钻孔灌注桩施工质量控制探讨
关键词：钻孔灌注桩,工艺流程,混凝土灌注,质量控制,方法
随着我国建设事业的蓬勃发展，钻孔灌注桩以其承载力大、造价低、适用于各种土质、能制成较大直径和各种长度桩的特点，越来越广泛地运用于桥梁和高层建筑的基础。特别是旋挖钻成孔，然而由于其施工技术复杂、工艺流程相互衔接紧密，且多在水下及地下进行，影响施工因素较多，很容易出现各种质量缺陷，影响桩身的完整性和单桩的承载能力。为避免出现质量事故，应对钻孔灌注桩施工过程进行严格的质量控制。
1 旋挖钻成孔灌注桩施工工艺流程
2 施工质量控制方法
2.1 成孔阶段质量的控制
(1)采取隔孔施工程序
钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同，打入桩是将周围的土体挤开，桩身具有很高的强度，土体对桩产生被动土压力。钻孔灌注桩则是先成孔，然后在孔内成桩，成孔阶段是依靠泥浆来平衡压力，且在钻进施工时会使周围的土体松动，所以在群桩的相临桩孔施工时宜选择较适应的桩距(可采取桩孔间隔施钻的方法)，对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术保证措施。
(2)护筒的埋设
护筒的作用为固定桩位，引导钻头方向，隔离地面水流入孔内，保证孔内水位高出地下水位或施工水位，增加水头高度，保护孔壁不坍塌，确保成孔质量。
护筒埋设前采用全站仪坐标法来进行桩的中心位置放样，放样后四周设护桩并复测，将误差控制在5mm以内。桩位用钢钉打入路面5cm作为桩的中心点，然后在桩位周围做上标记，既便于寻找又可防止机械移位时破坏桩点。护筒埋设后将桩位中心通过四个控制护桩引回，使护筒中心与桩位中心重合，并在护筒上用红油漆标识护桩方向线位置。经确认护筒平面位置的偏差不大于50mm，倾斜度的偏差不大于1%，则将其四周用粘土填实。
(3)泥浆的制备
采用泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差控制桩孔孔内水压力，以确保孔壁的稳定，防止坍孔。泥浆的比重起到保持这种压力差的关键作用，如果钻孔中的泥浆比重过小，泥浆就失去阻挡土体坍塌的作用，如果泥浆的比重过大，则容易使泥浆泵产生堵塞甚至使混凝土的置换产生困难，使成桩质量难以得到保证。要充分发挥泥浆的作用，其指标的控制非常重要。
(4)钻进成孔
成孔前必须检查钻头的保径装置，钻头直径、钻头磨损等情况，施工过程中经常复核钻头直径，如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。
成孔过程中，设专职记录员记录成孔过程的各种参数，如钻进深度、地质特征、障碍物等情况。
旋挖钻配备电子控制系统显示钻进深度及垂直度，通过电子控制和人工观察可以保证钻杆的垂直度。钻孔过程中根据地质情况控制进度速度：由硬地层钻进软地层时，可适当加快钻进速度;当软地层变硬地层时，要减速慢进;在易缩径的软地层中，应适当增加扫孔次数;对硬塑层采用快速钻进，以提高钻进效率;砂层则要慢转慢钻，同时适当增加泥浆比重和粘度。
(5)清孔
清孔是保证在不塌孔的情况下，将桩孔底部的沉渣尽量排出干净。按规范规定，清孔后孔底残留的沉渣厚度，端承桩不得大于100mm，摩擦桩不得大于300mm。清孔方法主要是借助泥浆泵将孔底的残渣在泥浆循环过程中不断排出，并在循环路程中设置沉淀池沉淀残渣，使孔内保持较纯的泥浆。一般情况下清孔分两次进行，即在钻孔结束后清孔一次，待钢筋笼、导管安放完毕后再清一次孔。第二次清孔后应马上灌注混凝土，中间等待时间不宜过长。
2.2 钢筋笼制作与安装
旋挖钻机的一个显著优点就是成孔快，且成孔后孔底沉渣很少。所以只要在钢筋笼制作、安装上采取合理措施，避免安装时钢筋笼刮伤孔壁，就可以大大地降低沉渣厚度，有效防止塌孔的发生。这就要求在钢筋笼制作方面要严格控制，重点是钢筋笼外径和直线度，主筋搭接、纵横筋交叉点的焊接质量必须符合设计要求。在钢筋吊放过程中，应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量，对质量不符合规范要求的焊缝要进行补焊。钢筋笼接长时要加快焊接，尽可能缩短下放时间。钢筋笼垫块，宜采用圆柱形砂浆垫块，沿钢筋笼每隔2m放置一组，每组设置4个，按90°均匀安放，这样既可避免笼体碰撞孔壁，又可保证混凝土保护层均匀及钢筋笼在桩体内的位置正确。
钢筋笼按要求制作后进行吊放，特别要注意顶节钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确吊放在设计标高上，这是由于钢筋笼吊放后是暂时固定在枕木上。吊环长度要根据枕木顶标高的变化而变化，要根据桩顶标高及枕木顶标高确定吊环长度。以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。
2.3 导管的安装
(1)导管的选用及检查
导管宜采用直无缝钢管，在下导管前，首先检查其是否损坏，密封圈、卡口是否完好，内壁是否光滑圆顺，接头是否严密，再进行水密承压和接头抗拉实验，以检查导管的密封性能、接头抗拉能力。具体实验方法如下:
向拼装好的导管内灌入70%的水，然后接好输气管，输入计算好的气压，具体计算过程如下：
p=γ1×hc-γ2×ηw
式中：
γ1—混凝土的重度，取γ1=24kN/m3;
hc—导管内砼最大高度，(取桩长的2/3);
γ2—桩孔内泥浆的重度;
hw—桩孔内泥浆的深度;
p—导管可能受到的最大压力(kPa)。
将导管在恒压下前后滚动，并持压15min，观察其接口处是否漏水、周身是否有变形，以验证导管的密封性、承压和抗拉性能
(2)导管长度的计算和吊放
以实际孔底标高和孔口架之间的距离来配置需要导管长度，并预留30～50cm的悬空高度。拼装时要严格检查导管内壁，确保干净无杂物，变形和磨损严重的导管严禁使用，导管的吊放用吊车，要确保其居于孔的中心位置，下放速度要慢，防止卡挂钢筋笼骨架。
2.4 混凝土的灌注
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。为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象，在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。混凝土坍落度应控制在180～200mm。
导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2～4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注至距桩顶标高8～10m时，应及时将坍落度调小至120～160mm，以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中，要控制好灌注工艺和操作，抽动导管使混凝土面上升的力度适中，保证有程序地拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大。
混凝土灌注所需数量，一般约为设计桩径体积的1.2倍左右，《建筑施工手册》规定桩身混凝土的充盈系数必须大于1。混凝土浇注标高应高出桩顶设计标高0.5～1.0m，以便清除浮浆。
3 结语
总之，钻孔灌注桩的施工是一项复杂的系统工程，其整个施工过程都是隐蔽工作，要做好其施工质量控制工作，就必须每道工序都从严要求，把握每道工序质量，做到精益求精，才能保证结构工程质量。
参考文献
[1] 张晓岩，钻孔灌注桩施工质量控制探讨[J]广西城镇建设，2009.12
[2] 刘琦 安少华，钻孔灌注桩施工工艺和质量控制探讨[J]现代商贸工业，2011.20