钻孔灌注桩质量保障措施及其通病分析

李俊楠

摘要：本文从分析桩基病害的成因入手,对一些控制桩身质量病害的技术方法进行了探讨。对钻孔灌注桩常见的质量通病和影响成桩质量的原因进行分析，此外从桩质量的控制上进行阐述。

关键词：钻孔灌注桩；质量通病；原因分析；质量控制

引言

钻孔灌注桩在各类土木工程中广泛应用，具有抗震性好、承载力大、施工噪音小、可以解决特殊地基沉载力等优点。钻孔灌注桩可以穿越各种土质复杂或软硬变化较大的土层对地基进行加固处理，其对承载力的适应范围广（为300～20000kN），且施工机具简单，施工安全性好，因而在地基加固工程中得到广泛地应用。但由于钻孔灌注桩的施工环节较多，技术要求高，工艺复杂，需要在一个较短的时间内完成水下灌注混凝土隐蔽工程的灌注，无法直观的对质量进行控制，人为因素影响较大，稍有疏忽，容易出现一些质量事故。以下从分析桩基病害的成因入手，介绍一些控制桩身质量病害的方法。

1 钻孔灌注桩常见质量通病

钻孔灌注桩在承受垂直荷载压力的时候，以桩顶位置所受的压力最大，下部承受的压力相对较小。但钻孔灌注桩的成桩工艺与实际受力状况相反，往往是上部混凝土的强度低，中下段混凝土的强度高，若不严格控制，易出现桩上段强度达不到质量要求的情况。此外，还容易出现缩颈、孔壁塌落、孔底沉淤、桩身空洞、蜂窝等质量缺陷，造成桩基承载力下降，影响工程结构安全。

2 影响成桩质量的原因分析

2.1 影响桩身上部强度的原因分析

按照施工规范的规定，钻孔后要彻底清除孔底淤泥，但在施工过程中，很难将淤泥彻底清除，于是在浇灌第一斗混凝土进行封底施工时，孔底沉积的淤泥必然混入混凝土中。由于用导管灌注的水下混凝土是从下往上顶升的，先灌入的混凝土顶升于孔的上面，这样就容易出现桩上段强度较低的现象。

浇灌混凝土时，若导管插入混凝土内过深，浇注速度又较快，则易在孔体深部沉积较多的骨料，加上振捣过程所造成混凝土的离析，也容易导致桩体上部强度较低的质量问题。埋设护筒的周围土不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落时碰撞引起质量问题。孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致；地面软弱或软硬不均匀；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形，以至造成成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量不足而沉渣难于浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；清孔后，待灌时间过长，使泥浆沉积，造成桩底沉渣量过多。

2.2 影响其他桩身质量的原因分析

混凝土浇注施工中，若导管插入混凝土内过浅（<1.5m），则成桩过程中混凝土的上升就不是顶升式的，而是摊铺式的，这时，泥浆、泥块易混入混凝土中，进而影响桩身质量。除外，若设计的桩身直径过小，则混凝土上翻时就会受到孔壁的限制，从而使桩体产生空洞、蜂窝缺陷。

钻孔灌注桩的承载力主要表现为桩周摩阻力，而桩周摩阻力与孔壁形状和护壁质量密切相关。在施工过程中，孔壁的形状是由钻头旋转速度、钻杆下降速度和土质等因素决定的，泥浆性能（容重、黏度胶体率、砂率等指标）愈好、高程越高，越能保护好护壁，其桩周摩阻力愈大，但施工难度加大，费用相应提高。在钻孔成孔、拆除钻杆泥浆、浇灌水下混凝土的全过程中，施工环节多，时间长，会在孔底淤积较厚的淤泥而影响成桩质量。静置的时间越长，淤积的淤泥越多。

3 成桩质量的控制

3.1 桩上段强度的保证措施

依据桩径和桩底的浓度，正确确定出第一斗混凝土的体积，一般可取1.5～2.0m3，也可以按桩身的设计体积的10%加以控制。成桩质量与桩身的浇注高度有关，一般控制成桩高度高出设计桩顶标高0.5～1.0m，待凿去高出部分混凝土后，剩余部分不应有浮浆和夹泥，混凝土标号应符合设计要求。导管插入混凝土内的长度一般2～6m，长桩可相应增加。

3.2 桩身质量的保证措施

工程施工前，应先做2个以上试验钻孔，通过检测钻孔的孔径、垂直度、孔壁稳定性和孔底沉淤等指标，以核对所选设备、工艺方法是否符合要求。检测时，孔壁的稳定时间应≮12h，检测数目≮2个。

护壁用泥浆液面需高于地下水位0.5m以上。若护壁的泥浆胶体率低、砂率大，则不仅护壁性能差，而且因其容重较大，产生沉淀速度过快的问题。一般来讲，当在黏土或亚黏土中成孔时，可注入清水以原土造浆护壁，控制排碴泥浆的相对密度在1.1～1.2之间；当在砂性土质成孔时，应控制泥浆的相对密度在1.1～1.3之间；在砂夹卵石土层中成孔时，应控制泥浆的相对密度在1.3～1.5之间。施工过程中，应经常测定泥浆的相对密度、黏度、含砂率和胶体率等指标，使浇注前孔底500mm以内泥浆的相对密度≯1.25，含砂率≯8%，黏度≯28Pa.s。

在混凝土灌注前一段时间里，须保证孔壁的稳定性，不能有缩颈或孔壁塌落现象发生。为保证孔底沉渣厚度达到规范要求（端承桩≤50mm、摩擦端承桩及端承摩擦桩≤100mm、摩擦桩≤300mm），以免影响桩的承载力，钻孔到设计持力层后，要对泥浆进行循环稀释来降低相对密度，以清除泥浆中悬浮的砂子、石渣，用真空泵通过管道伸向桩底吸走端部沉渣。

吊放入孔的钢筋笼不得碰撞壁孔，不得有变形损坏。吊放后，先将钢筋笼在垂直位置上固定好，然后进行第二次清孔，检测孔底的淤泥厚度，符合规定后，于0.5h之内灌注混凝土。使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出。在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过实验室确定，坍落度宜为18-22cm，粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且应小于40mm.为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、试压，以避免导管进水。钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近笼时，控制导管埋深在1.5-2.0m.灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2-3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管提出混凝土面。

成孔后，必须认真清孔，一般是采用冲洗液清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中，应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求。

3.3 混凝土灌注施工的技术要点

因为水下混凝土施工隐蔽性强，很容易产生松散、离析、缩颈等质量缺陷，因此，必须选好原材料、做好配合比、改进工机具、严格按操作规程施工等方面。完成钻孔到混凝土浇灌过程的作业时间要紧凑，不宜过长；混凝土的浆体浓度要恰当，浇灌量不得低于设计值。导管口距孔底要保持400mm左右的距离，旋转时要精确测量，反复校核。当球塞被压出导管并灌下一定数量混凝土后，应将导管缓慢下降100～200mm，使灌注初期导管被混凝土埋入的深度尽可能加大，以保证底层混凝土质量。在灌注过程中，要严把施工进度和时间，经常略微提升导管，使混凝土均匀注入。导管埋入混凝土的深度一般控制在1～3m，每隔15～20min要对混凝土面和导管沉入深度进行一次测量和校核。若施工过程中发生了混凝土堵塞导管，一般是由于材料规格或配合比选取不当，或是因为导管漏水漏浆导致管内混凝土与管壁的摩擦力增大、流动性降低造成。

3.4 桩身质量的验收

灌注桩质量的检验内容和方法应符合规范规定，通常检测承载力采用桩荷试验或大应变动测法，而检验桩身质量一般是通过对钻芯样实施超声波检测，抽查数量不少于总桩数的10%。

结语

钻孔灌注桩有许多优点，但由于施工环节多，工艺复杂，成桩质量有可能受到多种因素的干扰，严重时会导致桩身承载力明显降低，甚至造成病桩、断桩等重大质量事故。为了确保成桩质量和桩基工程的安全，必须对钻孔灌注桩的施工全过程进行严格的质量控制和检测，发现问题及时补救。

参考文献

[1]《钻孔灌注桩施工规程》/T 0155或钻孔抽芯检测标准.