建筑工程钢筋混凝土钻孔灌注桩施工与质量检测

摘要

近年来，钢筋混凝土钻孔灌注桩基础广泛应用于高速公路、城市道路及高层建筑等工程中。钻孔灌注桩是一项多工序作业、技术要求较高、循环周期短、风险性较大的基础工程，受人为因素影响较大。因此在施工中要建立严格的施工规范和管理制度，此外还必须加强现场施工的监督和监管工作，这对提高实际操作水平、完善施工工艺、消除质量事故隐患都是非常必要的。

本文对整个钻孔灌注桩的工序工程进行分析，找出当前建筑工程钢筋混凝土钻孔灌注桩施工过程中存在的问题：孔洞塌陷、吊放钢筋笼时可能出现的问题以及桩身断裂、离析和钢筋笼上浮，针对这些问题产生的原因，提出相应的质量检测解决措施。

关键词：1、建筑工程 2、钻孔灌注桩3、质量检测

一、绪论

（一）研究背景

灌注桩技术最早起源于一百多年前的19世纪，在19世纪末期时，工业得到了飞速的发展，世界人口也在不断的增多，对于居住的要求越来越高，从而人们开始朝着高层建筑的方向发展，但是，我国乃至全球的一些地区的地基土质环境较差，在建立高层建筑的时候出现了很多的工程事故，高层坍塌等，当地的环境不支持其建造高层建筑，地面无法承受高层建筑带来的压力，从而出现地面沉降等现象。在地球表面之下是一层厚厚的软土或中等强度的粘土。因此，工程师通过各种实验和方法得到了一种新的施工工艺——灌注桩，通过灌注桩提高地基的稳定性，使得建筑施工技术得到了明显的提高。

钢筋混凝土灌注桩是目前我国施工中打桩最为普遍使用的一项施工工艺，它拥有着非常大的优点，比起冲击钻和静力压桩法等不仅效率更好，而且其施工后所呈现的桩基础质量更高。这种桩的施工工艺特点，为孔壁呈明显的凹凸形，采用二次清孔措施，减少孔底沉淀物，在水浇筑混凝土时，用第一罐的混凝土浓缩在大漏斗中，以冲击去除部分孔底残余沉淀物等措施，使桩的垂直极限承载力得到提高[1]。

但是，当前施工过程中所使用的钻孔灌注桩依然存在着一些施工问题，影响着桩基础的施工质量，对于其进一步的研究还需要加强，面对许多工地上发生的一些钻孔灌注桩的安全问题和质量问题，需要从技术工艺方面对其进一步的了解，为以后钻孔灌注桩工艺进一步完善提供自己的一点见解。

　　（二）研究意义

钻孔灌注桩的施工技术是当前桩基础工艺中非常具有代表性的技术之一，施工的某些要点可能会根据地质条件而有所不同。为此，大多数建筑工人需要在实际施工中具有丰富的施工经验，总结施工经验，并有意识地预定目标和实际施工计划。

钻孔灌注桩作为先进的施工技术，具有高承载的能力并广泛的应用于各大领域，经常被用作道路和铁路桥梁的基础。但是由于钻孔灌注桩是一个隐藏的项目，因此大多数建筑部门只对项目的质量感兴趣。但是，根据实践，仍然存在5-20％的具有不同程度的质量问题。如果在施工阶段必须加强桩基础检查，并在适当的时候采取纠正措施以减少经济损失，则可以有效避免质量事故。

　（三）研究现状

从建筑物施工建设的安全性与整体性角度来看，桩基结构是影响其建设使用效果的关键因素。为此，工程建设人员应在实际施工过程采用行之有效的桩基施工技术，来提高技术应用的控制效果。钻孔灌注桩技术是建筑施工中的一项重要技术，具有施工工艺成熟、效率高、质量好等特点，在建筑工程中被广泛运用。但是，这种技术仍然存在一些缺陷，给工程施工造成安全隐患。故，建筑物施工建设人员应加大钻孔灌注桩施工技术的研究力度，以强化灌注桩所处结构环境的耐久性效果。

目前，对于钻孔灌注桩混凝土打孔桩的特性，设计和施工要点以及通过泵送反向打孔形成孔的施工技术有非常深入的研究，对于钻孔桩成孔过程中。钻头锉可以有效解决排泥，直径减小，锉头损坏和孔洞塌陷等问题，大大提高了工作效率。是目前非常提倡使用的方法。

钻孔灌注桩技术在一个混凝土工程中，使用混凝土水准仪时，钢笼将要上升，并且有一个相对运动会引起钢笼的上升力并对其造成一定的伤害。对于保持架的浮动而言，至关重要的是向上的力要大于向下的力，尤其是混凝土和钢制保持架之间的摩擦力的向上力。因此，在创建桩基时，可以使用各种方法来减少摩擦并防止钢筋笼浮起或塌陷[2]。

钻孔灌注桩的施工工艺中有许多的要点，其施工工艺也比较复杂，工艺越复杂就越容易发生安全事故。所以我们要加强钻孔灌注桩施工技术的研究，严格把控其在施工过程中的要点，这样才能加快施工进度，保证施工安全。

二、钻孔灌注桩的相关基本理论概述

（一）钻孔灌注桩的含义

钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔，并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩，依照成孔方法不同，灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。

（二）施工前准备

　　1、技术与材料的准备

通常，桩基是控制进度的重要过程。施工前要进行完整的准备，包括技术和材料方面。批准混凝土配合料设计和试验报告非常重要。同时，必须重新测量桩的中心位置，包括计算和验证桩的中心坐标值以及桩的现场位置，以确保桥梁位置的准确性。一旦满足以上条件，就可以开始进行场地平整与施工，并架设为施工围挡，同时开展其他方面的工程施工项目。钻机安装平台必须坚固且可靠。否则，很容易出现局部孔洞。这样，可以保证桩基工程的顺利进行，可以保证质量和施工时间[3]。

　2、场地的准备

关于场地的准备主要包括以下几点：

（1）必须平整施工现场，清除残留物并压缩回填物。

（2）建立封闭的有线网络，并将其连接到地方XX的高级控制点，以达到规范要求的精度。通过测试合格后，将交叉点用作放样桩的位置的参考点，并且必须将交叉点封闭以符合精度要求。如果保护管被掩埋，则会损坏桩位。因此，在定位木桩之后，有必要放置两个保护木桩。检查带有保护柱的保护管的准确性。确保场点偏差符合要求。使用全站仪经纬仪进行测量，放样并计算极坐标中的数据。桩之间的距离可以用钢尺检查[4]。

（3）钻探污泥池，沉淀池，储罐，配制合格的粘土或膨润土。水和电供应已连接。

（4）嵌入保护管并刺穿保护管的周围。保护管的顶部应在距地面30cm处，并且土壤埋藏深度应在2m至2.5m之间。另外，保护管应比桩的直径大20厘米。保护管垂直上下移动，保护管中心线的水平偏差不应超过5厘米。

（5）清除地下障碍物。桩基处可能仍然有一些管网。在建造钻孔桩之前，您需要检查地下管网。迟早需要采取措施清除桩身下方的障碍物。

（6）安装了桩架。框架应该是直的，钻头应该是稳定的，并且应该没有软硬的不均匀性。另外，在钻孔过程中请勿移动桩架，以免沉降不均匀。

（7）泥浆指数，粘土层应在16cm至17cm之内，砂层应在17-19cm之内，砂含量应为8％，胶体比率应为90％或更高，比重应为1.2-1.4左右。泥浆质量直接影响钻井计划。

（8）污泥池的挖掘高度为20cm，宽度为30cm，长度为15m以上，流量为10cm/s以下。

（9）安装钻头时，将转盘的中心与钻台的提升辊保持在同一直线上，并确保钻杆的位置偏差不超过20厘米[5]。

　3、施工机具的准备

常用的机器是提升机，钢丝绳，滑轮，钻机，泥浆泵，水泵和电气设备。如果要机械钻孔，可以在上面钻孔。应彻底检查钻头和支撑设备，例如钻头，钢丝绳，滑轮，绞车，泥浆泵，水泵和电气设备。在未通过检查之前，无论润滑完好与正常，都不能在润滑部件上钻孔。在使用正向和反向液压电钻之前，请检查液压油和润滑油。加油后，拧紧水龙头以将其拧紧。如果使用敲击孔，则必须使用适当的钻杆，绞车和钢丝绳。钻框必须牢固连接。钢丝绳的性能必须符合要求，其安全系数必须为12或更高。在撞击过程中，请始终检查钢丝绳是否损坏。如果断开超过5％，则应立即更换。

（三）钻孔灌注桩的主要工序

　　1、泥浆的制备与护筒的埋设

膨润土污泥具有相对密度小、稳定性好、水分损失小、粘度好等优点，因此应使用膨润土污泥。它还能有5效地充当挡土墙和泡沫。易坍塌地质可调整泥浆比例，防止钻探过程中坍塌，设计的保水管道应采用壁厚6-12毫米，长度不小于2米的钢板。在岩溶地区，防渗管道应深入防渗层，防止发生淤泥渗漏时防渗销坍塌。海岛码头开挖灌注桩的支护应加长，保护管底部应为不透水土层，保护管直径应大于钻头直径30～40cm。埋设时，保护管中心与孔位中心的偏差应为±50mm，坡度应小于1%，保护管顶部应高于地面高度。30厘米。对于保护筒底部容易塌陷的地质，可在保护筒底部布置一圈底袋，并用粘土回填保护筒周围，以防止保护筒下沉或移位。

　2、钻孔和清孔

在开挖过程中，油腻面糊捻制中心应常常调节。应校准麻花钻头麻花钻的中心。假如发觉油炸麻花中心，应该马上调节打孔部位，防止出现斜孔问题。不一样的地质环境环境务必使用不一样的线路。沙质黏土层行程选用中行程（1-2m）或小行程（0.5-1m），硬质的石层行程选用中行程（1-2m）或大行程（2-4m）。

　3、混凝土的浇筑

混凝土浇筑前应检查泥浆比重、泥浆稠度、含砂量、泥沙层厚度、填筑前孔深、混凝土塌陷程度。首灌砼方量必须提前算好，首灌完成时导管必须埋入砼1m以上。混凝土灌注过程中导管埋置深度2米至4米，最深不能超过6米，对于一些比较特殊地区（如熔岩地区）可适当增大埋深至0米，也不能埋太深，太深容易造成桩的断裂[6]。灌注过程中必须时刻注意混凝土的高度，准确计算埋管深度及拔管米数并作好记录。混凝土灌注完成后立即拔出导管，两个小时以后拔出护筒，以防止石块沉入砼中。

三、钻孔灌注桩施工过程中可能出现的问题

　（一）导致孔洞塌陷的原因

　　1、塌孔

如果在钻井过程中，排出的泥浆中有持续的气泡冒出，或泥浆突然流失，说明明孔壁已经坍塌。崩溃的原因有很多。如果土壤松动，圆柱体被埋得太浅，圆柱体的回填和接缝不紧，钢笼和起重机械在孔壁碰撞时。孔壁塌陷也可能是由于钻杆的钻速过快，空钻的时间过长，孔形成后的填充时间过长引起的。

　2、斜孔

因为钻机在安装时地面不平整，稳定性也比较差，在加上钻机在钻进的过程中发生不均匀沉降，所以在成孔后孔洞就会出现比较大的垂直偏差或弯曲。在一些岩石倾斜的或者一边时软土层一边是硬土层的地区，钻头受到的阻力不均匀也会使孔洞发生倾斜。

　3、缩颈

对于颈缩小的桩，截面不符合设计要求。主要原因是墙体泥浆性能差，岩层内有水的软土膨胀，粘土和泥岩钻头磨损过多，焊接不及时，钻进进尺太快，孔形成时间过长等。

　4、护筒埋置深度不够且底部不实，四周填土不实

图3-1 泥浆护筒埋设

0c8e2a11eee0c340cdf0235522953e97 　　在灌注桩开挖施工中，陆上套管的重要作用是阻隔地下水，保护工区地基，水下套管则是阻隔外界水流。无论陆地或水下，通过施工所需的水头在水缸内形成一定高度的液面，在孔壁上形成静水压，稳定孔壁，防止孔塌。施工过程中，常因防护筒深度不足，底层不牢固，防护筒外填土不能适当上升夯实，另外桩孔附近排水不畅，雨水、污水等各种水在此汇合，使桩孔长时间处于起泡状态[7]。由于土质松软潮湿，钻头振动等原因，保护板底部漏水、塌孔，严重时可打孔。水域护套经常会出现两个保护筒连接处漏水、穿孔的情况。

（二）吊放钢筋笼时可能出现的问题

　　1、钢筋笼碰塌孔

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图3-2 吊装钢筋笼

起重吊装设备安裝结束后，钢筋笼入孔时，钻孔壁会塌陷。新项目建设没法一切正常开展。假如比较严重，跌落物将埋在钢筋笼中。导致孔壁塌陷的首要原因是：（1）孔壁歪斜收拢，造成孔壁十分不规律。钢筋笼进到孔里时，与孔壁或孔壁产生撞击。（2）用钢筋笼吊装设备时，孔里水位线降低太多，造成孔塌。（3）起重吊装设备钢筋笼摇晃过大，与孔壁撞击产生塌孔。

　2、钢筋笼的坠落

吊点处主筋与加强箍强度不足；吊筋焊接质量差，吊点设置不合理；钢丝绳断裂；挂吊型钢坠落。主筋和箍筋焊接点比较，因为工人的粗心，会造成钢筋笼焊接不可靠，还有极大地可能会烧伤主筋。焊接主肋烧伤是一个技术问题。

　3、桩底沉渣量过厚

桩底沉渣量过厚会影响桩基的承载力，载荷后会产生较大的沉降，所以必须通过清孔控制桩底沉渣厚度。清孔是灌注桩施工中保证成桩质量的前提条件，通过清孔应尽可能地使桩孔中的沉渣清除，使混凝士与地基结合良好，提高桩基的承载力。

混凝土凝结后不持续。它充满了疏松的块材，如清洁液和土壤层，有时候沒有桩。这是由于管路底端避开孔底，且液态混凝土用清洁液密封性，因而混凝土的混凝土水灰比提升。混凝土不容易凝结。产生混凝土的桩。它和石英砂岩中间添充着未硬底化的混凝土。因为地面水活动和未封闭式管路的影响，当清洁液渗透到混凝土时，水和混凝土的占用量将十分高。在桩中心混凝土浇筑混凝土时，混凝土不容易因管路过多升高和拔出来而凝固。因为混凝土表层外露或普遍设备常见故障、关闭电源、等候原材料等缘故，包含煤灰、岩渣和桩内冲积层，左右混凝土桩存有差别。混凝土浇筑混凝土时，它不是根据钢丝软管。马上依照孔浇筑混凝土，以分离出来混凝土。凝结后，硬度不足，一部分孔眼松散，导致裂缝。在注浆阶段，平行面墙也许会塌陷或产生液态砂、变软等，进而对桩导致喷出毁坏。

　2、桩身离析

土桩离析的关键是在桩底和桩正中间自然产生，比较严重影响桩基础承载能力。导致桩身缺点的要素如下所示所显示：

（1）管路底端与孔端中间的间距十分大，或管道直径过细，第一桶原材料对孔底部部的影响过小。因而，没法迅速消除孔底的泥浆和一些堆积物。

（2）钢丝软管泄露会与泥浆混和并造成离析，水泥混凝土混和料的品质不符合要求也会造成离析。

四、钻孔灌注桩施工中可能出现的问题的防治措施

（一）防止桩孔塌陷的措施

　　1、选用优质泥浆法

疏松和容易塌陷的土壤层应妥当埋藏并分层次维护。用砂封闭式维修筒，采用高品质泥浆，提升泥浆占比和黏度，使泥浆水位线维持在维修筒内地面水的水准。安裝钢筋构造，加强架构和起重吊装设备，避免拉伸应变，防止碰撞表面。钢筋笼应尽量加速焊接速率，降低混泥土裂开時间。钻探期内的与众不同贯入時间通常不适宜超出3钟头。在确保工程质量控制的基础上，尽可能减少贯入時间。

　2、低速低钻法

首先要将场地压实平整，一定要均匀着陆。安装钻孔机时，应严格检查钻孔平整度。在钻孔过程中，定期检查活动钻孔带的垂直度。定期检查钻、钻和钻接头，发现问题及时修理或更换；在软、倾斜土层桥界面或倾斜岩壁面钻孔时，应低速低钻。当发现钻孔错位时，可将钻头上下多次提起，以切割坚硬的钻头。改建无效的，必须重新疏浚，必要时应在楼顶安装扶正器。

　3、反复扫孔扩大孔径

为避免收缩现象的发生，钻探前应详细掌握地质信息，判别水膨胀等不利于地质条件的土层。如有，应采用高损耗水泥浆保护墙体。打洞时，要注意打洞速度。在孔产生期间，孔壁形成泥皮，避免渗水和膨胀。开孔后灌溉等待时间一般不应超过3小时。当发生收缩时，采用上下反复扫孔的方法，扩大孔径。

　　4、合理确定护筒内径、埋置深度和筒顶高度

护套是影响灌注桩施工成败的非常重要的设施。内径、埋深和筒顶高度是护套制作和埋深的重要技术参数。这些参数首先应根据桩基现场水文地质条件确定，同时应考虑有利钻孔和混凝土浇筑。为保证填充保护筒后筒7体中心垂线与桩体中心线重合，施工中保护筒必须稳定牢固，无偏差、沉降、变形、渗漏，并确保筒内有施工所需的足够水头高度。水域保护带应比水面高1.0～2.0m。处于汛期或潮汐影响等水位变化带时，应比施工期最高水位高1.5～2m[8]。钻孔内有受压水时，应高于稳定后的受压水位2.0m以上。

（二）吊放钢筋笼施工中可能出现的问题的防治措施

　　1、严格掌握孔径和水头高度

防止钢筋笼和孔洞坍塌的措施有：（1）钻孔时应严格掌握孔径、孔洞垂直度和设计倾斜桩的坡度，孔壁应尽量规整。如有收缩孔，应加工膨胀孔。（2）水下混凝土浇灌前，孔洞应始终保持足够的水头高度。（3）提拉钢筋笼时，正对孔中心垂直插入。（4）小孔塌方时，提高淤泥比重，提高淤泥水位，保证水头压力。（5）当钻孔严重塌方时，立即离开钻机进行回填，并稳定回填后重新造孔。

2、严格控制焊接要求、提高工人电焊技术

钢筋笼每过2m以内选用结构加固法成形。梁主筋里侧设钢筋，钢筋采用三角形内筋构造。梁主筋焊接在筋板的两边。主肋应竖直切分钢筋，随后将其绑在竖向钢筋上。钢筋笼的生产加工应严格执行建筑施工设计工程图纸的标准和标准开展。关键焊接长度为10d（双面焊）。但因为焊接全过程中落点不够，不能满足安全操作规程规定。焊接长度低于1cm，连接头部位挪动，间隔不小于标准要求。主杆钢筋采用对接焊，预期效果优良。钢筋笼的按段长度应是钢筋的一定长度，但不可低于6m。联接时，应挪动并焊接50%的钢筋连接头，两根钢筋中心线应在一条平行线上[9]。为了防止钢丝软管注浆笼和钢筋笼往上冉冉升起，可略微煽动笼底端的钢筋。夜间施工时要需注意焊接。焊接技术部电焊工应开展焊接比赛，以改善焊接加工工艺，并由小组长承担。

　3、合理控制泥浆指标、及时清空

清孔不干净或未进行二次清孔是桩底沉渣过多的主要原因。施工中应保证钻孔灌注桩成孔后，钻头提高至距孔底10~20cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间≥20min。

当使用的泥浆密度过小或泥浆注入量不足时，桩底的沉渣浮起困难，沉渣将堆积在桩底，影响桩与地基的结合，所以在施工中应合理控制泥浆的密度、粘度等指标。

钢筋笼吊放过程中，如果钢筋笼的轴向位置未对准孔位，将会碰撞孔壁，造成孔壁土坍落在孔底。因此，钢筋笼吊放时，应确保钢筋笼的中心与桩中心保持–致，避免碰撞孔壁，从而减少沉渣。

（三）防止产生桩身断裂、离析和钢筋笼上浮措施

　　1、洗液清孔

出洞后，一定要仔细清理出洞，一般情况下，对于使用冲洗液的孔，冲孔的确定时间应依据空隙内的沉淀物的具体情形，混凝土的浇筑要及时并且避开沉淀物的超标，浇筑前，孔隙底部480mm内的相对密实度不能超过2.0，粘结度不能超过25s，含砂量应不超过8%。浇筑混凝土前，仔细测量孔径，准确计算总孔数和第一次混凝土浇筑量。混凝土浇筑过程。孔内混凝土表面高度必须严格按规定用大锤测量并仔细检查。确保提升导管没有错误。严格控制混凝剂的混合比例，缩短注射时间。混凝土工作和流动性必须良好，坍落度损失必须满足喷射要求。在地下水活跃度较高的地区，需要使用套管和水泥进行处理，并且在水停好后可以浇筑混凝土。应将其倒入混凝土管道中，浇筑过程应连续而迅速。浇筑的混凝土应足够。在浇筑混凝土的过程中必须防止停电或停水。用于绑扎水泥止水剂的导线应根据第一次混凝土注入量确定。严格防止断裂，确保管道的密封，管道的拆卸长度应根据管道内外混凝土的上升高度确定。不要拉得太多。此外，须尽量减少卡管和井壁坍塌的情况出现。

　2、密封、清除处理

在进行混凝土浇筑施工前，对所有使用的管道进行注浆压力试验，仔细检查机架并牢固地重新安装。还要仔细检查导管架和导管密封圈，以保证导管的密封性能。仔细检查导管架和导管密封圈，在丝线上涂上黄油，以保持导管连接处无杂物，保证丝线连接可靠，易于拆卸。第一桶灌料后，使用强光手电筒检查是否发生渗漏，如有渗漏，立即停止混凝土浇筑处理。浇灌混凝土时，要仔细检查混凝土的质量。

五、结论

通过对材料和工艺的准备、施工机械的准备、注浆的准备和预埋件的组装、钢筋笼的衬板和吊放、钻孔清理、混凝土浇筑、施工过程中容易出现的问题等一系列研究，塌孔、斜孔、缩颈、护筒埋置深度不够且底部不实，四周填土不实等都是造成桩基础施工过程中塌孔的原因，钢筋笼碰塌孔、钢筋笼的坠落是吊放钢筋笼时可能出现的问题的主要原因，而断桩和桩身离析是导致桩身断裂、离析和钢筋笼上浮的原因。为解决这些问题提出了一些切实可行的方法与建议：通过选用优质泥浆法、低速低钻法、反复扫孔扩大孔径以及合理确定护筒内径、埋置深度和筒顶高度来预防塌孔，通过严格掌握孔径和水头高度、严格控制焊接要求、提高工人电焊技术来预防吊放钢筋笼施工中可能出现的问题，通过洗液清孔、密封等方法来防止产生桩身断裂、离析和钢筋笼上浮。

在钻孔灌注桩施工中桩中还有许多的难点是我们还未攻克和完善的，我希望我可以用我所学的知识去攻克和完善我们钻孔灌注施工中一系列的难点。

致谢

这次的毕业论文让我重新回顾了我的专业知识，老师和同学给我的帮助很大，尤其是我的指导老师，对我的帮助尤为重要，每次遇到难题，都会很耐心的为我解答。老师平日里工作很多，但老师会在我论文时每个阶段都给我细心的指导。这几个月来，老师不仅在学业上给我谆谆教导，在生活上也给我无微不至的关照，在此再次向老师表达我的谢意。感谢在整个毕业设计过程中密写合作的同学，和曾经帮助我的同学。

参考文献

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[4].徐林英．钻孔灌注桩施工工艺及施工质量事故预防措施[J]．江西建材，2019(10)：97—98．

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