公式如下：F=mg(2h/gt2)0.5+1(2)式中， m为落体质量；t为作用时间；h为落体高度；g为重力加速度。假设大斗方量为2.5m3；，砼容重为22KNm3则m约为5.5t，假设h=30m， t=1.0s，由式(2)求得F=1872.679kN。平均冲力是砼自重的34倍，与前面根据式(l)计算的砼灌入阻力相比大6倍。实际瞬时冲力的峰值比平均冲力高达一倍以上。在巨大冲力的作用下，砼的向上顶升力和侧向挤压力就有了保证，桩的摩阻力和桩身砼密实性都得以提高。(2) 首斗砼灌注冲力大，沉渣、沉淤被溅开，桩端与持力层能较好地结合，确保了端承力的发挥。(3) 灌注时间短，桩身段骨料分布均匀，桩身段强度能得到保证。但用大体积砼冲击灌入法应注意以下几个问题：(l) 必须注意排气技术，防止形成气堵，使砼料灌不下去。大斗出料口与导管不可用螺扣联接成一体，会形成气堵。应改为插入式联接方式，大斗出料口外径比导管内径小2至3cm。另外，还要在出料管活门的下方焊上比导管外径大23cm的法兰盘。(2) 砼料最好通过网筛(网眼810cm左右)进入料斗，防止夹杂大直径块石、水泥块等造成卡管。(3) 砼和易性要好，如砼离析，则容易在料斗下部和出料口处形成堆积，导致出料困难，同时也容易堵塞导管.(4) 砼灌注时，吊车司机的配合也至关重要。当打开活门砼料下落时，必须随砼料的下落不断向上提动导管，提动量要小，注意掌握时机。实践证明，有经验的吊车司机对缩短砼的灌注时间，防止卡管、堵管事故，起相当大的作用。(5) 当砼灌注到桩顶部位时，为了保持足够的冲力，必须注意导管要留有一定的长度，一般为10m左右，灌注时及时上拨，保证高度产生冲力，使桩头部分的砼质量不至降低。此外，不可忽视大斗和导管的保养，内壁光滑可大大减小摩擦阻力，同时也减少堵管的发生率。当施工单位机械化程度低时，现场搅拌砼可采用卧式大斗，在地面装满料，再用吊车吊起与导管连接进行灌注。在保证上述砼材料质量合格的前提下，如每一斗砼灌注下去孔口返浆激如泉涌，则灌注质量一定好，如孔口返浆弱如渗流，甚至反复升降导管不见泥浆返流，则灌注质量必定欠佳。(二)工程管理钻孔灌注桩质量控制按地面作业和隐蔽作业两部分划分。 隐蔽作业的质量控制关键是检测的准确性和检测与施工作业配合的适时性。可编制由成桩过程的不同时段表示的动态控制表，无论对进度还是质量的动态控制都十分有效。必须指出的是：在市场经济的冲击下，施工中各种弄虚作假、偷工减料现象造成工程隐患时有发生，这应引起监理的高度重视。三技术问题(一)嵌岩深度1.岩石力学性状在确定嵌岩深度之前，应对岩石的力学性状有所了解，尤其是抗压强度。微风化软质岩如粘土岩，其饱和单轴极限抗压强度一般在1012MPa之间， 当于 C15C20砼。硬质岩如微风化砂岩，其饱和单轴极限抗压强度一般在5060Mpa之间。高于C60砼。这是根据钻探取芯试验的结果得来的，实际上未扰动岩层的抗压强度比这还要高。事实上，当嵌岩深度设计的很深时，把强度高于或相当于砼强度的岩层钻空，然后灌入砼显然是不值得的。工程中还常把强风化岩层视为软弱下卧层，即使在强风化上有很厚的卵石层也不敢将桩端置于其上；此外，不论强风化层有多厚也非得钻穿，直到中微风化为止。实际上强风化岩层本身就是低压缩坚硬层，其承载力q能达10001500kPa，侧摩阻力qs能达40 50kPa，不亚于较硬的卵石层.只要桩的施工水平达到要求，其承载力相当可观，我个人意见设计时应具体情况具体分析。2.施工工艺水平加大桩的嵌岩深度，主要目的是增加侧摩阻力。要使入岩段桩的侧摩阻力能充分发挥，必须使砼与岩石孔壁很密实地结合为一体，这就需要清除泥皮，目前国内施工水平还解决不了这个问题（日本在导管端部外周围安装一环状管，可喷射高压水，喷射力能达2000Ncm2以上，在比重1.2左右的泥浆中，射程达1.5m以上，此法可用来清渣、清淤和清洗孔壁），因此片面强调增加嵌岩深度有时效果适得其反。3.上覆土层力学性状上覆土层能提供的侧摩阻力qs越大，桩尾段承载力发挥的比例就越小，增加入岩深度也就更无意义。总之，增加嵌岩深度并不能保证承载力提高，有时适得其反。桩的承载力与成桩用时关系极大，空孔时间长，孔壁浸泡时间就长，不但泥皮增厚，孔壁一定范围的土质也会泡得松软，无疑降低了摩阻力，使质量事故的发生率提高。随嵌岩深度的增加，桩的造价也增加。粗略统计表明，入岩深度占桩长比例增加10%，每米桩长平均造价约增40%。(二)极限承载力确定桩的极限承载力主要是依据规范GBJ789和 JGJ9494，由于这个问题至今还未圆满解决，所以在规范中都未作严格的规定。在实际工程中，对于 Q-s曲线在s40mm时即出现陡降的情况，以上两规范结果一致；而对于s40mm的缓变形曲线，则因设计人员对规范的不同理解，有的取s=40mm，有的取s=60mm，所对应的荷载作为极限承载力，这20mm之差，其经济效益可达数百万元的差距。如某高层建筑，设计桩数600多根，1000mm，60多 m长嵌岩桩，单桩造价5万元左右。当s=40mm时， Q：13500kN；当 s=60mm时， Q=16250kN。这是根据五组试桩结果的较保守取值，如取 Q=16250kN作极限荷载，可减少100多根桩，节省造价500多万元，工期也可缩短几个月。按规范无论取s=40mm还是s=60mm，都是很笼统的，不分长桩、短桩，不分预制桩还是现场灌注桩，不分摩擦桩还是摩擦端承桩，也不考虑施工工艺、地基土层和荷载量级，这反映了至今对桩的承载力的研究还不够深入，应尽早研究和解决这个问题。按目前的取值标准，对承载力量级大的大直径中长桩偏于保守且不够经济。如对 1000mm，长55m的桩。当 Q=15000kN时，砼桩身的弹性压缩就达20mm以上；如按s=40mm或s=60mm取值则桩土之间的相对位移就更加微小，桩的承载力尤其是桩下部和端部的承载力就得不到充分发挥，结果是安全系数增大，经济效益降低。在确定桩的极限承载力时，大直径中长桩Q-s曲线常常是缓变形，这时的取值以变形控制为主。四、结语综上所述，为了不断提高建设工程钻孔灌注桩的质量，监理单位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：(l)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。(2)不同的施工方法其效率和质量有很大差异，监理应从施工方法着手进行预先控制。 (3)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。(4)提高和完善管理水平，应以工序控制和事前控制为主，建立系统化的动态管理制度和方法。(5)桩的施工过程中既要做到严格监理、关键工序进行旁站，又要热情服务，把质量隐患消除在萌芽中。钻孔灌注桩反循环工艺探讨 摘要本文主要从理论上论述钻孔桩反循环成孔工艺在技术上明显优于正循环成孔工艺，并由此在质量、经济上带来的有利影响。 关键词正循环成孔：反循环成孔；冲洗液浓度；密度；沉渣；泥皮；悬浮速度 随着国家基本建设投入的增大以及高层建筑的发展，钻孔灌注桩现在被广泛地应用于高层建筑、公路桥梁等工程的基础工程。但目前钻孔灌注桩仍大量使用较为落后正循环钻进、正循环清孔成孔工艺，本文的主旨是介绍反循环成孔工艺的运用对于工程质量以及经济效率带来的影响。 钻孔灌注桩因孔底沉渣和孔壁泥皮过厚往往导致承载力折减，形成上述质量通病的原因是该工艺采取了高浓度、高密度泥浆介质（冲洗液）施工的结果。为解决这个难题工程技术人员经过总结、探索，积极研究推广钻孔反循环制桩工艺。 泵吸反循环是通过砂石泵的抽吸作用，在钻杆内腔形成负压，在孔内液柱和大气压的作用下，孔壁与环状空间的冲洗液流向孔底，将钻头切削下来的钻渣带进钻杆内腔，再经过砂石泵排至地面沉淀池内；沉淀钻渣后，冲洗液流向孔内，形成反循环。反循环与正循环的本质区别在于沉渣的冲洗、上返流速存在巨大差异，反循环冲洗液携带钻渣后迅速进入过水断面较小的钻杆内腔，可以获得比正循环高出数十倍的上返速度。 根据钻探水力学原理，冲洗液在钻孔内的上返速度Va的1.2-1.3倍，即Va=（1.2-1.3）Vs。反循环钻进钻渣在钻杆内运动，是形态各异的钻渣群在有限的空间作悬浮运动，钻渣颗粒要占据一定液体断面，在这种特定条件下可以采用长春地质学院在利延哥尔公式基础上进行实验给出的公式计算颗粒悬浮速度Vs计算公式为： Vs=3.1k1（ds(rs-ra)/(k2r2)的1/2次方 Vs-钻渣颗粒群悬浮速度（m/s) ds-颗粒群最大颗粒粒径（m） rs-钻渣颗粒的密度(kg/dm3) ra-冲洗液的密度（kg/dm3) k1-岩屑浓度系数；k1=0.9-1.1，浓度越大，k1越小； k2-岩屑颗粒系数，k2=1-1.1,球形颗粒为1，越不规则，k2的值越大。 目前，泵吸反循环钻杆内径大多数为150mm，用上述公式计算可知，块状为120mm，rs为2.1kg/dm3，ra为1.05kg/dm3，悬浮速度为1.02m/s,按照Va=(1.2-1.3)Vs计算，Va达到1.33m/s 就可以把几何尺寸小于钻杆内径的钻渣排除。目前常用8BS砂石泵额定排量为180m3/h，满负荷时冲洗液上返流速可以达到2.83m/s，可以看出该速度远大于钻渣上返所需流速1.33m/s的要求，因此进入钻杆内的钻渣能够被有效的抽吸上来。 而正循环钻进冲洗液携带钻渣后进入钻杆与孔壁形成的环闭空间后上返速度是很低的。试计算89mm钻杆与0.8m钻孔的环闭空间，断面积为0.495m2,当采用两台600型水泵并联送水，满排量时冲洗液的上返速度仅达到0.04m/s，根据上述公式可见正循环钻进只有依靠高浓度高密度泥浆来悬浮钻渣。 综上所述，反循环本身所具有的特点，给提高成孔效率、成桩质量和综合经济效益等方面带来一系列的好处。 1钻进速度与成桩效率有大幅度提高 钻头在工作时的最有利条件是被切割下来的岩土屑，立即能够从孔底带出并送到地面，这样可以减少二次破碎，不会降低效率以及钻头的磨损。冲洗液携带钻渣的能力正比例于介质的密度和其运动速度的平方，所以影响有效排渣的因素是冲洗液的上返速度。由于钻孔桩施工的土层多为松散、颗粒差异又较大的土层，因此钻进速度的高低主要取决于排渣的速度。 正、反循环两种钻进速度的差异，随着钻孔直径以及土层颗粒的增大而增大，一般来说对于地层和技术要求相同的情况，反循环施工速度为正循环的2倍左右。 反循环钻进过程就是清孔过程，不但节省了时间同时又可靠地保证孔底沉渣符合要求。机械钻进速度的提高和清孔时间的缩短促进施工效率的提高、成桩周期缩短，有效地提高了劳动生产率。 2孔壁稳定、成孔质量好 反循环钻孔桩孔壁的稳定，主要是利用静水压力来平衡地层压力维持孔壁的稳定。根据土力学计算以及大量实践证明，只要保持孔壁任何深度处压力不小于0.2Mpa，即使是在粘聚力较差的流沙层，使用经过处理的泥浆（冲洗液）也可以保持钻孔不坍塌、不缩颈、不扩颈；反循环钻孔根据浇注混凝土记录时浇注深度与混凝土用量关系，很容易反算孔径。计算结果表明由于孔壁稳定，从上到下孔壁的直径都是在有效控制范围之内。这样就可以有效的防止缩颈、扩颈不良现象出现并避免混凝土的浪费。 3混凝土浇注质量得到有效保证 灌注混凝土是保证成桩质量的关键工序，“断桩”、“夹泥”、“堵管”等常见的灌注质量事故都与孔内混凝土上部压力过大有一定关系。孔内压力值与冲洗液的浓度、密度、粘度有直接的关系。正循环为了有效的排渣，选用的泥浆（冲洗液）密度高、浓度大，势必造成孔内压力大，这样混凝土人导管排出的阻力增大，浇注困难；另外正循环钻孔过程中因冲洗液浓度高、密度大所形成的过厚泥皮与孔底沉渣，很难从孔中完全清除，所以其中一部分在浇注过程中卷入冲洗液中更加大混凝土抬升的阻力，这种阻力在灌注临近结束时更加明显（笔者观察此时孔内排出的泥浆密度、浓度明显加大，流淌缓慢），若处理不当，很容易使临近桩顶10m左右混凝土质量差、强度低，而该部分又是桩受力的关键位置。反循环成孔由于泥浆（冲洗液）密度、浓度、粘度都较低，形成泥皮较薄和钻渣清理较为彻底，因此灌注较为顺畅，桩顶泥浆少，桩身混凝土质量明显提高。 4提高单桩承载力，降低工程造价 单桩承载力的大小，取决于桩周土的摩阻力与桩底端承力，反循环钻孔过程中形成的泥皮较薄从而使摩阻力增大，桩底沉渣清除较为彻底，无软弱层从而提高端承力。根据对比试验，一般反循环比正循环提高承载力10%-20%，因此单位承载力造价必然降低。 5非运废浆量减少，施工成本降低 根据定额，废浆排运费约占工程成本8%-10%。反循环钻头切削的粘土土层成块状，随即被吸入钻杆内腔，也就是说钻渣来不及水化就被排出孔外，废浆量势必减少；另液、渣分离较为简单，这样施工成本必然降低。 6适应性广 反循环排渣的特点，使这种工艺方法对地层适应性广，可顺利钻进各种粘土、砂土、卵砾石层以及基岩层，对于直径500-1800mm钻孔桩施工都很适应。 因反循环工艺对班组操作工人要求较高，实施起来有一定的难度，笔者建议加强班组操作工人的培训，加以推广。当然反循环钻进也有自身的缺点如水泵故障多、纯钻进时间较正循环短、超径卵石层钻进困难以及循环系统复杂等，但这些问题会随着研究和应用的深入逐步解决。人工挖孔桩施工中几个特殊问题技术处理 摘要对人工挖桩施工中常遇到的几个问题，如地下水、流砂、淤泥层等列举分析了不同情况并提出了详细的处理办法。 关键词人工挖孔桩；地下水；流砂；淤泥；护壁 近几年，全国许多地区都采用和逐渐推广了人工挖孔桩，其特有的大承载力优势得到了许多设计、施工单位的认可，确实是一种在软弱地基上经济适用的基础形式，但在施工中还存在着一些问题，我们在通过对采用人工挖孔桩基础的工程实践中，积累了一些经验，处理了一些特殊的问题，取得了良好的效果，现总结成文，以期和同行切磋和交流。 1工程近况 牡丹江市信大集团开发的建筑装饰材料城工程，位于牡丹江市西一条路以西，西小一条路以东，爱民街以北、七星街以南，共占地1.4公顷。本工程共规划了三个综合楼，即1、2、3号楼，建筑面积分别为11228m2、10962m2、9720m2，建筑层次有4层、6层、7层、8层，还有一个一层的营业大厅，建筑面积是7451m2总计建筑面积是39361m2，结构形式部分为钢筋混凝土框架结构，部分为砖混结构。本工程大量采用人工挖孔桩基础。 2地下水 地下水是深基础施工中最常见的问题，它给人工挖孔桩施工带来许多困难。含水层中的水在开挖时破坏了其平衡状态，使周围的静态水充入桩孔内，从而影响了人工挖孔桩的正常施工，如果遇到动态水压土层施工，不仅开挖困难，连护壁混凝土也易被水压冲刷穿透，发生桩身质量问题。如遇到了细砂、粉砂土层，在压力水的作用下，也极易发生流砂和井漏现象。 2.1地下水量不大时 可选用潜水泵抽水，边抽水边开挖，成孔后及时浇筑相应段的混凝土护壁，然后继续下一段的施工。 2.2水量较大时 当用施工孔自身水泵抽水，也不易开挖时，应从施工顺序考虑，采取对周围桩孔同时抽水，以减少开挖孔内的涌水量，并采取交替循环施工的方法，组织安排合理，能达到很好的效果。 2.3对不太深的挖孔桩 可在场地四周合理布置统一的轻型管井降水分流，对基础平面占地较大时，也可增加降水管井的排数，一般即可解决。 2.4抽水时环境影响 有时施工周围环境特殊，一是抽出地下水进出时周围环境，基础设施等影响较多，不允许无限制抽水；二是周围有江沙、湖泊、沼泽等，不可能无限制达到抽水目的。因此在抽水前均要采取可靠的措施。处理这类问题最有效的方法是截断水源，封闭水路。桩孔较浅时，可用板桩封闭；桩孔较深时，用钻孔压力灌浆形成帷幕挡水，以保证在正常抽水时，达到正常开挖。 3流砂 人工挖孔在开挖时，如遇细砂，粉砂层地质时，再加上地下水的作用，极易形成流砂，严重时会发生井漏，造成质量事故，因此要采取有效可靠的措施。 3.1流砂情况较轻时 有效的方法是缩短这一循环的开挖深度，将正常的1m左右一段，缩短为0.5m，以减少挖层孔壁的暴露时间，及时进行护壁混凝土灌注。当孔壁塌落，有泥砂流入而不能形成桩孔时，可用纺织袋土逐渐堆堵，形成桩孔的外壁，并控制保证内壁满足设计要求。 3.2流砂情况较严重时 常用的办法是下钢套筒，钢套筒与护壁用的钢膜板相似，以孔外径为直径，可分成4-6段圆弧，再加上适当的肋条，相互用螺栓或钢筋环扣连接，在开挖0.5m左右，即可分片将套筒装入，深入孔底不少于0.2m，插入上部混凝土护壁外侧不小于0.5m，装后即支模浇注护壁混凝土，若放入套筒后流砂仍上涌，可采取突出挖出后即用混凝土封闭孔底的方法，待混凝土凝结后，将孔心部位的混凝土清凿以形成桩孔。也可用此种方法，应用到已完成的混凝土护壁的最下段钻大，使孔位倾斜至下层护壁以外，打入浆管，压力浇注水泥浆，使下部土壤硬些，提高周围及底部土壤的不透水性，以解决流砂现象。 4淤泥质土层 在遇到淤泥质土层等软弱土层时，一般可用木方、木板模板等支挡，并要缩短这一段的开挖深度，并及时浇注混凝土护壁，这次支挡的木方可板要沿周边打入底部不少于0.2m深，上部嵌入上段已浇好的混凝土护壁后面，可斜向放置，双排布置互相反向交叉，能达到很好的支挡效果。 5桩身混凝土的浇筑 5.1消除水的影响 5.1.1孔底积水 浇筑桩身混凝土主要应保证其符合设计强度，要保证混凝土的均匀性、密实性，因此防止孔内积水影响混凝土的配合比和密实性。 浇筑前要抽干孔内积水，抽水的潜水泵要装设逆流阀，保证提出水泵时，不致使抽水管中残留水又流入桩孔内。如果孔内的水抽不干，提出水泵后，可用部分干拌混凝土混合料或干水泥铺入孔底，然后再浇注混凝土。 如果孔底水量大，确实无法采取抽水的方法解决，桩身混凝土的施工就应当采取水下浇筑施工工艺了。 5.1.2孔壁渗水 对孔壁渗水，不容忽视，因桩身混凝土浇筑时间较长，如果渗水过多，将会影响混凝土质量，降低桩身混凝土强度，可在桩身混凝土浇筑前采用防水材料封闭渗漏部位。对于出水量较大的孔可用木楔打入，周围再用防水材料封闭，或在集中漏水部分嵌入泄水管，装上阀门，在施工桩孔时打开阀门让水流出，浇筑桩身混凝土时，再关闭，这样也可解决其影响桩身混凝土质量的问题。 5.2保证桩身混凝土的密实性 桩身混凝土的密实性，是保证混凝土达到设计强度的必要条件。为保证桩身混凝土浇筑的密实性，一般采用串流筒下料及分层振捣浇筑的方法，其中的浇筑速度是关键，即力求在最短的时间内完成一个桩身混凝土浇筑，特别是在有地下压力水情况时，要求集中足够的混凝土短时间浇入，以便领先混凝土自身重量压住水流的渗入。 对于深度大于10m的桩身下线，可依靠混凝土自身的落差形成的冲击力及混凝土自身的重量的压力面使其密实，这部分混凝土即可不用振捣，经验证明，桩身混凝土能满足均匀性和密实性。而速度优于采用串流筒施工，对于桩身上部混凝土浇筑要采取正常的施工方法，因为一般上部很少有地下水影响，浇筑速度不必很快，也不能采用自由下落的特殊施工方法。 6合理安排施工顺序 合理安排人工挖孔桩的施工顺序，对减少施工难度起到重要作用，在施工方案中要认真统筹，根据实际情况合理安排。 在可能的条件下，先施工比较浅的桩孔，后施工深一些的桩孔。因为一般桩孔愈深，难度相对愈大，较浅的桩孔施工后，对上部土层的稳定起到加固作用，也减少了深孔施工时的压力。在含水层或有动水压力的土层中施工，应先施工外围（或迎水部位）的桩孔，这部分桩孔混凝土护壁完成后，可保留少量桩孔先不浇筑桩身混凝土，而做为排水井，以方便其它孔位的施工。保证了桩孔的施工速度和成孔质量。 7实践效果 经过对人工挖孔桩实施上述的技术控制，使其达到了预期的效果，在对325根成桩进行的静载（堆载）试验证明，人工挖孔桩满足设计要求，达到了质量验评标准的优良等级。人工挖孔灌注桩基础施工及质量验收要点简析人工挖孔灌注桩基础施工及质量验收要点简析江德保 顾晓静内容提要本文从施工及监理的角度，主要从施工前的准备、挖孔、钢筋笼、浇注砼及成桩等几个方面较为详尽的阐述了人工挖孔灌注桩的施工及质量验收的要点。关键词人工挖孔灌注桩施工 监理 安全 质量 验收采用人工挖孔灌注桩做基础，具有机具设备简单，施工操作方便，占用施工场地小，对周围建筑物影响小，施工质量可靠，可全面展开施工，缩短工期，造价低等优点。因此得到广泛应用。以笔者所在的城市为例，建成和在建的砖混、底框和框架建筑大部分采用人工挖孔灌注桩基础，这主要是该地域的地质条件等因素造成的。人工挖孔灌注桩适用于土质较好、地下水位较低的黏土、亚黏土、含少量砂卵石的黏土层。可用于高层建筑、公用建筑、水工建筑做桩基，作支承、抗滑、挡土之用。对软土、流砂、地下水位较高、涌水量大的土层不宜采用。现笔者就关于人工挖孔灌注桩施工及质量控制要点简述如下，在此提出的施工及质量验收要点，应是确保整个工程质量与安全的关键。1 收集资料：在正式施工前应具备必要的下列工程资料：1.1 建筑物场地工程地质和必要的水位地质资料；1.2 桩基施工图及图纸会审纪要；1.3 建筑场地和邻近区域的地下管线（管道、电缆）资料；1.4 主要施工机械及其配套设备的技术性能资料；1.5 桩基的施工组织设计或施工方案；1.6 桩基钢筋砼所用建材（水泥、砂、石、钢筋）的质检报告；2 施工前质量管理措施：2.1 施工平面图上应标明桩位、编号、施工顺序、水电线路和临时设施的位置；2.2 制定施工作业计划和劳动力组织计划；2.3 制定机械设备、工具、材料供应计划；2.4 制定季节性（冬、雨季）施工的技术措施；3 安全措施：人工挖孔灌注桩应采取下列安全措施：3.1 孔内设应急爬梯，供人员上下井；施工人员进入孔内必须戴安全帽；使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自动卡紧保险装置。3.2 每日开工前必须检测井下的有毒有害气体，并应有足够的安全措施。桩孔开挖深度超过10m时，应配有专门的送风设备向井下输送洁净空气。3.3 挖出的土石方应及时运离孔口，不得堆放在孔口四周1m范围内，机动车辆的通行不得对井壁的安全造成影响。3.4 施工现场的一切电源、电路的安装和拆除必须由持证电工操作；电器必须严格接地、接零和使用漏电保护器。严禁一闸多用。照明应采用安全矿灯或12V以下的安全灯。4 灌注桩孔的施工与质量验收：4.1 为核对地质资料、检验设备、工艺及施工技术要求是否适宜，桩在施工前，宜进行“试成孔”。4.2 开孔前，根据建设单位的测量基准点和测量基线放样定位，经监理复核，用十字交叉法定出孔桩中心。桩位应定位放样准确，在桩位外设置定位龙门桩。并派专人负责。4.3 当桩净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应采用间隔开挖。4.4第一节井圈护壁的中心线与设计轴线的偏差不得大于20mm；井圈顶面应比场地高出150200mm，壁厚比下面井壁厚度增加100150mm。4.5 修筑钢筋砼井圈护壁应保证：护壁的厚度、配筋、砼强度符合设计要求；上下节护壁的搭接长度不得小于50mm；每节护壁在当日施工完毕；护壁模板在24h后拆除；发现护壁有蜂窝、漏水现象时，应及时补强以防造成事故。4.6 挖至设计标高时，孔底不应积水，终孔后应清理好护壁上的淤泥和孔底残渣、积水，然后进行隐蔽工程验收。验收合格后，应立即封底和灌注桩身砼。4.7 成孔的允许偏差应满足：桩径 50mm，垂直度 0.5%，桩位 50mm。且底部扩大段要按设计挖成圆台状，保证尺寸。5 钢筋笼的制作与质量验收：5.1 钢筋进场要验收，要有质保单，并要求作力学性能试验和焊接试验，合格后才能启用。5.2 焊条要有质保单，型号要与钢筋的性能相适应。5.3 钢筋笼制作严格按设计加工，主筋位置用钢筋定位支架控制等分距离。主筋间距允许偏差10mm；箍筋或螺旋筋螺距允许偏差20mm；钢筋笼直径允许偏差10mm；钢筋笼长度允许偏差50mm。5.4 加颈箍宜设在主筋外侧，以加强对钢筋笼的箍子作用，且不会增加施工难度，主筋一般不设弯钩。5.5 钢筋笼搬运和吊装时，应防止变形；安放前需再检查孔内的情况，以确定孔内无塌方和沉渣；安放要对准孔位，扶稳、 缓慢、顺直，避免碰撞孔壁，严禁墩笼、扭笼。5.6 注意钢筋笼的标高，到达设计位置后应采用工艺筋（吊筋、抗浮筋）固定，避免钢筋笼下沉或受混凝土上浮力的影响而上浮。5.7 钢筋保护层的厚度为无护壁时70mm、砼护壁时35mm。保护层用水泥砂浆块制作，当无砼护壁时严禁用粘土砖或短钢筋头代替（砖吸水、短钢筋头锈蚀后会引起钢筋笼锈蚀的连锁反应）。垫块每1.5-2m一组，每组3个，圆周上相距120，每组之间呈梅花形布置。保护层的允许偏差为10mm。5.8 当成孔深度与设计深度不同时，钢筋笼长度也宜随之变化，但摩擦桩的钢筋笼长度可不变。6 砼灌注施工：6.1 检查成孔质量合格后应尽快灌注砼。在灌注砼前，应进行清孔工作，要求孔壁、孔底必须清理干净，孔底无浮渣，孔壁无松动。孔底沉渣厚度应符合端承桩£50mm、摩擦端承桩和端承摩擦桩£100mm、摩擦桩£300mm。6.2 当有地下水而渗水量不大时，则应抽除孔内积水后，用串筒法灌注砼，串筒末端离孔底高度不宜大于2m，砼宜采用插入式振捣器振实。如果渗水量过大，积水过多不便排干，则应用导管法水下灌注砼。6.3 砼的粗骨料可选用碎石或卵石，其最大粒径不宜大于50mm，并不大大于主筋净距的1/3。6.4 坚持按配合比投料，砼坍落度不宜过大，以5-8cm为宜，每50cm为一层及时振捣，砼灌注要保持连续。坍落度损失大于5cm/h时，要调整配比。6.5 砼拌合料质量控制，每盘砼的拌和时间不得少于90秒，开始搅拌时必须做一次坍落度检测，调整好流动性，且具有较好的粘聚性，灌注时作坍落度损失的观察，以指导砼配合比的调整，拌好的砼应立即使用，有离析现象严禁灌入桩孔。6.6 注意桩头砼的标高，应适当超出设计标高，以保证在凿除浮浆层后，桩头进入承台内50100mm。6.7 桩身砼必须留有试件，对直径大于1m的桩，每根桩应有1组试块，且每100m3砼及每个灌注台班不得少于1组，每组3件，试件的制作必须客观真实，严禁“开小灶”。6.8 气温高于30时注意缓凝，气温低于0时注意抗冻。7 成桩质量检验：7.1 砼试块强度的质量检验和桩身动检，桩身动检包括大应变和小应变，可测出桩长、缩径、扩径、断桩及可估算出砼强度，质量检验和桩身动检必须合格。7.2 建议有条件的按12%抽样，按慢速维持荷载法做竖向静荷载试验，必须满足设计要求。8 保证质量的其它要点：8.1 砼灌注过程中必须实行旁站，全员、全过程控制，严格把关。8.2 要及时跟踪检验，及时评定质量结果。参考书目：1、建筑施工技术，卢循等，同济大学出版社，19992、建筑桩基技术规范（JGJ94-94）3、混凝土结构设计规范（GBJ10-89），93、96局部修订4、混凝土结构施工及验收规范（GB50204-92）5、建筑地基基础设计规范（GBJ7-89）6、土木结构工程实用手册，张素梅、唐岱新，黑龙江科学技术出版社，2001作者简介：江德保，1974年9月出生，重庆人，工学学士，九江学院土木工程系，工程师，二级注册结构工程师，九江市前进东路551号，332005钻孔灌注桩及人工挖孔桩施工技术 钻孔灌注桩施工技术（1） 施工前准备工作 A、场地平整，清除杂物，回填土应夯打密实； B、挖泥浆池、沉淀池、储水池，准备合格粘土； C、水、电源接通； D、埋设护筒，护筒四周应夯实，顶端高出地面30cm，底部埋深2.02.5m，护筒应上下正直，护筒中心线平面偏差小于5cm。 E、机架要平直，机应垫稳，不能软硬不均，钻孔过程中不能移位和不均匀沉陷。 F、泥浆指标，粘土层16”-17”砂层17”-19”含砂率不超过8%，胶体率应在90%以上，比重1.21.4左右。 G、泥浆槽应挖成高20cm，宽30cm，长度不小于15m，泥浆流速不大于10cm/s”。 H、安装钻机时要求转盘中心同钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于20cm。” （2）钻孔 A、钻具联结要铅直，初期钻进速度不要太快，在孔深4.0m以内不超过2m/h，以后不要超过3m/h，在覆盖层始终要减压钻进，钻进速度和泥浆排量相适应。 B、钻进过程中，经常试验泥浆指标变化情况，并注意调整钻孔内泥浆高度。 C、经常检查机具动转是否正常，发现异常应立即报告，需加润滑油部分每班必须检查一次。 D、小工具如扳手、榔头、撬棍就用保险绳栓牢防止掉入孔内。 E、经常注意观察孔内附近地面无裂开或护筒，钻架发生倾斜。 F、严格遵守操作规程，注意每一细小环节，并详细记录。 G、终孔后用原浆法清孔，清孔后泥浆指标比重：1.151.258，含砂量4m，导管使用前度拼，并做封闭试验（0.3Mpa）,15分钟不漏水为宜. B、导管安装时基底端应高出孔底3040cm，导管埋入砼内深度23m，最深不超过4m，最浅不小于1m，导管上端应设附着振动器，导管提升速度要慢。 C、砼的坍落度为1822cm，以防堵管。 D、砼要连续浇灌中断时间不超过30分钟，灌注的桩顶高应高出设计0.51.0m。 E、施工中应保持场地清洁卫生，泥浆不得到处外溢，沉渣应及时清除。 F、当施工完成后，应凿除桩头预加高度的砼，并进行测或抽心检查。 1、钻孔灌注桩施工。 （1）施工前准备工作 a、场地平整、清除杂物，回填土应夯打密实。 b、设置闭合导线网并与市政高级控制点闭合，达到规范要求精度，经验收合格后，导线点作为桩位点放样的基准点。导线点同样要闭合，达到精度要求。桩位点在埋设护筒时会被破坏，所以桩位点确定之后，再放两个以上的保护桩。用保护桩校核护筒的准确性。保证桩位点的偏差符合要求。测量放样用全站式经纬仪，极坐标计算数据。桩位之间的距离校核可用钢尺丈量。 c、挖泥浆池、沉淀池、储水池、准备合格粘土或膨润土。 d、接通水、电源。 e、埋设护筒，护筒四周应夯实，顶端高出地面30cm，底部埋深1.52.0m,护筒直径比桩径大20cm，上下正直，护筒中心线平面偏差小于5cm。一般用钢质护筒，钢板厚0.81.0cm。护筒用人工或机械方法埋设，并探明地下障碍物。 f、移走地下障碍物。可能还有一些管网会占据桩位，必须在钻孔桩施工前，查清地下管网情况，尽早采取措施，迁走桩位上的地下障碍物。 g、桩架就位。机架要平直，机座垫稳，不能软硬不均，一般桩机下垫枕木。钻孔过程中机架不能移位和不均匀沉陷。 h、泥浆指标。粘土层16”17”，砂层17”19”，含砂率不超过8%，胶体率90%以上，比重1.21.4左右。泥浆质量直接影响钻孔进度。 i、泥浆槽应制成高20cm，宽30cm，长度不小于15m，泥浆流速不大于10cm/s。 j、钻孔机械使用回旋钻。设计要求入坑底2m。 （2）钻孔 a、钻具联结要牢固，铅直，初期钻进速度不要太快，在孔深4.0m以内,不超过2m/h，以后不要超过3m/h。在覆盖层始终要减压钻进，钻进速度与泥浆排放量相适应。冲孔钻在开孔时要慢，孔深2.0m以内，不超过1.5m/h。 b、钻进过程中，经常测试泥浆指标变化情况，并注意调整钻孔内泥浆浓度，本工程地下水位埋深23米，泥浆压力超过水压力，可满足施工规范要求。 c、经常检查机具运转情况，发现异常情况立即查清原因，及时处理。钢丝绳和润滑部分必须每班检查一次。 d、小工具如扳手、榔头、撬棍用保险绳栓牢，防止掉入孔内。 e、经常注意观察钻孔内附近地面有无开裂或护筒、桩架是否倾斜。 f、严格遵守操作技术规程，做好钻孔记录。记录中要反映