泥浆护壁成孔水下灌注桩的施工与质量控制

　　一、 工程概况

　　1. 项目名称：

　　2. 工程规模

　　3. 建设地点

　　4. 建设单位：

　　5. 交通条件：

　　6. 自然条件及气候特征：选煤厂位于长治断陷堆积盆地，地形较为平缓为四系黄土覆盖；大陆性气候，四季分明；年平均气温：9.82℃；年平均降水量：524.6mm；年平均蒸发量：1558mm；最大冻土深度：0.5~0.7m；主导风向：夏季为南风，冬季为西北风；最大风速：22m/s。

　　7. 地质条件：座落于丹河河漫滩，地形起伏不大，场地地基土为：粉土、粉质粘土、砂质泥岩。

　　8. 地下水：场地地下水属于潜水类型，不具有承压性，对混凝土结构及钢筋无侵蚀性。

　　桩基采用泥浆护壁钢筋混凝土灌注桩，设计工程桩363根（包括试、锚桩6组30根）；设计工程桩97根（包括试、锚桩3组15根）。

　　根据地质勘探中间资料和设计要求，施工方案选择为冲（钻）成孔、水下灌注桩的施工方法（东仓、中间仓采用冲击钻成孔，西仓采用回转钻机成孔），达到持力层后下钢筋笼，再灌注混凝土。

　　冲击钻成孔灌注桩是用冲击式钻孔架悬吊冲击钻头（又称冲锤）上下往复冲击，将土层或岩层破碎成孔，部分碎渣和泥渣挤入孔壁中，大部分成为泥渣，用淘渣筒掏出成孔，然后再灌注混凝土成桩。

　　回转钻机成孔灌注桩：正循环钻机施工桩孔中的泥渣是靠钻头打碎后依托泥浆上浮。达到深度后吊起钻头原地旋转清孔；反循环钻机施工是孔口进泥浆，钻杆上接砂石泵把孔底切削下来的泥砂吸出去成孔；然后再灌注混凝土成桩。

　　泥浆护壁钻孔灌注桩施工属于隐蔽工程，成桩的好坏直接关系到上层结构的安全和上层结构施工完成后建筑物的沉降，因此作为监理人员应做好成桩的质量控制，确保成桩质量。

　　二、 钢筋混凝土灌注桩的控制方法

　　对人、材、法、机、环进行质量监督和控制

　　（一） 人——施工及管理人员

　　1． 检查施工单位的质量保证体系、管理体系，现场管理人员是否到位。五大员（施工员、质检员、安全员、材料员、计划员）是否持证上岗。

　　2． 检查特殊工种，如：电焊工、电工、机械操作工是否持证上岗。

　　（二） 材——原材料

　　1． 进入施工现场的原材料均须有出厂合格证或质量保证书。

　　2． 现场所用的钢筋、水泥、砂、石子等原材料及钢筋焊接接头进行见证取样，送检测中心（本工程送晋城煤业集团质检站实验室）进行复试，合格后方可使用。

　　3． 使用商品混凝土，需考察商品混凝土厂家及其质量保证体系，每次灌注混凝土需提供混凝土配合比通知单。

　　（三） 施工方法及质量控制（以冲击钻、回转钻为例）

　　1． 测现场水准控制点和定位基点。

　　2 复测桩位，误差应控制在规范允许范围之内。

　　3． 检查护筒位置，应埋设正确和稳定，护筒与坑壁之间应用粘土填实，护筒中心与桩位中心线偏差不得大于50mm。

　　4． 开钻前，回转钻机须检查钻机磨盘的平整度（采用水平尺）及主钻杆的垂直度（采用线垂架或经纬仪）。冲击钻须检查钻机顶部起吊滑轮、桩中心线要在同一铅垂线上，钻机要稳固。

　　5． 钻孔过程中要适当控制进尺速度：

　　① 由硬地层钻到软地层时可适当加快钻进速度；当软地层变为硬地层时，要少加压慢钻进；在易缩径的地层中，应适当增加扫孔次数，防止缩径；对硬塑层采用大压力快速钻进，以提高钻进效率；砂层则采用中等压力，慢转速并适当增加泥浆比重和粘度，抽测泥浆比重。

　　② 冲击钻开孔时应低锤密击，并根据土层、岩层的 变化进行调整。回转钻机钻进时，土层用三翼钻头，岩层用牙轮钻头。

　　③ 在粘土层中冲击钻钻进时，冲程不宜太高，以免冲入土中太深被土吸住，提锤困难。

　　④ 进入基岩后，低锤冲击或间断冲击，如发现偏孔应立即回填片石至偏孔上方300~500mm处，然后重新冲击。

　　⑤ 每钻进4~5m应验孔一次，在更换钻头前或容易缩孔处均应验孔。

　　⑥ 进入基岩后，每钻进300~500mm应查验一次，以备终孔验收。

　　⑦ 冲（钻）孔中遇到斜孔、弯孔、梅花孔、塌孔时，应立即停钻，查明原因，采取相应的措施后再继续施工。

　　⑧ 在遇基岩时增加捞渣次数，同时加大冲击能量。[Page]

　　6． 清孔：

　　① 清孔分两次进行。钻孔至设计深度后，可使钻机空钻不进尺，射入较稀泥浆或清水，使孔中较浓的泥浆能置换或稀释出来，进行第一次清孔。第二次清孔是在下放钢筋笼和导管安装完毕后进行。

　　② 清孔过程中应测定泥浆的比重，清孔后的泥浆比重小于1.2，清孔结束后应测定孔底沉渣，其值应符合规范和设计要求。

　　③ 清孔结束后用水平尺测量垂直度（不大于1%），合格后 应立即进行混凝土浇注。

　　7． 钢筋笼的制作和沉放质量监控：

　　① 对预制的钢筋笼要逐一检查，重点是主筋、加劲箍筋、螺旋箍筋的间距，加密区长度、主筋搭接的焊接质量及笼顶预留的锚固长度必须符合规范和设计要求。

　　钢筋笼制作的允许偏差：

　　主筋间距： ±10mm

　　箍筋间距： ±20mm

　　钢筋笼直径： ±10mm

　　钢筋笼长度： ±50mm

　　钢筋笼主筋保护层： ±20mm

　　② 检查钢筋笼保护层垫块设置，一般沿钢筋笼每隔2~4m放置一组，每组三个，按120度均匀设置，即可避免笼体碰撞孔壁，又可保证混凝土保护层均匀及钢筋笼在桩体内的位置正确。

　　③ 钢筋笼验收合格后方可安放，采用吊车下钢筋笼，控制好笼顶标高。钢筋笼的吊装采用双点起吊，保持钢筋笼中心线与桩孔中心线重合。钢筋笼安放时应避免碰撞桩桩孔孔孔壁，采用慢起慢落逐步下放的方法；入放桩孔时，始终保持垂直状态，对准桩孔孔位徐徐下放，如下放插入困难时，不得强行下插，要查明原因，禁止晃动和强行冲击下放插入。钢筋笼顶标高必须符合设计要求。控制钢筋笼顶标高办法是根据护筒标高算出吊环尺寸。

　　8． 水下混凝土灌注：

　　① 浇注前要作好各种材料的化验及混凝土配合比。

　　② 坍落度：180~220mm。

　　③ 混凝土要有良好的和易性和流动性。

　　④ 混凝土搅拌时要严格按配合比投料，同时保证混凝土的搅拌时间。

　　⑤ 混凝土运输时要尽量减少时间，防止泌水、离析。

　　⑥ 导管使用前须经过过球和压水试验，确保无堵塞、无漏水、渗水，经验收合格后方能使用，接头连接处须加密封圈，并上紧丝扣。

　　⑦ 待导管下完后，利用导管进行第二次清孔，在混凝土灌注前须再次用测绳量测孔深、孔底的沉渣厚度，同时须放好隔水栓，导管距孔底300~500mm为宜，符合要求后才应允许灌注。

　　⑧ 混凝土灌注时，应检查隔水栓是否放置，首盘混凝土量应根据孔径进行计算，保证首盘混凝土埋管深度宜在0.8~1.2m，在混凝土灌注过程中，卸管时须测量混凝土面标高，以控制卸管节数，防止导管拔脱，造成断桩。一次拆管不得超起过6.0m，当混凝土灌注达到规定标高时方可停止灌注。

　　⑨ 检查每根桩的混凝土实际灌注量，充盈系数要求大于1，混凝土的标高须符合设计要求（超出设计桩顶标高500~800mm，以保证设计标高以下的强度）。

　　⑩ 混凝土的灌注是确保桩质量的关键工序，单桩混凝土的灌注时间不易超过3小时，并应连续灌注。

　　⑪ 在混凝土的灌注过程中，必须抽样检测混凝土的坍落度，并对现场混凝土试块进行见证取样；每灌注50.0m3混凝土必须有一组试块，小于50.0m3的桩每根桩必须有一组试块，并且编号,编号与桩号相对应。

　　⑫ 要求施工人员对每根桩都做好施工记录，监理人员不定期抽查施工记录并全过程旁站。

　　（四） 机——施工机械、设备

　　1． 现场所用的测量仪器，如：经纬仪、水准仪、钢卷尺等须有权威机构出具的校定合格的证明。

　　2． 现场施工所用钻机、电焊机等机械设备须有出厂合格 证。

　　3． 量测钻头直径是否符合要求

　　（五） 环——施工现场环境

　　由于在钻孔过程中会造成大量的泥浆，所以必须检查现场循环泥浆池安排是否合理，并且督促施工单位将多余泥浆外运，确保施工现场不积泥浆。

　　三、 浆护壁成孔、水下灌注桩可能出现的质量问题及控制措施

　　1. 孔壁坍落：

　　产生的原因：护壁泥浆密度不足，起不到有效的护壁作用；成孔速度太快，在桩孔孔壁上来不及形成泥膜；冲击（抓）锥或掏渣筒倾倒，撞击桩孔孔壁；安放钢筋笼时碰撞桩孔孔壁，破坏了泥膜和桩孔孔壁；排除较大障碍物时，留下孔洞。[Page]

　　控制措施与处理方法：成孔速度应根据地质情况选取；从钢筋笼的绑扎、吊插以及定位垫板设置安装等环节予以充分注意；如桩孔孔口发生坍塌，应先探明坍塌位置，将砂和粘土混合物回填到坍孔位置以上1.0~2.0m，如坍孔严重，应全部回填，等回填物密实后再进行钻孔。

　　2. 桩孔偏斜：

　　产生原因：钻孔时遇有软硬土交接处或岩石倾斜处，钻头所受阻力不均而偏位；钻孔时遇较大的孤石等地下障碍物使钻杆偏位；钻杆弯曲或连接不当，使钻头、钻杆中心线不同轴；场地不均匀沉降使钻机底座倾斜。

　　控制措施与处理方法：在有倾斜状的软硬土层处钻进时，应吊住钻杆，控制进尺速度并以低转速钻进，或在斜面位置处填入片石、卵石，以冲击锤将斜面硬层冲平再钻进；探明地下障碍物的情况，并预先清除干净；钻杆、接头应逐个检查，及时调整，弯曲的钻杆要及时调直或更换；场地要平整，钻架就位后要调整，使钻盘底座要水平，并注意经常检查和校正；在桩孔偏斜处吊住钻头，上下反复扫孔，使孔垂直；在桩孔偏斜处回填砂粘土，待密实后再钻进。

　　3. 梅花孔：

　　产生原因：转向装置失灵，泥浆太稠，阻力大，冲击锤不能自由转动；冲程太小，冲锤则提起又落下，得不到足够的转动时间，变换不了冲击位置。

　　控制措施与处理方法：经常检查转向装置，选用适当粘度和密度的泥浆，适时掏渣；用低冲程成孔时，隔一段时间要换高一些的冲程，使冲锤有足够的转动时间。

　　4. 断桩：

　　产生原因：混凝土坍落度太小，骨料粒径太大，未及时提升导管及导管倾斜，使导管堵塞，形成桩身混凝土中断；搅拌机发生故障，使混凝土浇注中断时间过长；提升导管时碰撞钢筋笼，使孔壁土体混入混凝土中。

　　控制措施与处理方法：混凝土坍落度按设计要求、粗骨料粒径按要求控制；边浇注混凝土边拔套管，随时掌握导管埋入深度，避免导管脱离混凝土面；当导管堵塞，混凝土尚未初凝时，可以吊起一节钢轨或其它重物在导管内冲击，把堵塞的混凝土冲开，使混凝土继续浇注。

　　5. 吊脚桩：

　　产生原因：清孔后泥浆密度过低，孔壁塌落或未立即浇灌混凝土；安装钢筋笼或导管时碰撞桩孔孔壁，使桩孔孔壁泥土坍塌；清渣未达到要求，残留沉渣过厚。

　　控制措施与处理方法：清孔要符合设计要求，并立即浇注混凝土；安放钢筋笼时，防止碰撞桩孔孔壁，清渣要达到设计要求。

　　6. 混凝土用量过大：

　　产生原因：钻头经过松软粘土层造成一定扩孔；浇注混凝土时，一部分扩散到软土中。

　　控制措施与处理方法：钻孔时，掌握好各土层的钻进速度；正常钻孔作业时，中途不得随便停钻。

　　7. 冬季施工

　　冬季施工，是指室外日平均温度连续5天稳定低于5摄氏度时，用一般的施工方法难以达到预期目的，须采用特殊措施进行施工。

　　四、质量控制标准及检测

　　依据《建筑地基基础施工质量验收规范》（GB50202-2002）、《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）、《建筑地基基础技术规范》（JGJ94-94）及设计的规定，质量控制标准及检测内容如下：

　　（一） 主控项目：

　　桩位允许偏差：边桩不大于100mm，中间桩不大于150mm。检查方法：开挖后量中心线。

　　1．孔深：达到设计孔深，保证进入强风化岩2.0m或中风化岩0.4m。用重锤测量；控制入岩深度方法：首先判断钻头是否达到岩石顶面，回转钻机进尺明显变缓，并且机器有跳动现象出现，再结合出浆情况，可以判断主岩层表面。冲击钻遇基岩发出“咚咚”声音，再结合捞渣，可以判断出岩层表面，判断出岩层表面后测量第一次孔深，再冲（钻）入强风化泥岩2.0m或中风化岩0.4m，达到设计深度。

　　2．桩体质量检验：小应变动力检测。

　　3．混凝土强度：28天实验抗压强度。

　　4．单桩承载力：静载实验。

　　（二） 一般项目：

　　1． 沉渣厚度：孔底沉渣厚度为钻深与孔深（灌注之前）之差，用测绳在灌注之前测量，钻深可由该钻机钻杆（钢丝绳）钻头长度来测定或测绳测量。

　　2． 垂直度：用水平尺测量（不大于1%）。

　　3． 桩径：用钢尺测量。

　　4． 泥浆密度：1.15~1.20，用比重计测量。

　　5． 混凝土坍落度：180~220mm，用坍落度仪测量。

　　6． 钢筋笼安放深度：±100mm，用钢尺量。

　　7． 混凝土充盈系数：大于1，检查每根桩实际混凝土浇注量。

　　综上所述，要保证泥浆护壁钻孔灌注桩质量，必须对影响质量的主要因素进行全面控制，实现了监理对本单项分部工程实体质量的控制目标，赵庄选煤厂末煤仓363根、原煤缓冲仓97根泥浆护壁钻孔灌注桩经静载试验合小应变检测试验，一次性100%合格。