冲击成孔灌注桩监理现场控制要点

一、控制目标：

 1．主控项目：

（1）冲孔灌注桩使用的原材料必须符合设计要求和施工规范的规定。

（2）成孔深度必须符合设计要求，沉渣厚度不得大于50mm。

（3）实际浇筑混凝土量严禁小于实际理论计算体积，桩身任意一段平均直径与设计直径之比严禁小于1。（充盈系数大于1）

（4）浇筑后的桩顶标高及浮浆的处理必须符合设计要求和施工规范的规定。（设计文件建议破桩高度800mm）

（5）钢筋的规格和数量必须符合设计要求。

（6）砼强度必须符合设计要求（C40）。

（7）桩端伸入持力岩层和深度必须符合设计要求（入中风化岩层1000mm）。

（8）桩端持力岩层的性质和持力岩层的厚度必须符合设计要求（勘察文件第九层中风化岩层）。

 2．一般项目：

桩径允许偏差为-50mm。（桩径允许偏差的负值是指个别断面）。

桩顶标高允许偏差±10mm，

钢筋笼制作允许偏差见下表：

桩身垂直度允许偏差不大于1%；

泥浆护壁冲孔灌注桩桩位允许偏移见下表：

二、主要控制点

随着工程按上述工艺流程进行，每道工序主要的控制要点于下表：

    1.孔的垂直度

　　钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要一环，斜率超标，桩的受力状态被改变，桩头偏位，影响上部结构质量，严重影响钢筋笼的安置；在砂土类地层中孔壁极易塌孔，沉渣不宜清除。

　　为避免钻孔倾斜，在钻机就位和钻孔过程中，要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，施工前必须作好准备。在不均匀地层中钻孔时，钻机自重大较为有利。进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石时，钻速要打慢档。处理大孤石和坚硬岩石，采用自重大的冲击钻都是有效的方法。导正装置经工程实践表明，也是防止孔斜的简单有效的方法。终孔后再发现孔斜纠正起来费时费力，且修孔常使桩的充盈系数增大，最大达1.6以上。

    2.孔深

　　在恶性工程事故的桩基工程中，孔深不到位的例子很多，对于孔深的量测是监理工作的重点，实际操作中应注意的问题有：

　　(l)测量有误达不到设计深度。一般施工队常用的测绳一经水泡就会出现收缩现象，有的收缩量可达 lcm／lm左右，测50m的孔就会产生0.5m左右的误差。更大的测量误差是由于测绳易断引起的，断了以后不知道的人仍以断处为起点继续使用，往往可差数米。采用细钢丝测绳要当心数标松动错位。彻底避免误测的办法是在施工现场或附近地面上设置长度标记作为准绳，每次终孔一定把测绳拿去核实。

　　(2)钻孔入岩深度达不到设计要求，更多的是由于地层分布不均匀，如岩层分布成倾斜状或起伏变化剧烈导致判断失误。入岩深度的控制因钻孔工艺不同而有所区别。冲击钻成孔的桩，可采用岩样鉴别法。此外，还需注意每个桩的入岩和终孔的岩样留样备案，直至工程使用正常，沉降稳定。因本法有一定的随机性，应适当加大安全系数，有时尚需适当补充钻探孔，在某些缺少钻孔的控制区域，也可用钻机换取芯钻头直接取岩芯判定。

    3.孔径

　　与孔径有关的质量问题有：

　　(l)由于孔径小于规范要求，桩的截面缩小，承载能力降低，实际上降低了桩的安全系数。

　　(2)软弱土层一般都在地层上部，缩颈现象也发生在此段，而桩的内力也是上段大，容易造成桩身抗压强度不够而破坏。

　　(3)由于孔径达不到要求，导致钢筋笼无保护层，桩的抗压弯能力削弱或丧失。防治的主要措施是加强对孔径的检测与控制，提高泥浆质量，增大泥浆比重和粘性及稠度。钻头直径应适当加大，也可采用处理孔斜的导正器法，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。此外在易于产生缩孔的土层中施工，减少空孔时间也是非常重要和有效的措施。

4. 泥浆

　　在钻孔灌注桩的施工中，无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥，泥浆质量都是相当重要的因素。缺乏对泥浆质量和泥浆管理的重视造成泥浆质量差的后果是：

　　(1)形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脱落，导致孔壁稳定性差，在砂性土地层易于塌壁，在流塑状粘土层则易于缩孔。

　　(2)泥浆稠度大、比重大，含砂率高，形成的泥皮质量差、厚度大，大大降低桩的侧摩阻力。

　　(3)稠浆在钢筋笼钢筋上沉积粘附，导致钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重过大，使得砼水下灌注阻力增大，降低砼的流动半径，使砼骨料大部分堆积在桩芯部位，而钢筋笼外几乎无骨料，不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥。有的工程计算承载力为14000kN以上，而静载试验不到5000kN就破坏，其中就有泥浆的影响。在空气中坍落度为21cm、扩散直径为38cm的砼，在水中坍落度下降为16.5cm、扩散直径为30.5cm，而在比重为1.2的泥浆中，坍落度则为14cm，扩散直径只有27cm。因此，对泥浆质量的管理决不是个小问题，严格要求施工单位按规范要求严格控制。

    5.沉渣与沉淤

　　一般把沉渣与沉淤混为一谈，凡是孔底的沉积物统称沉渣，实际上是有区别的。沉渣是钻孔过程中钻机切削和孔壁塌落的岩土，主要是砂、砾石和碎岩硝等，而沉淤则是比重大、稠度大的劣质泥浆由于空孔时间过长沉淀而成的流塑状混合物，沉淤的厚度往往大于沉渣，沉渣与沉淤均在桩底形成软弱隔层，能导致端承力丧失殆尽。沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间。

　　无论采用那种成孔工艺，都应重视砼灌注前的清孔。灌注前再清除一遍，一方面抽出一定的沉渣，另一方面泥浆的悬浮作用导致一部分沉渣、沉淤上浮，而且短时间内不会沉淀。  此时灌注砼，砼坠落的巨大冲击力还能溅除最后残余的部分沉渣与沉淤，可基本上将孔底沉渣清除干净。

   6.砼灌注

　　砼灌注是最后一道也是最关键的一道工序。首先必须严格按设计强度配制砼。由于砼是由水泥、砂、石子配制的混合料，不同材料、不同粒径则摩擦系数不一样，因此仅靠静力平衡产生的超压力缓慢流淌，则易造成砼粗骨料在桩芯堆积，随半径增大而递减。桩身不匀，则影响桩的抗压强度。

　　目前最常见的水下砼灌注法的缺点是：

  (l) 在向大斗投料过程中，砼的绝大多数势能在撞击大斗壁的碰撞中损耗掉，砼料落入导管中不连续，形不成较大的冲击能量，使砼没有足够的力量向四周挤压、扩散，桩的摩阻力严重降低。此外，还容易使桩身不均匀。

  (2) 砼料绝大多数要经过反弹再落入导管，容易造成砼离析和堵管。

  (3) 吊臂上下移动速度慢，产生不了大的加速度，因此砼料的下落没有足够的超压，造成砼料在导管附近堆积成钟形断面。  由于不能将隔浆层水平顶升，在钟形断面塌落时容易裹入泥浆，造成夹泥芯。

  (4) 由于导管上下移动次数过于频繁，使得泥浆不断沿导管壁渗入砼中，影响桩身砼质量。

　　鉴于以上缺点，建议施工单位使用大体积砼冲击灌注法，如桩的初斗砼灌注一样，每一斗灌注都是将2至3方砼在大斗中积蓄够量，出料口直接插入导管，然后打开活门一次连续冲击下去，其优点是：

  (l) 功能大，冲击力强。物体的冲击能量与质量和速度有关，在速度相同的情况下就取决于质量。根据动量原理可得自由落体的平均冲力公式如—下：

F=mg[(2h/gt2)0.5+1]  (2)式中， m为落体质量；t为作用时间；h为落体高度；g为重力加速度。假设大斗方量为2.5m3；，砼容重为22KN／m3    则m约为5.5t，假设h=30m， t=1.0s，由式(2)求得F=1872.679kN。平均冲力是砼自重的34倍，与前面根据式(l)计算的砼灌入阻力相比大6倍。实际瞬时冲力的峰值比平均冲力高达一倍以上。在巨大冲力的作用下，砼的向上顶升力和侧向挤压力就有了保证，桩的摩阻力和桩身砼密实性都得以提高。

 （2） 首斗砼灌注冲力大，沉渣、沉淤被溅开，桩端与持力层能较好地结合，确保了端承力的发挥。

  (3) 灌注时间短，桩身段骨料分布均匀，桩身段强度能得到保证。但用大体积砼冲击灌入法应注意以下几个问题：

　　a. 必须注意排气技术，防止形成气堵，使砼料灌不下去。大斗出料口与导管不可用螺扣联接成一体，会形成气堵。应改为插入式联接方式，大斗出料口外径比导管内径小2至3cm。另外，还要在出料管活门的下方焊上比导管外径大2~3cm的法兰盘。

　　b. 砼料最好通过网筛(网眼8~10cm左右)进入料斗，防止夹杂大直径块石、水泥块等造成卡管。

　　c. 砼和易性要好，如砼离析，则容易在料斗下部和出料口处形成堆积，导致出料困难，同时也容易堵塞导管.

　　d. 砼灌注时，吊车司机的配合也至关重要。当打开活门砼料下落时，必须随砼料的下落不断向上提动导管，提动量要小，注意掌握时机。实践证明，有经验的吊车司机对缩短砼的灌注时间，防止卡管、堵管事故，起相当大的作用。

　　e. 当砼灌注到桩顶部位时，为了保持足够的冲力，必须注意导管要留有一定的长度，一般为10m左右，灌注时及时上拨，保证高度产生冲力，使桩头部分的砼质量不至降低。此外，不可忽视大斗和导管的保养，内壁光滑可大大减小摩擦阻力，同时也减少堵管的发生率。

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柳州市滨江景观大道c段一期桥梁及水闸工程项目监理部

2012-11-10下载本文