钻孔灌注桩施工桩底缺陷控制技术.doc

钻孔灌注桩施工桩底缺陷控制技术内容提要：本文从施工质量控制的角度，对钻孔灌注桩施工桩底缺陷从原因分析到施工控制，结合笔者的施工经验从施工过程中能造成桩底缺陷的各方面进行阐述，来解决冲击钻孔灌注桩的施工过程产生的桩底质量缺陷问题。关键词：钻孔灌注桩 桩底施工 缺陷 控制 技术1. 前言随着公路的发展，冲击钻成孔灌注桩作为桥涵基础形成一种常见的施工结构，由于施工所需的设备构造简单、操作方便、受施工场地限制较小等优点，在现阶段的施工中被广泛的采用。但在地下施工，由于地质情况不明确和施工混凝土过程中受到时间、地质、工艺等原因在成孔灌注后，桩基底部由于沉渣、沉积物过多、离析、堵管、灌注封底等原因一直存在或多或少的质量缺陷，尤其目前在安装声测管条件下用超声波检测，在灌注桩的底部普遍存在质量缺陷，严重时候直接导致桩基检测成III类、四类桩，给施工单位造成大量的质量事故和经济损失。本文着重从工程实践的角度，对冲击钻孔灌注桩的成桩、混凝土浇注、封底作业、现场技术控制的关键进行介绍，来控制钻孔灌注桩施工中产生的桩底缺陷这一质量通病。2.水下混凝土灌注桩施工的原理冲击钻孔灌注桩施工的主要原理在用机械冲击成孔，利用孔外水压的大小和泥浆来保护孔壁，利用泥浆浮力较大把钻渣悬浮的进行机械或利用泥浆循环清除到孔外，最后利用混凝土的和易性较好、比重大的原理进行反出泥浆及孔内悬浮渣质，浇注成混凝土桩基，而桩底的缺陷关键控制在封底，其中灌注封底示意如下图示。封底示意图（图一）3.形成桩底通病的原因分析首先在这里我们要把钻孔施工后和混凝土灌注前的孔底沉淀物是否是沉渣区分过来。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，能导致桩基底部受力端承力不足；沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间。通过混凝土桩基成桩后的仪器检测结果的数理分析和灌注壮的施工原理总结出：一般情况下形成桩基底部缺陷的主要原因有五个：3.1施工过程中由于桩底有过多沉淀物形成软弱隔层；3.2混凝土灌注的时候，开始的混凝土料没有把桩底的沉淀物及沉渣冲起来造成桩基在成桩后形成桩底缺陷；3.3桩基底部的沉淀物在混凝土浇注的过程附到钢筋及检测管上太多，造成桩基断面小；3.4混凝土灌注时封底未封住，直接形成施工接缝；3.5混凝土严重离析，桩基底部混凝土变成大量碎石。对于成桩后的缺陷问题如下图示（图二）： 灌注桩成桩后缺陷示意图（图二）对于钻孔、灌注砼都是在水下进行，所以工程质量的控制和寻找解决的办法只能通过混凝土桩基成桩后的仪器检测结果的数理分析，针对所产生的问题缺陷，结合现场实际记录，找出导致缺陷的原因，然后根据钻孔灌注桩的施工原理结合现场施工经验对缺陷示意图进行分析，确定合理的解决和避免产生缺陷的途径（详细见表 一：缺陷产生的原因及控制方法）。缺陷产生的原因及控制方法 表一 序号问题缺陷导致的原因控制方法1沉渣过厚或沉积物未冲起来1、清孔不彻底，残留沉渣过多控制清孔质量，尤其是沉渣量，和泥浆内砂砾含量；在清孔后控制灌注时间22、清孔到灌注时间太长控制工序间的时间，防止各工序作业时间太长33、导管距离桩底沉积物的距离过大吊装导管时控制住导管距离桩底的高度44、泥浆在施工中控制的不严，导致沉淀速度过快控制孔内泥浆的各项指标55、砼的塌落度过大，入孔时离析严重，或塌落度太小，砼入底没有翻浆控制水下混凝土的质量66、下钢筋笼和探孔器时刮掉的渣过多，没有进行二次清孔在加工上控制钢筋笼的尺寸，钻孔时控制孔径77、导管太长，或距离桩底太近吊装导管时控制住导管距离桩底的高度8沉积物冲起不彻底或受钢筋笼影响泥浆包住钢筋和检测钢管或边角遗留沉积物。1、导管距离桩底沉积物的距离过大吊装导管时控制导管距离桩底的高度92、沉渣沉积时间太长，不厚，冲击不彻底灌注前控制桩基底部的沉渣厚度,控制泥浆指标103、钢筋笼底部的截面太小，保护层太大,对砼冲击产生阻碍控制钢筋笼的尺寸114、导管直径影响根据桩径实际取用导管125、砼的塌落度过大，入孔时离析严重，导管距离桩底数值过大控制下设导管距离桩底的高度,控制混凝土的拌和质量136、二次清孔不彻底灌注前进行量测,控制沉渣厚度147、桩基底部泥浆稠度过大，沉积物过多控制泥浆质量和灌注前的泥浆指标158、泥浆稠度过大，钢筋笼吊装后距灌注时间太长控制各序的时间169、钻进的机械型号，钻头导致桩底面积过大或扩孔根据地质情况和扩孔情况选择合适的机械17封底未封住，或其他原因造成桩底夹接缝或断桩1、第一盘封底料太少，没有超过导管根据桩径和导管距离桩底的高度计算第一盘料的数量182、导管透水，混凝土没有封住控制封底的质量,采取排气技术,防止砼封不住导管193、第一盘料堵管，导致封底料少导管的内径质量砼的质量管内的润滑程度安装的导管质量204、计算、量测错误，封底时导管没有被混凝土埋住多次计算,交手复核215、私自吊动导管，使导管拔出砼面严格控制现场作业,施工前做好交底,施工中统一指挥22底部砼严重离析1、导管距离桩基底部太大控制下设导管质量232、砼的塌落度太大或和易性差控制浇注的混凝土质量243、桩基底部泥浆稠度太低，砼太稀控制浇注的混凝土质量,和下设的导管质量254、在砼灌注后操作上对砼扰动太大严格控制现场作业,施工前做好交底,施工中统一指挥,严禁采用违规操作方法265、沉积物太厚，浓度过大控制泥浆指标和工序时间,合理下设导管4.关键工序控制措施通过施工过程的调控管理和质量控制技术指标来控制现场施工的关键数据和作业人员的操作熟练程度、提高工艺作业的要求，从而使桩底存在的质量缺陷在施工过程中完全通过技术处理得到避免，根据上述的桩底的缺陷示意图及缺陷分析和控制方法，我们完全可以在施工工艺、灌注封底时找到解决的途径。通常在以下几个过程进行控制，防止桩底产生缺陷。4.1钻孔钻孔过程对桩底的影响应注意两个方面：4.1.1在冲击钻孔时要对桩基深度加长510公分，便于在下放钢筋笼后使桩端的钢筋笼与桩基底部有足够的空间，减少钢筋结构对混凝土灌注封底过程减少底部沉淀物上涌及混凝土流动的阻力。4.1.2注意根据岩土情况调整钻机的钻头直径。这个过程是普遍在施工过程中容易被忽略的细节。因为桩径较大，成本经济加大，桩径较小则会在下探笼（探孔器）和钢筋笼时刮下大量孔壁岩土，造成灌注前的孔底沉渣。4.2清孔在清孔过程中特别注意控制孔内泥浆的稠度和砂率，一般孔内泥浆平均相对密度在1.071.1之间，过大清孔会导致塌孔和沉渣沉淀过快；泥浆过稠会导致泥浆和其他杂物在钢筋笼、检测管上沉积粘附，对于超声波检测，检测管上粘附沉积物对检测结果影响最大，同时泥浆比重过大，使得砼水下灌注阻力增大，降低砼的流动辐射半径；对于砂率控制则数据越低越好，一般砂率控制在1%以下。对于泥浆，相对密度在1.1左右，沉淀速度在0.15cm/h左右，相对来说沉淀速度与泥浆比重成反比。4.3下混凝土导管导管距离桩底太高，一般会产生以下几种情况：（1）、桩底沉渣和沉淀物不能被首斗砼完全冲破或对沉积物冲起的不彻底（主要为冲击力过小）；（2）容易产生砼对导管埋深不够，直接形成断桩；（3）如果高度在1.0m以上时很容易产生桩底混凝土大量离析。4.4时间控制从清孔检测到桩基砼灌注一般控制的时间为4.510h 为最佳灌注时间，此段时间一般正常沉淀量在520cm；如果此段时间较长，砼灌注前量测一下孔底沉积物的厚度，尤其是沉渣厚度，然后要进行二次清孔，利用抽吸作用尽可能抽出一定的沉渣，或将沉渣、沉淤搅动上浮，而且短时间内不会沉淀。利用最短时间进行灌注砼，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。在经验上，清孔质量控制住后，沉积物的沉降速度与时间成正比。所以控制工序在最短时间内完成相应工作是控制质量缺陷主要因素之一。4.5混凝土料的质量控制 选用优质的水泥及优质骨料，施工过程中加强混凝土的拌和管理，控制好配合比，塌落度控制在20mm25mm之间最佳，同时混凝土的和易性必须良好，使混凝土料在灌注时入仓不离析堵管。4.6浇注工艺控制施工中，严格控制每步的施工质量，同时加快工序间的衔接，减少钻孔的停钻时间，做好施工过程的详细记录，在混凝土灌注的开始应计算好各部分的准确数据，做好灌注前的准备工作。对钢筋笼及探笼的质量控制：施工中钢筋笼绝对不能直接接触桩基底部，对于悬空处理不佳状态下，最好在钢筋笼底部加35个钢筋支腿（根据钢筋笼的自重和桩径现场控制）。灌注时施工中应使用大体积砼冲击灌注法，即每一斗灌注都是将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，保证埋管深度至少在0.5米1米之间。在灌注前的大体积砼冲击灌注法是解决桩基底部缺陷的良好方法，是避免桩底缺陷的关键。优点是存在动能大，冲击力强，对于桩基底部的沉渣、沉淤容易被冲开，使桩底与基底能较好地结合起来。但施工中必须注意以下几点：（1）做好排气技术，防止形成气堵管，使砼料灌不下去；（2）要控制好砼的和易性及塌落度，防止砼料离析，避免发生出料困难，导致导管堵塞。5.结束语通过前面所述，桩基底部缺陷（沉渣、沉积物过多、离析、堵管、灌注封底等）完全可以从作业原理，现场质量控制及采取相应的技术措施进行解决，但是由于钻孔灌注桩施工的不可见性，我们