钻孔灌注桩成桩直径的有效控制

钻孔灌注桩成桩直径的有效控制

王彦辉

中铁七局集团第五工程有限公司

摘要：随着近些年来社会经济迅速发展，城市化进程不断加快，建筑事业也获得了长足的发展。高层建筑的日益增多，使钻孔灌注桩技术得到了广泛应用。其具备噪音小、稳定高、操作简单等优良特点，在实际应用和成本控制上有着良好表现。但是由于技术层面的细节差异，还会导致直径缩小或扩张等质量问题，影响着建筑工程的质量安全。

关键词：钻孔灌注桩；成桩直径；控制策略

引言：钻孔灌注桩技术在建筑、水利和路桥工程中获得广泛应用，在施工过程中各环节的质量监督工作十分重要。尤其是在成桩直径的控制中，钻孔灌注桩直径关系到其承载能力和耐受力，如果直径过小或者过大，都将影响工程质量和经济、社会效益，给社会带来较大的影响。因此，加强对钻孔灌注桩成桩直径的控制具有重要意义。

一、钻孔灌注桩常用设备概述

1.钻孔成孔设备

根据不同的建筑工程项目类型，需要采取不同的钻孔设备和成孔工艺，比如说冲锥钻机、冲击钻机、冲抓锥钻机等等，通过这些钻机能够以不同的方式进行钻孔作业，下面以常用的冲锥钻机、正反循环回转钻机为例，进行设备的原理剖析。

（1）冲锥钻机是通过将冲击钻头利用绳索吊起，利用重力作用，自由落体对施工位置进行冲击，经过多次冲击后，钻头能够冲挤土层和岩石层，将一些硬质岩石和杂质击碎，再通过其它施工方法，将钻渣排除孔外，从而形成孔洞。

（2）正反循环回转钻机是通过将泥浆由泵通过钻杆内部的管道压到孔洞底部，将夹杂着钻渣的泥浆上升到孔洞之外，进入沉淀池内。这种方式的钻孔方式速度更快，在大直径的深空打桩中有着重要应用。

2.泥浆和护壁

（1）泥浆

泥浆制作需要有一定的粘性，一般由粘土、膨胀土、添加剂等组成，泥浆是钻孔灌注桩施工中的重要材料和工艺手段，它能够有效保护孔壁稳定，润滑钻头，并且起到将钻渣带出的主要任务。

在实际施工过程中，泥浆的调制需要保障一定质量，选择材料的粘土不能够含砂石，避免影响泥浆的粘性。因此，膨胀土也是必不可少的泥浆原材料。另外需要注意的是，在钻孔过程中，施工单位要做好成本控制，按照就近原则将地层中的粘土挖掘使用。在使用前要先对当前环境的地质条件进行分析，合格后方可使用。

（2）护壁

在钻孔施工过程中，由于泥浆密度比水的密度更大，因此在同样高的水头时，泥浆静水压力将比水大，而这种压力能够将钻孔内部不同地质层次的缝隙填补密实，从而形成一层泥浆护壁，能够保护钻孔的稳定性，避免出现坍塌事故。

二、钻孔灌注桩成桩直径变化原因分析

1.直径缩小原因

造成钻孔直径缩小的情况较为少见，但是也会出现，常见的原因有几个，比如说钻具磨损后规格不达标，底层中遇水膨胀的粘土、软土体量较大、泥浆密度过大等等，这些原因都将导致钻孔时直径过小，影响成桩质量。而在实际钻孔灌注成桩施工中，直径扩大是常见的质量问题，下面进行详细的分析。

2.直径扩大原因

（1）坍塌事故。坍塌是导致钻孔直径扩大的主要原因之一，造成孔洞坍塌的原因有很多。第一，泥浆过稀。上文中明确指出，泥浆密度需要适中，以在钻孔过程中能够形成有效的护壁，将不同层级地质裂缝进行填充，以防止坍塌的发生。而当泥浆过稀时，则会使泥浆比重较小，无法黏住孔壁缝隙，最终导致坍塌出现，使孔洞直径变大。第二，孔内漏水。在砂性土中钻孔施工过程中，很容易发生泥浆的渗漏问题，如果没有及时补充泥浆，会导致护壁内泥浆下降，水压变小，最终还是坍塌事故发生，造成空洞直径变大。第三，钢筋笼触壁。在钢筋笼吊装过程中，由于笼子出现歪斜问题，发生了较大面积和深度的触壁现象，这种情况也会导致泥浆护壁层的防护作用失效，淤泥沙土沉陷的坍塌现象，不仅仅影响了灌注的时机，还会导致钢筋笼被埋，给下一个环节的施工带来较大的困难。

（2）偏孔、弯曲。在钻孔过程中假如地质条件出现问题，比如偏孤石或者土层不均匀时，就会导致冲击钻头避硬就软，出现位置偏移，从而孔洞出现偏空问题。

（3）扩孔。当钻孔施工工作所处的地质条件较差，比如在细砂等砂性土层钻进时，很容易因为离心力导致钻具对土层的破坏变大，使孔径扩大，形成扩孔问题。

三、对钻孔灌注桩成桩直径的控制对策

根据《建筑桩基技术规范》中的规定，孔径偏差要＞-0.1d，且≤-50mm，并且桩身全断面直径不小于设计直径。为此，要根据具体的施工情况，对成桩直径变化问题进行严格控制，提升工程质量，保障建筑工程的顺利施工。

1.控制钻孔直径缩小的措施

首先，要定期维护修补钻头设备的尺寸，避免因为尺寸问题导致直径缩小的问题出现。其次，还要使用质量合格的泥浆护壁，保护钻孔内部的稳定，避免出现坍塌问题。最后，还注意对探头石的处理，如果发生了直径缩小问题，要在合理位置使用钻锥上下反复扫孔，扩大孔径，保障工程的质量安全。同时，在进行泥浆的准备工作中，还要避免泥浆的密度过大，如果泥浆过于粘稠，会给孔壁四周挂上泥皮，减少了直径。这样一来，还需要在后期处理中做好清洁工作，避免因为泥浆过多影响灌注桩的质量。

2.控制钻孔直径扩大的措施

（1）合理使用钻孔设备

在施工过程中，应当根据不同地区的地质条件和地层情况科学合理的选择钻孔设备，比如说在粘土中，要采用尖底鱼尾式或者圆笼式钻头，中等转速，大泵量、稀泥浆钻进。在砂土土质中，则可以使用平底圆笼式钻头、轻压、低档慢速、大泵量，粘稠泥浆钻进。在较硬的碎石土中，可以使用低档慢速、优质泥浆、慢进尺钻进。在使用正反循环钻孔应当采用减压钻进，在钻孔施工过程中，吊钩部分始终需要承受部分的重力，避免因为钻孔底部的承压力度过大，而出现斜歪和扩孔现象。

（2）及时补充泥浆。在进行钻孔施工过程中，要时刻注意孔内水位位置，扩筒中的泥浆应当高出地下水位1m左右，并且由于受到水位涨落影响，泥浆面的高度还应当更高，大约在1.5m左右，保障空内水压足够，避免坍塌事故发生。

（3）施工过程中，要经常测定泥浆指标，当发现泥浆的质量不符合标准时，应当及时进行调整，保障泥浆质量。尤其是当底层中出现砂夹层时，要特别注意泥浆的各项指标，避免坍孔问题的出现。

（4）坍孔出现时，如果不严重，可以通过回填粘土来保障泥浆的性能能够满足继续施工的标准，提升泥浆性能，加大水位压力，从而能够维护坍孔，避免继续扩大。如果坍孔较为严重，则需要立刻将砂石和小砾石加粘土进行回填，暂停施工一段时间后，采取措施重新钻孔，讲护筒周围的土层夯实钻孔。

（5）当出现孔身偏斜、弯曲时，可使用吊住钻锥的方式反复扫孔，使钻孔正直，如果偏斜问题过于严重，可以回填粘性土，等待沉积密实后在进行钻进工作。

（6）砂性土和粘土的还层部位进行钻进施工时，应将钻具进行加压，加快粘性土的穿越速度，避免扩径问题的发生。

四、结束语

总而言之，钻孔灌注桩成桩直径是工程质量控制的关键环节之一，也是评价桩基工程质量水平的重要标准。缩径和扩径问题都会导致工程质量问题，前者影响竖向承载力，后者影响刚度且增加了成本。因此，在施工过程中必须加强控制防止直径变化。

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