顾伯衍

摘要：介绍钻孔灌注桩充盈系数的影响因素及控制方法。

关键词：钻孔灌注桩；充溢系数

1、引言

随着中国城市化进程的不断发展，高层建筑特别是商业办公及住宅楼的越建越高，预制桩已越来越不能满足高层及超高层建筑对桩基础承载力的需要，而钻孔灌注桩因施工噪音小，可施工大直径的深长桩，已被逐步普及，但是钻孔灌注桩又存在施工工艺较预制桩复杂，影响桩身质量的不确定因素较多，质量不是很稳定的困扰，如何提升钻孔灌注桩施工质量，笔者在这里介绍一下钻孔灌注桩的主要控制项目——充盈系数。

2、灌注桩充溢系数的概念与施工中的测量计算方法

钻孔灌注桩的充盈系数在各规范内无明确定义，一般我们定义充盈系数是指一根桩实际灌注的混凝土方量与按桩设计直径计算的理论方量之比，即V实/V理论，根据公式演化V实=2π（R实/2）﹡H桩长，V理论=2π（R理论/2）﹡H桩长，因此可得V实/V理论= 2π（R实/2）﹡H桩长 / 2π（R理论/2）﹡H桩长= R实/R理论，因此灌注桩充盈系数可以简单的理解为在设计桩长范围内，实际施工的桩孔直径与设计桩孔直径的比值。在实际施工中，我们不可能对每个桩孔都进行成孔检测，测量孔径后计算充盈系数，而是通过间接法测量充溢系数，首先测量孔深：在清孔完成后，混凝土浇筑前用测绳测量孔深，读取测绳数值H孔深，其次测量桩混凝土标高：灌注桩混凝土浇筑完成导管全部拔出后用测绳测量桩顶混凝土实际高度，读取测绳数值H砼面，再次计算实际桩长：H砼面-H孔深即为灌注桩实际桩长，最后计算充盈系数：V理论=2π（R理论/2）﹡（H砼面-H孔深），V实即为实际浇筑的混凝土方量，根据以上步骤即能较准确的计算出钻孔灌注桩充盈系数。在V理论的计算中为什么要计算灌注桩实际桩长，而不采用理论桩长，这是因为实际浇筑后的桩长不会和计算桩长相同，必然因桩孔直径大小与实际桩长存在差距，如直接取理论桩长，就忽视了计算充盈系数的最终目的，确保桩孔直径。

3、控制充盈系数的目的及影响充盈系数的因素

由充盈系数定义公式演化V实/V理论= R实/R理论，因此对灌注桩充盈系数的控制即是对桩孔直径的控制，根据《建筑地基基础工程施工质量验收规范》（GB50202-2002）规定灌注桩混凝土充盈系数必须大于1.0，也就是说实际施工中的桩孔直径不能小于设计桩孔直径，如果小于设计桩孔直径就可以说是废桩。因此为保证桩孔直径，首先在设计阶段就要对充盈系数的指标提出保证限值，如根据桩的重要性及承载力不同，规定裙房充盈系数不小于1.05，塔楼充盈系数不小于1.1等，其次在施工中做好充溢系数的控制，如何在施工中控制好充溢系数，要先了解影响桩孔直径的因素①钻头直径选择不当：钻头直径尺寸是决定桩孔直径的关键因素，钻头过小，造成成孔直径不足，钻头直径过大，虽能保证孔径，但钢筋保护层过大也不利于桩身质量，同时对混凝土也是种浪费，同时虽然土层特性的不同对桩径也有一定的影响，甚至很大，但只要了解它的特点后，可以通过调整转速，控制拉绳下放速度达到控制桩孔直径的目的；②钻头形式选择不当：钻头形式应根据土层特性合理选择，钻头形式的选择不当，不仅钻进效率低，还会增加钻杆的摆动幅度，导致桩孔超径、孔壁坍塌；③钻杆直径不匹配：在同样刚度的情况下，钻杆直径越小，长细比就越大，在相同转速时钻杆、钻头摆动幅度就越大，也会导致桩孔超径、孔壁坍塌；④护壁泥浆配置不当：钻孔灌注桩桩孔深度往往在40米以上，甚至上百米，在施工中极易造成塌孔，如果护壁泥浆不具有比重大、粘度高的良好护壁性能，会造成局部塌孔，对桩孔直径产生影响，也会对孔深和沉渣厚度不利影响；⑤钻头切削部分磨饨或无刃角：钻头切削部分磨钝或无刃角，不仅降低钻进效率，在从松软层钻至硬土层时，钻头极易偏离桩孔中心线，造成局部扩孔；⑥钻进时钻杆拉绳未拉紧、慢放：在钻进时，特别在施工深桩或是大直径桩孔时，钻杆直径与桩深、桩孔直径已失去了合理的级配条件，如果钻进中不能时刻保持拉紧吊绳将钻杆缓慢下放，而是直接放松吊绳，就会使钻头失去稳定运转的条件，容易造成斜孔，为了纠斜必然会加大混凝土的灌注量.增加充盈系数。

4、施工中充盈系数的控制

在了解了充盈系数的影响因素后，我们在实际施工中该如何保证充盈系数符合规范要求，并满足设计要求呢，首先①根据地质勘察报告，了解在孔深范围内的土层分布情况，并结合钻孔的深浅，选取合适的钻孔设备，如苏沪地区1米以上孔径或80米以上钻孔深度，钻孔机械就应该选择GPS15型以上设备，才能保证成孔质量及合理控制桩孔直径；②根据设计要求的充盈系数，结合土层特性，选择合适的钻头直径，在苏沪地区，如选用GPS10型钻机，因钻杆直径小，进钻中晃动较大，一般扩孔4-6cm，如选用GPS15型以上钻机，其钻杆直径大，晃动小，一般扩孔仅2-3cm，举例如设计孔径700mm，要求充盈系数不小于1.1，选用GPS10型，钻头尺寸为674-694mm之间，选用GPS15型，钻头尺寸为704-714之间；③在选定好钻机型号及钻头尺寸后，应选取一定数量的桩进行试验，对试验桩进行成孔检测，以确定相应直径的钻头尺寸是否能达到预期的钻孔直径，根据检测数据中的实际成孔直径，调整钻头尺寸；④确定护壁泥浆比重，泥浆比重过大，失水量大，孔壁易剥落、崩解的可能性就大，泥浆比重过小，孔内水压力就小，易造成坍孔，一般将泥浆比重控制在1.20左右，如在孔深范围内沙层较多粘土层少，还应加入适量的膨润土；⑤钻头选取，如土层中沙层较多，应选用小齿连排钻头，如粘土等硬质土层较多，应选用不宜粘泥的耙式钻头；⑥钻头钻进时悬吊钻杆的钢丝绳应时刻保持受力状态，不得放松，应根据钻头削切土层的进度，缓慢下放钢丝绳。⑦成孔后要及时浇筑混凝土，防止间歇时间过长，桩孔产生紧缩、塌孔等情况。

以上僅介绍了钻孔灌注桩主要的控制点——充盈系数，在施工中还需要做好桩底沉渣厚度、含沙率、黏度，桩孔垂直度，混凝土超灌高度等的控制，钻孔灌注桩属于地下不可逆施工，一旦出现质量问题，无法在原位补桩，同时目前对灌注桩的检测手段局限性也较大，因此在施工中更应该加强事前控制。