提高泥浆护壁钻孔灌注桩质量的方法

王志军

桩基础具有施工简便、适应性强等优点，因而在各类土木工程中，尤其在桥梁深基础上得到了广泛应用。随着交通事业的发展，桩基础的设计承载力越来越高。桩基础能否经得起设计荷载的使用周期发挥正常作用，十分关键的问题是施工阶段的质量控制。

（一）采用适宜工艺改进操作技术

1.采用反循环钻孔工艺

反循环钻孔是近期国内外发展较快的一种流体运送石碴的施工方法。与正循环钻孔相比，它具有钻进快、适应性强、省电、扩孔率小等优点。根据吸碴动力的不同，此方法分为泵吸反循环和压气反循环2种。泵吸反循环用于钻短于30m的孔效果较好，桩长大于30m则宜用压气反循环，并改装出碴口处的喷嘴，用之喷水或喷气，使腔内产生负压，进行开口段的排碴，以后转换为空气反循环排碴，以解决开口段（8～10m）需用正循环排碴之弊。

2.改进操作方法

（1）先用低比重泥浆。先用膨润土配制泥浆（含土量控制在10%左右），这种泥浆比重小，具有下列优点：

①固壁性能好：这种泥浆失水量小于30m1/h，泥皮厚1mm左右，含砂量在3‰左右，能紧密地附着在孔壁上起保护作用。

②处理简单：用过的泥浆由于外加剂的消耗，应及时补充外加剂以保持泥浆的弱碱性，处理方法比正循环用的高比重泥浆简便，且节省人力、设备和外加剂；泥浆净化也很容易，通过一级重力沉淀，就把含砂量降到3‰左右。

③清孔简单：由于泥浆净化比较彻底，返回钻孔的泥浆中砂粒很少，故终孔时只要停止给进，让泥浆继续循环5mm即可，孔底沉渣厚度一般只有10cm左右。因此，对端承桩尤其适用。

④钻进速度快：泥浆比重越小，对钻进的阻力就越小。有关试验表明，当泥浆比重大于1.08时，随其比重的增加钻进速度下降较快；当泥浆比重小于1.08时，则钻进速度提高较快。因此，把泥浆比重控制在1.03～1.08效果较好。

⑤机械磨损小：因泥浆含砂率低，钻具转速又较正循环慢，故钻进时的机械磨损大大减小。

⑥造浆率高：膨润土单价虽高，但制浆时用量少（仅为普通粘土的1/5），最终是合算的。

（2）准确调整钻压。在钻具上加装拉力传感器和电子秤，准确掌握钻进情况，及时调整钻压，以保持钻进均匀，减小钻头磨损，使钻孔孔形好，扩孔率小。

（3）适当提高并保持孔内泥浆高度。提高孔内泥浆高度，使孔内形成一个向孔壁方向的压力水头，是泥浆固壁的先决条件，也是平衡地层向钻孔的径向压力、支持孔壁不坍塌的重要保证。所以，提高泥浆高度是可以加强固壁作用的。但也不能提得过高，特别是在透水性较好的地层中，水头太高会造成流失。如京九线九江大桥0＃台钻孔时，堤顶孔口高出水量度16m，曾因泥浆液柱压力太大，压进卵石层泥浆流失达600m3。为了保持泥浆高度，施工设专人观测，有条件时可加设自动报警器，以便及时补充泥浆。(www.xing528.com)

（4）重视护筒的埋设。采用反循环钻孔时，由于是在静水压力下进行的，故护筒的埋设是个关键。对于一般地层，护筒底缘在静水压力下不溢水。因此，护筒要够长，在埋设时，要保证护筒位置准确。

（5）保证水下混凝土的灌注质量。灌注水下混凝土时，除严格按有关规范和规程操作外，还需认真做好下列工作。控制终孔时泥浆的各项指标。如比重为1.03左右，黏度小于18s，含砂率小于4%，pH值为9～11。

①大混凝土在导管中的下冲力，以改善混凝土的密实度，为此，宜用1.5～2.0m3大型集料斗。

②采用卡口式导管，以加快灌注速度。一般每根桩的灌注时间不宜超过10h，必要时可加缓凝剂。

③选用较大直径的导管，管径与孔径之比宜控制在1∶5～1∶4范围，以保证混凝土的质量，预防气穴的发生。

（6）慎重对待变更原设计桩用钢筋问题。在我国土木工程设计规范中，对钻孔灌注桩用钢筋问题，有些规范有明确要求。对要求采用光圆钢筋（1级）者不宜轻易变更带肋钢筋（2级）。这种变更在施工过程中最突出的弊病是凿除桩头时往往使桩头主筋在承台底部反复弯折，而这一部位恰恰是最大变矩处，故这种情况将会留下质量隐患。

（二）采用先进手段，做好质量检测

对成孔、成桩进行必要的检测，可靠地掌握质量动态是十分必要的；近几个广泛采用的行进适用技术又为达到上述目的提供了便利条件。

1.桩孔检测

桩孔钻至设计标高后，要对其垂直度、孔径、孔壁等进行检测，宜采用的仪器有：

（1）超声波井斜仪：主要用于检查桩孔的垂直度。此仪器液晶显示读数，并可连续工作。

（2）超声波孔壁测定仪：这类仪器（如DM/686型）可对成孔孔壁照相，施工人员从照片上即可看到整个孔壁的形象；并且可从照片上量取各项数据（倾斜度、偏位值、孔径、实际孔深、壁面状况等），其精度可达0.5mm，在施工中可用来监控钻孔质量和对终孔进行检测。

2.桩身质量及承载力检测

经验证明，近年来广泛采用的动力测桩方法（高应变多用CASE法、低应变多用反射波法）是可靠的。桩身混凝土的质量状况对桩的承载力及其使用寿命影响很大。通过低应变动测即可发现其存在问题以便处理。如潍莱高速公路潍河特大桥5＃墩2＃桩经检测，在桩顶以下3.75m处有一夹层，后来处理过程中开挖发现在桩顶以下3.85m处有一夹层，与检测结果相吻合。但在检测时应注意，检测人员的操作水平及分析图像能力对检测结果有较大影响，故应选择信誉良好的单位进行测试。对于重要工程，应按规范和设计要求进行静力载荷试验，以确定桩身承载力，为设计提供依据。