钻孔灌注桩孔底沉渣产生原因分析及优化措施

1、钻孔灌注桩孔底沉渣产生原因分析及优化措施摘要：通过工程质量问题分析，说明孔底沉渣对钻孔灌注桩的承载能力有着至 关重要的影响，进而从钻孔、清孔、灌注混凝土等环节论述了钻孔灌注桩沉渣厚 度的控制对策。关键词：钻孔灌注桩；孔底沉渣；控制措施引言钻孔灌注桩以其适应范围广、单桩承载力高、施工噪音低、振动小及单价低 等优点，在各类建筑工程中到广泛应用。随着高层建筑的日益增多，对桩基承载 力的要求也越来越高。但由于钻孔灌注桩施工工艺的特殊性，其承载力受施工中 的因素影响较大，特别是孔底沉渣层严重影响桩承载力的发挥。因此，施工过程 中加强孔底沉渣厚度的检测与控制，是保证钻孔灌注桩施工质量和桩基承载力的 关键措

2、施之一。1钻孔灌注桩孔底沉渣原因分析及控制措施钻孔灌注桩桩底沉渣可能产生于旋挖钻机施工的钻进成孔、安放钢筋笼、灌 注混凝土等环节中，分析认为沉渣产生的原因大致分为以下几类。1.1桩孔孔壁塌落1.1.1原因分析桩孔孔口填土不稳定，塌落孔内；泥浆密度过低，悬浮能力差；提升钻具太 快，形成孔内向上的抽吸；提钻时孔内泥浆液面下降，未及时补充孔内泥浆；钻 具提放刮碰孔壁；下放钢筋笼刮碰孔壁；终孔后未及时灌注混凝土，孔壁浸泡时 间过长。1.1.2控制措施孔口安放钢护筒保护孔口，护筒长度根据地层条件适当加长；加大泥浆密度， 提高泥浆黏度；控制旋挖回次进尺，严禁钻筒打满提钻，避免抽吸现场；钻具提 离孔口前，及

3、时补充孔内泥浆，保持泥浆液面高度；钻具提放时保持对中，慢提、 慢放，防止刮碰；钢筋笼采用汽车式起重机安放，保持对中、垂直；终孔后及时 灌注桩身混凝土，缩短辅助作业时间，减少孔内沉渣沉淀。1.2泥浆沉淀1.2.1原因分析泥浆性能参数不合格，护壁效果不佳；泥浆循环池、沉淀池混用，造成废渣 循环进入孔内；泥浆含砂率过高；灌注前等待时间过长，泥浆发生沉淀。1.2.2控制措施根据场地地层特性，采用优质膨润土配制泥浆，控制好泥浆密度，并及时检 测、调整泥浆性能；将泥浆循环池和沉淀池分开设置，确保施工中的钻渣随泥浆 从孔内排出经泥浆沟进入沉淀池，沉淀后的泥浆经泥浆池返回孔内循环使用；调 整好泥浆密度，提高泥

4、浆的携渣能力，同时可采用泥浆分离净化装置对排出的泥 浆进行浆渣分离，并适时对含砂率进行测试，及时调整泥浆性能；事先做好灌注 桩身混凝土的各项准备工作，控制好混凝土进场时间和初凝时间，尽可能缩短灌 注等待，避免泥浆沉淀。1.3钻孔残留1.3.1原因分析旋挖钻具取土效果差，残留钻渣在孔底；钻具底部变形或者磨损过大，渣土 掉落生成沉渣；钻底结构本身限制，如钻齿布置高度、间距等原因造成渣土残留过多产生沉渣堆积。1.3.2控制措施定期检查旋挖钻具性能，特别是旋挖钻斗筒体下方的2块底板，保持上下底 板回转自如，以实现斗底进土口的正常开启和关闭，以保证取土效果，减少钻渣 残留；选用合适旋挖钻具，定期检查钻具

5、钻底结构情况，如出现变形或磨损，及 时进行修复；在终孔时，钻具减小旋转底和固定底间隙，缩小钻齿布置高度，并 使用孔径小一级的钻具入孔底捞渣，同时增加清渣捞渣次数，以减少桩底残留。2.钻孔灌注桩孔底沉渣控制的优化措施2.1选择合适的清孔方式应根据不同的钻孔方法、施工设备、设计要求及地层条件，合理选用清孔方 法。（1）抽浆法清孔抽浆法清孔较彻底，且清孔速度快，可适用于各类土层、各种钻孔方法的摩 擦桩或支承桩，尤适宜于采用反循环钻孔及孔底沉渣颗粒较大桩孔的清孔。但在 孔壁易坍塌的桩孔中应谨慎使用，以防坍孔。（2）换浆法清孔对采用正循环钻进、以粘性土及细颗粒砂性土层为主的桩孔，可采用换浆法 清孔。采用

6、该法清孔不易引起坍孔，但清孔速度慢，须控制好泥浆指标及清孔时 间，否则清孔效果难以保证。（3）掏渣法清孔对击、冲抓、旋挖钻进的桩孔，应先采用掏渣法进行初步清孔，待较大颗粒 沉渣清理完毕后，可换用换浆法进一步清孔，同时降低孔内泥浆密度。（4）喷射法清孔在导管等混凝土灌注设备已安装，实测孔底沉渣厚度超出规定或设计要求， 但超出范围不大，进行二次清孔费时费力，且影响孔壁稳定的情况下，可采用喷 射清孔法进行处理，并立即灌注水下混凝土。该法仅宜作为其他方法清孔的辅助 手段。（5）砂浆置换清孔该法操作不便，实际应用较少，可在一些有特殊要求的桩基中使用。2.2确保清孔彻底、充分清孔持续时间应根据具体清孔方式

7、、地质情况及孔底排出的泥浆指标确定， 抽浆法清孔的速度较快（一般不少于10min即可），换浆法清孔速度较慢（30min至数小时不等）。无论采用何种清孔方式，均应确保清孔持续时间，否 则难以达到清孔效果。2.3严格控制清孔泥浆指标（1）清孔过程泥浆指标清孔过程中泥浆密度一般应比钻孔泥浆密度小，但泥浆密度及粘度过小，影 响孔壁稳定；采用正循环清孔时，泥浆密度及粘度过小，还会影响泥浆悬浮钻渣 的能力，降低清孔效果。在粘性土、粉土及粉砂土为主的土层中，清孔过程中输 入泥浆指标宜控制为：相对密度1.051.10；粘度16-20Pa.s；含砂率4%。（2）终止清孔泥浆指标终止清孔前应在孔底取泥浆进行性能指

8、标检测，终止清孔泥浆指标一般控制在以下范围：相对密度1.03-1.15；粘度17 20Pas；含砂率4%；胶体率98%。2.4采取有效固孔措施（1）根据现场条件和规定要求设置护筒，施工过程中加强对护筒的保护，防 止碰撞或振动造成孔口坍塌。（2）施工过程中保持孔壁任何部位静水压力不小于0.02MPa，即始终保持孔 内水位高于地下水位（或河水位）不小于1.5-2.0m。（3）选择合适的钻孔及清孔机具。对土层松软、易坍塌的桩孔，应尽量避免 采用振动大、负压过低的施工机具和工艺方法。.（4）钻具拆卸、钢筋骨架和导管安装过程中应尽量避免碰撞孔壁。（5）选择合适的钻孔泥浆指标，确保在孔壁形成有效的泥皮保护

9、层。2.5二次清孔第一次清孔是在终孔后进行，经过安放钢筋笼、焊接、下放导管等过程，一 般需要4h，在这段时间内，由于孔内泥浆处于静止姿态，原来悬浮在泥浆中的泥、 砂砾和石屑会沉人孔底，同时，安放钢筋笼和导管时也会擦碰孔壁，而使泥砂落 孔内，为此，在砼灌注前利用导管进行第二次清孔。二次清孔应做到边循环清孔 边测孔底沉渣，当孔底沉渣厚度符合设计及规范要求时，再在循环中调整泥浆各 项指标，终止清孔泥浆指标一般控制在以下范围：相对密度在1.051.10之间； 粘度为1620S；含砂率4%。当测得泥浆各项指标均符合规范要求后，应立即 进行水下砼的灌注工作，在等待砼过程中应继续循环清孔，直到砼到场后装料斗 灌注。2.6准确测定沉渣厚度沉渣厚度测量必须使用正确的测量方法，测量方法不当，造成沉渣厚度误判， 就不能对沉渣厚度进行有效控制，要准确测量孔底沉渣厚度，首先需准确测量桩 的终孔深度，桩的终孔深度应采用丈量钻杆长度或钢测绳的方法测定，钻杆长度 或钢测绳长度应采用标准的卷尺进行复核。沉渣厚度=终孔深度-清孔后深度，清 孔直至沉渣厚度满足规范要求。目前沉渣厚度的检测方法有：测绳（重锤）检测、 取样盒检测和沉渣仪检测。结论要处理好沉渣问题，应根据地质情况、桩基类型、桩长采取相应的施工方法， 从钻孔