(沉管)灌注桩施工质量问题及处理技术

1 适用范围
本工艺标准适用于工业与民用建筑采用沉管灌注桩的工程。
2 施工准备
2.1 原材料要求
2.1.1 水泥：用32.5级普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。
2.1.2 砂：中砂或粗砂，含泥量不大于5%。
2.1.3 石子：卵石粒径不大于50mm；碎石粒径不大于40mm；配筋桩石子粒径均不宜大于30mm，并不宜大于钢筋最小净距的1/3。
2.1.4 水：用自来水或不含有害物质的洁净水。
2.1.5 钢筋：品种和规格按设计要求采用，有出厂合格证及复检报告。
2.2 主要机工具
2.2.1 锤击打桩设备为一般锤击打桩机，如落锤、柴油锤、蒸汽锤等，由桩架、桩锤、桩管等组成，桩管直径为270-370mm，长8-15m；振动沉桩设备有DZ60或DZ90型振动锤，ZJB25型步履式桩架、卷扬机、加压装置、桩管、桩尖或钢筋混凝土预制等，桩管直径为220-370mm，长10-28m。
2.2.2 配套机具设备：有下料斗，1t机动翻斗车，强制式混凝土搅拌机，钢筋加工机械，交流电焊机，氧割装置，50型装载机等。
2.3 作业条件
2.3.1　根据现场的地质资料及设计施工图纸，编制切实可行的施工组织设计。
2.3.2　施工场地范围内的地面、地下障碍物均已排除或处理。场地已完成三通一平工作，对影响施工机械运行的松软场地已进行适当处理（如铺设矿渣），并有排水措施。
2.3.3 施工用水、用电、道路及临时设施均已就绪。
2.3.4　现场已设置测量基准线，水准基点，并妥加保护，施工前已按施工图纸放出轴线、定位点，并已复核桩位。
2.3.5　在复杂土层施工时，应事先进行成孔试验，数量一般不小于2个。
2.3.6　施工前对施工人员进行一次安全培训及技术交底。
2.4 作业人员
2.4.1 主要作业人员：钻机操作工、钢筋工、混凝土工、焊工、测量工、技术员、电工
2.4.2 钻机操作工和电工应持证上岗，其余工种接受安全和技术培训，并进行施工技术交底。
3　施工工艺
3.1 工艺流程

否

是

3.2 操作工艺
3.2.1 打沉桩机就位时，应垂直、平稳架设在打（沉）桩部位桩锤（振动箱）应对工程桩位同时，在桩架或套管上标出控制深度标记以便在施工中进行套管深度观测。
3.2.2 采用活瓣式桩尖时，应先将桩尖活瓣用麻绳或铁丝捆紧合拢，活瓣间隙应紧密。当桩尖对准桩基中心，并核查高速套管垂直度后，利用锤击及套管自重将桩尖压入中。
3.2.3　采用预制混凝土桩尖时，应先在桩基中心预埋好桩尖，在套管下端与桩尖接触处垫好缓冲材料。桩机就位后，吊起套管，对准桩尖，使套管、桩尖、桩锤在一条垂直线上，利用锤重及套管自重将桩尖压入土中。
3.2.4　成桩施工顺序一般从中间开始，向两侧边或四周进行，对于群桩基础或桩的中心距小于或等于3.5d（d为桩径）时，应间隔施打，中间空出的桩，须待邻桩混凝土达到设计强度的50%后，方可施打。
3.2.5 开始沉管时应轻击慢振。锤击沉管时，可用收紧钢绳加压或加配重的方法提高沉管速率。当水或泥浆有可能进入桩管时，应事先在管内灌入1.5m左右的封底混凝土。
3.2.6　应按设计要求和试桩情况，严格控制沉管最后贯入度。锤击沉管应测量最后二阵十击贯入度；振动沉管应测量最后两个2min贯入度。
3.2.7　在沉管过程中，如出现套管快速下沉或套管沉不下去的情况，应及时分析原因，进行处理。如快速下沉是因桩尖穿过硬土层进入软土层引起的，则应继续沉管作业。如沉不下去是因桩尖顶住孤石或遇到硬土层引起的，则应放慢沉管速度（轻锤低击或慢振），待越过障碍后再正常沉管。如仍沉不下去或沉管过深，最后贯入度不能满足设计要求，则应核对地质资料，会同建设单位研究处理。
3.2.8　钢筋笼的吊放，对通长的钢筋笼在成孔完成后埋设，短钢筋笼可在混凝土灌至设计标高时再埋设，埋设钢筋笼时要对准管孔。垂直缓慢下降。在混凝土桩顶采取构造连接插筋时，必须沿周围对称均匀垂直插入。
3.2.9　每次向套管内灌注混凝土时，如用长套管成孔短桩，则一次灌足，如成孔长桩，则第一次应尽量灌满。混凝土坍落度宜为6-8cm，配筋混凝土坍落度宜为8-10cm。
3.2.10　灌注时充盈系数（实际灌注混凝土量与理论计算量之比）应不小于1。一般土质为1.1；软土为1.2-1.3。在施工中可根据不同土质的充盈系数，计算出单桩混凝土需用量，折后成料斗浇灌次数，以核对混凝土实际灌注量。当充盈系数小于1时，应采用全桩复打；对于断桩及缩颈桩可局部复打，即复打超喧断桩或缩颈桩1m以上。
3.2.11　桩顶混凝土一般宜高出设计标高200mm左右，待以后施工承台时再凿除。如设计有规定，应按设计要求施工。
3.2.12 每次拔管高度应以能容纳吊斗一次所灌注混凝土为限，并边拔边灌。在任何情况下，套管内应保持不少于2m高度的混凝土，并按沉管方法不同分别采取不同的方法拔管。在拔管过程中，应有专人用测锤或浮标检查管内混凝土下降情况，一次不应拔得过高。
3.2.13 锤击沉管拔管方法是：套管内灌入混凝土后，拔管速度均匀，对一般土层不宜大于1m/min；对软弱土层及软硬土层交界处不宜大于0.8m/min。采用倒打拔管的打击次数，单动汽锤不得少于70次/min；自由落锤轻击（小落距锤击）不得少于50次/min。在管底未拔到桩顶设计标高之前，倒打或轻击不得中断。
3.2.14 振动沉管拔管方法可根据地基土具体情况，分别选用单打法或反插法进行。单打法：适用于含水量较小土层。系在套管内灌入混凝土后，再振再拔，如此反复，直至套管全部拔出，在一般土层中拔管速度宜为1.2-1.5m/min，在软弱土层中不宜大于0.8-1.0m/min。反插法：适用于饱和土层。当套管内灌入混凝土后，先振动再开始拔管，每次拔管高度为 0.5-1，反插深度0.3-0.5m ，同时不宜大于活瓣桩尖长度的2/3。拔管过程应分段添加混凝土，保持管内混凝土面始终不低于地表面，或高于地下水位1-1.5m以上。拔管速度控制在0.5m/min以内。在桩尖接近持力层处约1.5m范围内，宜多次反插，以扩大桩底端部面积。当穿对淤泥夹层时，适当放慢拔管速度，减少拔管和反插深度。反插法易使泥浆混入桩内造成夹泥桩，施工中应慎重采用。
3.2.15 套管成孔灌注桩施工时，就随时观测桩顶和地面有无水平位移及隆起，必要时应采取措施进行处理。
3.2.16 桩身混凝土浇注后有必要复打时，必须在原桩混凝土未初凝前在原桩位上重新安装桩尖，第二次沉管。沉管后每次灌注混凝土应达到自然地面高，不得小灌。拔管过程中应及时清除桩管外壁和地面上的污泥。前后两次沉管的轴线必须重合。
4　质量标准
4.1 灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差
灌注桩的桩位偏差必须符合下表的规定，桩顶标高至少要比设计标高高出0.5m，桩底清孔质量按不同的成桩工艺有不同的要求，应按本章要求执行。每浇注50m3必须有1组试件，小于50m3的桩，每根桩必须有1组试件。
灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差
序号 成孔方法 桩径允许偏差（mm） 垂直度允许偏差（%） 桩位允许偏差（mm）
1-3根、单排桩基垂直于中心线方向和群桩基础的边桩 条形桩基沿中心线方向和桩基础的中间桩
1 泥浆护壁钻孔桩 D≤1000mm ±50 ＜1 D/6，且不大于100 D/4，且不大于150
D＞500mm ±50 100＋0.01H 150＋0.01H
2 套管成孔灌注桩 D≤1000mm -20 ＜1 70 150
D＞500mm 100 150
3 干成孔灌注桩 -20 ＜1 70 150
4 人工挖孔法 混凝土护壁 ＋50 ＜0.5 50 150
钢套管护壁 ＋50 ＜1 100 200
备注：1、桩径允许偏差的负值是指个别断面。
　　　2、采用复打、反插法施工的桩，其桩径允许偏差不受上表限制。
　　　3、H为施工现场地面标高与桩顶设计标高的距离，D为设计桩径。
4.2 灌注桩的钢筋笼质量检验标准（mm）
4.2.1　施工前应对水泥、砂、石子（如现场搅拌）、钢材等原材料进行检查，对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手段（包括仪器方法）也检查。
4.2.2　施工中应对成孔、清渣、放置钢筋笼、灌注混凝土等进行全过程检查，人工挖孔桩尚应复验孔底持力层（岩）性。嵌岩桩必须有持力层的岩性报告。
4.2.3　施工结束后，应检查混凝土强度，并应做桩体质量及承载力的检验。
4.2.4　混凝土灌注桩的质量检验标准应符合下表规定
灌注桩的钢筋笼质量检验标准（mm）
项 序 检查项目 允许偏差或允许值 检查方法
主控项目 1 主筋间距 ±10 用钢尺量
2 长度 ±100 用钢尺量
一般项目 1 钢筋板质检验 设计要求 抽样送检
2 箍筋间距 ±20 用钢尺量
3 直径 ±10 用钢尺量
4.3 混凝土灌注桩质量检验标准
混凝土灌注桩质量检验标准　
项 序 检 查 项 目 允许偏差或允许值 检 查 方 法
主
控
项
目 1 桩位 第4.1条 基坑开挖前量护筒，开挖后量桩中心
2 孔深(mm) +300 只深不浅，用重锤测，或测钻杆、套管长度，嵌岩桩应确保进入设计要求的嵌岩深度
3 桩体质量检验 设计要求 按基桩检测技术规范
4 混凝土强度 设计要求 试件报告或钻芯取样送检
5 承载力 设计要求 按基桩检测技术规范
一
般
项
目

1 垂直度 第4.1条 测套管或钻杆，或用超声波探测，干施工时吊垂球
2 桩径 第4.1条 井径仪或超声波检测，干施工时用钢尺量，人工挖孔桩不包括内衬厚度
3 泥浆比重（粘土或砂性土中） 1.15～1.20 用比重计 测，清孔后在距孔底50cm处取样
4 泥浆面标高（高于地下水位）（m） 0.5～1.0 目测
5 沉渣厚度：端承桩（mm）
磨擦桩（mm） ≤50
≤150 用沉渣仪或重锤测量
6 混凝土坍落度：
水下灌注（mm）
干施工（mm） 160～220
70～100 坍落度仪
7 钢筋笼安装深度（mm） ±100 用钢尺量
8 混凝土充盈系数 >1 检查每根桩的实际灌注量
9 桩顶标高（mm） +30，-50 水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体
垂直桩基中心线 1～2根桩 d≤500mm时,70,d>500mm
时,100 拉线和尺量检查
单排桩
群桩基础的边桩
沿桩基中心线 条形基础的桩 d≤500mm时,150
d>500mm时,150 拉线和尺量检查
注：d 为桩的直径，H 为桩长
群桩基础的中间桩
4.4　特殊工艺关键控制点控制
特殊工艺关键控制点控制
序号 关键控制点 控 制 措 施
1 成孔 随时控制泥浆比重，确保不塌孔
2 砼配置 用强制式搅拌机自动下料，及时测试塌落度等指标
3 砼浇注 导管底部至孔底的距离为300~500mm，导管底端应始终埋人混凝
土中 0.8～1.3m ，导管的第一节底管长度应≥4m，浇注连续
4.5　质量记录
4.5.1　水泥出厂合格证及复检报告
4.5.2　钢筋出厂合格证以及原材、焊件检验报告
4.5.3　石子、砂的检验报告，焊件合格证
4.5.4　试桩的试压记录
4.5.5　灌注桩施工记录
4.5.6　混凝土试配中清单和试验室签发的配含比通知单
4.5.7　混凝土试块28d标养抗压强度试验报告
4.5.8　桩位平面布置图
4.5.9　各工序取样见证记录
5　应注意的质量问题
5.0.1 混凝土受冻
冬季施工，当气温低于0℃时，桩灌注混凝土要采取保温措施，拌和水要加热，混凝土入模温度不应低于50℃。桩顶要保盖保温，防止受冻。
5.0.2 含水量过大
雨期施工，当砂、石含水量增大时，应按现场实测数据随时调整混凝土配合比中的加水量。同时要注意测定地下水位的变化，决定是否进行封底防水。特别要注意与回填层接触的软弱土层，在地表水的浸泡下，会变成软塑状态，在此段应进行反插，防止发生缩颈。
5.0.3 砼初凝时间短
夏季施工当气温高于30℃时,混凝土应掺加缓凝剂.如混凝土停放时间过长,应返回搅拌机,再与一定量的按水灰比的配料进行搅拌均匀后,才能继续使用。
5.0.4 缩颈
桩灌注混凝土时，如出现缩颈，扩散压力不够；或由于混凝土坍落度过小，和易性不好，混凝土不能很快扩散；或局部受到桩周土回缩挤压作用。预防措施主要是要严格注意控制拔管速度；在软土层孔段采取反插；在拔管时一定要使管内混凝土面始终高于自然地面0.2m以上；反插时要添加混凝土，混凝土坍落度要严格控制在8-10cm。
5.0.5 蜂窝、狗洞
施工中如桩体出现蜂窝、狗洞，桩头松散等质量通病，其主要原因是混凝土未按配合比计量、均匀搅拌，或石子级配不好，或坍落度过大，或振拔沉管时未按停拔振动要求操作。
5.0.6 悬桩
施工中如出现悬桩，主要是地下水渗入桩管，使桩底出现一松软层。一般预防措施是：在有水位地层施工，尽量不使用活瓣桩尖；增加桩管内封底混凝土量；检查桩管端部有无裂缝或缺口，如有裂缝或缺口，必须处理好后再沉管。
6　成品保护
6.0.1 对于中心距小于3.5倍桩径的群桩基础，采用沉管法成孔时，应采用间隔施工，以避免影响已灌注混凝土的相邻桩质量。
6.0.2 承台施工时，在凿除高出设计标高的桩顶混凝土时，必须自上而下凿，不能横凿，以免桩受水平力冲击遭到破坏。
6.0.3 　施工完毕进行基础开挖时，应制定合理的开挖方案和技术措施，防止桩的位移和倾斜。
6.0.4　桩头外留的全筋应妥善保护，不得任意弯折或压断。
6.0.5　冬期施工在桩顶混凝土未达到设计强度前，应进行保温护盖，防止受冻。
7 安全健康与环境管理:
7.1 施工过程危害及控制措施
施工过程危害及控制措施
序号 作业活动 危险源 控 制 措 施
1 现场管理 人员伤害 禁止无关人员进入现场，打沉套管应有专人指挥
2 桩机操作 机械损坏 桩机操作人员应了解桩机性能、构造，并熟悉操作保养方法，方能操作
3 桩架装拆 高空坠落 在桩架上装拆维修机件进行高空作业时，必须系安全带
4 桩机行走 触电 桩机行走时，应先清理地面上的障碍物和挪动电缆，挪动电缆应戴绝缘手套，注意防止电缆摩损漏电
5 混凝土搅拌和钢筋笼制作 混凝土搅拌和钢筋笼制作人员作好全面安全防护
6 振动沉管 挤压 　振动沉管时，若用收紧钢丝绳加压，应根据桩管沉入度，随时调整离合器，防止抬起桩架，发生事故。锤击沉管时，严禁用手扶正桩尖垫料。不得在桩锤未打到管顶就起锤或过早刹车
7 桩机站立牢固 桩机倾倒 施工过程中如遇大风，应将桩管插入地下嵌固，以确保桩机安全
8 人员均戴安全帽 高空坠物 所有施工人员均戴安全帽，并进行安全教育
7.2 环境因素辩识及控制措施
环境因素辩识及控制措施
序号 作业活动 环 境 因 素 控 制 措 施
1 混凝土的搅拌 污水排放 设沉淀池,清污分流
2 砂石料进场、垃圾出场 扬尘 砂石运输表面覆盖
建筑垃圾运输表面覆盖
道路要经常维护和洒水，防止造成粉尘污染
3 现场清理 建筑垃圾 施工现场应设合格的卫生环保设施，施工垃圾集中分类堆放，严禁垃圾随意堆放和抛撒
4 机械使用 废油 施工现场使用和维修机械时，应有防滴漏措施，严禁将机油等滴漏于地表，造成土地污染

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钻孔灌注桩施工方法
　　钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形成的不同，有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。
泥浆护壁施工法
　　冲击钻孔，冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。该施工法的过程是：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。施工顺序 　　(1)施工准备 　　施工准备包括：选择钻机、钻具、场地布置等。 　　钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备，可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。 　　(2)钻孔机的安装与定位 　　安装钻孔机的基础如果不稳定，施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响，因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基，可用推土机推平，在垫上钢板或枕木加固。 　　为防止桩位不准，施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机，对有钻塔的钻孔机，先利用钻机的动力与附近的地笼配合，将钻杆移动大致定位，再用千斤顶将机架顶起，准确定位，使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上，以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后，用枕木垫平钻机横梁，并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。 　　(3)埋设护筒 　　钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时，在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头，增加孔内静水压力，能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外，同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。 　　制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用，不漏水，其内径应比钻孔直径大（旋转钻约大20cm，潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm），每节长度约2~3m。一般常用钢护筒。 　　(4)泥浆制备 　　钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具，增大静水压力，并在孔壁形成泥皮，隔断孔内外渗流，防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆，应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度，泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握，泥浆太稀，排渣能力小、护壁效果差；泥浆太稠会削弱钻头冲击功能，降低钻进速度。 钻孔灌注桩
(5)钻孔 　　钻孔是一道关键工序，在施工中必须严格按照操作要求进行，才能保证成孔质量，首先要注意开孔质量，为此必须对好中线及垂直度，并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣(冲击式用)，还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时，附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔，下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应实事先规划好，既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔，又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。 　　(6)清孔 　　钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身曲直。为此，除了钻孔过程中密切观测监督外，在钻孔达到设计要求深度后，应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时，应立即进行孔底清理，避免隔时过长以致泥浆沉淀，引起钻孔坍塌。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时，要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm；当孔壁不易坍塌时，不大于20cm。对于柱桩，要求在射水或射风前，沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔，所需设备不多，操作方便，清孔也较彻底，但在不稳定土层中应慎重使用。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。 　　(7)灌注水下混凝土 　　清完孔之后，就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内，定位后要加以固定，然后用导管灌注混凝土，灌注时混凝土不要中断，否则易出现断桩现象。
全套管施工法
　　全套管施工法的施工顺序。其一般的施工过程是：平场地、铺设工作平台、安装钻机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、防导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。 　　全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外，其它的与泥浆护壁法都类同。压入套管的垂直度，取决于挖掘开始阶段的5~6m深时的垂直度。因此应该随使用水准仪及铅垂校核其垂直度。