钻孔灌注桩施工质量控制及预防措施研究.doc

1、目目 录录 1.引言. 6 2.钻孔灌注桩概述. 7 2.1 钻孔灌注桩的发展历史 7 2.2 钻孔灌注桩的发展动向 7 2.3 钻孔灌注桩的特点 9 3.钻孔灌注桩施工. 10 3.1 钻孔灌注桩施工准备工作.10 3.2 钻孔灌注桩施工工艺.10 3.2.1 反循环钻孔施工工艺.11 3.2.2 正循环钻孔施工工艺.11 3.2.3 螺旋钻孔施工工艺.12 3.2.4 旋挖钻孔施工工艺 13 4.钻孔灌注桩施工质量控制点. 13 4.1 泥浆的制备 .14 4.2 清孔.14 4.3 钢筋笼制作.15 4.4 水下混凝土的浇注.16 5.钻孔灌注桩质量事故的原因和预防. 16 5.1 坍孔

2、及预防措施 17 5.2 桩底沉渣过厚及预防措施 17 5.3 护筒失效及预防措施 18 5.4 孔斜及预防措施 18 5.5 缩颈、扩径及预防措施. 18 5.6 钢筋笼偏位及预防措施 19 5.7 断桩及预防措施 19 6.结论 . 20 参考文献 . 21 第 2 页 共 17 页 1 1 引言引言 随着我国工程建设事业的蓬勃发展，在高层建筑、重型厂房、桥梁、港口等 工程中大量采用桩基础， 桩基已成为工程中重要的基础形式， 在所有桩基类型中， 灌注桩应用最为普遍，其中尤以钻孔灌注桩为主。钻孔灌注桩具有低噪音、小震 动、无挤土，对周围环境及邻近建筑影响小，能穿越各种复杂地层和形成较大的 单

3、桩承载力，适应各种地质条件和不同规模建筑物等优点。这种施工方法，可以 变水下作业为水上施工，从而大大简化施工，缩短工期，降低工程造价，而且所 需设备简单，操作方便。随着经济发展和技术进步，钻孔灌注桩的桩长和桩径不 断加大，单桩承载力也越来越高，同时，也使单柱单桩的设计成为现实。由于钻 孔灌注桩的施工大部分无法观察，成桩后也不能进行开挖验收，尤其对于长桩、 大桩， 其施工难度大， 易发生质量事故。 而单柱单桩的设计， 对桩的质量要求高， 发生质量事故后，加固处理难度大，而且费用较高。如果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

4、。 因此，桩基如何施工是决定基础工程质量的关键阶段，要提高桩基工程的质 量，就必须狠抓施工阶段的质量控制。研究桩基施工过程中的质量控制方法和要 点，做到事前预防为主、事后处理为辅，具有实际的意义。 钻孔灌注桩施工具有三大特性：复杂性、连续性、隐蔽性。 首先，在场地条件复杂的情况下，由于岩土的非均质性，遇到的工程问题多 种多样，给钻孔灌注桩的施工带来各种各样的难度，有时会严重影响工程质量和 进度。其次，钻孔灌注桩施工过程中的各个工序都紧紧相扣，联系密切，具有极 强的时效性，对发现的质量隐患要立即进行整改，对合格的工序必须立即进行下 一道工序的施工。最后，钻孔灌注桩属于隐蔽工程，质量问题不易察觉，

5、前期工 程质量对后期影响很大，如果不能及时地发现质量问题并给予解决，事后进行补 救一般很困难。 钻孔灌注桩施工的质量和上述特性是息息相关的，所以，从施工角度出发， 应着手解决两方面的问题。 一方面，在实际施工过程中，施工单位往往只是按部就班的放线、钻孔、灌 注混凝土，而缺乏对钻孔灌注桩施工工艺的了解和质量控制点的把握。能不能从 施工实际出发，结合施工工艺特点、规范规程要求，找出其质量控制点，从而指 导施工操作。另一方面，钻孔灌注桩施工常常会发生一些质量事故，施工单位如 对常见质量事故缺乏充分认识和重视，事故出现以后又没有相应的措施进行补 救，就会使得施工质量离设计要求偏差过大，找出钻孔灌注桩常

6、见的质量事故有 哪些，产生的原因何在，如何事前预防至关重要1。 第 3 页 共 17 页 2 2 钻孔灌注桩概述钻孔灌注桩概述 2.12.1 钻孔灌注桩的发展历史钻孔灌注桩的发展历史 20 世纪 40 年代， 随着大功率钻孔机具的产生， 钻孔灌注桩技术在美国问世。 随着二战后世界经济的复苏与发展，高层、超高层建筑的不断兴建，它们绝大多 数都选择了钻孔灌注桩。尤其是 70 年代以后，钻孔灌注桩技术在世界范围内出 现了蓬勃发展的局面。 1963 年中国钻孔灌注桩在河南省诞生。这年冬在河南安阳冯宿桥的两座桥 台中首先采用了钻孔灌注桩基础，当时钻孔使用的是水利部门打井用的大锅锥， 孔径一般 6070c

7、m，用人力推磨方式钻孔，方法虽然比较原始，但钻孔质量仍 可得到保证，使用效果很好。接着在河南省竹竿河和白河两座大桥扩大应用，国 内一些其他省市也相继推广。1965 年 4 月交通部在河南召开钻孔桩技术鉴定会， 认为它是一项重大技术革新，决定在全国推广。 这种简易机具的钻孔桩，解决了桥梁水下深基础的施工问题，而且把水下作 业改为水上进行，和原来的沉井基础等形式对比，其技术经济优越性十分突出， 因而很快被全国公路科技人员所认识和接受，成为公路桥梁下部基础的首选形 式，城建、铁路、水利等系统的桥梁工程也相继采用。 1965 年交通部在河南举行鉴定会之后，随即以交通部公路科学研究所为首， 河南、吉林、

8、湖南、陕西、四川等省参加，组成专题研究组，并动员全国公路桥 梁系统大协作，对钻孔桩的施工工艺、设计方法进行全面系统的研究。专题研究 组收集了全国 105 根桩径最大达 140cm，桩长最大达 47m 的试桩资料进行分析整 理，除了施工工艺外，最重要的是提出了钻孔灌注桩的设计方法。 这项研究工作相当艰巨而又十分细致，具有很高的学术水平，所得成果被纳 入 1975 年我国交通部颁布的公路桥涵设计技术规范 （试行）和 1985 年新颁 公路桥涵地基与基础础设计规范 （JTJ024-85）中。此后，钻孔灌注桩就有了 符合我国具体条件和成桩方法的规范化设计方法， 对指导生产和促进灌注桩的发 展都起到积极

9、的作用2。 2.22.2 钻孔灌注桩的发展动向钻孔灌注桩的发展动向 目前，钻孔灌注桩施工技术正在迅猛发展，下述的一些动向值得我们关注： （1）桩的尺寸向长、大方向发展 基于高层、超高层建筑物承载力的需要，桩径越来越大，桩长越来越长。例 如，郑州某工程反循环钻孔灌注桩直径为 10001100mm，桩长 77.6m；南京长江 二桥主塔墩基础反循环钻孔灌注桩直径 3000mm，深度 150m。 （2）向攻克桩成孔难点方向发展 以日本为例，成立了由 64 家基础工程公司组成的岩层削孔技术协会，研究 第 4 页 共 17 页 开发出 20 余种大直径岩层削孔工法，其中长螺旋钻进成孔 3 种、回转钻进成孔

10、 法 5 种、冲击钻进成孔法 7 种以及全套管回转掘削法 9 种。国内也有不少单位成 功的研究开发出岩层钻进成孔法及大三石层 （大卵砾石层、 大抛石层和大孤石层） 钻进成孔法。 （3）向低公害工法桩方向发展 泥浆护壁法钻、冲孔灌注桩在地下水位高的软土地区虽然被广泛的应用，但 由于泥浆的使用导致施工现场不文明，泥浆排除（成为二次公害）的困难，成为 施工者头痛之事。因此钻斗钻成孔灌注桩，因其干取土作业加之所使用的稳定液 由专用的仓罐贮存，现场较为文明，在日本建筑业界此类桩型已成为泥浆护壁灌 注桩的主力桩型，国内此类桩型的采用亦日趋增多。 贝诺特灌注桩由于环保效果好（噪音低、振动小、无泥浆污染及排放

11、） 、施 工现场文明，在海内外广泛应用，我国香港地区此类桩型的市场份额约占 45%， 昆明、温州及北京地区 10 余个工程已成功地采用此类桩型3。 （4）向扩孔桩方向发展 北京地区普通直径钻孔扩底灌注桩（桩身直径 0.30.4m、扩孔直径 0.8 1.2m）的静载实验结果表明，与相同桩身直径的直孔桩相比，前者的极限荷载为 后者的 1.77.0 倍，前者的单位桩体积的极限荷载为后者的 1.43.0 倍。大直 径钻（挖）孔扩底桩具有承载力高，成孔后出土量少、成台面积小等显著优点， 在国内外得到广泛应用。我国的钻孔扩底桩种类有 20 种以上，日本的大直径钻 扩桩工法近 30 种。 扩孔的成型工艺除钻

12、扩外，还有爆扩、夯扩、振扩、锤扩、压扩、冲扩、注 扩、挤扩和挖扩等种类。 （5）向异型桩方向发展 为了提高单桩承载力（桩侧阻力和桩端阻力）国内外大量发展异型桩。广义 的说，异型桩包括横向截面异化桩和纵向截面异化桩。挤扩多分支承力盘桩是由 桩身、分支、分承力盘和桩根等部分组成的纵横断面均异化的异型桩，其单位桩 体积的极限荷载为相应的直孔桩的 2 倍以上4。 （6）向组和式工艺桩方向发展 由于承载力的要求、环境保护的要求及工程地质与水文地质条件的限制等， 采用单一工艺的桩型往往满足不了工程要求，实践中经常出现组和式工艺桩。例 如，钻孔扩底灌注桩有成直孔和扩孔两个工艺；桩端压力注浆桩有成孔成桩与成

13、孔后向桩端地层注浆两个工艺；预钻孔打入式预制桩有钻孔、注浆、插桩及轻打 （或压入）等工艺。 （7）向多种桩身材料方向发展 第 5 页 共 17 页 桩身材料种类亦出现多样化趋势，如普通混凝土、超流态混凝土、无砂混凝 土及微膨胀混凝土等5。 2.32.3 钻孔灌注桩的特点钻孔灌注桩的特点 钻孔灌注桩与其它桩型相比较有如下技术特点： （1）钻孔灌注桩属于非挤土桩，施工过程中产生的噪声低、振动轻，没有 地面隆起或侧移，也没有浓烟排放，因而对环境影响小，对周围建筑物及地下管 线危害很小，是城区建筑的常用类型。 （2）可根据土层分布情况灵活选取桩长，容易适应持力层面高低不平的变 化。 （3）可根据建筑物

14、的荷载分布与土层情况采用不同桩径，对于承受横向荷 载的桩可设计成有利于提高承载力的异形桩，还可设计成变截面桩，即在受弯矩 较大的上部采用较大的截面。 （4）可穿过各种软、硬夹层，将桩端置于坚实土层或嵌入基岩，还可扩大 桩底以充分发挥桩身强度和持力层承载力。 （5）单桩承载力高，视地质条件、桩身尺寸、混凝土强度等级不同，一般 可达数千至数万千牛， 因此可设计成一柱一桩， 无需桩顶承台， 简化了基础结构。 （6）桩身刚度大，既能承受较大的竖向荷载外，也能承受较大的横向荷载， 增强建筑物的抗震能力，并能有效地充当坡地抗滑桩、堤岸支护桩以及地铁和建 筑物基坑开挖的支护桩， 还可在基坑开挖后继续作为地下

15、室的承重墙等永久性结 构使用。 （7）钻孔灌注桩通常布桩间距大，群桩效应小，设计中无需为此进行繁琐 的计算，对桩的沉降估算也比较简便。 （8）桩身配筋可根据荷载大小与性质及荷载沿深度的传递特征以及土层的 变化配置，省去预制桩制作、运输、起吊、打入等工序，其配筋率远低于预制桩， 造价低。 （9）施工设备比较简单、轻便。 （10）施工工艺多种多样而且日新月异。由于各国工程技术人员为了控制成 桩质量、提高工作效率、保证施工安全，针对不同的地质条件和环境条件，研制 了各种施工机具，形成了各具特色的施工工艺。 （11）工程技术人员可用桩孔排出的土，对桩所穿越土层的性质进行鉴别验 证。 （12）钻孔灌注桩

16、施工的现场作业太多，影响施工质量的人为因素较多，质 量不够稳定。有时会发生缩颈、断桩、桩身局部夹泥、桩身混凝土离析、桩顶混 凝土强度不足等质量事故。桩侧阻力和桩端阻力的发挥常随施工工艺变化而变 第 6 页 共 17 页 化，且又在较大程度上受施工操作影响。 （13） 由于钻孔灌注桩承载力高， 进行常规静载荷试验难以测定其极限荷载， 因此对在各种施工工艺条件下形成的桩，其受力、变形和破坏机理至今还未完全 研究清楚6。 3 3 钻孔灌注桩施工钻孔灌注桩施工 3.13.1 钻孔灌注桩施工准备工作钻孔灌注桩施工准备工作 施工中因准备不充分而导致质量问题的情况并不少见，比如材料供应不足、 设备陈旧不能正

17、常工作、岗位职责不清等都会影响灌注桩的正常施工，甚至可能 造成质量事故。为使钻孔灌注桩施工能顺利进行，必须做好施工前的准备工作 7。 （1）钻孔灌注桩施工应具备下列资料：建筑物场地工程地质材料和必要 的水文地质资料；桩基工程施工图（包括同一单位工程中所有的桩基础）及图 纸会审纪要；建筑场地和邻近区域内的地下管线（管道、电缆） 、地下构筑物 危、房精、密仪器车间等的调查资料；主要施工机械及其配套设备的技术性能 资料；基础工程的施工组织设计或施工方案；水泥、砂、石、钢筋等原材料 及其制品的质检报告；相关荷载、施工工艺的试验参考资料。 （2）施工组织设计应结合工程特点，有针对性地制定相应质量管理措施

18、， 主要包括下列内容：施工平面图应标明桩位、编号、施工顺序、水电线路和临 时设施的位置；采用泥浆护壁成孔时，应标明泥浆制备设施及其循环系统；确 定成孔机械、配套设备以及合理施工工艺的有关资料，泥浆护壁灌注桩必须有泥 浆处理措施；施工作业计划和劳动力组织计划；机械设备、备（配）件、工 具（包括质量检查工具） 、材料供应计划；桩基施工时，对安全、劳动保护、 防火、防雨、防台风、爆破作业、文物和环境保护等方面应按有关规定执行； 保证工程质量、安全生产和季节性（冬、雨季）施工的技术措施。 （3）成桩机械必须经鉴定合格，不合格机械不得使用。 （4）施工前应组织图纸会审，会审纪要连同施工图等作为施工依据并

19、列入 工程档案。 （5）桩基施工用的临时设施，如供水、供电、道路、排水、临设房屋等， 必须在开工前准备就绪，施工场地应进行平整处理，以保证施工机械正常作业。 （6）基桩轴线的控制点和水准基点应设在不受施工影响的地方。开工前， 经复核后应妥善保护，施工中应经常复测8。 3.23.2 钻钻孔灌注桩施工工艺孔灌注桩施工工艺 钻孔灌注桩施工工艺主要有反循环钻孔施工工艺、正循环钻孔施工工艺、螺 旋钻孔施工工艺、旋挖钻孔施工工艺等。下面从工艺特点和操作要点两个方面来 第 7 页 共 17 页 介绍这四种钻孔灌注桩施工工艺。 3.2.13.2.1 反循环钻孔施工工艺反循环钻孔施工工艺 （1）工艺特点 通过泵

20、吸、射流抽吸、充气送入压缩空气，使钻杆内腔形成负压或充气液柱 产生压差，使经过钻杆与孔壁间的环状空间流向孔底的泥浆，携带钻头切削下来 的钻屑，由钻杆内腔高速返回地面泥浆池。由于泥浆上返速度快，排渣能力强， 对孔壁的冲刷作用小，在孔壁上形成的泥皮相对较薄，成孔质量好。 （2）操作要点 启动砂石泵，待反循环正常后，才能开动钻机慢速回转下放钻头至孔底； 开始钻进时，应先轻压慢转；待钻头正常工作后，逐渐加大转速，调整压力，并 使钻头吸口不产生堵水。 钻进时应认真仔细观察进尺和砂石泵排水出渣的情况； 排量减少或出水中 含钻渣量较多时，应控制给进速度，防止因循环液比重太大而中断反循环。 钻进参数应根据地层

21、、桩径、砂石泵的合理排量和钻机的经济钻速等加以 选择和调整。 在沙砾石、砂卵石、卵砾石地层中钻进时，为防止钻渣过多，卵砾石堵塞 管路，可采用间断钻进、间断回转的方法来控制钻进速度。 加接钻杆时，应先停止钻进，将钻具提离孔底 80100mm，维持冲洗液循 环 12min，以清洗孔底并将管道内的钻渣排净，然后停泵加接钻杆。 钻杆连接应拧紧上牢，防止螺栓、螺母、工具等掉入孔内。 钻进时如孔内出现塌孔、涌砂等异常情况，应立即将钻具提离孔底，控制 泵量，保持冲洗液循环，吸除塌落物和涌砂；同时向孔内输送性能符合要求的泥 浆，保持水头压力以抵制继续涌砂和塌孔，恢复钻进后，泵排量不宜过大以防吸 塌孔壁。 合理

22、埋设孔口护筒，护筒上口高出地下水位的高度，应按水头高度设置要 求控制，护筒底口及外侧应用粘土夯实，不渗不漏不跨。 钻进至设计孔深位置停钻后，将钻头提离孔底 100150mm，继续维持泥 浆循环，必要时，可低速回转钻头，同时向孔内送入干净泥浆或清水，如此反循 环清孔 1520min 左右，是返出孔内的泥浆含砂量达到规定要求为止。 3.2.23.2.2 正循环钻孔施工工艺正循环钻孔施工工艺 （1）工艺特点 泥浆经钻杆内腔流向孔底，将钻头切削破碎下来的钻渣岩屑，经钻杆与孔壁 的环状空间，携带至地面；设备简单轻便，适应狭小场地作业，操作简易，配套 器具少， 工程费用较低， 但对桩孔直径较大 （一般大于

23、 1.0m） ， 桩孔深度较深 （一 第 8 页 共 17 页 般大于 80m） ，及容易塌孔的地层，正循环钻孔施工工艺表现出钻进效率低，排 渣能力差，孔底沉渣多，孔壁泥皮厚等缺点；对含有卵砾石的地层，正循环钻孔 施工工艺不适合。 （2）操作要点 合理选择钻头和调配泥浆性能。 钻具入孔后，应先进行泥浆循环，然后慢下至孔底，轻压满转数分钟后， 逐步增大转速钻压，进入正常钻进。 孔内如遇有较大卵石、漂石或其它障碍物，引起钻具跳动、蹩车（泵） 、 钻孔偏斜时，要及时控制钻进速度，降低转速，加大泵量，来回清扫。必要时， 要对孔内障碍物专门打捞清除，或增加导向装置，以防孔斜。 基岩钻进应合理设计桩孔结构

24、和钻孔工艺。采用多种钻孔工艺钻孔时，必 须在更换另一种钻孔工艺之前， 清洗孔底， 修正孔形， 以满足新的钻孔工艺要求。 钻进粘性土层，宜选用导流排渣性能好、切削刀具锐利、不易产生糊钻的 尖锥形钻头和低粘度、低重度泥浆；钻进砂性土层的钻头，除具有良好的导流排 渣能力外，还应使钻头底部呈层锥（锅）形，刀具呈梳齿状排列，使用高粘度、 中等重度的泥浆。 加接钻杆时，应先将钻具提离孔底，待泥浆循环 35min 后，再拆卸加接 钻杆。 清孔时应经常移动排渣管（出水管）在孔底的位置，以便使孔底边缘处沉 渣吸出。 下好钢筋笼后，应进行二次清孔，确保孔底沉渣符合规范要求。 3.2.33.2.3 螺旋钻孔施工工艺

25、螺旋钻孔施工工艺 （1）工艺特点 螺旋钻孔是一种无需泥浆循环的干式钻孔施工工艺， 钻头切削下来的钻渣通 过螺旋钻杆不断从孔底输送到地表。 螺旋钻孔施工工艺适用于地下水位以上的填 土、粘性土、粉土、砂性土、风化软岩及粒径不大的砾砂层。在地下水位以下及 含有较大卵石、块状物的土层，施工困难较多。 （2）操作要点 螺旋钻进应根据地层情况，合理选择和调整钻进参数，并可通过电流表 来控制进尺速度，电流值增大，说明孔内阻力增大，应降低钻进速度。 开始钻进及穿过软硬土层交界处时，应缓慢进尺，保持钻具垂直；钻进含 有砖头瓦块卵石的土层时，应控制钻杆跳动与机架摇晃。 钻进中遇蹩车、不进尺、缓慢时，应停机检查，找

26、出原因，采取措施，避 免盲目钻进，导致桩孔严重倾斜、垮孔甚至卡钻、折断钻具等恶性孔内事故。 第 9 页 共 17 页 遇孔内渗水、垮孔、缩颈等异常情况时，立即起钻，采取 相应的技术措 施；上述情况不严重时，可调整钻进参数，投入适量粘土球，经常上下活动钻具 等，保持钻进顺畅。 冻土层、硬土层施工，宜采用高转速，小给进量，恒钻压。 短螺旋钻进，每回次进尺宜控制在钻头长度的 2/3 左右，砂层、粉土层可 控制在 0.81.2m，粘土、粉质粘土在 0.6m 以下。 钻至设计深度后，应使钻具在孔内空转数圈清除虚土，然后起钻，盖好孔 盖口，防止杂物落入。 3.2.43.2.4 旋挖钻孔施工工艺旋挖钻孔施工

27、工艺 （1）工艺特点 钻孔原理是在一个可闭合开启的钻斗的底部及侧边，镶焊切削刀具，在伸缩 钻杆旋转驱动下，旋转切削挖掘土层，同时使切削挖掘下来的土渣进入钻斗内， 钻斗装满后提出孔外卸土，如此循环形成桩孔。旋挖钻孔施工工艺具有低噪音、 低振动、扭矩大、成孔速度快、无泥浆循环等优点。缺点是在粘性较大的粘土、 淤泥土层中施工， 回转阻力大， 钻进效率低， 容易糊钻。 该施工工艺适用于填土、 硬土、粉土、砂性土、砂卵砾石层、软至中硬基岩等地层，桩孔沉渣少，孔壁泥 皮薄，桩侧摩阻力发挥更好。 （2）操作要点 根据地层正确选择钻斗类型结构， 软土层选择楔形齿、 小切削角、 小刃角、 齿宽稍大； 硬土层则选

28、用较大切削角、 较窄的弯曲齿套； 粘土层的齿间距宜大些， 以免糊钻。 孔口护筒应高出地面 2030cm，保持泥浆液面高度，以形成足够的泥浆 柱压力，并随时向孔内补充泥浆。 套管跟管钻进时，套管底口要保持与钻斗旋挖深度相适应，使跟管顺利， 钻斗也不会超挖。 钻进硬层，回次进尺深度太小，斗内钻渣太少时，可换用小直径筒形齿状 钻斗，先钻一小孔，然后再用钻斗扩孔钻进；也可换用短螺旋钻进，然后再下钻 斗捞渣。 钻进砂砾石层，为保护孔壁稳定，可事先向孔内投入适量粘土球；下入孔 内的钻斗，其底盘进渣口必须装闭合阀板，以防提钻时砂砾石从底部漏落孔内 9。 4 4 钻孔灌注桩施工质量控制点钻孔灌注桩施工质量控制

29、点 质量控制点是在施工过程中为了保证工程质量而确定的重点控制对象、 关键 部位或薄弱环节。设置质量控制点是保证施工质量达到预定要求的必要前提。 第 10 页 共 17 页 在钻孔灌注桩施工中，通过事前对施工过程进行分析，明确其中的关键部位 和薄弱环节，确定重点控制对象，将其设置为质量控制点，根据控制对象的不同 确定将要采取的预控对策，并在施工过程中严格执行，同时严格按照规范和规程 施工，以实现钻孔灌注桩施工质量的主动控制。 钻孔灌注桩施工质量控制点的选择原则是：在施工过程中的关键部位、薄弱 环节、 隐蔽工程以及质量不稳定工序设置质量控制点。 而是否设置为质量控制点， 主要是看它对质量特性的影响

30、程度、危害大小以及它的质量保证的难度大小。为 避免出现质量通病，保证工程符合国家规范、规程的质量要求，经反复研究确定 钻孔灌注桩的施工质量控制点如下：泥浆的制备、清孔、钢筋笼制作、水下混凝 土的浇注。 4.14.1 泥浆的制备泥浆的制备 除能自行造浆的土层外，均应制备泥浆。泥浆制备应选用高塑性粘土或膨润 土。拌制泥浆应根据施工机械、工艺及穿越土层进行配合比设计。膨润土泥浆可 按表 2 的性能指标制备。 表 2 制备泥浆的性能指标 项 次 项 目 性 能 指 标 检 验 方 法 1 比重 1.11.15 泥浆比重计 2 粘度 1025s 5000070000 漏斗法 3 含砂率 95% 量杯法

31、5 失水量 30ml/30min 失水量仪 6 泥皮厚度 13mm/30min 失水量仪 7 静切力 1min2030/ cm2 静切力计 10min50100mg/cm2 8 稳定性 0.03g/ cm2 9 PH 值 79 PH 试纸 施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位 1.0m 以上， 在受水位涨落影响时， 泥浆面应高出最高水位 1.5m 以上；在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇注 水下混凝土；浇注混凝土前，孔底 500mm 以内的泥浆比重应小于 1.25；含砂率 8%， 粘度28s； 在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维持孔壁稳定的措施8。 4.24.2 清孔清孔 桩孔钻至设计标高后

32、，孔内一部分泥渣沉淀，一部分呈悬浮状态，另一部分 附着在孔壁上。同时随间歇时间的增加，后两部分泥渣还会继续沉淀，从而使孔 底积成一层沉渣， 降低桩的承载能力。 所以在灌注桩身混凝土前， 必须将其清除， 这项工作称清孔。 现行规范规定，沉渣的容许厚度为：摩擦桩30cm；柱桩10cm。清孔的方 第 11 页 共 17 页 法应根据钻孔方法、设计 对清孔的要求、机具设备 和孔壁土质情况而定，常 用的方法有抽渣法、吸泥 法、换浆法。 抽渣法用抽渣筒掏除 孔底沉渣，清孔时应边抽 边加水，保持一定的水头 高度。抽渣后，用一根水 管插到孔底注水，使水流 从孔口溢出。在溢水过程中，孔内的泥浆密度逐渐降低，达到

33、所要求的标准后停 止。此法适用于冲抓、冲击成孔的各类土质的摩擦桩，抽渣后孔内泥浆相对密度 应1.3。当桩长较大，下钢筋笼时间较长时，应在下完钢筋笼后，再检查沉渣 量， 如沉渣量超过规范要求， 应进行二次清孔， 清孔完成后立即灌注水下混凝土。 吸泥法清孔用吸泥机或简易吸泥机进行， 清孔时由风管将高压空气输进排泥 管，使泥浆形成密度较小的泥浆空气混合物，在水柱压力下将泥浆和孔底沉渣排 出， 同时向孔内注水， 保持孔内水位不变， 直至喷出的泥浆指标符合规定时为止， 此法适用于不易坍塌的柱桩和摩擦桩清孔。 若灌注混凝土前发现清孔后孔底沉淀 层仍较厚时，可在导管外安设直径为 30mm 射水（风）管，冲射

34、 35 min，使沉 淀层翻起，然后立即灌注水下混凝土，射水压力比孔底泥浆压力大 50kPa 即可。 换浆法是正循环旋转钻孔在终孔后，停止进尺，保持泥浆正常循环，以中速 压入符合规定标准的泥浆，把孔内密度大的泥浆换出，使含砂率逐步减少，最后 换成纯净的稠泥浆，这种泥浆短时间不会沉淀，使孔底沉淀层在允许的范围内。 其具体步骤是：当钻孔距设计标高 1m 时，改用纯净的稠泥浆（相对密度1.4） 钻至设计标高；然后钻头提离孔底 20cm 左右空转，继续供给稠泥浆，保持泥浆 正常循环，待孔内泥浆换完为止10。 4.34.3 钢筋笼制作钢筋笼制作 钢筋笼的制作允许偏差见表 3。 表 3 钢筋笼制作允许偏差

35、 项次 项目 允许偏差（mm） 1 主筋间距 10 2 箍筋间距或螺旋筋螺距 20 3 钢筋笼直径 10 4 钢筋笼长度 50 钢筋笼除符合设计要求外，尚应符合一般规定：分段制作的钢筋笼，其接头 第 12 页 共 17 页 宜采用焊接并应遵守混凝土结构工程施工及验收规范GB50204；主筋净距必 须大于混凝土粗骨料粒径 3 倍以上； 加劲箍宜设在主筋外侧， 主筋一般不设弯钩， 根据施工工艺要求所设弯钩不得向内圆伸露，以免妨碍导管工作；钢筋笼的内径 应比导管接头处外径大 100mm 以上； 搬运和吊装时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，就位后应立 即固定安装。 钢筋笼主筋的保护层允许偏

36、差如下：水下浇注混凝土桩 20mm，非水下浇注混凝土桩10mm8。 起吊钢筋笼时，吊点要准确，保证垂直度，避免倾斜，刮擦孔壁，然后对准 孔位缓缓下放11。 4.44.4 水下混凝土的浇注水下混凝土的浇注 钢筋笼吊装完毕，应进行隐蔽工程验收，合格后应立即浇注水下混凝土。为 提高混凝土浇注质量，浇注混凝土进度控制在混凝土初凝时间内，同时应合理地 加快灌注速度， 故应做好灌注前各项准备工作以及灌注期间各工序的密切配合工 作12。 水下混凝土的配合比应符合下述规定：水下混凝土必须具备良好的和易性， 配合比应通过试验确定；坍落度宜为 180220mm；水泥用量不少于 360kg/m3； 含砂率宜为 40

37、%45%，并宜选用中粗砂；粗骨料的最大粒径应40mm，有条件 时可采用二级配；为改善和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。 导管的构造和使用应符合下述规定： 导管壁厚不宜小于 3mm， 直径宜为 200 250mm；直径制作偏差不应超过 2mm，导管的分节长度视工艺要求确定，底管长 度不宜小于 4m，接头宜用法兰或双螺纹方扣快速接头。导管提升时，不得挂住 钢筋笼，为此可设置防护三角形加劲钣或设置锥形法兰护罩；导管使用前应试拼 装、试压，试水压力为 0.61.0MPa。 使用的隔水栓应有良好的隔水性能，保证顺利排出。 开始灌注混凝土时，为使隔水栓能顺利排出，导管底部至孔底的距离宜为 300500m

38、m，桩直径小于 600mm 时可适当加大导管底部至孔底距离；应有足够的 混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下 0.8m 以上；管埋深宜为 26m， 严禁导管提出混凝土面，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差，填写 水下混凝土浇注记录；水下混凝土必须连续施工，每根桩的浇注时间按初盘混凝 土的初凝时间控制，对浇注过程中的一切故障均应记录备案；控制最后一次灌注 量，桩顶不得偏低，应凿除的泛浆高度必须保证暴露的桩顶混凝土达到强度设计 值8。 5 5 钻孔灌注桩质量事故的原因和预防钻孔灌注桩质量事故的原因和预防 钻孔灌注桩在工程领域得到广泛应用的同时，又因其工序繁多、工艺复杂等 第 13 页

39、共 17 页 原因， 在施工过程中经常出现一些质量事故， 如坍孔、 桩底沉渣过厚、 护筒失效、 孔斜、缩（扩）颈、钢筋笼偏位、断桩等。下述内容对事故原因进行了分析，提 出了一些具体的预防措施。 5.15.1 坍孔及预防措施坍孔及预防措施 坍孔是由于钻孔灌注桩成桩过程中桩壁四周土体不连续而产生切变， 桩壁四 周土体的粘聚力与内摩擦角等发生变化，受桩体周围土体竖向应力、侧向压力、 地下压力等影响， 受桩体周围土体竖向应力、侧向压力、地下水压力等影响， 达到临界状态，出现程度不一的孔壁坍塌等质量事故。通过深入分析，发现造成 施工事故的原因主要在于：成孔速度太快，在孔壁周围来不及形成泥膜；泥浆的 密度

40、及粘度不适宜；保持的水头压力不够；在砾石等地下透水层等处有渗流水， 钻孔中出现程度较大的水渗流现象；沉放钢筋时，碰撞了孔壁，破坏了泥膜及孔 壁；护筒的长度不够，护筒变形或形状不合适等。 针对上述问题，采取如下措施： 在钻孔灌注桩的成孔施工中，钻孔速度如过快，则孔壁未形成有效泥浆膜， 施工中易出现孔壁坍塌的质量事故。而对于淤泥质等非常软弱的土质，如果成孔 速度过快，孔径很不规则。对于砂、砂砾等土层若成孔速度过快，会产生桩的径 向摆动，而发生孔壁坍塌现象。所以应控制成孔速度，成孔速度应根据地质情况 并参照施工规范选取。 当然泥浆的密度及粘度对钻孔时排渣与护壁的控制也很重 要，也应参照施工规范合理选

41、择。 另外，在成孔时，如果遇到砾石层等土层产生大量漏浆时，应考虑是否改用 其他施工方法。在施工中如发生坍孔事故，则坍孔的桩孔应及时回填粘土等适宜 材料，停置至少 15d 以上，当地层呈现稳定后才能再度施工13。 5.25.2 桩底沉渣过厚及预防措施桩底沉渣过厚及预防措施 桩底沉渣量过厚会影响桩基的承载力，载荷后会产生较大的沉降，所以必须 通过清孔控制桩底沉渣厚度。清孔是灌注桩施工中保证成桩质量的前提条件，通 过清孔应尽可能地使桩孔中的沉渣清除，使混凝土与地基结合良好，提高桩基的 承载力。施工中发生桩底沉渣过多的主要原因及处理措施如下： 清孔不干净或未进行二次清孔是桩底沉渣过多的主要原因。 施工

42、中应保证钻 孔灌注桩成孔后，钻头提高至距孔底 1020cm，保持慢速空转，维持循环清孔 时间20min。 当使用的泥浆密度过小或泥浆注入量不足时，桩底的沉渣浮起困难，沉渣将 堆积在桩底，影响桩与地基的结合，所以在施工中应合理控制泥浆的密度、粘度 等指标。 钢筋笼吊放过程中，如果钢筋笼的轴向位置未对准孔位，将会碰撞孔壁，造 第 14 页 共 17 页 成孔壁土坍落在孔底。因此，钢筋笼吊放时，应确保钢筋笼的中心与桩中心保持 一致，避免碰撞孔壁，从而减少沉渣。 桩孔清孔后尽量缩短待灌时间，避免泥浆沉积而使桩底沉渣过厚。开始灌注 混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为 3040mm，并应有足够的首批混凝土

43、储 备量，首批灌注混凝土可参考规范规定的计算式进行计算，使导管一次埋入混凝 土面以下 1.0m 以上，以利用混凝土的巨大冲击力冲挤孔底沉渣，达到清除孔底 沉渣的目的14。 5.35.3 护筒失效及预防措施护筒失效及预防措施 在钻进过程中护筒变形或突然往下沉，护筒外壁冒水，刃脚或钻孔壁向孔内 外漏浆。在施工中应重视漏浆事故，严重的漏浆若不处理，可引起坍孔。施工中 造成护筒失效的原因如下：埋设护筒时，回填土夯实不够，埋设太浅，护筒脚漏 水；护筒制作不良，接缝不密合或焊缝有砂眼等，造成接缝漏浆；由于护筒下方 孔内大面积坍孔， 致使地层发生变化， 从而使钢护筒下沉并倾斜， 失去护筒作用； 由于地下障碍

44、物或护筒内外压力差过大，使护筒局部变形、开裂、漏水，失去护 筒作用15。 相应的防治措施有： 采用粘土加固护筒周围时， 若漏水严重， 应将护筒拔除， 然后回填重新埋设；在顶入钢护筒时，尽量将钢护筒埋得深一些，增加其稳定性 和抵抗局部冲刷的能力；如果护筒的下沉量较少，通过提高泥浆密度和粘度的方 法，改善泥浆指标后，继续钻孔；护筒变形处理可以根据其变形的部位进行灵活 处理（氧割、千斤顶校正、套筒法等）16。 5.45.4 孔斜及预防措施孔斜及预防措施 孔斜是指钻孔灌注桩成孔过程中孔位产生倾斜，倾斜度大于 1%的桩孔。造 成孔斜的原因为钻机安装时，支撑不好、地层软硬不均匀，操作时在易斜孔段不 适当加

45、压钻进、转速过高造成晃动等因素引起钻机整体偏斜，也可能钻头在钻孔 过程中发生偏斜，结果导致孔斜。 预防孔斜主要在成孔前预控与成孔过程中监控。 在钻机就位和钻孔过程中随 时注意校核钻杆的垂直度，发现倾斜及时纠正。对于地基不均匀、土层呈斜状分 布和土层中夹有大的孤石或其它硬物的情形，施工前必须作好应对措施。在不均 匀地层中钻孔时，钻机自重大、钻杆刚度大较为有利。进入不均匀硬层、斜状岩 层和碰到孤石时，钻速要开慢档。处理大孤石和坚硬岩石，采用自重大的复合式 牙轮钻头也是有效的方法15。 5.55.5 缩颈、扩径及预防措施缩颈、扩径及预防措施 缩颈是钻孔灌注桩施工时比较多见的质量问题， 主要由于桩周围

46、土体在混凝 土灌注过程中产生膨胀造成。特别是土层中有软塑土则易遇水膨胀，成桩后容易 第 15 页 共 17 页 造成缩颈现象。 预防的主要措施是加强对孔径的检测与控制，提高泥浆质量，严格控制泥浆 的失水率、密度、粘度等各项性能指标。钻头直径应适当加大，在导正器上焊一 定数量的合金刀片，在钻进或起钻的过程中起扫孔作用。另外，减少成孔后空置 时间也是非常有效的措施17。 局部扩径现象往往与坍孔是共生的， 预防局部扩径现象的最好办法就是预防 坍孔。有观点认为扩径现象对桩基承载力有利，其实不然。经过多年的实践，一 些桩身混凝土质量没问题而承载力大大低于设计值的试桩，除了沉渣可能较大 外，孔径实测和动测

47、资料都显示有强烈扩径现象，通过再次复压也提高不多。由 此可见，局部扩径影响了整桩的共同工作和侧摩阻力的整体发挥15。 5.65.6 钢筋笼偏位及预防措施钢筋笼偏位及预防措施 钢筋笼偏位主要包括钢筋笼上浮或下沉， 钢筋笼中心线沿桩基中心线失偏等 问题。有如下几种情况：钢筋笼放置初始位置过高或过低；混凝土流动性过小， 导管在混凝土中埋置过深，钢筋笼被混凝土顶托上浮；导管掩埋过长，提升时， 易摇晃， 难以对准笼的中心， 易发生挂笼现象； 导管提升过程， 混凝土下沉太快， 瞬时反冲力使钢筋笼上浮；钢筋笼自重太轻，被混凝土顶起等其它原因。钢筋笼 上浮较大时，降低了桩体下部原本有配筋截面的抗剪切与抗弯能力

48、，下沉过多， 给施工带来麻烦并且浪费钢材。 采取的防治措施如下：钢筋笼安放初始位置应准确，并与孔口固定牢固。为 防止钢筋笼下沉或上升，可采用固定等方法顶住钢筋笼上口。同时合理控制混凝 土的灌注速度，防止钢筋笼上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋笼骨架底面 1m 左 右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌合物上升到骨架底面 4m 以上时， 提升导管，使其底口高于骨架底面 2m 以上，即可恢复正常灌注。 灌注过程中如果导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初 凝，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以 上，导管中混凝土流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升。当 此类现象发生时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面 的标高， 提升导管