关于超长大直径灌注桩质量控制的探讨

刘可LIU Ke

（甘肃工程建设监理有限公司，兰州 730030）

近年来，随着现代建筑规模不断扩大，建筑质量要求不断提升，建筑施工工艺也实现了迅猛发展。钻孔灌注桩施工具有较强的承载力，且挤土效应较小、抗震强度较高等优势特点，在建筑施工中的应用范围越来越广泛。然而，伴随建筑施工需求的提高，超长大直径灌注桩施工需求越来越多，但其施工质量控制难度较大。实际施工过程中，由于桩身长、直径大，容易出现桩位偏差、孔斜、断桩、缩径、桩身砼疏松、沉渣过厚，钢筋笼重量大、易变形等问题，影响施工质量，增加施工风险。因此，在超深大直径灌注桩施工过程中，必须要加强对施工质量的控制，才能为建筑工程建设奠定稳定的基础。

本工程为甘肃省疾病预防控制中心公共卫生中心项目一期工程，工程总建筑面积35493.70m2，其中地上28898.41m2，地下6595.29m2，包括1#健康管理中心、2#生物安全三级实验室、3#免疫规划疫苗冷库、4#应急物资储备库、5#特种车辆库、6#地下车库、7#污水处理站、8#—A安全保卫设施、8#—B 安全保卫设施、室外工程（含大门、围墙、道路、铺装、室外管网、绿化）等内容。

根据地勘情况，本工程场地范围内地层揭示如表1所示。

表1 施工场地地层概况

①主要为粉土，土质较均匀，含植物根系，稍湿、稍密-中密。

②主要为粉土，土质较均匀，上部稍湿，强度韧性低；
下部饱和土强度韧性中等，稍密-中密，以中密为主。

③土质均匀性一般，局部存在钙质结核团块、砾石、沙土颗粒及粉土夹薄层，无摇振反应，强度中等-高等，韧性中等，饱和，可塑-硬塑。

④粗颗粒母岩成分以砂岩、石英岩、花岗岩等为主，充填物以细砂为主，矿物成分以长石、石英、云母等为主，颗粒粒径大于2mm 的颗粒含量约占总重的30%～45%，上部颗粒间以弱胶结为主，局部无胶结，下部胶结程度较好，随深度增加胶结逐渐增强。

④-1 土质均匀性一般，局部分布砾砂夹薄层，具水平层理，含较多钙质结核团块，摇振反应无干强度高，韧性中等，饱和，硬塑～坚硬。

⑤岩石呈泥质结构，成分以高岭石、蒙脱石等粘土矿物为主，泥质胶结，胶结程度一般，成岩度差，厚层状层理构造，微裂隙及风化裂隙较发育，呈强风化状态，遇水易软化崩解，暴露在空气中失水易龟裂，属极软岩。

场地地下水属潜水类型，稳定地下水位埋深在70.1～91.6m 之间，水位标高一般在1870.56～1872.15m 之间，地下水主要位于马兰黄土层、粉质粘土层、砾砂层中，年变化幅度1.0～2.0m。

本工程基础类型为桩基+承台/筏板基础，桩基采用机械成孔灌注桩，桩端采用后注浆工艺，桩端持力层为砾砂层，单桩承载力特征值为4630kN，承载力检测时单桩承载力极限特征值20000kN。桩端要求进入④砂砾层2.0m 以上，砾砂层中存在夹粉土层等软弱夹层或砾砂层下存在夹粉土层等软弱夹层时，桩端必须穿过④-1 层进入下部砾砂层或强风化泥岩层2.0m。本工程桩基设计中，各单体工程桩径均为1000mm，桩长最长为1#健康管理中心88m，属于超长大直径灌注桩。灌注桩混凝土保护层厚度为80mm，桩顶进入承台100mm；
混凝土强度为绝对标高1875.5 以上C40P12，绝对标高1875.5 以下C45P14。场地地基土对混疑土结构具弱腐蚀性，对混凝土结构中钢筋具中腐蚀性。场地为Ⅳ级湿陷性，湿陷下限深度35～53m。

根据现场实际施工情况，结合岩土勘察报告，场地持力层条件较复杂，灌注桩深度最深可达到94.5m。

2.1 施工前准备工作落实

施工前准备工作的全面落实是保证施工质量的重要基础，也是施工质量事前控制的关键环节。在施工前期，各参建单位要建立协作配合的工作机制，完成技术上、物质上的各项准备工作。具体来说，施工前准备工作包括人员准备、技术准备、材料及机械设备准备、场地布置等方面。①做好人员准备。根据工程实际情况及施工单位编制的专项方案，审查施工承包单位的资质、管理人员及特殊工种人员上岗的资质、施工单位质量安全保证体系，核查劳动力配备情况。②落实技术准备工作。熟悉了解桩基施工图纸及工程地质勘察报告，参与施工图纸会审及技术交底，掌握现场测量基准点资料，收集前期试桩资料等。③做好材料及机械设备准备。原材料进场时，必须要严格检查材料清单与质量合格证，确认材料相关参数是否满足要求；
检查混凝土配合比，根据要求见证取样检测，检测报告合格后方可使用。对施工机械设备的数量及技术性能状况进行检查，确保其功率满足施工80～90m 深度灌注桩的要求、数量满足施工进度计划要求。④场地布置检查。进行建筑物定位轴线控制点、桩位放样复核；
监控护筒定位，并保证桩位中心和护筒中心偏差在50mm 以内；
钻机就位必须稳固、周正、水平，确保“天车、转盘中心、护筒中心”点成一线，钻机的转盘中心与护筒中心误差不大于10mm。

2.2 施工过程质量控制措施

2.2.1 成孔施工质量控制

首先，护筒埋设。一是要确保护筒埋设位置的准确，护筒中心和桩中心的偏差应当控制在50mm 以内；
护筒内径应当比钻孔桩钻头直径大100mm，护筒顶部保留1～2 个泥浆溢流孔，确保泥浆流通性。二是检查护筒埋设深度，深度不宜小于1m；
护筒高度应高于成桩面高度约200mm。

其次，泥浆质量控制。泥浆性能对成孔质量具有直接影响，需合理控制用土和监测相对密度、含砂率。泥浆用土材料选用不易碎段的干土硬块，与水混合成泥膏，可手搓成细条，制浆能力大于2.5L/kg；
泥浆相对密度在清孔应在1.1～1.3 之间，清孔后应在1.1～1.2 之间；
含砂率控制在8%。施工过程中，护筒内泥浆面应高于地下水位1m，水位涨落影响时应调整为1.5m 以上。

再次，清孔施工。对于稳定性良好的桩孔，直接采用空气吸泥清孔；
如果桩孔稳定性较差，则采用泥浆循环或抽渣桶排渣，清孔中不断放置泥浆，在混凝土浇筑前，孔底500mm 以内泥浆相对密度不高于1.25，含砂率低于8%，粘度低于28s。孔底泥渣厚度控制在端承桩≦50mm，摩擦桩≦100mm。

2.2.2 钢筋笼施工质量控制

首先，钢筋笼制作质量控制。①钢筋笼制作严格按照设计图纸进行，允许误差主筋间距±10mm，箍筋或螺旋筋间距±20mm，钢筋笼直径±10mm，钢筋笼长度±50mm。②加强筋采用单面焊接，搭接长度不小于10d，焊接缝宽度不小于0.7d，厚度不小于0.3d。加强筋与主筋点焊牢固，螺旋箍筋与主筋直接点焊固定，制作钢筋笼时在同一截面上搭接头数不多于主筋总根数的50%，焊接时应注意不得烧伤主筋。③发现弯曲、变形钢筋要做校直处理，钢筋头部弯曲要校直，制作钢筋笼时要用控制工具标定主筋间距，钢筋笼孔口对接时要保证整体垂直度。④因桩身超长，为减少接头，建议选用12m 长钢筋原材，每节钢筋笼上使用一组成品导正块，每组三块，以保证砼保护层均匀。

其次，钢筋笼吊放稳定性控制。本工程中钢筋笼长度长、接头多、重量大，因此选用汽车吊进行吊装施工。在起吊前，验算起吊点加劲箍与主筋焊缝的金属抗剪力，确保其承受能力大于钢筋笼重量后，可以将吊点放在加劲箍上。同时，为防止钢筋笼变形，在钢筋笼内间隔4m 设置正方形的内固筋，增强钢筋笼的定型效果，起吊运输时建议选用三点起吊的方法，严禁高起高落。

2.2.3 混凝土施工质量控制

①根据灌注桩直径和深度，选择直径为200～250mm（±2mm）的导管，管壁厚度大于3mm，底管长度大于4m，导管底部与孔底距离约300～500mm；
导管埋深2～6m，严禁提出混凝土面，并对导管埋深及内外混凝土面高差进行专项测量。

②本工程采用混凝土强度等级为标高1875.5 以下C45P14、标高1875.5 以上C40P12，坍落度控制在180～220mm，水泥用量大于360kg/m3；
混凝土采用中砂，含砂率在40%～45%，粗骨料粒径为40mm。两种混凝土用量必须计算准确，保证混凝土接茬标高大于设计标高。

③混凝土水下灌注过程中，首先要确保灌注施工连续性，每根桩浇筑时间按初盘混凝土的初凝时间控制；
灌注初灌混凝土前，在装混凝土漏斗底设置可靠的橡胶隔水球或者隔离垫板，备足首盘封底混凝土数量，灌注首批混凝土。初灌混凝土量，应满足混凝土全部下落后，初次埋置导管不小于1.6m 的要求。最后补方混凝土灌注过程中，要注意充分返浆，保证虚桩顶标高，凿除500mm 虚桩头后必须保证暴露的桩顶混凝土达到设计强度（如图1）。

图1 混凝土水下灌注

④灌注过程中确保混凝土搅拌车出料速度和浇筑的连续性；
合理安排搅拌车行驶路线，确保运输通畅性，避免影响混凝土连续浇筑施工。

2.2.4 桩端后注浆施工质量控制

第一，严格按照桩端后注浆施工工艺流程（如图2）进行施工，完成桩身混凝土灌注后，需要经过10～12h 再对注浆阀进行开塞。

图2 桩端后注浆施工工艺流程

第二，严格控制水泥浆的制备。注浆用水泥选用42.5级普通硅酸盐水泥，水灰比控制在0.50～0.60，搅拌时间在2min 以上。

第三，控制注浆施工过程。注浆压力控制在1.2～4MPa，注浆流量不超过75L/min，每根导管必须一次注浆完成，两根注浆管注浆时间间隔不得超过12h。注浆管采用两根直径40mm 的专用注浆导管，对称布置，注浆量2.16t。此外，在注浆施工之前，还需要先进行注浆试验，确定并优化相关注浆参数。

第四，控制注浆作业时间。注浆施工宜在成桩后2d 开始进行；
注浆作业和成孔作业的点距离宜大于8～10m。桩端注浆中同根桩各导管要进行等量注浆。

第五，在注浆总量与注浆压力均达到设计要求后，或者注浆总量达到设计值75%以上且注浆压力超出设计值后，均可终止注浆。

2.3 桩基检测

桩基检测是确保灌注桩施工质量的重要环节。本工程中，需要对桩身完整性进行检测，筏板下群桩抽检数量不少于总桩数的30%，且不少于20 根，对于单柱单桩、柱下两桩则需要全部检测。在上述的抽检桩数范围内选择采用声波透射法（需预留检测管）对部分受检桩进行桩身完整性检测，抽检数量不少于总桩数的10%。声测管留置应当满足以下几点要求：①声测管应沿钢筋笼内侧对称性通长布置，数量为3 根；
②声测管运用钢管或镀锌管；
③声测管内径应当比换能器外径更大，其差值应当控制在10mm 左右；
④要充分保证声测管的径向刚度足够，确保能对灌注混凝土的径向压力有足够的承受力；
⑤声测管的下端应为封闭状态，上端加盖，管内确保无异物；
声测管连接处需光顺过渡，管口应当比混凝土顶面更高，约在100mm 以上；
⑥浇灌混凝土前需要充分固定声测管，应用螺纹套筒将声测管连接接头有效连接起来，保证其连接的可靠性和密封性，此外连接接头上下1m 范围内要求与钢筋笼焊接牢固，其他区段也要绑扎牢固。

3.1 重视施工质量管理

超长大直径灌注桩工程的施工相较于一般灌注桩施工难度显著提升，不仅在客观上要求施工单位严格按照施工相关要求，加强对施工各个环节的质量把控。同时要求施工人员强化主观质量管理意识，在实际施工过程中避免由于自身操作失误造成的质量缺陷问题，提高质量管理力度，确保各项施工质量控制完全落实。工程施工人员则需要不断提升自身施工工艺掌握水平，保证各项施工操作落实到位。

3.2 加强施工安全管理

施工安全是施工质量控制的重要前提。在超长大直径灌注桩施工中，部分施工环节需要施工人员在较高安全风险条件下施工，包括桩孔口作业、夜间作业等。在这些施工环节中，如果不能为施工人员提供良好安全防护条件，那么必然会对施工人员施工操作质量造成影响。同时施工现场环境的安全性也会对施工质量造成影响。因此，施工单位应当注重工程施工的安全管理，为施工质量的提升奠定重要基础。

3.3 加强各专业协同施工

超长大直径灌注桩工程施工任务总量巨大，涉及的专业类型也更为复杂多样。实际施工中，如果各专业之间不能实现良好的协同合作，则非常容易引发施工质量问题，甚至会增加施工风险，对工程建设的整体效益造成严重影响。因此，在施工过程中加强各专业的协同，对于保证施工质量也具有重要作用。工程施工过程中，可以利用BIM 技术建立工程施工模型，各专业通过BIM 模型完成工程施工质量缺陷的协同查找，及时发现并解决施工质量问题，保证工程建设施工质量。

混凝土灌注桩的桩体具有较强的坚固性和安全性，在现代建筑工程中的应用越来越广泛。超长大直径灌注桩充分满足了现代建筑工程建设发展的需求，但其实际施工中的难度进一步增加，对施工质量要求也不断提升。因此，在超深大直径灌注桩施工中，需要从施工前准备阶段开始，加强对各个环节的施工质量控制，确保其施工质量满足工程要求。同时，还需要进一步加强施工质量控制保障措施，为工程建设质量提供重要保障。