复杂地质条件下桩基工程施工质量控制研究

刘泉崇  陈维

【摘要】桩基工程是关系到工程结构安全的重中之重，其相关的施工管理始终是建筑企业高度重视的领域，应精心组织、科学施工，才能保证工程的匠心品质和安全可靠。本文通过贵阳公交枢纽及换乘中心项目（一期）桩基工程施工实际，总结了复杂地质条件下桩基施工质量控制措施，确保桩基施工质量满足规范和设计要求，最终实现质量控制目标。

【关键词】桩基工程  施工  质量控制

1 工程概况

本项目位于贵阳观山湖区宾阳大道东侧，规划总用地面积248282平方米，总建筑面积522496平方米。工程桩基为旋挖钻孔灌注桩，根据地质情况部分桩基采用冲击钻成孔。其中，A1地块共约818根桩，A2地块约310根桩。桩径分别为Φ1000，Φ1200，Φ1400，Φ1500，Φ1600，桩身混凝土强度等级为C35，全部为端承桩，采用中风化灰岩作为持力层。

2 工程特点分析

工程区域属低中山溶蚀残丘~洼地地形地貌，主要位于原始山形缓坡，地势总体起伏不大，整体北高南低（北挖南填）、西高东低（西挖东填），其中A1地块建筑位于低洼地区，A2和A3地块建筑位于山体中，需将山体挖除后进行建筑结构施工。最高点位于A2地块南侧，高程1324m；最低点位于A1地块西北侧，高程1253.5米。场地内主要为碎石回填、第四系残坡积红黏土覆盖，局部地段基岩裸露，常见地面岩溶，以竖向为主。基于此，综合地质复杂及地下水等原因，对机械成孔灌注桩质量影响因素较多，桩基作为重要隐蔽工程是施工管控的重点和难点，其施工质量控制至关重要。施工中，应严格过程控制，每道工序必须经检验合格方可进入下道工序施工，并配备经验丰富的施工技术、质量管理人员，强化过程质量管理。

3 施工质量控制措施

3.1施工准备

桩基施工前应分层夯实回填至底板标高，现场施工人员应熟悉设计图纸，根据图纸将桩位准确放出，复核后方可施工。

3.2施工工艺技术

3.2.1技术参数

设计孔径为1m-1.6m；要求勘岩深度:不小于1m；基底持力层:中风化灰岩fa=3000kpa；混凝土强度：C35。

3.2.2工艺流程

桩基工程工艺流程图

3.3施工质量控制

3.3.1场地整平

现场东北区域原地貌标高低于底板标高，应回填至底板标高后方能钻孔。施工时，对现场现有土石方进行内部转运回填，便于下一步测量放样、钻孔等,同时采用外购渣土进行回填，按300mm分层回填压实，压夯实系数不小于0.94。

3.3.2测量放样

采用全站仪由专职测量人员进行桩位放样，复测检查无误后对所放桩位进行固定性保护，并埋设护桩，且复核无误。护桩必须保护好，若发生位移则及时通知测量人员予以复测。

3.3.3埋设护筒

钻孔时采用长度适应钻孔地基条件的护筒，保证孔口不得坍塌以及不使地表水进入钻孔。埋设护筒时，护筒底部及周围分层夯实确保护筒不下沉、移位、漏水。

（1）护筒用钢板制作。为增加护筒刚度，防止变形，采用10mm厚钢板，并在护筒上下端和中部的外侧加焊一道加强筋。

（2）护筒内径比其内径应大于钻头直径100mm。

（3）护筒高度高与地面平。

（4）护筒中心竖直线与桩中心重合，一般平面允许偏差为30mm，竖直线倾斜不大于1%。

（5）护筒连接处要求筒内无突出物，应耐拉、耐压、不漏水。

（6）护筒埋设好后，测量其顶部标高，作好记录，并经监理工程师复核。

3.3.4钻机就位

钻机平台周围必须平整、密室，在液压多功能旋挖钻机就位时，与平面最大斜度不超过4°，钻杆中心与护筒中心偏差不得大于5cm。钻机就位后必须确保底座和顶端平稳，在钻进过程中不得产生位移或沉陷，否则应及时进行处理。

3.3.5钻孔

3.3.5.1钻孔施工

（1）准备工作就绪，桩位复核无误后才进行钻孔施工。钻孔在相邻桩（5m范围内）混凝土浇筑完成24小时后方可进行，避免干扰相邻桩混凝土的凝固。

（2）钻孔开始时，先缓慢启动钻盘，待孔口周围泥土挤压密实后，再开始钻进。

（3）在钻孔过程中认真做好记录，钻孔过程中出现泥浆、粘土、块石土等，随时检查泥浆比重、粘度和含砂率。

（4）在不同的钻孔过程中，捞取钻渣判断工程地质情况并与设计地质情况相进行对照，成孔后渣样用袋包装，贴标签妥存；当发现变化较大时应及时向监理工程师报告。

（5）孔桩施工时，钻孔应连续进行，不得中断。

3.3.5.2遇到溶洞地质的处理方法

根据勘察单位出具的地勘报告，该区域存在一定数量的溶洞，在实际施工钻孔中若遇到溶洞时，应立即向监理、业主、设计、地勘单位报告，查明溶洞的实际情况后，提出具体的处理方案并获得监理、业主、设计、地勘单位的一致同意后才能按照批准后的方案施工，并严格按照以下原则处理：

（1）在溶洞区钻孔，若溶洞的容积太大，极易造成灌注混凝土量严重超方，处理不恰当会造成埋钻、卡钻、埋杆。所以，在每根遇到溶洞的桩时要详细记录地质状况、溶洞深度、高度、填充物类型，制定相应的施工方案。遇到大溶洞时，必须请业主、监理、设计、地勘单位核查，各方共同确定处理方案。（2）根据溶洞的高度、洞内填物情况，对溶洞采取不同的处理方法：加长护筒，经过现场实地勘察，检查桩内地层土质分布情况，发现桩孔深度约10m位置（回填土层区域）水流量较大，从桩孔侧壁涌入孔内，导致孔壁陆续出现塌方、剥落现象。经过研究分析，确定该水流为回填土层上层滞水及地下裂隙水，采用加长钢护筒方式进行钻孔灌注桩施工。加长护筒内径同孔口护筒，壁厚10mm。加长护筒的埋设要求及方法与上述相同。根据现场地质情况，确保钻孔顺利成孔，实际确认加长钢护筒长度；回填低标号混凝土。钢护筒配合回填低标号混凝土方案由参建各方共同确定，确认后方可实施。

3.3.6清孔

（1）首先是保证孔底无渣土、泥浆等，清除钻渣和沉淀层，尽量减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留过厚沉淀土而降低桩的承载力。其次，清孔还可为灌注混凝土创造良好条件，使测深准确、灌注顺利。清孔后报监理工程师要对泥浆性能指标进行检查。当旋挖钻机周边堆土达到一定量后，挖机及时配合清渣，运至弃土场指定的地方。弃土场要求石方不大于200mm-300mm，大于石方需挖机破碎再运至弃土场。

（2）清孔的质量控制根据施工图设计要求，钻孔浇筑桩孔底沉渣厚度必须小于50mm。清孔结束后，把测绳从导管内放入孔底，测量出的孔深与终孔时的孔深比较，计算出沉渣厚度，沉渣满足要求后，并经监理工程师确认在最短时间内灌注混凝土。

3.3.7钢筋笼制作

（1）在钻孔的同时加工钢筋笼，在钢筋进场时，质量人员对钢筋数量、生产厂商、合格证进行复核，在使用前按规范对每批进行送验一次。钢筋的连接采用电弧焊。根据焊接规范，焊条须有出厂合格证及质保书，焊条可采用E4303。电弧焊包括双面焊和单面焊及点焊，当采用双面焊时焊缝长度不小于5d，当采用单面焊时焊缝的长度不小于10d，按照规范对焊接钢筋头进行送检。

对焊接头的外观应符合下列要求1：a、接头处不得有横向裂纹；b、与电极接触的钢筋表面不得有明显烧伤；c、接头处的轴线偏移不得大于钢筋直径的0.1倍，且不得大于2mm。搭接弯曲角度不大于4°；d、焊缝表面平整，无明显凹凸，无焊渣、焊瘤。

（2）钢筋笼的制作在现场进行，起重设备能力为15T，钢筋笼分段制作，每段长9m，制作时将严格按规范进行。

（3）制作中要求主筋平直，箍筋圆顺，尺寸、位置准确，根数符合设计要求。主筋与箍筋连接牢固，箍筋采用点焊。保证安装时不致变形，钢筋工由经过培训的人员担任，焊工持有焊工证件。

3.3.8钢筋笼安装

在下放钢筋笼时，应注意搬运与起吊，切勿将钢筋笼变形，钢筋笼应分段插入桩孔中。接笼时，上一节钢筋笼一定要吊直，确保整个钢筋笼的垂直度。各段主筋连接采用单面焊，钢筋接头按规范要求错开布置，相邻接缝错开距离不小于35d(d为主钢筋的直径)。一段入孔后固定在桩孔口，在下放过程中，若遇阻应慢转钢筋笼，不能强行墩砸钢筋笼，以免笼底插入孔壁变形。

3.3.9导管安装

（1）导管内径为300mm，导管下放前进行水密性试验承压试验及接头抗拉试验，试验后应对导管编号，下导管时按编号拼接。

（2）导管下放时，应使位置居于孔中，轴线垂直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁，并应在灌注混凝土前进行升降试验，下放检查沉淀厚度，合格后方可进行下一道工序施工。

（3）导管底部至孔底标高控制在0.25～0.4m之间。

3.3.10灌注混凝土2 3

（1）为确保灌注的顺利进行，采用臂架泵。混凝土灌注前要首先准确计算出首批混凝土方量。灌注混凝土时要由一人统一下令开始灌注，灌注速度要循序渐进，导管首次埋置深度应不小于1m。首批混凝土灌注后，混凝土应连续灌注。在灌注过程中，导管的埋置深度控制在2～6米。

（2）灌注桩混凝土由混凝土运输车运至施工现场后，直接由料斗进入导管进行灌注。

（3）混凝土运至灌注地点时，应检查其均匀性和坍落度等，如不符合要求，应进行第二次拌和，二次拌和后仍不符合要求时，不得使用。

（4）在灌注过程中，应经常探测孔内混凝土面位置，及时地调整导管埋深。

（5）当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌合物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复灌注速度。

（6）在灌注过程中，应将井孔内溢出的泥浆引流至适当地点处理，防止污染环境。

（7）桩顶设计标高以上应留有混凝土超灌长度不应小于1.0m。凿除泛浆后应确保桩顶标高、混凝土强度达到设计要求。拔护筒时，应注意勿使桩头混凝土离析。

（8）灌注将近结束时，应核对混凝土的灌入数量，以确定所测混凝土灌注高度是否正确。

3.3.11桩身检测

（1）静载法试验

a、用作静载荷试验的工程桩应保证有不少于28天的休止期。

b、试桩极限荷载以《钻(旋挖)孔灌注桩参数表》为准。静载法试验桩数不应少于总桩数的1%，且不得少于 3 根。

c、抗压试桩采用堆载法，抗拔试桩采用锚桩法。

d、试桩和锚桩桩顶标高H0应高出试验地坪约600mm；抗拔试桩桩顶纵向钢筋应向上延伸，满足抗拔试验连接需要。

（2）声波透射或低应变法检测：（检测灌注桩桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。）

a、检测时间不宜小于成桩后14天，且桩身混凝土达到80%的设计强度。

b、试桩：静载荷试验前和试验后，应对试桩组做100%的声波透射检测。

c、工程桩：进行100%比例检测（20%声波透射+80%低应变法检测，再10%钻孔抽芯法检测）。

d、工程桩检测应在施工前监理单位随机抽查，确定需要做声测试验的工程桩。

（3）钻孔抽芯法检测：（检测灌注桩桩长、桩身混凝土强度、桩底沉渣厚度，判定或鉴别桩端持力层岩土性状，判定桩身完整性类别）

a、检测时间不宜小于成桩后28天，且桩身混凝土达到100%的设计强度；

b、工程桩检测数量不少于10%，且不少于10根。

c、待施工完毕，与有关各方一起共同随机抽查确定。

d、抽芯管∅127x3钢管，预埋至桩底往上约3m，抽芯管底部应采用4mm厚的钢板进行密封。检测完毕后应用C40细石混凝土(内掺加适量膨胀剂)全深度回灌封闭。

（4）按规范要求的数量制取抗压强度试件，满足施工和规范要求。钻孔灌注桩施工全过程应真实可靠地做好记录，记录结果应经监理工程师认可。4

4.结束语

复杂地质条件下桩基工程施工是一项复杂的系统性工作，应坚持以质量为第一出发点，压实各方主体责任，在做好施工现场勘察的基础上，重点加强施工机械选择、各工序质量管控，方可实现桩基工程施工质量目标，确保企业获得更好的经济效益。

参考文献：

[1]纪明.天津电力大厦地下工程半逆法应用[D].建筑与土木工程,2008

[2]刘广跃.岩溶发育区桥梁钻孔桩施工方法[J].中国科技纵横,2018-04-08.

[3]马骏，李沙沙，李寅啸，付建春等；超长抗压桩施工关键技术研究[J].建筑技术,2018-02-07.

[4]胡玉太.浅谈深基坑工程的施工[J].大科技2014-06-12.

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