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摘要:介绍了如何在事前监控及施工过程中加强对钻孔灌注桩的质量控制以及钻孔灌注桩事故处理的常用方法和一般原则。
关键词:钻孔灌注桩;质量控制;事故处理
1 钻孔灌注桩的特性
钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大，因此在各类房屋及民用建筑中都得到了广泛的应用。钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工過程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。必须防治在钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题，保质、保量地完成桩基施工任务。
而钻孔灌注桩的整个施工过程属隐蔽工程项目，质量检查比较困难，要保证钻孔灌注桩的施工质量，其关键还在于人。强调现场管理人员要有高度责任心，以防为主，对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工，只有这样桩基的质量控制才能得到保证。
2桩基事故的常用处理方法
2.1接桩法
当成桩后桩顶标高不足,常采用接桩法处理,方法有开挖接桩和嵌入式接桩;
2.2补桩法
桩基承台(梁)施工前补桩,如钻孔桩距过大,不能承受上部荷载时,可在桩与桩之间补桩;
2.3修改设计
有改变桩型、改变桩位和上部结构卸荷的方法。
2.4钻孔补强法
此法适应条件是桩身混凝土严重蜂窝、离析、松散、强度不够及桩长不足、桩底沉渣过厚等事故,常用高压注浆法来处理;
2.5改变施工方法
常用的方法有改变成桩施工顺序和改变成桩方法两种。
3 钻孔过程中的存在的技术问题
3.1护筒冒水
护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉，护筒倾斜和移位，造成钻孔偏斜，甚至无法施工。造成原因：埋设护筒的周围土不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落时碰撞。
3.2孔壁坍陷
钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍陷迹象。数据造成原因：孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时 间过长、成孔后待灌时 间过长和灌注时 间过长也会引起孔壁坍陷。
3.3 缩颈
缩颈即孔径小于设计孔径。造成原因：塑性土膨胀。防治措施：采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时 间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。如出现缩颈，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。
3.4钻孔偏斜
成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。造成原因：钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致；地面软弱或软硬不均匀；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。
3.5桩底沉渣量过多
造成原因：清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；清孔后，待灌时 间过长，致使泥浆沉积。
4桩基事故处理的原则
4.1事故应及时处理,防止留下隐患
(1)成孔后,应检查桩孔嵌入持力层深度、岩石强度、沉渣厚度、桩孔垂直度等数据,只要有一项不符合设计要求,就应及时分析解决,建设单位代表签字认可后,方能灌注混凝土、移动钻机,防止以后提出复查等要求而产生不必要的浪费。
(2)基桩开挖前必须全面检查成桩记录和桩的测试资料,发现质量上有争议,必须意见一致后方能挖土,防止基桩开挖后再来处理造成不必要的麻烦。
4.2事故处理应满足的基本条件
对事故处理方案要求安全可靠,经济合理,施工期短,方法可靠;对未施工部分应提出预防和改进措施,防止事故的再次发生。
4.3选用最佳处理方案
桩基事故处理方法较多,要进行技术经济比较,选择安全可靠、经济合理和施工方便的方案。
4.4事故处理对其他工程的影响
应考虑事故处理对已完成工程质量和后续工程方式的影响。如在事故处理中采取补桩时,会不会损坏混凝土强度还较低的邻近桩。
5事故处理措施
5.1前期工作的监控
事前控制是最有效的控制手段。而前期工作的监控均为事前控制的措施。由于钻孔灌注桩施工的隐蔽性及工序的不可逆转性,前期工作的监控尤为重要。一般要进行资质审查、施工组织设计的审查、组织设计交底及图纸会审等工作。
5.2成孔质量控制
钻孔灌注桩成孔的工序是:定桩位→护筒埋设→钻机就位→钻孔→终孔→第一次清孔→下放钢筋笼→接入导管→第二次清孔,每个环节环环相扣,相互影响,都不容忽视;在工程开工时宜做钻孔试验。
成孔是灌注桩施工中的一个重要环节,如其质量控制不好,则可能发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等,还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此,在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下工作。
5.2.1 对原材料的检验
为确保成桩质量,要严格检查验收进场原材料的质保书(水泥出厂合格证、化验报告,砂石化验报告) ,如发现实样与质保书不符,应立即取样进行复查,对不合格的材料(如水泥、砂、石、水) ,严禁用于灌注桩施工。
5.2.2灌注混凝土前泥浆的制备和第二次清孔
清孔的主要目的是清除孔底沉渣,而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣,使沉渣中的岩料、砂粒等处于悬浮状态,再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔,最终将桩孔内的沉渣清干净,这就是泥浆的排渣和清孔作用。从泥浆在钻孔桩施工中的护壁和清孔作用,我们可以看出,泥浆的制备和清孔是确保质量的关键环节。因此,对于施工规范中泥浆的控制指标(粘度测定17～20 s;含砂率≯6%;胶体率≮90%等)在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制。要选用高塑性粘土制备泥浆。
5.2.3采取隔孔施工程序
钻孔灌注桩是先成孔,然后在孔内成桩,周围土移向桩身,土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始,桩身混凝土的强度很低,且灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的,故采取隔孔施工,以保持较适应的桩距,对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。
5.2.4确保桩位、桩顶标高和成孔深度
在护筒定位后及时复核护筒的位置,严格控制护筒中心与桩位中心线偏差≯50 mm,并认真检查回填土是否实心密实,以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化,为准确地控制钻孔深度,在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录,以便在成孔后根据钻杆在钻机上的余尺来校验成孔是否达到设计深度。
虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度,但是如在第一次清孔时泥浆密度控制不当,或在提钻具时碰撞了孔壁,就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象,这将给第二次清孔带来很大的困难,有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此,在提出钻具后用测绳复核成孔深度,如测绳的测深比钻杆的钻深小,就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题,因其最大收缩率达112% ,为提高测绳的测量精度,在使用前要预湿后重新标定,并在使用中经常复核。
应有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象,除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外,还应根据不同土层情况对比地质资料,随时调整钻进速度,并描绘出钻进成孔时间曲线。钻头直径的大小将直接影响桩径的大小,在施工过程中要经常复核钻头直径,如发现其磨损超过10 mm就要及时调换钻头。
5.2.5钢筋笼制作质量和吊放
钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料,检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、長度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋笼准确地吊放在设计标高上,这是由于钢筋笼吊放后是暂时固定在钻架底梁上的,因此,吊环长度是根据底梁标高的变化而改变,所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度,以确保钢筋笼的埋入标高满足设计要求。
在钢筋笼吊放过程中,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、焊口则要进行补焊。同时,要注意钢筋笼能否顺利下放,沉放时不能碰撞孔壁。当吊放受阻时,不能加压强行下放,因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象,应停止吊放并寻找原因,如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的,应提出后重新垂直吊放;如果是成孔偏斜而造成的,则要求进行复钻纠偏,并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼接长时要加快焊接速度,尽可能缩短沉放时间。
5.2.6对操作人员的监控
钻孔灌注桩施工受人为因素影响很大,要随时检查现场人员特别是质检人员的在岗情况及有无作钻进记录,监理人员要及时做好工序的检测验收。
5.2.7确保桩位、桩顶标高和成孔深度
在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当，或在提钻具时碰撞了孔壁，就可能会发生塌孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大的困难，有的甚至通过第二次清孔也无法清除塌落的沉渣。因此，在提出钻具后用测绳复核成孔深度，如测绳的测深比钻杆的钻探小，就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题，因其最大收缩率达1.2%，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿后重新标定，并在使用中经常复核。为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象，除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外，还根据不同土层情况对比地质资料，随时调整钻进速度，并描绘出钻进成孔时间曲线。当钻进粉砂层进尺明显下降，在软粘土钻进最快200mm/min左右，在细粉砂层钻进都是15mm / min左右，两者进尺速度相差很大。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小，在施工过程中要经常复核钻头直径，如发现其磨损超过l0mm就要及时调换钻头。
6 结语
钻孔灌注桩的施工将直接影响到整个工程的质量和进度。要求基础施工队伍在施工技术措施上要落实,并加强施工质量管理,注意抓好施工过程中每一个环节的质量,力争将隐患消除在成桩之前。因此,在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范,核查地质和有关灌注桩方面的资料,对施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后制订出施工质量标准、验收实施方案和每根桩的施工记录,以便有效地对桩基施工质量加以控制。
关键词:钻孔灌注桩;质量控制;事故处理
1 钻孔灌注桩的特性
钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大，因此在各类房屋及民用建筑中都得到了广泛的应用。钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工過程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。必须防治在钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题，保质、保量地完成桩基施工任务。
而钻孔灌注桩的整个施工过程属隐蔽工程项目，质量检查比较困难，要保证钻孔灌注桩的施工质量，其关键还在于人。强调现场管理人员要有高度责任心，以防为主，对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工，只有这样桩基的质量控制才能得到保证。
2桩基事故的常用处理方法
2.1接桩法
当成桩后桩顶标高不足,常采用接桩法处理,方法有开挖接桩和嵌入式接桩;
2.2补桩法
桩基承台(梁)施工前补桩,如钻孔桩距过大,不能承受上部荷载时,可在桩与桩之间补桩;
2.3修改设计
有改变桩型、改变桩位和上部结构卸荷的方法。
2.4钻孔补强法
此法适应条件是桩身混凝土严重蜂窝、离析、松散、强度不够及桩长不足、桩底沉渣过厚等事故,常用高压注浆法来处理;
2.5改变施工方法
常用的方法有改变成桩施工顺序和改变成桩方法两种。
3 钻孔过程中的存在的技术问题
3.1护筒冒水
护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉，护筒倾斜和移位，造成钻孔偏斜，甚至无法施工。造成原因：埋设护筒的周围土不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落时碰撞。
3.2孔壁坍陷
钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍陷迹象。数据造成原因：孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时 间过长、成孔后待灌时 间过长和灌注时 间过长也会引起孔壁坍陷。
3.3 缩颈
缩颈即孔径小于设计孔径。造成原因：塑性土膨胀。防治措施：采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时 间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。如出现缩颈，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。
3.4钻孔偏斜
成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。造成原因：钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致；地面软弱或软硬不均匀；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。
3.5桩底沉渣量过多
造成原因：清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；清孔后，待灌时 间过长，致使泥浆沉积。
4桩基事故处理的原则
4.1事故应及时处理,防止留下隐患
(1)成孔后,应检查桩孔嵌入持力层深度、岩石强度、沉渣厚度、桩孔垂直度等数据,只要有一项不符合设计要求,就应及时分析解决,建设单位代表签字认可后,方能灌注混凝土、移动钻机,防止以后提出复查等要求而产生不必要的浪费。
(2)基桩开挖前必须全面检查成桩记录和桩的测试资料,发现质量上有争议,必须意见一致后方能挖土,防止基桩开挖后再来处理造成不必要的麻烦。
4.2事故处理应满足的基本条件
对事故处理方案要求安全可靠,经济合理,施工期短,方法可靠;对未施工部分应提出预防和改进措施,防止事故的再次发生。
4.3选用最佳处理方案
桩基事故处理方法较多,要进行技术经济比较,选择安全可靠、经济合理和施工方便的方案。
4.4事故处理对其他工程的影响
应考虑事故处理对已完成工程质量和后续工程方式的影响。如在事故处理中采取补桩时,会不会损坏混凝土强度还较低的邻近桩。
5事故处理措施
5.1前期工作的监控
事前控制是最有效的控制手段。而前期工作的监控均为事前控制的措施。由于钻孔灌注桩施工的隐蔽性及工序的不可逆转性,前期工作的监控尤为重要。一般要进行资质审查、施工组织设计的审查、组织设计交底及图纸会审等工作。
5.2成孔质量控制
钻孔灌注桩成孔的工序是:定桩位→护筒埋设→钻机就位→钻孔→终孔→第一次清孔→下放钢筋笼→接入导管→第二次清孔,每个环节环环相扣,相互影响,都不容忽视;在工程开工时宜做钻孔试验。
成孔是灌注桩施工中的一个重要环节,如其质量控制不好,则可能发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等,还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此,在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下工作。
5.2.1 对原材料的检验
为确保成桩质量,要严格检查验收进场原材料的质保书(水泥出厂合格证、化验报告,砂石化验报告) ,如发现实样与质保书不符,应立即取样进行复查,对不合格的材料(如水泥、砂、石、水) ,严禁用于灌注桩施工。
5.2.2灌注混凝土前泥浆的制备和第二次清孔
清孔的主要目的是清除孔底沉渣,而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣,使沉渣中的岩料、砂粒等处于悬浮状态,再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔,最终将桩孔内的沉渣清干净,这就是泥浆的排渣和清孔作用。从泥浆在钻孔桩施工中的护壁和清孔作用,我们可以看出,泥浆的制备和清孔是确保质量的关键环节。因此,对于施工规范中泥浆的控制指标(粘度测定17～20 s;含砂率≯6%;胶体率≮90%等)在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制。要选用高塑性粘土制备泥浆。
5.2.3采取隔孔施工程序
钻孔灌注桩是先成孔,然后在孔内成桩,周围土移向桩身,土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始,桩身混凝土的强度很低,且灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的,故采取隔孔施工,以保持较适应的桩距,对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。
5.2.4确保桩位、桩顶标高和成孔深度
在护筒定位后及时复核护筒的位置,严格控制护筒中心与桩位中心线偏差≯50 mm,并认真检查回填土是否实心密实,以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化,为准确地控制钻孔深度,在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录,以便在成孔后根据钻杆在钻机上的余尺来校验成孔是否达到设计深度。
虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度,但是如在第一次清孔时泥浆密度控制不当,或在提钻具时碰撞了孔壁,就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象,这将给第二次清孔带来很大的困难,有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此,在提出钻具后用测绳复核成孔深度,如测绳的测深比钻杆的钻深小,就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题,因其最大收缩率达112% ,为提高测绳的测量精度,在使用前要预湿后重新标定,并在使用中经常复核。
应有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象,除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外,还应根据不同土层情况对比地质资料,随时调整钻进速度,并描绘出钻进成孔时间曲线。钻头直径的大小将直接影响桩径的大小,在施工过程中要经常复核钻头直径,如发现其磨损超过10 mm就要及时调换钻头。
5.2.5钢筋笼制作质量和吊放
钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料,检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、長度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋笼准确地吊放在设计标高上,这是由于钢筋笼吊放后是暂时固定在钻架底梁上的,因此,吊环长度是根据底梁标高的变化而改变,所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度,以确保钢筋笼的埋入标高满足设计要求。
在钢筋笼吊放过程中,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、焊口则要进行补焊。同时,要注意钢筋笼能否顺利下放,沉放时不能碰撞孔壁。当吊放受阻时,不能加压强行下放,因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象,应停止吊放并寻找原因,如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的,应提出后重新垂直吊放;如果是成孔偏斜而造成的,则要求进行复钻纠偏,并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼接长时要加快焊接速度,尽可能缩短沉放时间。
5.2.6对操作人员的监控
钻孔灌注桩施工受人为因素影响很大,要随时检查现场人员特别是质检人员的在岗情况及有无作钻进记录,监理人员要及时做好工序的检测验收。
5.2.7确保桩位、桩顶标高和成孔深度
在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当，或在提钻具时碰撞了孔壁，就可能会发生塌孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大的困难，有的甚至通过第二次清孔也无法清除塌落的沉渣。因此，在提出钻具后用测绳复核成孔深度，如测绳的测深比钻杆的钻探小，就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题，因其最大收缩率达1.2%，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿后重新标定，并在使用中经常复核。为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象，除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外，还根据不同土层情况对比地质资料，随时调整钻进速度，并描绘出钻进成孔时间曲线。当钻进粉砂层进尺明显下降，在软粘土钻进最快200mm/min左右，在细粉砂层钻进都是15mm / min左右，两者进尺速度相差很大。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小，在施工过程中要经常复核钻头直径，如发现其磨损超过l0mm就要及时调换钻头。
6 结语
钻孔灌注桩的施工将直接影响到整个工程的质量和进度。要求基础施工队伍在施工技术措施上要落实,并加强施工质量管理,注意抓好施工过程中每一个环节的质量,力争将隐患消除在成桩之前。因此,在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范,核查地质和有关灌注桩方面的资料,对施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后制订出施工质量标准、验收实施方案和每根桩的施工记录,以便有效地对桩基施工质量加以控制。