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钻孔灌注桩工艺中充盈系数的分析

作者：李正春谭亮日期：2014-03-07 09:25 来源：城市建设理论研究

辽宁水文地质工程地质勘察院116037
摘要：在工程中我们需要事先根据充盈系数数值范围的作出合理的预算报价，并在施工中随时监控以便及时调整施工方法以保证施工质量。所
以我们需要在平时的工程施工中勤于量测、统计，以便得出一系列针对相应工艺、相应岩土性质下的充盈系数大小范围，为以后的工作作出合理的指导。
关键词：充盈系数；影响因素；分析方法；直方图；密度点分布
中图分类号：U443.15+4 文献标识码：A
做过钻孔灌注桩施工预算的朋友大多都有这种体会，钻孔
灌注桩工艺造价中混凝土材料费占总造价将近一半，有时甚至
更多，而充盈系数却是与混凝土使用量息息相关的一个参数。
大家在灌注桩的设计中一般都是要求充盈系数不得小于
1.0，但在施工中为保证桩体符合要求，实际的充盈系数肯定是大
于1.0，对于软土地区，充盈系数超过1.3 是很正常的，各地的工
程预算耗材定额也都根据本地区的实际情况给出了相应的范
围。
1、在工程中我们应该如何对待这个指标
在实际工程中，成桩时为保证桩体质量（桩径不得小于设计
值、桩身不能夹泥或断桩），我们需要控制的是混凝土料应始终
高于孔内混凝土顶面一定的高度，提供足够的压力来平衡孔内
混凝土面上的泥浆压力①以及避免桩周土体塌落而造成夹泥或
缩径的现象。这个高度必须根据土层性能确定，自身稳定性强的
土层预留较小的高度而容易塌落的土层则预留较大的高度。另
外，在灌注过程中如果遇到土体有裂缝（杂填土经常碰到）或者
性能差的淤泥等，可能会出现一根桩要消耗预算中2-3 根桩的
材料，有时甚至更多。这也就限定了我们在施工过程中不得为控
制混凝土用量而随意加快提钻速度，也就不能人为地去控制充
盈系数了，所以我们在施工过程中只能根据其值来进行成桩质
量的自查工作。
2、探讨充盈系数的意义
在施工中我们不能人为地去控制充盈系数，但是这并不表
明我们因此就不需要研究充盈系数。
从施工角度来看，在灌注完成后首先应该参照该桩的充盈
系数来检查提钻速度是否合适，并在第一时间判断出是否出现
塌孔、夹泥、断桩等情况。
从预算方面来看，在实际工程中，不管是对于建设方还是施
工方，虽然可以事先根据定额估算大致工作量以预计工程造价，
但因行业竞争激烈，施工中往往会出现各种各样的纠纷，比如在
进行试验桩时施工单位有意减慢提钻速度以加大混凝土灌注
量，或者建设单位要求按进尺报价而导致中标单位做出不合理
施工组织。
所以在一项工程进行之前，根据对应于工程实际岩土性质
的充盈系数来预计工作量将是一项重要的工作。
3、影响充盈系数的因素
影响充盈系数的因素主要有以下几点：
3.1、工程地质条件
使用钻孔灌注桩地层大多都是第四系软层．容易出现有裂
隙、坍塌和流动的现象，有时候不得不采取相应的处理措施，如
多次复打②等，从而导致混凝土使用量增加。
3.2、施工设备及施工工艺
钻杆钻进时的摆动幅度、钻头的导向性能都直接影响了成
桩的直径，从而引起混凝土使用量的增加。
4、充盈系数的分析方法
虽然地质工程的岩土性质往往是相隔几米就参数迥异，因
而注定其不能象结构建筑中浇注梁柱那样精确。但是如果我们
结合各种性质的土层做出足够多的统计，归纳出相应岩土体性
质下的充盈系数大致范围是没问题的。
4.1、单桩各分段充盈系数的分析
对于土层分布不均匀的工程可采用直方图来分析单桩各分
段的充盈系数③。通过使用重锤测绳量出各孔段每次灌注前后
孔内泥浆液柱的高度算出混凝土料的理论用量与实际用量之间
的大小并得出该孔段的充盈系数值，以孔深为横坐标，以充盈系
数值为纵坐标绘制出直观的直方图。如下图所示，在坐标图上可
以直观的读出各段地层的充盈系数，这种方法比较复杂，适合于
道路、桥梁工程中大直径灌注桩单桩充盈系数的统计及工程质
量的分析。
充盈系数直方图
4.2、整个场地充盈系数的粗略统计分析
对于土层分布较均匀的工程，我们可以通过统计每根桩的
充盈系数来简单地总结出类似地层的合理充盈系数值。因为我
们在实际工作中一般都是使用管内泵压混凝土成桩，很难象第
一种方法那样量测各孔段的孔内泥浆液柱高度，所以主要还是
采用这种简单的方法。这种方法适合于地基处理（小直径灌注
桩）工程中充盈系数的统计及工程质量的分析。
在这里我们以一个典型工程实例来大致说明在淤泥及粘性
土层对应的充盈系数范围。该工程采用CFG20 型长螺旋钻机（管
内泵压混凝土成桩）、HBT60 型砼固定泵。
工程名称为大连旅顺某修理线改造工程灌注桩项目，本工
程施工单位为大连北方基础工程有限公司，经大连理工大学检
测中心检测满足设计要求
本例地层依次为
杂填土：，
层厚0.3－0.8m；
淤泥：，
层厚10－14m；
砾石粘性土：，层厚1.8－4.6m；
强风化石英岩，桩端极限端阻值
灌注桩由海军旅顺工程设计院设计，设计参数如下：桩径
500mm，桩体强度C30，在独立基础下布桩，桩间距1.5m-2.0m，
桩端持力层为石英岩，桩长14.0-17.3m。共施工163 根桩，总桩
长2387.8m，平均桩长14.65m，共灌注混凝土672.3m3，我们可以
算出平均充盈系数为1.43。
附表1.1 为部分施工记录。
统计全部163 根桩的数据范围如下：充盈系数在1.1-1.2 之
间的有5 根，1.2-1.3 之间的有12 根，1.3-1.4 之间的有52 根，
1.4-1.5 之间的有60 根，1.5-1.6 之间的有12 根，1.6-1.7 之间的
有9 根，1.7-1.8 之间的有9 根，另外4 根充盈系数依次为1.96、
2.06、3.18、3.75。
这些数据中表明，该项目充盈系数统计数最多的为1.3-1.5
之间。
据我们单位这几年的施工经验，在大连地区，主要土层为淤
泥及粘性土层的工程中，实际充盈系数大多都象上面的实例那
样介于1.3-1.5 之间。而且我们在施工报价是一般都是根据这个
来预估实际成本，这样即使有时候建设方要求按进尺计费我们
也可以很快的作出合理的报价。
附图1.2 给出了主要密度点分布。
5、最后，我们应该如何利用充盈系数
1、在施工过程中，完成每根桩的灌注后根据各分段以及整
根桩的充盈系数来自查成桩质量以及及时发现地下土层的特殊
情况并采取相应的措施来避免出现质量问题和混凝土材料的无
谓浪费。
2、在做预算的时候，定额明确规定应该按混凝土使用量来
计算成本，而岩土工程毕竟不能象结构建筑那样明显，虽然可以
通过现场试桩来大致确定充盈系数，但这一般都须在确定施工
单位之后才能进行。而在投标时，不管是建设方还是施工方都有
必要根据该工程的地层情况预估充盈系数的范围来得出合理的
报价，避免工程完成后因工作量出现大的偏差而引起不必要的
纠纷，这在我们的实际工作中是不少见的。
参考文献:
[1]鄢泰宁，范新庭.灌注桩充盈系数及其直方图的分析与应
用,《探矿工程》/1996 年3 期,3-5 页.
[2]邓亚平，石少敏.长螺旋钻孔管内泵压成桩在大连沿海的
应用,《岩土工程界》,2004 年6 期,46-47 页.