钻孔灌注桩设计及施工常见问题处理措施建议

1、钻孔灌注桩设计及施工中常见问题处理措施建议天津交通职业学院 李静娟摘要：本文详细分析了钻孔灌注桩在设计和施工中容易出现的问题，并结合实践经验给出了具体的解决措施。关键词：钻孔灌注桩；单桩承载力；后压浆； 1引言钻孔灌注桩作为一种基础形式，目前在我国广泛使用在高层建筑、铁路桥梁、公路桥梁及城市各种桥梁中，这是因为钻孔灌注桩设计简单、承载力大、不受地质条件限制，特别是能满足各种不良地质条件的承载力要求，同时施工不受季节影响，施工简单，操作易于掌握，而且所需投入设备造价较低。但其施工质量难于控制，发生事故后又较难处理。因此如何在设计和施工工艺上采取一些措施，尽量避免或杜绝质量事故的发生，以确保施工顺

2、利进行，一直是工程技术人员不断探讨的课题。2钻孔灌注桩设计应引起重视的问题2.1合理选择桩基础的设计参数我们知道进行钻孔灌注桩的设计主要是确定有关桩的一些设计参数，如桩长、桩径、桩间距以及持力层的确定等等，这些参数是否合理一方面决定着桩的承载力的大小以及上部结构的安全，另一方面还影响着桩基础施工质量。因此在设计中在满足规范要求的基础上，为了优化桩基础的设计，还应注意以下几个问题。（1）加强地质勘察报告的深度与准确度。桩的设计参数确定除了要考虑上部结构的荷载外，主要还是由地质情况决定的。一般情况下桩长的取值取决于持力层的标高，无论是端承桩、摩擦端承桩、端承摩擦桩、摩擦桩确定侧阻力和端部承载力均要

3、参考地质报告提供的数据，在试桩前，地质勘查报告是桩的承载力、桩长及持力层的确定重要的依据。因此地质勘查报告的深度与准确性至关重要。例如，对于含碎石粘性土的土层，由于勘探工艺的特点，要判明碎石含量及其粒径不可能十分准确。这会直接影响钻孔灌注桩的设计及施工工艺的采用，因此还要加强对同地区土质情况的调研，结合实际勘探情况，提交准确的报告，供设计与施工决策。鉴于这一点，设计时应充分考虑到碎石含量对承载力的影响。由于桩底沉渣问题制约着单桩承载力和桩身质量的稳定性，对碎石含量较多、粒径较大的土层，沉渣小于5CM的设计要求较难满足，因此，在设计钻孔灌注桩时，必须适当考虑施工因素的影响，针对该类土层，单桩承载

4、力设计值应适当减小。（2）桩长、桩数和桩间距应统筹考虑。灌注桩设计在满足承载力要求及规范规定的桩间距的要求下，不宜采用“细桩密布”的原则，因其会对成孔质量和施工工效有不利影响，可采用“粗桩疏布”的方式，这种方式可以有效提高施工工效。当然桩间距的设计还要统筹考虑群桩承台的成本。钻孔灌注桩是先成孔，然后在孔内成桩。成孔阶段是依靠泥浆来平衡的，且在进行钻孔灌注桩施工时会使周围的土体松动。故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。除非地质变化非常大，在一定范围内桩基承载力特征值和桩长一般宜统一。这有利于施工的进度和减少造价。如果布桩范围较大，施工图时定一个桩长范围，实际施工时灌注桩按进入

5、持力层的深度控制，如果持力层的标高相差较大时，可以分区表示桩长的范围。（3）要保证桩身混凝土强度不小于桩的承载力设计要求。随着我国高层建筑的发展以及一些水下大型桥梁的建设，对桩基础承载力的要求越来越高，桩径、桩长相应增大，因此钻孔灌注桩的应用也将越来越多。为保证建筑物的安全，建筑地基设计规范GB 50007-2002增加了桩的承载力尚应满足桩身混凝土强度的要求。即QApfcc 其中Q相应于荷载效应基本组合时的单桩竖向力设计值；Ap为桩身横截面积； fc为混凝土轴心抗压强度设计值；c为工作条件系数，对于灌注桩可取0.60.7，施工有充分把握时可取上限值。次项规定也就是要求桩身首先要保证自身不被压

6、坏。笔者曾设计过天津地区一座34层的高层建筑，地基初步设计时采用灌注桩基础，要求单桩承载力为11000KN，如果设计桩长50米，桩径0.9米，单桩竖向承载力达到9400N，不能达到承载力要求。改用桩长60米，桩径0.9米，单桩竖向承载力达到11500N，能满足上部结构承载力的要求，但是验算桩身混凝土强度时，即便采用C50混凝土，单桩竖向力设计值也不能超过9548KN（c取0.65），可见增加桩长和桩径虽然有利于提高桩竖向承载力，但是考虑到桩身混凝土强度不小于桩的承载力设计要求，同时考虑到大直径、超长桩，增加工程造价，造成桩的施工困难，且质量难以保证。最终采用了后注浆技术，克服了钻孔灌注桩桩底虚

7、土较难清理、桩身泥皮影响侧摩阻力的缺陷，试桩结果显示，其单桩承载力提高了30%以上，并获得了较高的经济效益。（4）采用后压浆工艺优化灌注桩设计，单桩承载力设计值应以试桩结果为依据。国内学者和工程人员在近几年结合工程原位测试发现，压力灌浆不仅能提高桩的端阻力，而且还能有效地改善桩土相互作用，并进一步指出其承载机理类似于扩底桩。在工程实践中，桩端注浆和桩侧注浆是提高桩承载力、降低沉降的有力措施之一。因此，设计中根据承载力需要钻孔灌注桩直径大，间距密或桩长较长时，可以考虑采用后压浆技术。但是目前规范上尚没有采用后压浆工艺的灌注桩承载力的计算依据，因此单桩承载力设计值应以试桩结果为依据。2.2合理选择

8、桩基础主筋配置，确保施工顺利进行我们知道优化设计的原则就是设计和施工相协调，因此在满足设计要求前提下，还要保证施工的顺利进行，笔者根据经验，对灌注桩内主筋的配置提出如下建议：（1）钢筋笼在任意截面主筋设计至少满足8根。正多边形的边数越多，越接近圆形，可以较好的保持钢筋笼不变形。规范根据各类桩的作用及环境类别对灌注桩的配筋长度做了具体的要求：受水平荷载的摩擦型桩（包括受地震作用的桩基），配筋长度宜采用4.0/a(为桩的水平变形系数)；桩径大于600mm 的摩擦型桩配筋长度不应小于2/3 桩长；也就是说对于承压型的灌注桩不必将所有钢筋都深入到桩的下部，但是钢筋笼下部1/3长度范围内，如果主筋减少过

9、多，容易导致箍筋在盘绕时钢筋笼横截面发生变形。主筋减少为6根的，钢筋笼截面变形为近似六边形。发生截面变形后，直接影响了钢筋笼的有效截面积，对浇注砼是导管的下沉与提升造成影响，容易产生挂笼、埋管等质量事故。（2）主筋不宜选用直径较小的钢筋由于主筋直径较小，导致钢筋笼整体刚度偏小，在吊装容易发生变形导致焊点脱开。孔口焊接钢筋笼时，盘绕箍筋会在钢筋笼搭接部位形成束腰现象，减小钢筋笼截面积，对混凝土灌注产生不利影响。主筋直径最好不小于18mm，以保证钢筋笼有足够的刚度与自重。（3）大直径桩应增加加劲箍的数量在桩基钢筋图中，一般每隔两米做一个内部加劲箍筋，直径25mm的二级钢筋，这样基本可以保证钢筋笼不

10、变形，但是随着桩基直径的变大，仅仅一个加劲箍筋已经不能保证钢筋笼在运输和起吊的时候不变形了。一般桩径不小1500mm时，钢筋笼内不仅有圆形加劲筋，还要增设三角撑加劲筋。（4）抗拔桩可采用主筋密布的方式规范规定专用抗拔桩应通长配筋；因地震作用、冻胀或膨胀力作用而受拔力的桩，按计算配置通长或局部长度的抗拉筋；一般情况下抗拔桩内部主筋主要是起防裂作用，抗拔桩要验算在设计荷载作用下的裂缝宽度，因此采用直径较小，根数较多的配筋方式抗裂效果较好也较为经济。3钻孔灌注桩施工应引起注意的问题及解决措施灌注桩在施工过程中，容易出现桩位偏差过大、孔底沉渣偏多、钢筋笼上浮、桩体混凝土离析、断桩及夹泥等质量问题，影响

11、因素较多，出现问题往往补救困难，不能完全通过事后检查来判断存在的问题，必须加强施工准备、成孔、清孔、下钢筋笼、灌注水下混凝土等施工全过程中各环节的质量监控，采取各种有效预防措施，才能保证或提高钻孔灌注桩的成桩质量。3.1钻孔过程中保证成孔质量的技术要点（1）合理选择打桩顺序打桩顺序直接影响打桩速度和桩基质量。因此，应结合地基土壤的挤压情况，桩距的大小，桩机的性能，工程特点及工期要求，经综合考虑予以确定，以确保桩基质量。如果桩间距较密，可采取隔孔施工程序。（2）保证成孔垂直度和成孔深度钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要一环，钻孔偏斜会使灌注桩施工时钢筋笼难吊入，或造成桩的承载力小于设计要求。

12、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。钻孔前应仔细分析地质勘查报告，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。偏斜严重时应回填砂粘土到偏斜处，待沉积密实后再继续钻进，也可以在开始偏斜处设置少量炸药爆破，然后用砂石和砂砾石回填到该位置以上1m左右，重新冲钻。钻孔的深度是否达到设计要求，也往往影响灌注桩的承载力，特别是对摩擦桩影响更是不能小觑。为准确地控制钻孔深度，要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿后重新标定，可以在施工现场或附近地面上设置长度标记作为准绳，每次

13、终孔一定把测绳拿去复核。（3）保证清孔后孔底沉渣厚度符合要求灌注桩桩底存在的沉渣很大程度上影响着桩的承载力。泥浆的制备和清孔是确保桩工程质量的关键环节，清孔所用泥浆一定要根据不同地质条件进行配合比设计。清孔后，应从孔口、孔中部和孔底部分提取泥浆，测定要求的各项指标。要求这三部分指标的平均值，应符合质量标准的要求。根据经验对于各种钻孔方法，采用抽浆清孔法清孔最彻底。但是清孔中，应注意始终保护孔内流水头，以防坍孔。清孔后要及时浇筑混凝土，防止泥渣再次沉淀。3.2保证钢筋笼质量的技术要点（1）钢筋笼变形、上浮、错位小桩径浇注水下桩容易产生浮笼现象，一个是钢筋笼本身轻，还有泥浆浮力，在封底混凝土的大翻

14、力时候，很容易就浮笼，解决方法可以计算好首罐混凝土用量，使首灌混凝土量刚好埋入钢筋笼一米左右，接着将导管往上提3040公分，接着就慢慢半管浇注，同时将钢筋笼焊在护筒上面，可以避免浮笼。工程中也可在钢筋笼顶部焊上一圈加强箍筋，再在四个方向各焊一根定位筋，这样既可以保证笼子偏位，也可以防止浮笼。（2）如果长桩钢筋笼过长、未设加劲箍或刚度不够容易变形或错位，一般可以方法是将钢筋笼分2-3节制作，分段吊放、分段焊接。3.3保证混凝土浇筑质量的技术要点（1）混凝土原材料选择。砼原料宜选用卵石、石子含泥量小于2%，以提高砼的流动性，防止堵管。（2）浇灌混凝土时要控制好配合比钻孔灌注水下混凝土的施工主要是采用导管灌注，混凝土的离析现象还会存在，但良好的配合比可减少离析程度，因此，现场的配合比要随水泥品种、砂、石料规格及含水率的变化进行调整，为使每根桩的配合比都能正确无误，在混凝土搅拌前都要复核配合比并校验计量的准确性，严格计量和测试管理，并及时填入原始记录和制作试件。4结论4.1钻孔灌注桩的优化设计有利于桩的承载力和施工质量的提高，同时能减少工程造价。4.2桩基础设计是保证成桩质量的前提，好的设计除了