浅谈钻孔灌注桩的施工工艺
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浅谈钻孔灌注桩的施工工艺
钻孔灌注桩是桥梁中常用基桩类别之一，它能将桩顶上所承受荷载传递到较深的地基持力层。主要是通过机械钻孔、人工开挖、钢管挤土等手段成孔，将预制钢筋笼放置于孔内，在泥浆护壁条件下，通过导管灌注混凝土形成。它适用于黏性土、砂土、碎石等各类土层。具有施工及操作简单、施工设备简单轻便等特点。本文是对钻孔灌注桩的施工工序、控制要点及完整性检测做较全面的分析、总结，便于以后施工。
１ 钻孔灌注桩施工工艺
平整场地→施工放样→护筒埋设→钻机安装就位→调制泥浆→钻孔→淸孔→钢筋笼吊装→导管安装→灌注混凝土→质量检测。
1）施工放样：是通过图纸给定坐标，用全站仪放出各桩的位置，桩位控制点的设置必须稳定、不易损毁。通过水准点，用水准仪测量出各个桩的井口标高，计算出各个桩所需钻孔深度，并将其记录悬挂在钻机醒目的位置上。
2）护筒埋设：护筒制作材料有木、钢、钢筋混凝土三种。常采用钢护筒，可重复使用。护筒直径应大于桩径至少200mm，护筒中心与桩中心的平面位置应不大于50mm，竖直方向的倾斜度不得大于1%。主要作用是：稳定孔壁、防止坍孔、隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向等。护筒底部应回填至少50cm厚的粘土。当土质为砂性土时，护筒周围0.5-1.0m范围内也应用粘土回填夯实，保证护筒稳固，防止地表水的渗入。埋设护筒深度应视土质与流速决定，在旱地或筑岛处宜为2-4m，在水中或特殊情况下则根据要求或水文、地质情况计算确定。
3）钻机安装就位：钻机就位前要对其进行性能检查，钻机应安置在孔位上并保持垂直稳定、位置准确。为防止成孔不垂直、偏差大于规定值，在就位前要对施工现场进行平整和压实，并把钻机调整到水平状态。在钻进过程中，应经常检查使钻机始终处于水平状态工作。水上钻机平台在钻机就位前，必须进行安装验收，其平台要牢固水平，钻机架要稳定。
4）泥浆制作：钻孔泥浆由水、黏土（膨润土）组成，必要时加入添加剂。具有悬浮钻渣、冷却及润滑钻头，增大静水压力，防止坍孔的作用。在泥浆制作过程中，一定要根据设计部门提供的地质勘探资料，根据地质情况的不同，选用适宜泥浆的比重，泥浆粘度及不同的钻进速度。施工完毕后废弃的泥浆应采取集中沉淀再处理的措施，不可以随意的排放，污染周围环境和水域。
5）钻孔：在钻孔过程中要随时检查孔的深度、倾斜度、泥浆性能等因素，不符合要求时应及时调整。钻孔采用分班连续作业，无特殊情况中途不得停钻，认真填写钻孔记录表。
6）淸孔并检测孔质量：
淸孔的方法主要有：抽浆法、换浆法、掏渣法等，方法的选用应根据设计要求、钻孔方法、机械设备条件和地质情况确定。无论采用哪种方法，清孔时，都必须保持孔内水头，防止坍孔。淸孔的质量要求：摩擦桩：直径≤1.5m的桩，≤200mm；对于桩径﹥1.5m或桩长﹥40m或土质较差的桩，≤300mm； 支承桩：≤50mm；淸孔后的泥浆性能指标：含砂率﹤2%；相对密度1.03-1.10；黏度为17-20Pa.s；胶体率﹥98%。沉淀土厚度测量方法可在淸孔后用取样盒吊到孔底，待到灌注混凝土前取出，直接量测沉淀在河内的沉渣厚度即可。不能用加深孔底深度代替清孔。
7）钢筋笼吊装
一般采用吊车进行吊装，吊车的型号要根据钢筋笼的特点进行选择。吊装完毕后，要将它吊挂在孔口的护筒上，不得直接将钢筋笼支承在孔底。随后对钢筋笼进行定位，防止钢筋笼偏离中心。钢筋笼尽量采用一次整体入孔，若钢筋笼较长，不能一次整体入孔时，也尽量少分段。可以减少入孔时间，两钢筋笼对接时，上下节中心线要保持一致。若钢筋笼发生严重扭曲变形，必须将钢筋笼拆开重新制作。
8）灌注混凝土
灌注混凝土前，再次检查孔内泥浆的性能和孔底沉淀厚度。如不符合要求，要进行二次淸孔。合格后采用导管法进行灌注，导管的内径宜为200-350mm，居中垂直安放，不能与钢筋笼接触，防止提升导管的时候钢筋笼也提升。
混凝土配合比必须是具有相应资质的试验室提供，以保证混凝土的强度要求。施工时严格按配合比进行拌合，要具有良好的和易性，灌注时要保持足够的流动性。坍落度当桩孔直径D<1.5m时，宜为180-220mm；D≥1.5m时，宜为160-200mm，要充分考虑运距、气温、施工时间的影响导致的坍落度损失。混凝土的灌注时间不得超过首批混凝土的初凝时间。混凝土运至施工现场时，应再次检查它的坍落度，不符合要求不得使用。首批灌注混凝土的数量应满足导管首次埋置深度1.0m以上的需求。导管的埋置深度宜控制在2-6m，并随时测量孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深。
9）成桩质量检测
质量检测常用方法有：钻芯检验法、振动检验法、超声脉冲检验法、射线法。主要是检测灌注桩是否存在夹泥、断裂、缩颈、混凝土离析等不良现象。经无破损检测若发生上述病害，可根据其位置采用不同的处理方法：在距离地表5.0m以内，可采用开挖法，挖至处理部位后，将杂物清除，露出良好的混凝土时，将钢筋上的泥浆清除干净，支模后浇筑强度高于桩身混凝土设计强度的混凝土。
２ 施工中容易出现的问题及预防
1）钢筋笼上浮
产生的原因：①钢筋笼安防后未加以固定；②混凝土浇筑到钢筋笼底部是浇筑混凝土的速度过快。
预防措施：①钢筋笼就为后，采取加固措施；②混凝土浇筑到钢筋笼底部1m左右时，宜降低灌注的速度；混凝土顶面上升到骨架底部4m以上时，再提升导管，使底口高于骨架底部2m以上后再恢复正常的灌注速度。③控制好导管的埋置深度。
2）断桩
指灌注桩灌注完毕后，经过探测发现桩身局部完全无连续、出现蜂窝、局部夹泥或截面断裂的现象。是工程施工中最严重的一种桩缺陷，直接影响到工程的质量。
产生原因：①提升导管过快，导管的埋置深度不够；②导管不合格，存在渗漏现象，使泥浆进入导管。③混凝土供应不足，造成长时间的间隔；④混凝土的骨料太大、和易性差、坍落度小，造成导管堵塞，形成夹泥。
预防措施：①严格控制导管的埋置深度；②所用导管必须经过闭水和接头抗拉试验检测，不合格严谨使用；③加强混凝土搅拌机管理，应该有备用的混凝土搅拌机及发电设施等；④混凝土的搅拌必须严格执行混凝土配合比，控制好坍落度。
3）桩身质量差
主要是指桩身出现空洞、夹泥层、蜂窝、缩颈、混凝土离析、断桩等不良现象。
产生原因：①灌注混凝土的时候没有边灌注边振捣；②孔壁局部坍落，产生夹泥层；③混凝土没有均匀搅拌，坍落度控制不好，造成混凝土离析。④导管埋的过深，无法提起导管或将导管拔断。灌注时出现机械故障停电，材料供应不足，造成混凝土不能连续灌注，中断时间超过混凝土初凝时间，导致导管无法提起，都能造成断桩。
预防措施：①灌注混凝土的时候要边灌注边振捣；②下放导管、钢筋笼的时候，不要触碰孔壁，造成坍落；③严格执行混凝土配合比，加强坍落度的控制18-22cm，防止混凝土离析。④在提拔导管时，要通过测量混凝土的灌注深度及已拆导管的长度，认真计算提拔导管的长度，严谨不经测量和计算而盲目提拔导管。一般情况下一次只能拆卸一节导管（2.5m）。⑤关键设备（如混凝土拌合设备、发电机、运输车辆等）要有备用。材料（水泥、碎石、砂等）要准备充分，以保证混凝土能够连续灌注。
