浅谈桥梁钻孔灌注桩施工质量控制

杨　毅

摘要：文章以桥梁钻孔灌注桩施工中的常见重点问题为基点，从质量技术方面进行了分析，并提出了一些控制方法，以便在实际工作中借鉴参考。

关键词：桥梁钻孔灌注桩；施工质量控制；缺陷桩；断桩

中图分类号：TU375文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）09-0158-02

随着我国交通基础设施建设的快速发展，钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。但钻孔灌注桩属于水下隐蔽工程，一般施工质量效果无法直接观察，虽然其施工工艺并不复杂，但施工中的每个环节都至关重要，会影响整个桩的质量，一旦出现缺陷桩，处理起来也麻烦，往往影响工期，增加投资。因此，严格控制好钻孔灌注桩每个环节的施工质量，是提高桩基质量的关键。

一、几种缺陷桩的形成原因

（一）断桩的产生原因

断桩是严重的质量事故，对于诱发断桩的因素，必须在施工初期就彻底清除其隐患，同时又必须准备相应的对策，预防事故的发生或一旦发生事故及时采取补救措施。断桩产生的原因有以下几个方面：

1．灌注混凝土过程中，测定已灌混凝土表面标高出现错误，导致导管埋深过小，出现拔脱提漏现象形成夹层断桩。特别是钻孔灌注桩后期，超压力不大或探测仪器不精确时，易将泥浆中混合的坍土层误为混凝土表面。因此，必须严格按照规程用规定的测身锤测量孔内混凝土表面高度，并认真核对，保证提升导管不出现失误。

2．在灌注过程中，导管的埋置深度是一个重要的施工指标。导管埋深过大，以及灌注时间过长，导致已灌混凝土流动性降低，从而增大混凝土与导管壁的摩擦力，加上导管采用已很落后而且提升阻力很大的法兰盘连接的导管，在提升时连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。

3．卡管现象也是诱发断桩的重要原因之一。由于人工配料（有的机械配料不及时校核）随意性大，责任心差，造成混凝土配合比在执行过程中的误差大，使坍落度波动大，拌出混合料时稀时干。坍落度过大时会产生离析现象，使粗骨料相互挤压阻塞导管；坍落度过小或灌注时间过长，使混凝土的初凝时间缩短，加大混凝土下落阻力而阻塞导管，都会导致卡管事故，造成断桩。所以严格控制混凝土配合比，缩短灌注时间，是减少和避免此类断桩的重要措施。

4．坍塌。因工程地质情况较差，施工单位组织施工时重视不够，有甚者分包或转包，施工者谈不上有什么经验，在灌注过程中，井壁坍塌严重或出现流砂、软塑状质等造成类泥沙性断桩。这类现象在本工程的断桩中占有相当大的比例，较为严重。而且位置深、难处理，是导致工期无限延期及经济上大量浪费的重要因素之一。

5．另外，导管漏水、机械故障和停电造成施工不能连续进行，突然井中水位下降等因素都可能造成断桩。因此应认真对待灌注前的准备工作，这对保证桩基的质量很重要。

（二）缩颈

在钻孔过程中，由于钻锥磨损或焊补不及时，再或地层中遇到膨胀的软土、粘土、泥岩等，容易产生缩孔现象。

（三）灌注时发生井壁坍落

成孔后灌注水下混凝土时发生坍孔现象，若坍塌不止，应将导管拔出，以粘土回填重新成孔；轻微坍落在施工中不易被察觉，声测时发现局部裹泥或夹砂现象。根据实际情况还可以采用压浆、旋喷等工艺处理桩芯局部夹泥砂或空洞等缺陷，不再赘述。

二、灌注施工质量控制要点

（一）原料质量控制要点

砼原料宜选用卵石、石子含泥量小于2%，以提高砼的流动性，防止堵管。一般砼初凝时间仅3～5小时，只能满足浅孔小桩径灌注要求，而深桩灌注时间约为5～7小时，因此应加缓凝剂，使砼初凝时间大于8小时。为了使砼具有良好的保水性和流动性，应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒入料斗后，先开动搅拌机并加入30%以上的水，然后与拌合料一起均匀加入60%的水，最后再加入10%的水，最后加水到出料时间控制在60秒内，坍落度应控制在180+20毫米之间，砼灌注距桩顶约5米处时，坍落度控制在160毫米～170毫米，以确保桩顶浮浆不过高。气温高，成孔深，导管直径在250毫米之内，取高值，反之取低值。

（二）钻孔质量控制要点

1．采取隔孔施工程序。钻孔混凝土灌注桩是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。

2．确保桩身成孔垂直精度。这是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后下放钢筋前作井径、井斜超声波测试。

3．确保桩位、桩顶标高和成孔深度。在护筒定位后及时复核护简的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。

虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当，或在提钻具时碰撞了孔壁，就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大的困难，有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此，在提出钻具后用测绳复核成孔深度，如测绳的测深比钻杆的钻探小，就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题，因其最大收缩率达1.2%，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿后重新标定，并在使用中经常复核。

为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象，除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外，还根据不同土层情况对比地质资料，随时调整钻进速度，并描绘出钻进成孔时间曲线。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小，在施工过程中要经常复核钻头直径，如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。

4．灌注水下混凝土前泥浆的制备和第二次清孔。清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔．最终将桩孔内的沉渣清干净，这就是泥浆的排渣和清孔作用。从泥浆在混凝土钻孔桩施工中的护壁和清孔作用，我们可以看出，泥浆的制备和清孔是确保钻孔桩工程质量的关键。从笔者施工的几个钻孔桩工程来看，其项目粘土层较多，能在钻进中形成泥浆，故采用原土造浆，但现场必须准备一定数量且性能合格（塑性指数大于25，含砂率小于4%）的粘土或膨润土以备不测，同时在开工前准备数量充足符合要求的泥浆。

在钻孔到设计深度时要做的第一步就是清孔。清孔过程中要注意保持水头，经常检测泥浆指标，直到孔口返浆比重持续小于1.10～1.20，测得孔底沉渣厚度小于50mm。可用直径比设计桩径小5cm长3～4倍钻孔直径的钢筋圆圈作为探孔器放入孔内验收桩径，如发现探孔器下不去或钢丝绳明显偏向孔一侧，说明出现缩径或斜孔，应及时回钻处理。然后下钢筋笼，尽可能缩短浇筑前的操作时间，减少沉淀量。严禁用加深孔底深度的方法代替清孔，这样会极大地降低桩尖处土的极限承载力，也容易因泥浆相对密度过大而造成夹泥或断桩。钢筋笼的制作应严格按设计图纸进行施工，要保证钢筋笼的焊接质量，成笼圆直，保证伸进承台部分的钢筋长度。在钢筋笼内侧纵向绑扎加固的木棒，保证钢筋笼的垂直性。下放时，随时调整钢筋笼的位置，使钢筋笼中心与桩中心保持一致，并逐步去掉加固用木棒。为了保证中心的一致性及钢筋笼的保护层厚度，在钢筋笼外侧用定位钢筋空心穿孔砼预制圆柱体。灌注导管口径下限控制在200mm以上，其连接处应平滑，以减少提升导管时的阻力。在下导管前，应对导管的连接进行水密试验，并记录各节长度和编号，便于浇注过程中的长度计量。

（三）浇筑过程中质量控制要点

水下混凝土施工隐蔽性强、容易产生质量问题，是钻孔灌注桩质量控制的关键。首批混凝土除数量满足要求外，可适当增加一点水泥量或含砂量，以保证其和易性和流动性，使以后浇筑的混凝土容易顶升；若首批混凝土的初凝时间早于灌注全部混凝土所需的时间，则首批混凝土中应加入缓凝剂。要经常检测混凝土的坍落度，并作记录。

浇筑过程中，最重要的就是控制导管的埋深，《规范》要求在2m～6m范围内。埋深过小会使管外混凝土面上的泥浆卷入混凝土形成夹泥，过大则使混凝土不易流出顶升，还可能造成桩外围的混凝土出现骨料离析和空洞，减少桩的有效直径。亦可造成近导管处混凝土面高，远导管处混凝土面低，从而使混凝土先顶升再水平扩散，出现死角区，使泥浆和混凝土混合物填实在死角区造成钢筋的握裹力不足。

提升导管的原则是：（1）每次卸掉的导管长度应和浇入桩孔的混凝土上升高度相对应；（2）必须保证导管埋深在2m～6m范围内。

这就要求在浇筑过程中，应及时准确地测定混凝土面的上升高度，计算导管埋深，从而确定导管拆卸的节数，做好拆卸记录，防止导管拔出混凝土面而造成断桩。在混凝土浇至钢筋笼位置时，应放慢混凝土浇筑速度，使导管有较大的埋深。待混凝土表面进入钢筋笼一定深度后，再提升导管口控制在最小埋深，使导管口高于钢筋笼底骨架一定距离后继续灌注，防止钢筋笼被顶托上升。

当灌注将至设计位置时，由于导管外泥浆稠度增大，混凝土顶升，可用水冲法稀释泥浆，提高灌注落差，并适当加大埋深，因为此时泥沙、部分拌合物及被首批混凝土翻上来的沉淀物等杂物均落在混凝土的上面，测深无法反映混凝土顶面高度，容易造成误测，致使过早停浇。所以《规范》规定，桩顶标高应预加上0.5m～1.0m的高度，待基坑开挖后再凿除质量不高的一部分桩头。

三、结语

钻孔桩事故处理的方法很多，难度也较大，无论采取什么先进的办法处理都将对工程的进度、质量及施工企业的信誉带来不可忽视的影响。因此，在钻孔桩施工中必须做到每个工序严格按照规范操作， 桥梁钻孔灌注桩施工中遇到的问题是多种多样的，在实际施工过程中，应根据实际情况来分析归纳，对可能出现的问题制定切实有效的防范措施，尽最大努力杜绝事故的发生。

参考文献

[1]公路与桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）[S].

[2]桂业昆，邱式中．桥梁施工专项技术手册[M]．北京：人民交通出版社，2005，（160）．

[3]蔡广生．钻孔灌注桩的质量控制[J]．广东交通职业技术学院学报，2004，（3）.

作者简介：杨毅（1971－），男，南宁市政工程有限公司项目经理，研究方向：桥梁施工、排水施工。