摘要：文章主要介绍了大直径嵌岩灌注桩在成孔过程中各个主要工序的质量控制的要点，以及需要注意的问题。
关键词：嵌岩桩；过程控制；注意要点
大直径嵌岩灌注桩因其沉降量小、质量可靠、安全稳定等特性在桥梁建设中得到广泛应用，但因为桩基工程是隐蔽工程，施工过程中的过程控制是关系桩基质量的关键因素，特别是对沉降有严格要求的桥梁，其过程控制将直接决定桩基的质量。本文将重点从成桩与桩基检测两个方面阐述嵌岩灌注桩的质量控制。钻孔灌注桩主要包括三个过程:钻孔、下笼、灌注。
1钻孔
嵌岩灌注桩是指桩底以坚硬岩石层为持力层，并嵌入至少一倍桩径的距离。目前嵌岩灌注桩的钻进主要以冲击钻进为主要掘进工艺，有时施工时上部土层钻进可以采用旋挖、回转钻进工艺但桩底嵌岩掘进时基本采用冲击钻进的方式，上述两种形式的结合一般称作接力钻进。如果协调得当，场地允许，接力钻进可以明显提高工效，但也存在一次钻进完毕二次接力时需要重新钻孔定位、桩机定位，不同钻头直径有差距容易造成偏孔等缺点。对此工艺本文在此不做详细介绍。冲击钻进成孔主要包括六大控制因素：定位、钻进、泥浆、入岩、终孔、清孔。
1.1定位
首先根据图纸在现场放点后，在现场采用对拉十字交叉线的方式做好定位点的四颗护桩，护桩要固定牢固，并保护好，避免碰撞造成移位。护桩做好之后撤掉拉线，开始埋设钻进护筒，护筒采用钢质且厚度保证埋入地下时不发生变形，直径比钻孔直径稍大（客运铁路专线等规范中对护筒直径有明确规定要大于钻头直径40cm），长度在2～6m，在旱地时护筒外露地面要达到30cm左右，当在有浅水的区域埋设护筒时要围堰筑岛埋设护筒，岛面应高出施工水位1.5～2.0m。其主要作用是防止地表水流入孔内污染泥浆。护筒埋设顶端应高出地下水位2.0米以上。护筒底端要求对粘性土不小于1.0～1.5m。护筒安装完成后要求内部无突出物，能耐拉、压不漏水。护筒平面位置的偏差一般应不大于5cm，护筒斜度的偏差应不大于1%。
1.2钻进
冲击钻进采用的冲锤采用十字型锤头，一般在5～10吨的重量。钻齿为硬质合金材料，锤直径要比桩径稍大。一般比桩径大5～10cm。冲击钻进过程中的主要有两项指标要严格控制：垂直度、孔径。垂直度控制一直是冲击钻进工艺的一个难点，特别是当遇到地层变化及孤石层时更容易造成偏孔，因此在冲击钻进的过程中要求随时检测钻孔的垂直度。钻孔垂直度的检测目前先进的设备有电子测斜仪，但考虑到现场施工的精度及操作的方便性一般采用现场制作的探孔器，探孔器采用较高强度的钢筋制作，直径与钻头直径相同，长度为桩径的4～6倍，两头做一个导向弯曲的笼型结构。一般钻进5～10米时测量一次，测量时自锤头钢丝绳处吊下一个重锤，当钻孔垂直时，吊锤线与测斜仪吊绳是平行的，当两者有角度时则说明钻孔有偏位，需要调整重新进行该部位的钻进。当遇到孤石层时，因为岩体强度的不同及岩面平整度等原因极易造成偏孔，遇到此情况一般采用小冲程，快频率钻进，当有偏位时，要向孔内回填硬性的花岗岩或者钢砂，填至与高处岩面一齐为止。然后重新冲击钻进，如此反复直至钻透该处孤石。钻孔过程中遇到的孤石有时采用爆破处理，其工艺将有专门文章进行阐述。钻透孤石层后，要立即下放探孔器，检验孔径及倾斜度，如果孔径小于桩径，要检查钻头直径，对钻齿进行修补并下放钻头反复冲击该处地层，直至探孔器能够顺利下入孔内。若该处地层的倾斜度较大，则要进行回填硬性岩石或钢砂进行纠偏处理。钻进过程中的质量控制指标要求孔径不小于设计桩径，倾斜度小于1%。
1.3泥浆
泥浆是关系钻进速度及钻孔质量的关键因素，在冲孔灌注桩的施工过程中，泥浆具有三种作用：携带钻屑、平衡孔内压力、护壁。泥浆具有8项指标：相对密度、粘度、含沙率、胶体率、失水率、泥皮厚、静切力、酸碱度。其中嵌岩桩在实际施工过程中最重要的是5项指标:相对密度、粘度、含沙率、胶体率、酸碱度。在开孔之前先调好泥浆指标，如果表面土质为粘性土，且塑性指数大于25，小于0.005mm的颗粒含量大于50%的粘土可以利用原状土自制浆，若现场不具备自造浆的粘土材料，则需要采用膨润土或高岭土配置泥浆，冲击钻进的配置泥浆性能指标如下表：
泥浆性能指标
在开孔初期泥浆粘度较大，泥浆的携渣能力强，可以提高钻速，随着钻孔深度的加大，以及地下水等的稀释，泥浆比重会慢慢变小，就需要随时关注泥浆的比重、粘度、含砂率。因此在钻进过程中要在钻进记录上反映泥浆的比重、粘度、含砂率三项指标，如果泥浆的粘度大，就会使泥浆的流动性差从而导致比重加大，失水率加大，泥皮厚度加大对摩擦桩尤为不利，而如果泥浆比重过小接近就说明泥浆粘度小、胶体率小容易导致塌孔，因此在钻进过程中要随时测试泥浆的性能。
1.4入岩
嵌岩灌注桩确定入岩是一项非常重要的控制过程，地下地质情况复杂，前期的勘探都有一定的误差，特别是在花岗岩出漏较小的区域，往往不能按照设计的深度入岩，在此情况下，就要根据根据现场的岩样及钻进情况和钻进记录来确定入岩。根据设计的入岩持力层，一般嵌岩桩均以微风化花岗岩为持力层。现场从钻头捞渣筒中取出岩样，正常的冲击钻进的渣样应该是成片状、有脆性、棱角圆滑且颗粒不均匀，花岗岩由石英、长石、云母三种成分组成，似斑状结构，以灰白、肉红色常见，微风化花岗岩的岩样特点是岩样新鲜无陈旧发黄现象，颗粒色质均匀无颜色突变，敲击时有清脆的响声。从钻进过程中判断入岩，吊放钻头的钢丝绳在锤击时抖动剧烈，且左右无规则摆动，钻头冲程小，提起钻头时，钻头边缘钻齿磨损成圆弧型，站在空口附近有明显的震动感。实际确定入岩时要联合设计方、监理方、施工方三方到现场进行岩面的确定，并形成设计变更的书面形式。
1.5终孔
根据入岩标高，结合设计院给出的桩长，钻至设计深度后，就可以进行终孔的工作，终孔孔深一般比设计孔深约5-10cm左右，一次终孔时泥浆比重不能太小，一般在1.2左右。并下放探孔器进行检验，探孔器要下入孔内，并上下反复活动，这样即可以测量钻孔的倾斜度，又可以把钻孔孔壁的泥皮刮薄利于发挥桩身的侧摩阻力。终孔完成之后，开始进行二次清孔的工作。
1.6清孔
清孔可分一次清孔和二次清孔，其目的在于控制桩基沉淀层，保证桩基承载力，同时也是为了灌注砼时保证质量，不出故障。清孔时不应过早地稀释泥浆，而应加快泥浆的循环，待测定泥浆指标接近规范要求，才可稀释。孔径为1.8米时，可采用直径为1.0米（或1.2米）的锤头进行低冲程冲击孔底，加大泛浆能力，同时可以破坏沉淀密实层。当导管下放的时间较长时，应同时进行泥浆循环，以确保泥浆的悬浮性。
2下放钢筋笼
钻孔灌注桩的钢筋笼的制作主要有三个值得注意的地方：底部倒角、保护层垫块、声测管的安装。
2.1底部倒角
为了避免在下放钢筋笼的过程中刮破泥皮导致塌孔，在钢筋笼的制作过程中要提前将钢筋笼的底部钢筋向内做一个倒角。
2.2保护层垫块个数
灌注桩的保护层个数按照客运专线施工技术指南要求每平米不少于4个且成梅花型布置。笼底部要单独伸出两根钢筋其长度为5-10cm，以控制钢筋笼底部的保护层厚度。
2.3声测管的安装
声测管的底部在安装时要超过钢筋笼的长度，保证能够深入到钻孔底部的岩面。在下放钢筋笼的过程中要下放一节就要在一节声测管中注满水，并保证接头处不渗漏，必要时要用胶带缠住。下放完成后在孔口处用管帽或木塞封住，留待以后检测。
3灌注
二次清孔完成之后，要立即进行灌注，等待时间过长，容易导致塌孔，沉渣累积等现象。水下灌注混凝土要求有较好的流动性，和易性，到达现场时塌落度控制在18020mm。钻孔灌注桩采用水下灌注工艺，水下灌注主要有四个控制要点:首盘量、连续性、导管埋深、灌注高度。
3.1首盘量
为避免提升导管时挂钢筋笼，导管连接一般采用丝扣连接的形式避免采用法兰连接。水下灌注混凝土要使用密封导管，导管连接处要加橡胶密封圈。在初次灌注之前要进行水密实验，进行水密实验的水压不应小于孔内水深的1.3倍，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大压力的1.3倍，按照下式计算：
水密实验合格后，才允许使用该导管，在水下浇注过程中，要保证首次灌注量要将导管埋住1米以上，首次灌注混凝土量的计算如下式：
V—首批混凝土所需方量—井孔混凝土高度到达Hc时，导管内混凝土柱需要的高度Hw—井孔内混凝土面以上水或泥浆深度。D—井孔直径d—导管直径h2—导管初次埋置深度，h2≥1.0mh3—导管底端至钻孔底间隙，约0.4m;
3.2灌注连续性
导管下放的深度以距孔底40cm左右，若距离孔底太近容易使钢筋笼上浮，太远则容易导致首盘量封不住导管。在导管顶部采用止水球塞或盖板封住料斗与导管的连接处，待现场混凝土存储量达到2车以上时，其他一切准备就绪开始灌注，待料斗内混凝土装满后，启动卷扬机将盖板拉起，混凝土迅速灌入孔内，孔口处有大量泥浆泛出，泥浆泛出速度越迅猛说明灌注效果越好，孔底沉渣被冲起，孔底越干净。灌注开始后一定保证灌注的连续性，中间不允许间断混凝土初凝时间以上，如果间隔达到混凝土的初凝时间以上，则该桩即可判断为断桩，需要重新开孔。
3.3导管埋深
灌注过程中要随时测量灌注的深度，做好灌注记录，保证导管在混凝土中的埋深在2～6m为宜，每次拆除导管时要仔细测量核算导管的埋深，避免将导管拔出混凝土面造成孔内事故。同时要及时将孔内返出的泥浆运走，避免泥浆淤积时导致桩身夹泥，出现断桩现象。
3.4灌注高度
当灌注预计达到设计桩顶标高时，下入一个捞渣筒，捞取在设计标高处的混凝土面的渣样，若渣样里含有大量的碎石且与混凝土的骨料碎石成分相同说明已经浇注到设计标高，若渣样里多是混凝土浆则说明混凝土面还没有达到设计标高处。一般规定为保证灌注桩的桩头的质量要求混凝土面得标高比设计标高高出0.5～1.0m。
5结束语
钻孔灌注桩是一项复杂的隐蔽工程，其中需要众多的检验工序，各施工环节要求衔接紧密，中间不能等待时间过长，这些都需要加强过程控制。可以这样说桩基过程中的质量控制将决定桩基工程的质量及进度。
参考文献：
[1]JTJ-041-89.公路桥涵施工技术规范[S].
[2]杨文渊、徐犇主编.桥梁施工工程师手册[M].北京.人民交通出版社，2003年.
