钻孔灌注桩施工质量控制研究

钻孔灌注桩施工质量控制研究

摘要：针对钻孔灌注桩在湿陷性黄土和圆砾夹层中钻进和灌注过程中可能出现的问题，分析了可能出现问题的原因并制定相应的控制预防措施，提出了“冲击+回转”的施工工艺，达到了既确保成孔质量，又加速成桩速度的目的。

关键词：钻孔桩冲击钻 回旋钻 清孔

一、工程概况

该工程基础采用钻孔灌注桩，工程桩总数243根，桩长30m，桩径600mm，单桩竖向极限承载力4350KN。地基土由湿陷性黄土和粉质粘土组成，地下水位高，土体结构差，含砂量高，且极不稳定，而且地表下约6m处有一层厚约6m粒径为20～500mm的圆砾层，在较深处还有零星孤石，给桩基的施工带来了很大的困难。地基土特征见表一：

表一：地基土特征表

二、施工准备

1、钻机选择

本工程施工钻机若单一采用回转钻，则圆砾层无法穿透；若单一采用冲击钻，不但钻进速度较慢，且极易塌孔。经比选决定采用“冲击+回转”的施工工艺，冲击钻为太原矿机厂生产的CZ-30，冲击频率为40次/min；回转钻为山东滨州市锻压机械厂生产的FGSL-300，转盘转速为52r/min。在地表面至圆砾层底用冲击钻头冲击造孔，击穿圆砾层后，冲击钻机移位，再改用回转钻机钻孔至持力层。

2、不同钻机进尺情况比较见表二：

表二：不同钻机进尺情况比较

三、施工过程

1、冲击钻钻进

对于湿陷性黄土和圆砾层采用冲击钻进行钻进。冲击钻进时，钻孔时孔内水位应始终高出护筒底面0.5m或地下水位以上1.5-2.0m。进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应短冲程钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后可按土质以正常速度钻进。如护筒外侧土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中倒入粘土，再放下钻锥冲击，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。应配备用钻头，当钻头直径磨耗超过15mm时应及时更换修补。开始前应调制足够数量的泥浆，钻进过程中，如泥浆有损耗、漏失，应予补充。并应按泥浆检查规定，按时检查泥浆面下1.0m处的泥浆比重等指标，遇土层变化应增加检查次数，并适当调整泥浆指标，及时记录泥浆试验记录表。每钻进2m或地层变化处，应在泥浆槽中捞取钻渣样品，查明土类并记录，及时排除钻渣并置换泥浆，使钻锥经常钻进新鲜地层。同时注意土层的变化，在岩、土层变化处均应捞取渣样，判明土层并记入记录表中以便与地质剖面图核对。为防止由于冲击振动导致邻孔孔壁坍塌或影响临孔已浇筑混凝土强度，应待邻孔混凝土强度达到2.5Mpa时方可开钻，或采用对角移动钻机钻孔。

2、回转钻钻进

对于粉质粘土采用回转钻进行钻进。钻机就位前，对主要机具及配套设备进行检查、维修。钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。旋转钻机的起重滑轮和固定钻杆的卡机，应在同一垂直线上，保持钻孔垂直。开钻时宜低挡慢速钻进，钻至护筒以下1米后再以正常速度钻进。钻进速度应与泥浆排量相适应。在易坍孔的砂土、软土等土层钻孔时，宜采用低速、轻压钻进，同时应提高孔内水头和加大泥浆比重。钻进过程中及时滤渣，同时经常注意地层的变化，在地层的变化处均应捞取渣样，判断地质的类型，记入钻孔记录表中，并与设计提供的地质剖面图相对照，钻渣样应编号保存，以便分析备查。开始钻进时，适当控制进尺，使初期成孔竖直、圆顺，防止孔位偏心、孔口坍塌。钻进过程应经常检查泥浆的各项指标。

3、泥浆的调制和使用

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。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。

4、清孔

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，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。

四、结语：

混凝土钻孔灌注桩工程属于隐蔽性的工程, 如果出现了质量方面的隐患,非常不好处理，而且费用高。所以，在进行施工时，应从技术交底、施工前的准备、混凝土拌制和浇捣、养护防护、质量评定等各个环节都一定要进行严格把关，加强过程控制，这样才能确保保证施工质量，避免事故的发生。

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。