水利工程混凝土钻孔灌注桩研究

一、工程概况

河南省通许县涡河故道邢岗引黄调蓄工程第一标段东湖大桥桩基为混凝土钻孔灌注桩基础，桩身直径1.5m，混凝土强度等级为C30，桥梁桩基共计11排，每排8根，桩长45m，摩擦桩。地勘报告揭示多为粉土、粉质黏土、粉细砂、细砂。根据本工程桩基的特点及地勘报告提供的场地地质、水文情况，经比较各种钻机的技术性能及优缺点，选用反循环钻机进行施工。

二、钻孔灌注桩常见的质量问题

（一）塌孔问题

产生塌孔的原因很多，主要是泥浆质量差、清孔换浆方法不当、孔内泥浆高度不足、护筒埋设过浅、钻机钻进速度过快或在同一位置空转时间过长导致，一旦发生塌孔事故，会影响施工进度，增加施工成本。为避免此类情况发生，项目部在管理过程中应严格按照施工规范和步骤进行施工，尽量缩短钻孔、清孔、下钢筋笼、下导管及混凝土浇筑等工序之间的间隔，避免因操作不当发生塌孔，同时对护筒埋设深度进行控制，根据地勘资料选用合适的泥浆配比，成孔后及时进行清孔操作，钢筋笼下放后及时测量桩底沉渣，二次清孔，确保成孔内清洁。

（二）桩孔垂直度超标问题

桩孔倾斜超过设计标准影响工程安全，可能引起无法下放钢筋笼和导管、导管提升挂钢筋笼等严重隐患，稍有不慎可能导致断桩。因此，项目部技术管理人员应按照规范和设计要求，做好桩基施工的逐级验收检查工作，找到引发问题的直接原因，及时处理。如发现平台或钻杆偏移的情况需要重新调整水平及垂直度，将钻头提升后慢速上下扫孔，稳定钻进；加强孔斜率控制，每增加4至6节钻杆进行一次测量校正。

（三）缩孔问题

产生该问题的主要原因有钻头直径不符合要求、塑性土膨胀导致缩孔、地层软弱、钻进速度过快、施工方法不当等。缩孔后会造成桩基承载力下降，钢筋笼无法下放等问题，因此施工时应经常检查钻头直径，当出现钻头磨损时应及时补焊钻头；仔细研究地勘报告，仔细观察钻渣，若发现含有软弱层或塑性土时，应控制钻进速度，上下扫孔，保证成孔质量。

（四）钢筋笼制作和吊装问题

桩基钢筋笼在施工过程中容易出现变形、保护层厚度及安放位置不符合设计要求的问题，主要原因有堆放、起吊、运输未按要求进行，支垫数量不足或位置不当；吊放时不垂直，入孔速度过快；清孔时沉渣或泥浆未清理干净，造成实际孔深与设计要求不符，钢筋笼未安放到设计深度。在钢筋笼施工过程中，应根据进场钢筋长度合理分段加工制作，在钢筋加强箍上标注好主筋位置，使用焊接法实现主筋与加强箍的可靠连接，再利用十字内撑做好辅助支撑，保证其位置垂直；在对钢筋笼吊装运输时，应在骨架两端或中间位置设置两吊点，第一吊点负责钢筋笼的起吊立直，当骨架完全吊离地面后，换吊车主钩吊第二吊点进行作业，这样能有效避免钢筋笼发生变形，若发现起吊后钢筋笼与地面不垂直，则应及时校正，做好修整工作。

（五）断桩问题

断桩是指成桩后，桩身中夹杂泥土或空缺，桩身不连续，是严重的质量问题。常见的原因有地下水活动影响使混凝土不凝导致桩身缺陷；混凝土水胶比小，骨料粒径偏大，未及时提升导管及导管位置倾斜，使导管堵塞，桩身混凝土断裂；混凝土中断灌注的时间过长导致初凝；未准确计算混凝土埋深，浇筑过程中导管阻力过大，将导管拉断，造成断桩；拔管过早，导致导管底口拔出混凝土面，形成断桩；导管进水使得混凝土离析、不密实导致桩身产生疏松、空洞现象。为避免此类现象发生，项目部的质量管理应从事前、事中、事后入手进行严格控制，及时采取针对性措施，将风险和损失降至最小。

三、钻孔灌注桩质量控制重点

（一）事前质量控制

一是做好设计图纸及地勘报告的审查工作。识别桩基施工关键参数及地层情况，针对可能发生缩孔、断桩的地层提前制定处置方案，一旦发生意外情况，及时采取处置措施，在最短时间内恢复施工。二是编制切实可行的专项施工方案。对比图纸及地勘与现场环境是否有差异，在施工准备、流程、技术指标、操作规程等方面尽可能贴近现场，确保满足施工规范要求。三是做好混凝土等原材料准备工作和配合比试验。在施工前应对所需材料进行检查和验收，避免不合格材料进入施工现场，提前进行混凝土配合比试验，选用商混供货的项目应派驻专业质检人员进行跟踪检测，同时根据施工进度计划确定好材料库存，避免因原材料不足导致混凝土浇筑中断（选用商混的应确定1~2个备用站）。四是做好施工技术交底和人员素质提升工作。在施工开始前，不论是施工管理人员还是现场操作人员都必须熟悉施工图纸和技术方案，了解施工过程中容易出现的各类问题，掌握处置措施，通过技术交底、技能培训、图纸会审等方式对工艺流程进行规范，切实保证施工质量。五是做好施工机械设备准备。进场前应检验施工设备的实际工作性能，确保桩基施工机械性能完好，导管密封性能优良。

（二）事中质量控制

根据施工流程的各个环节做好检查验收工作，反循环钻机施工的基本流程：测量定位→填筑工作平台→场地平整→埋设护筒→复核放样→制备泥浆→钻机就位→钻孔→清孔→成孔检查→下钢筋笼→下导管→二次清孔→灌注混凝土→破桩头→成桩检测，重点做好以下几个环节的质量控制工作。

1.桩位控制

一是桩位水平坐标控制，需要测量人员根据施工图纸精确定位桩位坐标，布置十字交线，待护筒埋设完成及钻机就位后进行复核，确保桩位误差在规范允许范围之内。二是桩顶高程控制，应根据现场实际桩顶混凝土超灌0.5~1.0m，由于施工过程中每根桩高程不同，桩身混凝土顶面及吊筋长度也会不同，需要施工员根据打桩平台高程数据及图纸数据计算获得，要认真计算复核，避免出现计算错误导致缺陷产生。三是垂直度控制，安装钻机时应使底盘水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡具和护筒中心三者在同一轴线上，利用检查尺经常校核，每钻进10m进行测量校正。

2.桩长控制

实践过程中桩长控制往往依靠钻杆下钻长度和作业人员施工经验进行判定，但下钻长度和施工经验同样容易出现纰漏。一是钻具长度会在钻进中发生磨损、伸缩等情况，若部分班组所用钻杆长度不标准或选用2种以上标准长度的钻杆进行施工，在施工过程中或交接班时出现计算错误的情况，都会导致桩长不足或过长的问题出现。二是作业人员在进行孔深测量时一般使用测绳挂铅坠或重物进行测量，当孔深较深或桩底沉渣较多时，铅坠或重物落底手感不准同样会导致误判的情况。因此施工管理人员应做好钻具长度、测量结果及钻孔转盘标高的复核工作，对各项数据进行严格控制，减小实际数值和理论数值误差。

3.桩端质量控制

桩端（桩底）施工质量与清孔质量是密不可分的，首先应控制清孔时的泥浆质量，严禁清水洗孔或复用泥浆池；其次应复核导管长度，控制导管埋深，确保清孔质量；再次应严格控制二次清孔与灌注水下混凝土间隔时间，确保桩端沉渣满足规范和设计要求。

4.水下混凝土质量控制水下混凝土灌注前，必须对混凝土配合比及材料质量进行检查，混凝土坍落度控制在180~220mm；混凝土灌注时应检查确认孔内导管长度及距离孔底的高度，及时出料发车，根据方案计算的初灌量确定发车数，保证灌注过程的充足与连续性；准确控制并测量导管埋深，确保导管埋深在2~6m，使用测绳挂重物测量时应区分进入沉渣和混凝土中的手感，保证测量数据的准确性，避免导管拔脱的现象发生。

（三）事后质量控制

当桩基施工完成后要做好相应的检查验收工作，根据规范和设计要求通过声测法或大小应变法判断桩基的施工质量是否合格，质量合格方可进入后续施工，如果存在质量问题，则需要进行处理，在无法补救的情况下必须拆除回填重新施工。

四、结语

在水利工程建设中，钻孔灌注桩是重要隐蔽工程，其质量控制十分关键，对建筑及桥梁整体的施工质量和使用安全影响巨大，需要引起足够的重视。钻孔灌注桩流程较多，又在水下施工，过程中的可控性相对较差，容易出现质量问题，需要施工单位重视，切实做好钻孔灌注桩的质量控制管理工作。

作者:何松原 林晨 单位:淮河水利水电开发有限公司