某项目桩基施工质量控制分析

某项目桩基施工质量控制分析

卢如华

广西天河建设集团有限公司  广西南宁市530000

摘要：结合某项目的实际情况，该项目出现桩基施工抽芯检测过程中普遍存在的桩身混凝土离析质量问题、桩端沉渣问题，桩端持力层不满足设计要求等问题，严重影响了施工质量以及工程进度，本文将针对这些问题，深入分析该项目桩基施工质量控制，以供参考。

关键词：桩基；施工质量；控制

前言

针对某项目一期、三期桩基施工抽芯检测过程中普遍存在的桩身混凝土离析质量问题、桩端沉渣问题，桩端持力层不满足设计要求三大类问题较多且较严重，对工程进度影响较大，严重制约了项目的开发进度要求。为保证后续开发建设项目顺利推进，保证施工现场更好的控制桩基施工质量，提高现场施工进度，满足公司开发供货需求，经总结整理，特编制此桩基施工质量控制方案。

一、项目场地地质情况分析

（一）区域地质构造

本项目地块在大地构造单元上地处桂中构造盆地的南东部位，工程区位于四级构造单元来宾断褶带（II1-3）内，详见广西构造分区示意图。

（二）场地稳定性和适宜性评价

本项目地处于岩溶发育地段，不良地质作用主要为岩溶。经现场调查及勘察结果，对本工程场地岩溶发育特点如下：主要表现为岩溶洞隙，局部有岩溶沟槽发育。基岩浅层的溶蚀裂隙、溶洞直接与上覆土层接触，一般呈向上开口状，溶沟、溶槽发育，并具一定的方向性排列，与地下水岩溶管道相连，是地下水渗流的良好通道，也是塌陷物质良好储运空间，同时又为岩溶的进一步发展提供了良好的条件。在漫长的地质作用下，由溶蚀裂隙逐渐发展为溶沟或深大的溶槽等，这些地方岩溶常呈漏斗状或沟槽状，漏斗或沟槽面之上一定范围内土体在地下水的长期渗透和浸泡下，多呈软塑、流塑状态，抗冲刷和抗潜蚀能力差，极易被地下水带走而形成土洞直至产生塌陷。综合帽合村地质灾害的范围及其影响，本场地岩溶为岩溶不良地质作用强烈发育区，属岩溶中强烈发育地段。

二、基础形式选择

针对该项目场地岩溶发育强烈以及浅层岩溶极易塌陷的地质特点，在住宅楼基础形式选择上以旋挖成孔灌注端承桩基础为主，桩端进入稳定的中风化白云岩或微风化白云岩内不小于1m。主楼采取桩基础形式可有效避免因场地内浅层岩溶塌陷造成的建筑物沉降。

三、桩基质量控制

桩基础形式确定后，最重要的就是对桩基质量的控制。

（一）施工勘察的质量控制

1、根据桩基平面布置图，对每根桩所在位置进行一桩一孔或一桩三孔施工勘察，充分探明桩下岩溶发育规律、形态、大小，溶洞顶板厚度、完整度以及溶洞的填充物等情况，落实桩端持力层深度，保证桩端完整持力层厚度不小于3倍桩径且不小于5米。

2、应根据每根桩的施工勘察资料分析，桩位下存在有溶洞、溶槽、溶沟、裂隙等不同地质情况，制定相应的技术处理方案措施。

（1）施工勘察资料显示土层为粘土层→强风化岩→中风化岩，无溶洞、溶沟、溶槽及裂隙时，可用普通旋挖机正常施工成孔；

（2）施工勘察资料显示土层为粘土层→强风化岩→溶洞（或裂隙、溶沟、溶槽）→中风化岩时，可用普通旋挖机施工成孔，遇溶洞时回填低标号砼，待砼强度达到初凝时间后（一般情况3~4小时）再继续施工；

（3）施工勘察资料显示土层为粘土层→强风化岩→岩溶裂隙（或溶沟、溶槽）→中风化岩时，a、裂隙（或溶沟、溶槽）发育较小，可直接采用普通旋挖机进行施工成孔；b、裂隙（或溶沟、溶槽）发育较强烈，极易造成塌孔时，可在发生塌孔时，采用回填低标号砼，待砼强度达到初凝时间后（一般情况3~4小时）再继续施工。

（二）桩基施工时的质量控制

1、现场质量管理人员安排落实到位，实行质量责任制。

2、做好施工前的技术准备工作，熟悉图纸，各桩位坐标点复核准确。

3、施工机械设备要准备到位，并保证各机械设备能正常工作，及时对各机械设备进行日常维护，避免在施工过程中机械设备出现故障或其他问题。

4、液压多功能旋挖钻机就位时与平面最大倾角不超过4°，钻机平台处必须碾压密实。进行桩位放样，将钻机行驶到要施工的孔位，调整桅杆角度，操作卷扬机，将钻头中心与钻孔中心对准，并放入孔内，调整钻机垂直度参数，使钻杆垂直，同事稍微提升钻具，确保钻头环刀自由浮动孔内。钻头或钻杆中心与护筒顶面中心的偏差不得大于5cm。

5、钻进前先用水准仪确定护筒标高，并以此作为基点，按设计要求的孔底标高计算孔深，以钻具长度确定孔深，孔深小于设计深度，超钻深度不大于50cm。孔径用孔径仪测量，若出现缩径现象应进行扫孔，符合要求后方可进行下道工序。

6、钻进过程中，操作人员可通过桩机主界面的三个虚拟仪表的显示——动力头压力，加压压力、主卷压力，实时监测液压系统的工作状态。随时观察钻杆是否垂直，并通过深度计数器控制钻孔深度。开始钻进时采用低速钻进，主卷扬机钢丝绳承担不低于钻杆、钻具重量之和的20%，以保证孔位不产生偏差。钻进护筒以下3m可以采用高速钻进，钻进速度与压力有关，采用钻头与钻杆自重摩擦加压，150MPa压力下，进尺速度为20cm/min；200MPa压力下，进尺速度为30cm/min；260MPa压力下，进尺速度50cm/min。对于回填土及黏土层，直接用旋挖筒钻进、取渣；遇到强风化岩或中风化岩旋挖筒无法直接钻进、取渣时，可先用螺旋钻头将其搅松，再用旋挖筒取渣。在泥浆池中用搅拌机将泥浆搅拌好后（首次搅拌好的泥浆需静养2~3天方可使用），泵入孔内，旋挖钻机均匀缓慢钻进，这样既钻进又起到泥浆护壁的作用（切不可快速钻进快速提升）。钻进时掌握好进尺速度，随时注意观察孔内情况，及时补加泥浆保持液面高度。泥浆补充一般采用泵送方式，应随时钻进及时补浆，其速度以保证液面始终在护筒底面以上为标准，否则有可能造成塌孔，影响成孔质量。钻孔过程中应经常检查及记录土层变化情况。

7、泥浆护壁施工技术要求：（1）泥浆的制备应选用高塑性粘土和膨润土，并根据施工机械、工艺及穿越土层情况经实验室进行配合比设计；（2）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；（3）在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至灌注水下混凝土；成孔过程中，应严格按要求做好泥浆护壁，选择合适的钻孔泥浆指标，泥浆要求满足含砂量≤4%，胶体率≥96%，泥浆比重控制在1.2～1.4之间，确保泥浆握裹沉渣的能力。实施有效的泥浆护壁可有效预防及减少施工过程中的塌孔现象，施工单位及现场管理人员应加强泥浆护壁的制备与施工质量管理。

8、做好施工过程中的成孔原始记录，根据超前钻资料柱状图对比，当达到勘察及设计的桩底标高时，应立即通知勘察、设计现场进行查验，如桩端持力层满足设计要求，立即对孔深、孔径、孔型进行检查；

9、桩端持力层验收合格终孔后，应对桩底沉渣进行测量记录并清理干净。终孔后30min左右，采用换浆法施工，抽渣或吸泥时，应保持孔内水位，即向孔内注入经过泥浆处理器处理过的泥浆，换出孔底沉渣及浓度较大的泥浆。孔内排出的泥浆手摸无2~3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，粘度17~20s。浇筑水下混凝土前孔底沉渣厚度不得大于50mm，严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。下放钢筋笼时，避免钢筋笼对孔壁碰撞，造成孔壁出现坍塌。终孔后至浇筑砼时间间隔不宜过长，在下放砼导管前，再次对桩底沉渣进行复验，确保沉渣清理干净。如不符合要求立即进行第二次清孔。将φ100型排污水泵水管从导管内伸入底部，开启水泵，用高压水将桩底沉渣冲散随水流排出桩孔。下放砼导管时，避免导管对孔壁碰撞，造成孔壁出现坍塌。

10、钻孔异常处理：（1）塌孔处理。钻孔过程中发生塌孔后，要查明原因进行分析处理，可采用加深埋护筒等措施继续钻进。根据现场实际情况也可在泥浆中加入大量的干锯末，同时增大泥浆比重（控制在1.15~1.4之间），改善其孔壁结构。钻头每次进入液面时，速度要非常缓慢，等钻头完全进入浆液后，再匀速下到孔底，每次提钻速度控制在0.3~0.5m/s。塌孔严重时，应回填低标号混凝土，待初凝（3~4小时）后再重新钻孔。（2）缩孔处理。钻孔发生弯孔缩孔时，一般可将钻头提升到偏孔处进行反复扫孔，直到钻孔正直，如发生严重弯孔和探头石时，应采用小片石或卵石与黏土混合物，回填到偏孔处，待填料沉实后再钻孔纠偏。（3）埋钻和卡钻处理。埋钻主要发生在一次进尺太多和在砂层中泥浆沉淀过快；卡钻则主要发生在钻头底盖合拢不好，钻进过程中自动打开或在卵石地层（岩溶发育裂隙段）钻进时，卵石（或破碎岩块）掉落卡钻等。埋钻或卡钻发生后，在钻头周围肯定沉淀了大量的泥浆，形成很大的侧阻力。因此处理方案应首先消除阻力，严禁强行处理，否则有可能造成钻杆扭断、动力头受损等严重的事故。事故发生后，应保证孔内有足够的泥浆，保持孔内压力，稳定孔壁防止坍塌，为事故处理奠定基础。

11、钢筋笼制作时，根据超前钻资料显示有溶洞或原塌孔的位置，测算好深度范围，在钢筋笼外侧包裹0.44mm厚镀锌铁皮，防止混凝土离析渗漏。

12、导管：（1）导管内壁应光滑圆顺，内径一致，直径可采用20~30cm，中间节长宜为2m，底节长4m。导管接头法兰盘宜加锥形活套，底节导管下端不得有法兰盘。导管长度可根据孔深、操作平台高度等因素决定，漏斗底至孔口的距离应大于中间节导管长。（2）使用前试拼、试压、不得漏水，并编号及自下而上标示尺度。导管轴线偏差依孔深、钢筋笼内径与法兰盘外径而定，不宜超过孔深的0.5%，亦不宜大于10cm；组装时，连接螺栓的螺帽宜在上；试压压力为孔底静水压力的1.5倍。（3）导管拼好并试压后，利用汽车吊机吊放，导管位置居于孔中，轴线顺直，稳步沉放，导管底口距孔底0.3~0.4m。（4）导管初埋深不小于2.0m，其后按2.0m~6.0m掌握，当导管内混凝土不满时，应放慢灌注速度，禁止导管内形成高压气囊。

13、灌注水下混凝土：（1）水下混凝土采用商品混凝土，强度等级按设计图纸要求选用，混凝土坍落度应采用18~22cm。（2）漏斗和储料斗的容量（即首批砼储备量）应使首批灌注下去的砼能满足导管初次埋置深度的需要，正常灌注时，换用容量较小的漏斗，有利于灌注时的操作。混凝土的储存量应满足首批混凝土入孔后，导管埋入混凝土中的深度不得小于2m，并不得大于6m；当桩身较长时，导管埋入混凝土的深度可适当加大。（3）灌注首批混凝土前，先配置0.1~0.3m3水泥砂浆放入滑阀以上的导管和漏斗中，然后再放入混凝土，确认首批混凝土量备足后，即剪断铁丝借助混凝土重量排除导管内的水，使滑阀留在孔底，灌注首批混凝土。（4）水下混凝土应连续浇筑，不得中途停顿。整个桩的灌注要在砼的初凝时间前完成。混凝土的运输时间和距离应尽量缩短，以速度、不间断为原则，防止在运输中产生离线。灌注前混凝土坍落度的损失（比出罐时）不得超过2cm。如不符合要求，不得使用。（5）灌注速度不宜过快，控制导管埋深在2~6m之间（灌注速度快、导管坚固、并有足够起重能力时取大值）。砼面接近钢筋骨架时，使导管保持稍大的埋深，并放慢灌注速度，减少砼的冲击力，防止钢筋笼上浮。砼面进入钢筋骨架一定深度后，适当提升导管，使钢筋骨架在导管下口有一定的埋深。（6）提升导管前，将导管置于孔中间，挂不到钢筋笼的位置，然后提升导管，防止钢筋笼被拔起。（7）为确保桩顶质量，混凝土浇筑面应高出桩顶设计高程0.5~1.0m，在拔出最后一节长导管时，拔管速度要慢，避免孔内上部泥浆压入桩中。（8）钢护筒在灌注结束、混凝土初凝前拔出，起吊护筒时要保持其垂直度，要慢慢提动导管，导管的接头处不得用水冲洗。混凝土浇筑过程中，应随时测量导管埋入深度，并作好记录。

（三）桩身混凝土质量、桩底沉渣及桩端持力层质量控制

1、桩身混凝土离析质量事故原因分析及预防措施

（1）形成原因：A、首次灌注混凝土时，由于灌满导管和导管下口至桩孔底部间隙所需的混凝土总量计算不当，使首灌的混凝土不能埋住导管下口，而是全部冲出导管以外，造成导管底口进水事故。B、灌注混凝土中，由于未连续灌注，在导管内产生气囊。当又一次聚集大量混凝土拌合物猛灌时，导管内气囊产生高压，将两节导管间加入的防水橡皮垫挤出，致使导管接口漏空而进水。C、导管拼装后，未进行水密性试验。由于接头不严密，水从接口处漏入导管。D、测深时，误判造成导管提升过量，致使导管底口脱离孔内的混凝土液面，使水泥浆进入。

（2）预防措施：A、确保首批灌注的混凝土总方量，能满足填充导管下口与桩孔底面间隙和使导管下口首灌时被埋没≥1m的需求。首灌前，导管下口距孔底一般不超过0.4m。B、在提升导管前，用标准测深锤（锤重不小于4kg，锤呈锥状，吊锤索。用质轻，拉力强，浸水不伸缩的尼龙绳）测好混凝土表面的深度，控制导管提升高度，始终将导管底口埋于已灌入混凝土液面下不少于2m-6m。C、下导管前，导管应进行试拼，并进行导管的水密性、承压性和接头抗拉强度的试验。试拼的导管，还要检查其轴线是否在一条直线上。试拼合格后，各节导管应从下而上依次编号，并标示累计长度。入孔拼装时，各节导管的编号及编号所在的圆周方位，应与试拼时相同，不得错、乱，或编号不在一个方位。D、首灌混凝土后，要保持混凝土连续的灌注，尽量缩短间隔时间。当导管内混凝土不饱满时，应徐徐地灌注，防止导管内形成高压气囊。

2、桩端沉渣分析及预防措施

（1）形成原因：A、护壁泥浆选用不当，密度不符合要求；B、清孔清渣程度不足；C、下放钢筋笼及导管时对孔壁碰撞，造成孔壁出现坍塌；D、场地地质条件复杂，岩体破碎，地下水水位较高，易出现塌孔现象；E、施工间歇过长。

（2）预防措施：A、选择合适的钻孔泥浆指标，泥浆比重控制在1.2～1.4之间，确保泥浆握裹沉渣的能力；灌注混凝土前应进行换浆，所换泥浆比重控制在1.2左右。B、确保清孔彻底充分，进行一次、二次清孔。一次清孔：目的是将孔内的颗粒状物排出孔外，减少孔底沉渣，节省二次清孔时间。二次清孔：目的是控制桩身质量。在安放钢筋笼、下导管过程中需要一定的时间过程，悬浮在泥浆中的泥、砂砾和石屑会沉入孔底，并在安放钢筋笼和导管时也会擦碰孔壁，所以二次清孔尤为重要。C、成孔后至灌浆间隔时间应小于1小时，且在灌浆前应进行清孔，避免停待期间沉渣过多；D、选择合适的清孔方式，采用掏渣法和泥浆循环法（正循环和反循环）相结合；E、确保混凝土的首灌量，首灌时要求储料斗内应由足够的砼量，以增大砼对孔底残余沉渣的冲击力，使孔底沉渣在不间断的冲击下顺利排出孔外，首灌砼应确保导管埋入砼面以下1m。

3、桩端持力层问题分析及预防措施

（1）原因分析：A、场地主要为白云岩，强风化层较厚，且岩溶多层发育，地质条件非常复杂，基岩溶蚀裂隙较发育。桩基勘察孔往往不能达到以点盖面的效果。B、场地内白云岩岩体较破碎，钻孔取上岩芯多呈砂状，但岩体在不扰动的情况下，整体承载力较高。岩芯呈砂状不代表承载力不满足设计要求，需要经过原位测试进行判定，桩端持力层是否能满足要求。

（2）预防措施：A、增加桩基超前钻的控制钻孔，严格执行广西地方岩溶地基的勘察规范要求。B、加强桩基验槽工作，每一根桩终孔时必需经地勘单位、设计单位、监理单位、建设单位共同确认后方可进行下一步工序。C、旋挖桩施工过程中，必须严格记录钻进情况(包括采取率，钻进过程的情况)；每一回次都需要留存岩样，尤其最后一回次所取岩芯必须整体留存，以便于地勘单位查验桩端位置持力层情况。经过地勘单位验证持力层满足要求后才能进入下一道工序。D、场地地质条件复杂，桩基抽芯检验过程中，检测单位如对桩端持力层有疑问，应采用原位测试对桩端持力层进行评定是否满足要求。并及时与地勘单位联系，查验桩端持力层是否满足要求。E、对于已探明的桩下深层溶洞，应预先采用高压注浆方式对溶洞进行灌浆处理，待处理完毕后，再进行桩基钻孔施工，此方法可有效降低钻孔过程中的塌孔现象。F、对已经施工完的桩基抽芯检测，桩端持力层出现有溶沟、溶槽、裂隙或溶洞以及桩身混凝土出现离析等质量问题的，需对桩端持力层以及桩身混凝土进行高压灌浆处理，每根桩应单独出施工方案，确保桩端持力层及桩身混凝土经处理后满足设计要求，并对每栋楼处理的桩不少于5根进行静载验证。

四、结语

综上所述，在桩基施工中，务必要加强对各项施工环节的监督和管理，严格控制施工质量，并综合施工现场的实际情况，对施工的操作情况进行规范，对施工过程中的不规范工艺进行及时改进，保证施工的质量和效率。

参考文献

[1]鲁云.钻孔灌注桩技术在建筑工程施工中的应用策略[J].装饰装修天地,2020,(8):286,289.