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【摘要】本文通过工程实践，介绍了深厚砂层中施工钻孔灌注桩常见的问题，并分析其原因，总结经验，提出了相应的解决措施，可供同行参考和借鉴。
【关键词 】 砂层钻孔灌注桩措施
[Abstract] in this paper, through the engineering practice, introduces the construction of common problems in Bored Pile in deep sand layer, and analyzes its reason, sum up experience, puts forward corresponding solving measures, which can be used for reference and reference.
[keyword] sand bored pile and measures
中图分类号：TU71文献标识码：A
1引言
钻孔灌注桩在工业与民用建筑中的应用已相当广泛，特别是随着建筑物高度的增加，桩基础深度也越未越大，如今五六十米的桩基础已是司空见惯了。虽然钻孔灌注桩施工工艺已非常成熟，但由于成桩过程采用的是水下灌注工艺，因此施工中各种各样看不见，摸不着的问题确实让施工单位深感头疼。特别是在含有深厚砂层地层中施工时尤其明显，现根据我公司从事多年钻孔灌注桩施工中的一些经验，对深厚砂层中施工钻孔灌注桩时常见的几个问题作一粗浅分析，仅供同行参考。
2在深厚砂层中施工钻孔灌注桩经常遇到的问题
2.1首灌混凝土不顺利
2.2灌注过程中混凝土不流动
这两个问题的出现必然对成桩质量造成很大影响。
首灌混凝土下不去的情况在灌注桩施工中并不少见。然而一般认为造成这种现原因是孔底沉渣太厚，或导管底口距孔底太近。但有时即使孔底沉渣完全符合规范要求，导管与孔底距离大于500mm时，首灌同样不顺利。有的要向上提升导管约1~2m，才能灌注下去，有时提起也下不去，只能二次下钻清孔再灌注，这样往往造成桩底部混凝土质量达不到设计要求。
灌注过程中混凝土不流动，这种现象在以往施工中多被认为是埋管太深、泥浆太稠或混凝土坍落度过小所至，但在深厚砂层中施工时出现这种现象时却不一定是上述原因所至，有时埋管深度不过 2~3m，泥浆比重也满足规范标准，混凝土坍落度控制在18~19cm标准时，同样会出现这种问题。处理时只能慢慢提升导管，往往要将导管底口提至接近孔内砼面时，才见孔内泥浆返出。混凝土方能顺利灌入孔内。灌注后期一般会比较顺利。但桩头部位往往会夹带较多泥砂等杂质。若成桩后进行桩基无损检测，则发现在混凝土不流动的位置处会有严重夹碴现象。
石家庄市某化工厂一大型储料库施工钻孔灌注桩时曾遇到了上述两种情况。该工种桩径φ800mm，桩长27.0m，地下在10~15m左右和19~22m左右为细砂或中砂层。施工时，二次清孔完毕后孔内孔底沉碴厚度为8cm，泥浆比重为1.20左右，泥浆中含砂率也小于8%。混凝土采用商品混凝土，坍落度为18~22cm。有2根桩在首灌时出现了灌不下去的现象，后来虽然经过提升导管，完成了首灌，但在灌注至11.0m左右时，又出现了混凝土不流动的现象，当时测得孔内砼面距孔口11.5m，孔内导管长度为13.0m，埋管深度仅为1.5m，在这种情况下，采取常规的上下小范围提动导管来回振动，反插方法处理均不成功。只得向上缓缓提起导管。约提高1.0m时，孔口突然返出泥浆，混凝土才顺利灌下去。后来返浆情况比较顺利，但灌至距孔口2.0m左右时，则返上的泥浆中夹有大量泥砂及泥块，流动非常困难，只得人工清理，才完成上部灌注。
完工后，进行无损检测时发现出现混凝土不流动的桩在相应部位均有严重夹砂，厚度0.3~0.5m，侵入桩体深度约15cm。
3原因分析
针对这种情况，分析其原因如下：
3.1成孔时间较长造成孔壁泥皮较厚。灌注过程中泥皮削落，沉积于砼面上，导至导管内外压力差减小，影响了混凝土的顺利灌入。
3.2泥浆性能不合适。主要是粘度和含砂率两个指标的控制。一般规范要求泥浆比重为<1.25，含砂率≤8%，粘度≤28s。在以粘土或粉粘为主的地层中施工时，泥浆比重达到要求后，含砂率和粘度也就达到了要求。但在深厚砂层中施工时，因自然造浆效果不好，泥浆中含砂率要比土层中施工高得多，粘度却比土层中小。因此无论是成孔时，还是进行清孔时，因泥浆粘度小，孔内的细砂很难排出，多悬浮于孔内某一深度位置，如此换浆冲孔，孔内泥浆比重很容易降下来，清孔后测孔内沉渣厚度也满足规范要求，但孔内悬浮的砂粒却未能排出。首灌时，由于导管下部首先会沉聚较多较粗浮砂，使孔底部一定高度内的实际泥浆比重增大，孔内介质流动性下降，因此首灌混凝土很难顺利灌入。在灌注过程中，较细浮砂又会在孔内砼面上方沉聚，达到一定厚度时(与孔壁上剥落的泥皮混合)，便在砼面上形成一道“硬壳”，当硬壳达到一定厚度，管内混凝土压力不足以将其破坏时，便出现混凝土灌不下去的现象。我们向上提导管，使导管内外压力差加大，同时导管在提动时会使管四周的“硬壳”松动，形成孔隙，导管内混凝土便自导管提出时所形成的孔隙中冒出从而冲破这一“硬壳”。而形成“硬壳”的泥砂则被混凝土埋住。因此造成了桩体严重夹碴的现象。
4解决措施
找到了问题的根源之后，在施工中只需采取相应的措施，就能有效地解决以上两个问题：
4.1第一，尽可能提高成孔效率。当施工所用设备已定时，成孔效率主要受钻头类型，泥浆性能，及泥浆泵泵量的影响。
4.1.1钻头的选用
施工时，可根据不同地层选用不同类型的钻头。在粉粘或砂层中因地层中粘性成份含量少，而颗粒成份较多，因此易以三翼刮刀钻头为首选，同时在结构上做一些改进，主要是将射水孔的角度调小一些，以减小对孔侧壁的冲击而加大对孔底的冲击力，即保护孔壁又可提高钻进速度。
4.1.2泥浆性能的控制
泥浆主要是用来排出钻碴的，因此泥浆性能好坏，会影响钻碴能否及时排出。钻进过程中泥浆比重控制在1.3~1.4之间，粘度在28~35s之间时，排碴功能最好。但砂层中施工時泥浆的粘度往往达不到要求，这时单纯采用自然造浆便无法达到目的，因此施工中应适当考虑在泥浆中加入一定比例的膨润土，以提高泥浆粘度。
4.1.3泵量的控制
泥浆泵是泥浆循环的动力来源，泥浆泵泵量，泵压的大小直接影响泥浆循环的快慢，泥浆循环太慢则排碴效果不好，必然影响钻进效率，也会加速孔壁泥皮的形成。因此成孔时所用泥浆泵应选用大泵量的3PN泥浆泵，有时泵本身因磨损而达不到应有泵量时，必须及时进行维修，保证正常泵量。
4.2第二，控制好清孔换浆时泥浆性能。
4.2.1一次清孔
停钻后首先进行冲孔，冲孔时应将钻具提离孔底0.5m左右，时间不应小于30分钟，之后逐渐换浆，换浆速度不易过快。第一步应将泥浆比重稀释至1.20 —1.25后，进行冲孔，时间不少于30分钟。第二步将泥浆比重稀释至1.1~1.15，再进行冲孔，时间不少于30分钟。之后停泵30分钟测孔内孔底沉渣厚度应小于10cm，泥浆比重应小于1.20，含砂率小于8%，粘度小于28s。
4.2.2二次清孔
灌注前用导管进行二次清孔。二次清孔时间是一个关键，过短起不到清孔效果，过长，破坏孔内泥皮，孔内泥浆也易受未自孔外杂物的破坏。因此，二次清孔时间应控制在30分钟以内，因为在深厚砂层中冲孔时间短些，可防止坍孔。二次清孔后，孔内泥浆性能应达到什么标准呢？按《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008)第6.3.2.3条:“浇灌前孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25，含砂率之≤8%；粘度≤28s”。但在深厚砂层中施工时，发现泥浆性能满足规范要求的条件下却出现了如前所述的问题。因此，在施工中调整泥浆性能，经多次实验发现当二次清孔后泥浆性能控制在:比重1.15~1.20，含砂率<4%，粘度>16~22s时，灌注效果最好。
在以后的施工中，我公司参照以上经验，在施工中采取了相应的措施，工程施工中未出现上文提到的问题，使工程得以顺利完成，取得了良好的经济效益。
5结语
钻孔灌注桩施工因属隐蔽作业，对孔内情况无法直接掌握，同时因地质情况不同，会遇到各种问题。工作中只要善于分析问题，总结经验，将理论与实践有机结合起未，就不难保证施工质量。以上仅是施工实践中的一点经验之谈，希望能对同行在今后施工中有所帮助。
参考文献：
[1]. 张雁、刘金波.主编，桩基手册.中国建筑工业出版社，2009.11
[2]. 建筑桩基技术规范. JGJ 94-2008
【关键词 】 砂层钻孔灌注桩措施
[Abstract] in this paper, through the engineering practice, introduces the construction of common problems in Bored Pile in deep sand layer, and analyzes its reason, sum up experience, puts forward corresponding solving measures, which can be used for reference and reference.
[keyword] sand bored pile and measures
中图分类号：TU71文献标识码：A
1引言
钻孔灌注桩在工业与民用建筑中的应用已相当广泛，特别是随着建筑物高度的增加，桩基础深度也越未越大，如今五六十米的桩基础已是司空见惯了。虽然钻孔灌注桩施工工艺已非常成熟，但由于成桩过程采用的是水下灌注工艺，因此施工中各种各样看不见，摸不着的问题确实让施工单位深感头疼。特别是在含有深厚砂层地层中施工时尤其明显，现根据我公司从事多年钻孔灌注桩施工中的一些经验，对深厚砂层中施工钻孔灌注桩时常见的几个问题作一粗浅分析，仅供同行参考。
2在深厚砂层中施工钻孔灌注桩经常遇到的问题
2.1首灌混凝土不顺利
2.2灌注过程中混凝土不流动
这两个问题的出现必然对成桩质量造成很大影响。
首灌混凝土下不去的情况在灌注桩施工中并不少见。然而一般认为造成这种现原因是孔底沉渣太厚，或导管底口距孔底太近。但有时即使孔底沉渣完全符合规范要求，导管与孔底距离大于500mm时，首灌同样不顺利。有的要向上提升导管约1~2m，才能灌注下去，有时提起也下不去，只能二次下钻清孔再灌注，这样往往造成桩底部混凝土质量达不到设计要求。
灌注过程中混凝土不流动，这种现象在以往施工中多被认为是埋管太深、泥浆太稠或混凝土坍落度过小所至，但在深厚砂层中施工时出现这种现象时却不一定是上述原因所至，有时埋管深度不过 2~3m，泥浆比重也满足规范标准，混凝土坍落度控制在18~19cm标准时，同样会出现这种问题。处理时只能慢慢提升导管，往往要将导管底口提至接近孔内砼面时，才见孔内泥浆返出。混凝土方能顺利灌入孔内。灌注后期一般会比较顺利。但桩头部位往往会夹带较多泥砂等杂质。若成桩后进行桩基无损检测，则发现在混凝土不流动的位置处会有严重夹碴现象。
石家庄市某化工厂一大型储料库施工钻孔灌注桩时曾遇到了上述两种情况。该工种桩径φ800mm，桩长27.0m，地下在10~15m左右和19~22m左右为细砂或中砂层。施工时，二次清孔完毕后孔内孔底沉碴厚度为8cm，泥浆比重为1.20左右，泥浆中含砂率也小于8%。混凝土采用商品混凝土，坍落度为18~22cm。有2根桩在首灌时出现了灌不下去的现象，后来虽然经过提升导管，完成了首灌，但在灌注至11.0m左右时，又出现了混凝土不流动的现象，当时测得孔内砼面距孔口11.5m，孔内导管长度为13.0m，埋管深度仅为1.5m，在这种情况下，采取常规的上下小范围提动导管来回振动，反插方法处理均不成功。只得向上缓缓提起导管。约提高1.0m时，孔口突然返出泥浆，混凝土才顺利灌下去。后来返浆情况比较顺利，但灌至距孔口2.0m左右时，则返上的泥浆中夹有大量泥砂及泥块，流动非常困难，只得人工清理，才完成上部灌注。
完工后，进行无损检测时发现出现混凝土不流动的桩在相应部位均有严重夹砂，厚度0.3~0.5m，侵入桩体深度约15cm。
3原因分析
针对这种情况，分析其原因如下：
3.1成孔时间较长造成孔壁泥皮较厚。灌注过程中泥皮削落，沉积于砼面上，导至导管内外压力差减小，影响了混凝土的顺利灌入。
3.2泥浆性能不合适。主要是粘度和含砂率两个指标的控制。一般规范要求泥浆比重为<1.25，含砂率≤8%，粘度≤28s。在以粘土或粉粘为主的地层中施工时，泥浆比重达到要求后，含砂率和粘度也就达到了要求。但在深厚砂层中施工时，因自然造浆效果不好，泥浆中含砂率要比土层中施工高得多，粘度却比土层中小。因此无论是成孔时，还是进行清孔时，因泥浆粘度小，孔内的细砂很难排出，多悬浮于孔内某一深度位置，如此换浆冲孔，孔内泥浆比重很容易降下来，清孔后测孔内沉渣厚度也满足规范要求，但孔内悬浮的砂粒却未能排出。首灌时，由于导管下部首先会沉聚较多较粗浮砂，使孔底部一定高度内的实际泥浆比重增大，孔内介质流动性下降，因此首灌混凝土很难顺利灌入。在灌注过程中，较细浮砂又会在孔内砼面上方沉聚，达到一定厚度时(与孔壁上剥落的泥皮混合)，便在砼面上形成一道“硬壳”，当硬壳达到一定厚度，管内混凝土压力不足以将其破坏时，便出现混凝土灌不下去的现象。我们向上提导管，使导管内外压力差加大，同时导管在提动时会使管四周的“硬壳”松动，形成孔隙，导管内混凝土便自导管提出时所形成的孔隙中冒出从而冲破这一“硬壳”。而形成“硬壳”的泥砂则被混凝土埋住。因此造成了桩体严重夹碴的现象。
4解决措施
找到了问题的根源之后，在施工中只需采取相应的措施，就能有效地解决以上两个问题：
4.1第一，尽可能提高成孔效率。当施工所用设备已定时，成孔效率主要受钻头类型，泥浆性能，及泥浆泵泵量的影响。
4.1.1钻头的选用
施工时，可根据不同地层选用不同类型的钻头。在粉粘或砂层中因地层中粘性成份含量少，而颗粒成份较多，因此易以三翼刮刀钻头为首选，同时在结构上做一些改进，主要是将射水孔的角度调小一些，以减小对孔侧壁的冲击而加大对孔底的冲击力，即保护孔壁又可提高钻进速度。
4.1.2泥浆性能的控制
泥浆主要是用来排出钻碴的，因此泥浆性能好坏，会影响钻碴能否及时排出。钻进过程中泥浆比重控制在1.3~1.4之间，粘度在28~35s之间时，排碴功能最好。但砂层中施工時泥浆的粘度往往达不到要求，这时单纯采用自然造浆便无法达到目的，因此施工中应适当考虑在泥浆中加入一定比例的膨润土，以提高泥浆粘度。
4.1.3泵量的控制
泥浆泵是泥浆循环的动力来源，泥浆泵泵量，泵压的大小直接影响泥浆循环的快慢，泥浆循环太慢则排碴效果不好，必然影响钻进效率，也会加速孔壁泥皮的形成。因此成孔时所用泥浆泵应选用大泵量的3PN泥浆泵，有时泵本身因磨损而达不到应有泵量时，必须及时进行维修，保证正常泵量。
4.2第二，控制好清孔换浆时泥浆性能。
4.2.1一次清孔
停钻后首先进行冲孔，冲孔时应将钻具提离孔底0.5m左右，时间不应小于30分钟，之后逐渐换浆，换浆速度不易过快。第一步应将泥浆比重稀释至1.20 —1.25后，进行冲孔，时间不少于30分钟。第二步将泥浆比重稀释至1.1~1.15，再进行冲孔，时间不少于30分钟。之后停泵30分钟测孔内孔底沉渣厚度应小于10cm，泥浆比重应小于1.20，含砂率小于8%，粘度小于28s。
4.2.2二次清孔
灌注前用导管进行二次清孔。二次清孔时间是一个关键，过短起不到清孔效果，过长，破坏孔内泥皮，孔内泥浆也易受未自孔外杂物的破坏。因此，二次清孔时间应控制在30分钟以内，因为在深厚砂层中冲孔时间短些，可防止坍孔。二次清孔后，孔内泥浆性能应达到什么标准呢？按《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008)第6.3.2.3条:“浇灌前孔底500mm以内的泥浆比重应小于1.25，含砂率之≤8%；粘度≤28s”。但在深厚砂层中施工时，发现泥浆性能满足规范要求的条件下却出现了如前所述的问题。因此，在施工中调整泥浆性能，经多次实验发现当二次清孔后泥浆性能控制在:比重1.15~1.20，含砂率<4%，粘度>16~22s时，灌注效果最好。
在以后的施工中，我公司参照以上经验，在施工中采取了相应的措施，工程施工中未出现上文提到的问题，使工程得以顺利完成，取得了良好的经济效益。
5结语
钻孔灌注桩施工因属隐蔽作业，对孔内情况无法直接掌握，同时因地质情况不同，会遇到各种问题。工作中只要善于分析问题，总结经验，将理论与实践有机结合起未，就不难保证施工质量。以上仅是施工实践中的一点经验之谈，希望能对同行在今后施工中有所帮助。
参考文献：
[1]. 张雁、刘金波.主编，桩基手册.中国建筑工业出版社，2009.11
[2]. 建筑桩基技术规范. JGJ 94-2008