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摘要：混凝土灌注桩在高层建筑的基础被广泛采用，其充盈系数对桩的承载力和项目经济利益都有很大的影响。本文根据现场实际情况，对为了盲目追求经济利益，质量意识淡薄，导致混凝土灌注桩充盈系数<1的因素进行分析，找出了相关主要的影响因素。
关键字：灌注桩；充盈系数；承载力
Abstract: According to the actual situation at the scene, analyzes the blind pursuit of economic interests, quality consciousness, leading to concrete piles filling factor <1 factor, to identify related major influencing factors.Key words: pile; filling factor; bearing capacity
中图分类号： U443.15+4 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
1. 综述
因混凝土灌注桩综合了混凝土强度高、抗压性能好，易于就地取材和钢筋抗弯、抗折、抗拉强度好的优点，在高层建筑基础中获得了较为广泛的应用。而混凝土管桩的充盈系数对桩基础的经济效益和承载力都存在着较大的影响。充盈系数是指灌注桩施工时实际混凝土浇筑体积与理论混凝土浇筑量(按设计桩身直径计算的混凝土体积)的比值(即：V实际／V理论)，是桩孔直径的量值。根据规范《JGJ4—80》，灌注桩的充盈系数不得小于1，一般土质为1．1，软土为1．2～1．3。[1][2]充盈系数过低，意味着桩身直径或桩长未达到设计要求，从而影响其承载能力。在实际施工中，施工人员往往为了较高的经济利益，采取各种方法降低混凝土灌注桩的充盈系数，忽略了其重要的承载能力。
2. 导致充盈系数<1的因素
为了研究导致混凝土灌注桩充盈系数小于1的因素，从人、机、料、法、环、测六个方面综合考虑，找到了其中的因果关系图，如图1所示。
2.1 人的影响
在导致混凝土灌注桩充盈系数<1的所有因素中，人的因素是最主要的因素。人的质量管理观念直接导致了后续施工过程中对混凝土充盈系数的控制程度。2011年年底，某市分区质检站对所属工程项目进行了突击检查，在检查中发现，在检查的23个混凝土灌注桩基础项目中，充盈系数<1的项目为14个，占到了60.87%。经调查，这14个项目工程均是为了盲目追求经济利益，导致实际混凝土灌注量小于理论灌注量。可以把这14个项目的人为原因归于一下几个方面：
项目部或施工承包人员为了降低材料成本，盲目追求较高的经济利益，淡薄了质量控制意识。在技术交底过程时，要求钻机施工人员将充盈系数控制在1，否则对超出方量进行罚款。这样，钻机施工人员为了不罚款，采取一系列违反规范要求的方法使充盈系数<1。
实际应该灌注的混凝土方量不明确。在工程项目中，桩长并不统一，在一些桩长变长的桩型灌注时，因施工员开报表时疏忽，导致混凝土灌注时充盈系数<1。
钻杆余尺控制不正确。钻进成孔到位后，施工员因责任心不强，不到现场对余尺进行测量，导致有时钻机操作人员偷工减料，钻杆余尺未到位就提钻，使实际孔深未达到设计孔深，导致混凝土灌注时充盈系数<1。
未达到桩顶控制标高即停止灌注。在实际现场进行混凝土灌注时，有时所报的方量灌注完成后，未达到桩顶控制标高。此时，有些素质低的施工人员即停止灌注，不进行补方，导致混凝土灌注时充盈系数<1。这类桩基坑开挖后，即为烂桩头桩，处理措施比较繁琐。
由以上分析可以看出，在人的影响因素中，人的质量意识淡薄、对经济利益的追求是导致混凝土灌注桩充盈系数<1的主要因素。其他的人为因素均是由这个因素导出。因此，在项目工程施工前，必须对项目部组成人员进行技术、安全方面的技术交底，加强质量管理意识教育，强调质量管理的重要性，对降低质量的行为进行严肃处理。
2.2 机具的影响
机具对混凝土充盈系数的影响因素主要是钻头直径变小。在钻进过程中，钻头不断与孔壁摩擦，砂层和砾石层更加剧了摩擦，这种摩擦引起钻头直径不断减小，钻头直径减小后必然导致了桩身直径的减小。桩身直径的减小对混凝土灌注量的影响如表1所示。
从上表可以看出，在桩径和桩长相同的条件下，随着钻头直径减小量的增加，混凝土方量的减少量也逐渐增加。在Φ600，桩长50米，当钻头直径减少5mm时，混凝土方量就减少了1.628%，可见钻头直径减少对混凝土充盈系数的重要性。
对表1继续进行分析，在钻头直径全部减少2mm的情况下，从图2可以看出，随着桩径的增大，混凝土方量减少的相对量逐渐变大，但是其绝对的减少率逐渐降低。这个结论我们同样可以从图3中得出。这说明，通过减小钻头直径来降低充盈系数的方法，在小直径的灌注桩中应用最有效果。因此，在现场施工时，钻头直径误差往往会超出规范要求，其目的即为降低混凝土用量。
2.3 材料的影响
混凝土灌注桩的材料即为商品混凝土，其和易性（主要为坍落度）对混凝土的充盈系數也有一定影响。有生产实际经验的施工人员可以感觉到，在灌注过程中，如果遇到混凝土和易性不好，坍落度小，那么实际灌注的混凝土的方量会小很多；而如果混凝土的流动性大，坍落度大时，实际灌注的混凝土方量会增加很多。因此，在施工时，如遇到混凝土坍落度过小，超出规范要求的水下灌注混凝土坍落度18cm~22cm的范围，应要求退回商品混凝土。坍落度太小的商品混凝土，一方面会降低桩的实际灌注方量，另一方面，最重要的是它极易引起灌注过程中堵管，破坏桩身混凝土的连续灌注。
2.4 施工方法的影响
此处的施工方法主要是指灌注完成后对泛浆高度的控制。为了保证混凝土灌注桩桩头质量，降低桩顶浮浆对桩身承载力的影响，设计规范通常要求实际灌注时应至少超出设计桩顶标高1倍桩径。但是，在实际施工过程中，为了节约混凝土，很多施工人员往往对泛浆高度不进行控制，到场混凝土灌注完成后即停止灌注；或者有些对泛浆高度控制没有余量，不考虑混凝土灌注完成拔出导管后下沉等其他情况。基坑开挖后，出现大面积烂桩头桩，即为了降低材料成本，通过压缩泛浆高度，减少混凝土用量，造成混凝土充盈系数降低，出现烂桩头桩的情况。
另外，钻头直径测量方法的错误，会导致将小直径钻头误认为是符合要求的钻头。钻头直径组成如图4所示，钻头直径D=a+b+c+2d。在实际测量时，检查人员为了方便，直接将尺沿钻头轮毂对拉后加上2d得出钻头直径。这种测量方法将D中的b变成了πb/2，将原来直径偏小的钻头误当成了符合要求的钻头。从而导致了混凝土充盈系数<1。
2.5 环境的影响
环境的影响可分为人为造成的孔内环境和自然环境。人为造成的孔内环境组要是由于等待灌注时间较长，同时为防止塌孔未连续二次清孔，造成孔内沉渣下沉，堆积在孔底，当沉渣堆积过厚即影响混凝土的充盈系数，且对桩的承载力也会造成比较严重的影响。
自然环境主要是天气气温因素。在前面提到，混凝土塌落度低会造成充盈系数降低。在商品混凝土运输过程中，气温是造成混凝土坍落度小的主要原因。由于气温较高，混凝土拌合用水蒸发较快，若运输距离较长，必将影响混凝土的坍落度，从而影响充盈系数。因此，在施工混凝土灌注桩时，应选择离施工现场较近的商品混凝土厂家。
2.6 测量的影响
测量的影响，主要讨论测绳对孔深的影响。一清到位后，施工员与监理应用测绳对孔深进行测量。此时，施工员与监理应检查测绳的新旧程度，若为旧测绳，则应更一步检查其刻度标识是否清晰，刻度码是否有滑动的情况。因为为了降低混凝土充盈系数，主要的办法是减少孔深和孔径。减少孔径是通过减小钻头直径的途径达到目的，而减少孔深则主要是通过测绳来达到目的。有些素质较低、质量意识淡薄的施工人员，会故意将测绳的刻度码向下移动，使实际测量的米数大于实际的孔深，达到减少孔0深的目的。从而使混凝土充盈系数<1。
另外，有些素质低、毫无质量意识的施工人员，将测深打结后放入孔中，再让监理与施工员进行检查。这时，如果监理和施工员不注意，那么该桩的孔深桩长则肯定达不到设计要求，充盈系数必然<1。因此，在监理与施工员对一清到位提钻检查时，应要求钻机人员在监理人员到位后再将测绳放入孔中。或者监理人员、施工人员到位后发现测绳已放入孔中的，应拉出测绳检查后再进行测量。
3. 结论
盲目追求经济利益是造成混凝土灌注桩充盈系数<1的根源；
人员、机具、材料、方法、环境和测量都会造成混凝土灌注桩充盈系数<1的情况，实际施工中应对这六方面综合控制；
人员是影响混凝土灌注桩充盈系数<1最主要的因素，在施工全过程中应该重点控制；
钻头直径和孔深直径影响混凝土灌注桩的充盈系数，在施工全过程中应该实时监控，及时纠正。
参考文献：
陈学英，欧胜彬．浅谈泥浆护壁钻孔灌注桩充盈系数的影响因素[J]．广西土木建筑，2002，27(3)：138-140．
蒋惠，房殿靖．浅谈钻孔灌注桩充盈系数在工程中的应用[J]．城市建设，2009，41：365-366．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
关键字：灌注桩；充盈系数；承载力
Abstract: According to the actual situation at the scene, analyzes the blind pursuit of economic interests, quality consciousness, leading to concrete piles filling factor <1 factor, to identify related major influencing factors.Key words: pile; filling factor; bearing capacity
中图分类号： U443.15+4 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）
1. 综述
因混凝土灌注桩综合了混凝土强度高、抗压性能好，易于就地取材和钢筋抗弯、抗折、抗拉强度好的优点，在高层建筑基础中获得了较为广泛的应用。而混凝土管桩的充盈系数对桩基础的经济效益和承载力都存在着较大的影响。充盈系数是指灌注桩施工时实际混凝土浇筑体积与理论混凝土浇筑量(按设计桩身直径计算的混凝土体积)的比值(即：V实际／V理论)，是桩孔直径的量值。根据规范《JGJ4—80》，灌注桩的充盈系数不得小于1，一般土质为1．1，软土为1．2～1．3。[1][2]充盈系数过低，意味着桩身直径或桩长未达到设计要求，从而影响其承载能力。在实际施工中，施工人员往往为了较高的经济利益，采取各种方法降低混凝土灌注桩的充盈系数，忽略了其重要的承载能力。
2. 导致充盈系数<1的因素
为了研究导致混凝土灌注桩充盈系数小于1的因素，从人、机、料、法、环、测六个方面综合考虑，找到了其中的因果关系图，如图1所示。
2.1 人的影响
在导致混凝土灌注桩充盈系数<1的所有因素中，人的因素是最主要的因素。人的质量管理观念直接导致了后续施工过程中对混凝土充盈系数的控制程度。2011年年底，某市分区质检站对所属工程项目进行了突击检查，在检查中发现，在检查的23个混凝土灌注桩基础项目中，充盈系数<1的项目为14个，占到了60.87%。经调查，这14个项目工程均是为了盲目追求经济利益，导致实际混凝土灌注量小于理论灌注量。可以把这14个项目的人为原因归于一下几个方面：
项目部或施工承包人员为了降低材料成本，盲目追求较高的经济利益，淡薄了质量控制意识。在技术交底过程时，要求钻机施工人员将充盈系数控制在1，否则对超出方量进行罚款。这样，钻机施工人员为了不罚款，采取一系列违反规范要求的方法使充盈系数<1。
实际应该灌注的混凝土方量不明确。在工程项目中，桩长并不统一，在一些桩长变长的桩型灌注时，因施工员开报表时疏忽，导致混凝土灌注时充盈系数<1。
钻杆余尺控制不正确。钻进成孔到位后，施工员因责任心不强，不到现场对余尺进行测量，导致有时钻机操作人员偷工减料，钻杆余尺未到位就提钻，使实际孔深未达到设计孔深，导致混凝土灌注时充盈系数<1。
未达到桩顶控制标高即停止灌注。在实际现场进行混凝土灌注时，有时所报的方量灌注完成后，未达到桩顶控制标高。此时，有些素质低的施工人员即停止灌注，不进行补方，导致混凝土灌注时充盈系数<1。这类桩基坑开挖后，即为烂桩头桩，处理措施比较繁琐。
由以上分析可以看出，在人的影响因素中，人的质量意识淡薄、对经济利益的追求是导致混凝土灌注桩充盈系数<1的主要因素。其他的人为因素均是由这个因素导出。因此，在项目工程施工前，必须对项目部组成人员进行技术、安全方面的技术交底，加强质量管理意识教育，强调质量管理的重要性，对降低质量的行为进行严肃处理。
2.2 机具的影响
机具对混凝土充盈系数的影响因素主要是钻头直径变小。在钻进过程中，钻头不断与孔壁摩擦，砂层和砾石层更加剧了摩擦，这种摩擦引起钻头直径不断减小，钻头直径减小后必然导致了桩身直径的减小。桩身直径的减小对混凝土灌注量的影响如表1所示。
从上表可以看出，在桩径和桩长相同的条件下，随着钻头直径减小量的增加，混凝土方量的减少量也逐渐增加。在Φ600，桩长50米，当钻头直径减少5mm时，混凝土方量就减少了1.628%，可见钻头直径减少对混凝土充盈系数的重要性。
对表1继续进行分析，在钻头直径全部减少2mm的情况下，从图2可以看出，随着桩径的增大，混凝土方量减少的相对量逐渐变大，但是其绝对的减少率逐渐降低。这个结论我们同样可以从图3中得出。这说明，通过减小钻头直径来降低充盈系数的方法，在小直径的灌注桩中应用最有效果。因此，在现场施工时，钻头直径误差往往会超出规范要求，其目的即为降低混凝土用量。
2.3 材料的影响
混凝土灌注桩的材料即为商品混凝土，其和易性（主要为坍落度）对混凝土的充盈系數也有一定影响。有生产实际经验的施工人员可以感觉到，在灌注过程中，如果遇到混凝土和易性不好，坍落度小，那么实际灌注的混凝土的方量会小很多；而如果混凝土的流动性大，坍落度大时，实际灌注的混凝土方量会增加很多。因此，在施工时，如遇到混凝土坍落度过小，超出规范要求的水下灌注混凝土坍落度18cm~22cm的范围，应要求退回商品混凝土。坍落度太小的商品混凝土，一方面会降低桩的实际灌注方量，另一方面，最重要的是它极易引起灌注过程中堵管，破坏桩身混凝土的连续灌注。
2.4 施工方法的影响
此处的施工方法主要是指灌注完成后对泛浆高度的控制。为了保证混凝土灌注桩桩头质量，降低桩顶浮浆对桩身承载力的影响，设计规范通常要求实际灌注时应至少超出设计桩顶标高1倍桩径。但是，在实际施工过程中，为了节约混凝土，很多施工人员往往对泛浆高度不进行控制，到场混凝土灌注完成后即停止灌注；或者有些对泛浆高度控制没有余量，不考虑混凝土灌注完成拔出导管后下沉等其他情况。基坑开挖后，出现大面积烂桩头桩，即为了降低材料成本，通过压缩泛浆高度，减少混凝土用量，造成混凝土充盈系数降低，出现烂桩头桩的情况。
另外，钻头直径测量方法的错误，会导致将小直径钻头误认为是符合要求的钻头。钻头直径组成如图4所示，钻头直径D=a+b+c+2d。在实际测量时，检查人员为了方便，直接将尺沿钻头轮毂对拉后加上2d得出钻头直径。这种测量方法将D中的b变成了πb/2，将原来直径偏小的钻头误当成了符合要求的钻头。从而导致了混凝土充盈系数<1。
2.5 环境的影响
环境的影响可分为人为造成的孔内环境和自然环境。人为造成的孔内环境组要是由于等待灌注时间较长，同时为防止塌孔未连续二次清孔，造成孔内沉渣下沉，堆积在孔底，当沉渣堆积过厚即影响混凝土的充盈系数，且对桩的承载力也会造成比较严重的影响。
自然环境主要是天气气温因素。在前面提到，混凝土塌落度低会造成充盈系数降低。在商品混凝土运输过程中，气温是造成混凝土坍落度小的主要原因。由于气温较高，混凝土拌合用水蒸发较快，若运输距离较长，必将影响混凝土的坍落度，从而影响充盈系数。因此，在施工混凝土灌注桩时，应选择离施工现场较近的商品混凝土厂家。
2.6 测量的影响
测量的影响，主要讨论测绳对孔深的影响。一清到位后，施工员与监理应用测绳对孔深进行测量。此时，施工员与监理应检查测绳的新旧程度，若为旧测绳，则应更一步检查其刻度标识是否清晰，刻度码是否有滑动的情况。因为为了降低混凝土充盈系数，主要的办法是减少孔深和孔径。减少孔径是通过减小钻头直径的途径达到目的，而减少孔深则主要是通过测绳来达到目的。有些素质较低、质量意识淡薄的施工人员，会故意将测绳的刻度码向下移动，使实际测量的米数大于实际的孔深，达到减少孔0深的目的。从而使混凝土充盈系数<1。
另外，有些素质低、毫无质量意识的施工人员，将测深打结后放入孔中，再让监理与施工员进行检查。这时，如果监理和施工员不注意，那么该桩的孔深桩长则肯定达不到设计要求，充盈系数必然<1。因此，在监理与施工员对一清到位提钻检查时，应要求钻机人员在监理人员到位后再将测绳放入孔中。或者监理人员、施工人员到位后发现测绳已放入孔中的，应拉出测绳检查后再进行测量。
3. 结论
盲目追求经济利益是造成混凝土灌注桩充盈系数<1的根源；
人员、机具、材料、方法、环境和测量都会造成混凝土灌注桩充盈系数<1的情况，实际施工中应对这六方面综合控制；
人员是影响混凝土灌注桩充盈系数<1最主要的因素，在施工全过程中应该重点控制；
钻头直径和孔深直径影响混凝土灌注桩的充盈系数，在施工全过程中应该实时监控，及时纠正。
参考文献：
陈学英，欧胜彬．浅谈泥浆护壁钻孔灌注桩充盈系数的影响因素[J]．广西土木建筑，2002，27(3)：138-140．
蒋惠，房殿靖．浅谈钻孔灌注桩充盈系数在工程中的应用[J]．城市建设，2009，41：365-366．
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。