如何提高钻孔灌注桩的质量

1、如何控制钻孔灌注桩的质量钻孔灌注桩是目前在建设工程中使用较广泛的一种桩基。桩直径一般在500MM以上，桩长一般为4050M，砼的强度等级一般不低于C20，常采用C30的强度等级。钻孔灌注桩的成孔方式有冲击成孔，贝诺特法成孔，泥浆循环回转钻进成孔等方法。 一、施工机具的选择 施工机具的好坏对能否保证施工质量以及功效的高低起着至关重要的作用。选择好合适的施工机具是实现质量控制的首要条件。钻孔灌注桩具有许多技术特点，通常被工程技术人员广泛使用在桥梁工程中，它的技术特点有：1. 施工时基本无噪音、无振动、无地面隆起或侧移，因此对环境和周边建筑物危害小； 2. 大直径钻孔灌注桩直径大、入土深； 3. 对

2、于桩穿透的土层可以在空中作原位测试，以检测土层的性质； 4. 扩底钻孔灌注桩能更好地发挥桩端承载力； 5. 经常设计成一柱一桩，无需桩顶承台，简化了基础结构形式； 6. 钻孔灌注桩通常布桩间距大，群桩效应小； 7. 某些利用“挤扩支盘”钻孔灌注桩可以有效减少桩径和桩长，提高桩的承载力，减少沉降量； 8. 可以穿越各种土层，更可以嵌入基岩，这是别的桩型很难做到的； 9. 施工设备简单轻便，能在较低的净空条件下设桩； 10. 钻孔灌注桩在施工中，影响成桩质量的因素较多，质量不够稳定，有时候会发生缩径、桩身局部夹泥等现象，桩侧阻力和桩端阻力的发挥会随着工艺而变化，且又在较大程度上受施工操作影响； 1

3、1. 因为钻孔灌注桩的承载力非常高，所以进行常规的静载试验一般难以测定其极限荷载，对于各种工艺条件下的桩受力，变形及破坏机理现在尚未完全被人们掌握。设计理论有待进一步完善。泥浆循环回转钻进成孔灌注桩的施工机具主要包括成孔的钻机、泥浆循环设备、钻杆、钻头与保径圈，成桩的导管、料斗、球塞、混凝土拌制与输送设备。 对于有同的地质条件，不同的桩径，其选择使用的成孔机具如钻机、钻杆、钻头有很大差别。选择钻机，首先要看功率和扭矩够不够，因为桩径越大，钻进时切削阻力越大，要求功率和扭矩也越大。钻杆选择则不宜采用过细的钻杆，过细的钻杆其杆内通道小，泥浆循环量受限制，钻进速度慢，沉渣多，成桩质量难以保证，同时钻

4、杆细则刚度小，受压时容易发生弯曲，造成斜孔形状不规则。钻头直径必须保证桩的设计直径，一般比设计桩径小56cm，钻头形状应对称，锥尖角度不应小于120度，因为不对称的钻头易产生斜孔锥尖过尖会在孔底产生一个锥形，在其中埋藏大量泥块沉渣，影响桩的承载力。 成桩用设备主要根据桩体的混凝土方量来考虑安排。导管的基本要求是满足混凝土灌注量、接头密闭不漏水不漏气。导管的长度应保证使得导管下口离孔底的距离保持在0.5m左右。为此在施工中必须配有一些小导管，如0.5m，1.0m，1.5m等不同长度。导管的选用除需考虑混凝土的方量，还应导管接头的外径比钢筋笼直径应小100mm以上，以免导管钩带钢筋笼。导管孔口的料

5、斗与吊运混凝土的料斗的容量之和应保证首批灌注混凝土的数量满足导管首次埋置深度（1.0米）和填充导管底部的需要。首批灌注混凝土的数量不足会使得先灌入孔内的混凝土大量混杂泥浆，影响桩的质量。二、钻机就位的控制 钻机的安装就位包含两层意思，一是所钻桩位在大地平面的位置控制，二是所钻桩孔本身的立体位置控制。 钻孔灌注桩施工前应对施工场地整平压实，当场地为深水区或淤泥层较厚时，应搭设工作平台。应建立附合于结构物整体测量控制中的子控制网（包括平面控制与高程控制），且所有测量必须有多余观测。对拟施工桩位进行放样，并在另一测站进行复核。有条件时，应用钢尺对前后左右的桩位进行相互校核。在灌注桩施工中桩位的控制必

6、须高度重视，确保无误，一旦发生桩位错误将难以弥补。 钻机安装的基本要求是水平、稳固、三点（天车、转盘、护筒中心）一垂线，这样才能保证桩的垂直度和桩位偏差符合要求，安装完毕后要用水平尺和测锤校验。由于钻孔灌注桩施工节奏快，钻机安装容易马虎，常因未垫实、垫稳，而在开钻后很快发生倾斜。发现这种情况应立即停钻，重新调平或排除故障后再继续施工，否则必定造成斜孔。 钻机完成一桩孔后一般不应直接到邻桩位施工而应实行跳打原则，这是为了防止因钻机荷载或成孔的应力释放而影响到刚灌注完砼的邻桩的质量，实在无法调整桩位时，应停顿36小时以后才可在邻桩上进行施工。三、埋设护筒钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，

7、在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm），每节长度约23m。一般常用钢护筒。埋设护筒时筒顶部宜高出施工地面50cm左右，同时高出地下水位或施工水位1.52.0 m。护筒埋置的深度视地质情况而定，黏性土及粉土不应小于1m；砂类土不小于2m，并且护筒埋置在较坚硬密实的土层中至少

8、0.5m；水中筑岛时，护筒应埋入河床面以下1.0m左右。在旱地时，护筒四周应回填黏土，并分层夯实。用护桩复核护筒平面位置，保证其平面中心偏差不大于5cm，倾斜度小于1%。四、泥浆的调制和使用 钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。实践证明泥浆是钻孔灌注桩施工质量好坏的重要环节，必须从严控制。1、水泥选用：

9、可采用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥或硅酸盐水泥、普通水泥，水泥的初凝时间不宜早于2.5h，水泥的强度等级不以低于42.5。不宜采用高强水泥和早强水泥。2、粗骨料：宜优先选用卵石，如采用碎石，宜适当增加含砂率；骨料最大粒径不应大于导管内径的1/61/8（导管内径一般为2035，常用的为25）和钢筋最小净距的1/4，同时不应大于40。3、细骨料：宜采用级配良好的中砂。4、配合比：根据试验确定，混凝土的试验强度应比设计强度提高1015。5、含砂率及水胶比：含砂率宜采用0.40.5，水胶比宜采用0.50.6。有实验依据时，含砂率和水胶比可酌情加减。6、坍落度；混凝土拌合物应有良好的和易性，在运输和

10、灌注过程中无显著离析，泌水；灌注时保持有足够的流动性，坍落度宜为180220。为提高和易性可掺加外加剂和粉煤灰等。7、水泥用量：每1m3混凝土中水泥与掺合料总量不宜小于350kg，水泥用量不得小于300kg。8、凝结时间：首批灌注的混凝土初凝时间不得早于灌注桩全部灌注完成的时间，当混凝土的数量较大、灌注时间较长时，可通过试验在首批混凝土中掺入适量的缓凝剂，以延缓其凝结时间。首批混凝土初凝时间应由施工单位提出要求决定。泥浆一般采用水、粘土（或膨润土）和添加剂按适当比例配置而成。在施工中应注意检测泥浆的各项指标，尤其是比重和粘度这两项最直观、最重要的指标。泥浆的比重过大既影响钻进速度，也使孔壁泥皮

11、增厚；泥浆的比重过小则护壁性能差，容易坍孔。 泥浆的品质能否调节好，除与现场管理人员的经验与水平外，关键在于能否及时清理泥浆池沟中的沉淀物。如果不配备专职劳动力、排浆设备出现故障或废浆运输能力不足（有时是为降低成本而故意减少废浆排放量），那么泥浆品质调节将无从谈起，有时甚至因泥浆池淤满而将沉淀物倒灌回孔内，则施工质量必定受到较大影响。 五、钻进过程 钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣(冲击式用)，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时，附近土层因

12、受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应实事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰钻进过程中主要应加强以下事项的控制； 1、总的原则要快，一个桩的施工时间越短，质量也越不容易出现问题，当然，也不是要绝对的快，该慢的孔段要慢。如开孔时要轻压慢钻以防止发生孔斜，待钻头或导向部位全部进入地层后，方可加速钻进；在淤泥质土层也不能太快，需防止形成螺旋形孔。 一般说来，苏州市直径650mm的三四十米长的桩，正循环钻进耗时约57小时，如出现过长或过短则不正常。 2、钻进过程中泥浆循环量应根据地层和钻进速度

13、加以调整，若进尺速度快而泵量小，泥浆必定粘稠而且泥块沉渣多，影响成孔质量；在松软易坍地层中钻进时若泵量和压力太大，会造成扩径甚至坍孔。 3、在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内具有规定水位和要求的泥浆比重和粘度。处理孔内事故或因故停钻，必须将钻头提出孔外。 4、终孔时，需对桩孔的孔深、孔径、倾斜度进行检测，符合要求才能终孔，否则需继续。 六、清孔 通常工次用两次清孔来达到规定的砼灌注前的泥浆比重。 第一次清孔是钻进至设计深度后直接利用钻具进行的换浆清孔工作。第一次清孔是能否达到技术要求的根本基础，不能因为有第二次清孔而忽视第一次清孔的重要性，因为第一次清孔的冲力（吸力）大，清孔能力强

14、，可以把绝大部分沉渣，包括较大的泥块都返出孔外，而第二次清孔是利用截面粗的导管进行，冲力（吸力）要小得多，不能承担主要的清孔责任，因而第一次清孔一定应达到返出的泥浆中不含有的泥块为止，根据笔者在施工中的经验，对一根三十几米长的直径650的桩来说，正循环清孔的时间应大于30分钟。 第二次清孔是在下完钢筋笼和导管以后利用导管进行的清孔，目的是清除这段时间里从泥浆中沉淀到孔底或是被钢筋笼撞到下去的泥块沉渣。 在清孔过程中必须注意保持孔内水头，防止坍孔。清孔完毕后，应从孔底取出泥浆样品，进行性能指标试验。 需特别注意不得用加深钻孔深度的方式来替代清孔。 七、钢筋笼 钻孔灌注桩的钢筋笼制作一般使用热扎钢

15、筋，材质与焊接要求应符合国家的相关强制标准。 钢筋笼制作的技术要求主要是：钢筋笼直径应符合设计尺寸；每节的长度不宜超过9米，也不宜短于5米，因为过长则吊起时易弯曲变形，过短则增加焊接时间，对成桩的质量不利；使用法兰接头导管时，最下面的一节钢筋笼底端应使主筋向外张开，以防导管挂钩导管造成钢筋笼上浮；制作好的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的场地，堆高不得超过两层。 钢筋笼在下笼过程中应从速，一般桩孔应在24个小时内完成。八、混凝土灌注灌注水下混凝土：清完孔之后，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。但是钻孔灌注桩的浇筑，要从

16、成桩的各道工序入手，从严控制，才能保证成桩质量，避免各种事故的发生。给人们带来人身伤害和经济损失。以下就从质量控制入手，介绍了钻孔前、钻孔过程中、成孔后、浇筑前和浇筑过程中的质量控制方法，以及故障的排除等。 作为工程基础，钻孔灌注桩被应用得相当普遍，这也是由它对各种地质条件的适应性及施工简单易操作所决定的。但是，由于其施工工艺环节多，一环不慎，便会有质量事故发生，需要施工人员具有认真的工作态度、良好的技术水平和丰富的临场处理能力。尤其在桥梁建设中，桩基位置可选择变化余地不大，更需要加强施工管理，搞好成桩质量。 混凝土灌注的质量控制 1钢筋笼入槽后，必须在4小时（或1/2孔壁稳定时间）内灌注砼。

17、以防坍孔。 2砼灌注前，监理应检查导浆管底口距孔底的距离，一般应控制在3050cm，若超过时，应调整导浆管的长度。 3导浆管的第一节底管长度应4m。第一次浇筑砼必须保证导浆管底端能埋入砼中的深度不少于0.81.3m。 4砼灌注前，施工单位质检员、总包、值班监理必须到场，检查水球（塞）的规格及安放位置。初灌砼量是否足量，观察初灌是否畅通和孔口翻浆情况。 5灌注砼时，砼面上升速度不应小于2m/h。砼应连续灌注，不得留水平施工缝。 6导浆管埋入砼内的深度不得小于1.5m，亦不宜大于6.0m。起拔导浆管时，必须控制好导浆管埋入混凝土内的深度，严禁导浆管拔出砼面。7灌注砼时，钢筋笼不得上浮。 8灌注砼时

18、，砼顶面宜高于设计标高0.50.6m。9同一配合比的试块，每浇注50立方米必须有1组试件；小于50立方米灌注桩每根不得少于1组试件。10因故砼发生断灌，其中灌注时间不宜超过30分钟。浇筑砼时，施工单位应做好水下砼灌注记录九、常见问题的分析及防治措施1 缩径1.1  产生原因 (1)清孔不彻底，泥浆中含泥块较多，再加上终灌后拔管过快，引起桩顶周边夹泥，导致保护层厚度不足。 (2)孔中水头下降，对孔壁的静水压力减小，导致局部孔壁土层失稳坍落，造成砼桩身夹泥或缩颈。孔壁坍落部分留下的窟窿，成桩后形成瓶颈。1.2  防治措施预防缩径的关键是控制泥浆比重

19、，确保泥浆能保持孔壁平衡。 使用直径合适的钻头成孔，根据地层变化调整不同的泥浆比重。 成孔施工时应重视清孔，在清孔时要做到清渣而不清泥，预防清孔在灌砼的过程中局部坍塌，导致缩径的产生。 2   断桩2.1  产生的原因 (1)砼拌和物发生离析使桩身中断。 (2)灌注中，发生堵塞导管又未能处理好；或灌注中发生导管卡挂钢筋笼，埋导管，严重坍孔，而处理不好时，都会造成桩身严重夹泥，至使砼桩身中断的质量事故。(3)灌注时间过长，首批砼已初凝，而后灌注的砼冲破顶层与泥浆相混；或导管水密性不好，未及时处理，均会在两层砼中产生夹泥现象。2.2 防治

20、措施 (1)导管要有足够的抗拉强度，能承受其自重和盛满砼的重量；内径应一致，且内壁须光滑无阻，组装后应有足够的垂直度；控制底管长度，一般不小于4m。 (2)导管在浇灌前要进行试拼，并做好水密性试验。 (3)严格控制导管埋深与拔管速度，导管不宜埋入砼过深，也不可过浅。及时测量混凝土面高度，防止导管拔空。 (4)砼拌和物和易性应良好，坍落度确保符合要求。 3 桩顶局部冒水、桩身孔洞 3.1 产生的原因 (1)水下砼灌注过程中，导管埋深过大，导管内外砼新鲜程度不同，再加上灌注过程上下活动导管过于频繁，致使导管活动部位的砼离析，保水性能差而泌出大量的水，这些水沿着导管部位最后灌入的

21、、最为新鲜的砼往上冒，形成通道(即桩身孔洞) 。 (2)水下砼灌注过程中，砼倾倒入导管速度过快过猛，把空气闷在导管中，在桩内形成高压气包。高压气包在其自身浮力或导管起拔等外力的作用下，在砼内不断上升，当上升到桩顶附近时，气包浮力与上升阻力接近，在没有外力的作用下，气包便滞留在桩身内，最终形成桩身孔洞。另外，有一些桩在破除桩头后桩身内残余的高压气体，因通道打开而顺着桩身的细小缝隙释放出来。这时，常会携带部分遗留在气包内的水往上冒，出现“桩顶冒气泡”的现象。 (3)水下砼灌注时间过长，最早灌入孔内的砼坍落度损失过大，流动性变差，终灌导管起拔后会留下难以结合的孔洞。3.2治措施 (1) 控

22、制导管的埋深，灌注过程中做到导管勤提勤拔。 (2) 砼倾入导管的速度应根据砼在管内的深度控制，管内深度越深，砼倾入速度越应放慢。在可能的情况下，应始终保持导管内满管砼，以防止桩身形成高压气包。实际施工中，往往因为导管每次起拔后管内都会形成空管，再次灌注时，桩身形成高压气包就很难避免。因此，应在灌注过程中适当上下活动导管，把已形成的高压气包引出桩身。 (3)加适当缓凝剂，确保砼在初凝前完成水下灌注。4 钢筋笼上浮 4.1 产生的原因砼由漏斗顺导管向下灌注时，产生一种顶托力，使钢筋笼上浮。 4.2 防治措施(1)钢筋骨架上端在孔口处与护筒相接固定。

23、(2)灌注中,当砼表面接近钢筋笼底时,应放慢砼灌注速度,并应使导管保持较大埋深,使导管底口与钢筋笼底端间保持较大距离,以便减小对钢筋笼的顶托力。(3)砼面进入钢筋笼一定深度后，应适当提导管，使钢筋笼在导管下口有一定埋深。但注意导管埋入砼表面应不小于2 m，不大于10m。如果钢筋笼因为导管埋深过大而上浮时，现场操作人员应及时补救，补救的办法是马上起拔拆除部分导管；导管拆除一部分后， 可适当上下活动导管；这时可以看到，每上提一次导管，钢筋笼在导管的抽吸作用下，会自然回落一点；坚持多上下活动几次导管，直到上浮的钢筋笼全部回落为止。当然，如果钢筋笼严重上浮，那么这一补救措施也不一定

24、会十分奏效。（4）控制砼的坍落度，导管底口以上的混凝土坍落度不宜过小。5“烂桩头”  5.1 产生的原因 (1)清孔不彻底，桩顶浮浆过浓过厚，影响水下砼灌注时测量桩顶位置的精度。 (2)导管起拔速度过快，尤其是桩头直径过大时，如未经插捣，直接起拔导管，桩头很容易出现砼中间高、四周低的“烂桩头”。 (3)浇筑速度过快，导致孔壁局部坍塌，影响测量结果。5.2 防治措施 (1)认真做好清孔工作，确保清孔完成后孔口没有泥块返出；在桩长较长的桩内测量砼面时，应控制好测量重锤的重量。当混凝土灌到设计桩顶与地面距离<4 m时，通常可使用竹竿等物来试插砼面。(2)灌注中，当