浅谈泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺和质量控制

-1-浅谈泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺和质量控制杨九元（天水永生建筑工程公司，甘肃天水741001）摘要：本文主要介绍了泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺流程和质量监理控制要点，并对各个环节进行了系统的阐述。关键词：泥浆护壁；灌注桩；施工；质量;控制中图分类号：TU473.1+4文献标识码：B1.引言随着国民经济的高速发展和城市化进程的加快，高层建筑如雨后春笋在一些大中城市拔地而起。由于建筑荷载和结构形式的要求，桩基础被广泛地应用于大量民用和公共建筑中，因各地区的地质及地下水位不同，设计时所采用的基础形式也不相同。由于泥浆护壁钻孔灌注桩的优点是施工噪音低、单桩承载力大、无挤土、含钢量低，桩端能可靠地进入持力层或嵌岩层，对周围建筑物的影响小，基于上述特点，成为高层建筑的首选桩型。在天水地区，由于地处黄土高原，渭河、籍河在市区横穿而过，，地下水位较高，部分土层常有流砂现象。近年来，本地区桩基础设计常采用泥浆护壁钻孔灌注桩，但该桩施工工艺比较复杂，成桩速度较慢，工程造价比较高，成桩质量与施工控制极为密切，它属于地下隐蔽工程，施工质量好坏直接影响结构的安全，极易造成质量事故或留下安全隐患。因此，要求监理人员必须熟悉钻孔灌注桩的工艺流程，具有丰富的监理经验和高度的责任心，按照规范、施工技术方案和监理工作程序，严格控制施工质量。本人结合某住宅小区工程施工中钻孔桩的监理体会，浅谈泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺和质量监理控制要点，供同行参考。2.工程概况2.1设计情况：某住宅小区新建2栋住宅楼，框架结构六层，建筑面积为7324㎡，房屋高宽比1.77，框架抗震等级为二级，抗震设防类别为丙类，抗震设防烈度为8度，设计基本地震加速度值为0.3g，属第一组，结构安全等级为二级。2.2工程地质及基础情况：表-1土层分布表土层名称厚度（m）承载力标准值f(kpa)Es（Mpa）备注杂填土①0.5～2.4土层自上而下含砂粉质黏土②2.1～4.91104.0粉质黏土层③0.1～0.51203.6砂岩层④5.0～204005.8场地类别属Ⅱ类，场地无湿陷性，无液化土层，地下水位埋深10.05～11m,对钢筋有弱腐蚀性。地基基础设计等级为丙级，桩的安全等级为二级。该建筑物位于山坡脚下，东部靠山，距山脚约8m左右，地质勘察报告表明，地质情况复杂，土层分布极不均匀，地下砂岩层高低起伏，变化突然，砂岩表面倾斜陡峭，建筑物靠东-2-部单元场地砂岩层④距地表约10m，西部场地砂岩层④距地表约18m。原设计为大开挖换填，独立基础，基础施工费用低，但由于土层分布不均匀，参照原附近建筑物的施工情况，为保证结构安全和控制不均匀沉降，跟业主协商,建议设计采用泥浆护壁钻孔灌注桩，虽然基础造价高，但可以消除地质不均匀带来的安全隐患，防止裂缝产生。桩端持力层为砂岩层④，桩孔直径为￠800和￠900两种，为防止断桩、滑桩，设计桩长均为19.5m（不包括扩大头）。桩极限端阻力标准值为3000Kpa,单桩承载力设计值为1200～2100Kpa,共96根桩，混凝土标号为C30。设计要求一定要严格按照施工规范和工艺流程施工，监理单位严把质量关。3.施工工艺流程泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺流程框图（图-1）4.施工准备阶段的质量控制质量控制分为事前控制，事中控制和事后控制，在工程监理中，笔者认为事前控制最为关键，是最为有效的控制手段，应该采取主动控制。本工程开工前，首先要做好以下工作：4.1总监理工程师要组织监理人员熟悉图纸，掌握工程勘察单位所提供的地质勘察报告，了解设计图纸要求所达到的孔深和土质要求。4.2审查施工单位上报的施工组织设计和专项施工方案，拟定合理的机械设备，以满足成孔钻进要求，重点审查施工单位提交的钻孔灌注桩的施工方案，特别是泥浆排放时对周围环境影响的防护措施和安全措施。4.3开工前审查施工单位的资质和人员上岗资质，检查质量保证体系和安全保证体系是否完善。4.4充分了解灌注桩的施工工艺特点，熟悉本工程的地质情况，编制好监理规划和实施细则，并做好旁站计划和质量控制要点。4.5参加业主组织的第一次监理会议，明确各方人员的职责，进行监理交底，介绍监理程序测量放线定桩位位埋设护筒桩机就位成孔第一次清孔混凝土搅拌废浆液排放泥浆沉淀搅拌护壁泥浆浆钢筋笼制作质量检测吊放钢筋笼安放导管第二次清孔浇注混凝土-3-和监理规划，并征求业主和施工单位的意见，达成共识，获得工作上的支持，为更好地开展监理工作开创良好的局面。4.6参加规划和设计部门对定位桩的交底，经各方认可后，施工单位方可按设计图纸进行桩位测放，监理必须对桩位进行复核。4.7参加设计交底和图纸会审，对成孔质量的检验方法，检验数量，进入持力层要求作出明确的规定。4.8按设计和检测规范，采用静载试验方法进行承载力检验，且不少于3根，同时用小应变检测桩的完整性。4.9检查现场是否满足开工的条件，如三通一平，规划许可证，施工许可证是否齐全，机械设备是否到位，是否检查校正。审查施工单位的各项管理制度，岗位责任制是否齐全，专业人员和特殊工种作业人员是否持证上岗，安全环保、文明施工措施是否落实，符合要求后由项目总监理工程师签署开工报告，同意开工。5．施工过程中的质量控制钻孔阶段的施工是保证成桩质量的关键阶段，总监理工程师要安排好专业监理工程师、监理员，对关键部位、关键工序进行旁站监理，做好记录，严格按照施工规范和监理细则进行施工。在正式施工前，应做好钻孔试验，总监理工程师应组织并会同业主、设计、勘察、施工、质量监督机构等部门，对试桩过程中的一些技术参数作出评价。在钻孔过程中监理人员要把握以下几个主要环节：5.1测量定位施工单位放样后，要报监理工程师审批，复核无误后，埋设护筒，平整压实场地，钻机就位，要求水平，垂直，不发生倾斜，并确定好测量桩长的基准点。5.2钻孔本工程钻孔机械为潜水钻,两种型号,分别为KQ-800和KQ-1250A,钻进速度为0.3～1m/min,采用正循环钻孔方法。护筒埋置深度，一般情况下，在黏土中不小于1m，砂土不小于1.5m，护筒顶面宜高出地面300mm。钻孔作业时应分班连续进行，监理人员应旁站，认真填写施工记录，交班时应交待钻进情况及下一班注意事项，应经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不符合要求时及时纠正，注意土层变化，在土层变化处均应牢取渣样，进行对比分析。应始终保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度及黏度，成孔达到设计要求后，组织各方验孔，合格后方可第一次清孔。5.3泥浆制备在钻孔过程中，为防止塌孔，稳定孔内水位及便于清渣，采用澎润土制备泥浆护壁，泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差进行护壁，以确保护壁的稳定。在实际施工中，合理地控制不同土层中泥浆的指标显得非常重要，本工程泥浆性能指标见表-2表-2泥浆性能指标泥浆指标杂填土①含砂粉质黏土②粉质黏土层③砂岩层④检测方法相对密度1.01～1.21.05～1.21.2～1.41.4～1.5比重计黏度（s）19～2118～2021～2425～28漏斗黏度计含砂率（%）≤4≤5≤4≤6含砂率计胶体率（%）≥96≥96≥95≥95量杯法塑性指数＞22＞22＞22＞22静切力（pa）1～2.51～2.52～43～5静切力计泥皮厚度（mm/30min）≤2≤2≤3≤3失水量仪-4-5.4第一次清孔清孔分两次，钻孔深度达到设计要求后，施工单位先进行自检，然后报监理工程师复核。同时对孔深、孔径、垂直度全面检查。钻机采用换浆、抽浆、掏渣等方法清去沉渣，清孔必须彻底，作为第二次清孔后测定沉渣的依据。5.5钢筋笼制作安装本工程设计桩长为19.5m，钢筋较长，给制作和吊装带来不便，钢筋属于隐蔽工程，这是监理的重点，重点检查钢筋外径、主筋搭界、交叉点的焊接质量必须符合规范。另外，在这一过程中，钢筋保护层用同桩身混凝土标号的垫块，沿竖向每隔2m放置一组，横向圆周为4块，并均匀布置。由于该钢筋笼较长，吊装时设3处吊点，入孔时保持垂直，避免碰撞孔壁，就位后立即固定，禁止强行冲击下放。5.6安放导管导管使用前应进行水密承压试验，确保导管口密封，导管安放前应计算孔深和导管的总长度，安放时应保持导管在孔中的位置居中，防止碰撞钢筋骨架，放到孔底，然后提起30-50cm，进行二次清孔。5.7第二次清孔在混凝土浇注前，必须保证孔壁的稳定性，不能有缩颈或孔壁塌落等现象发生，对土质差的孔，适当增加泥浆比重。根据《建筑桩基技术规程》（JGJ94-94）的要求，沉渣厚度摩擦桩≤300mm，端承桩≤50mm，摩擦端承或端承摩擦桩≤100mm，泥浆指标在浇注前，孔底500mm以内的相对密度≤1.25，黏度≤28S，含砂率≤80%。用无收缩水文测绳，标准锤测沉渣厚度，一般控制在≤150mm范围内，不应采取加深钻孔的方法代替清孔，此环节监理人员必须严格监控，确保各项指标符合要求。6.水下浇注混凝土的质量控制水下浇注混凝土是最后一道关键性的工序，属隐蔽工程，施工质量将影响灌注桩的质量，很容易产生松散、离析、缩径等缺陷。因此，在浇灌前必须作好充分的准备，监理人员作好旁站的同时，重点监控好以下几个环节：6.1进入现场的所有原材料要及时报验，本工程所用水泥强度等级为42.5的普通硅酸盐水泥，在使用前进行复试，钢筋除机械性能试验外，还要进行焊接性能的检验。碎石要有良好的级配，采用当地河卵石，粒径不大于导管直径的1/6，以≤40mm为宜，砂为中砂，细度模数不能过小。6.2混凝土的配合比和坍落度浇注前要有资质的试验室出具的报告单，混凝土要有良好的和易性，坍落度控制在180～200mm。6.3钢筋定位，第二次清孔完毕，检查合格后，下导管，并检查气密性，长度适中，保证底端距孔底300～500mm，最好在30min内开始浇注混凝土，不能停留时间太长，以防塌孔。第一次浇注的混凝土量必须保证封底成功。6.4混凝土必须连续作业，不能中断，严禁导管提升过猛或导管埋入过深，造成断桩，要有专人记录，混凝土灌注时的充盈系数一般控制为≥1.05。6.5灌注桩的顶面标高应比设计高出一定的高度，一般为0.5～1.0m,以保证桩头混凝土强度，多余部分必须凿除。6.6试块留置：同一配合比的试块，每班不得少于一组，且每根桩不得少于一组。6.7安全环保措施施工时必须遵守安全技术规程，严禁违章指挥和违章作业，文明施工，同时作好施工废水和泥浆的排放，以免污染环境。-5-7.质量检测和评定灌注桩浇注完毕后，监理工程师审核施工单位提交的桩基试验报告，组织该阶段的验收工作，并作出监理工作总结。灌注桩的质量检验方法要符合《建筑地基基础工程施工质量验收规范》，通常检测承载力采用单桩静载试验或高应变动测法，而桩身检测一般是通过钻芯取样或低应变反射波法进行检验。由于钻孔灌注桩在地下，质量问题不可能直观地反映出来，抽样检测具有局限性，静载荷试验只能以点代面，数据比较直观，高应变只能对桩的承载力作出估计，小应变只能分析桩的完整性。本工程全部对96根桩进行了小应变检测，从检测报告分析，Ⅰ类桩为90根，Ⅱ类桩6根，桩的完整性非常好，无缺陷。通过静载试验分析，桩的承载力达到设计要求。经勘察、设计、监理共同确认，该桩能够满足结构使用功能和安全，符合设计要求，予以验收。8.结语该钻孔桩设计桩长达19.5m,在本地区少见,但由于施工和监理非常重视,准备充分,施工比较顺利,没有发生大的质量事故,最终达到了预期的目的。泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺比较复杂，环节多，质量控制点多，稍不注意，就会造成质量事故，施工质量的好坏直接关系到上部结构的安全使用和建筑物的沉降。因此施工和监理必须重视每一个环节，对钻孔灌注桩的施工全过程进行严密地监控，以预防为主，加强主动控制，按照施工规范和设计要求精心组织施工，精心组织监理，及时解决施工过程中出现的各种问题，才能保证灌注桩的施工质量。参考文献：[1]GB50300-2001《建筑工程施工质量验收统一标准》[S][2]GB50202-2002《建筑地基基础工程施工质量验收规范》[S][3]GB50007-2002《建筑地基基础设计规范》[S][4]JGJ94-94《建筑桩基技术规程》[