钻孔灌注桩常见质量通病的成因及预防

焦金辉河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450009）



钻孔灌注桩常见质量通病的成因及预防

焦金辉
河南省第一建筑工程集团有限责任公司（450009）

摘要:介绍了钻孔灌注桩常见质量通病的成因及其预防措施，从分析桩基病害的成因入手，阐述了控制桩身质量病害的方法。

关键词:钻孔灌注桩；质量通病；成因；预防

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，对承载力的适应范围广，施工机具简单，施工过程具有噪声低等诸多优点，因而在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，需要在一个较短的时间内快速完成水下混凝土灌注,无法直观地对质量进行控制，很容易出现一些质量病害，危及桩基工程的安全。

1钻孔灌注桩常见的质量通病

钻孔灌注桩在承受垂直荷载压力的时候，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，中下部混凝土的强度高，若不严格控制，容易出现桩上部强度达不到质量要求的情况；还容易出现缩颈，孔壁塌落，孔底沉淤，桩身空洞、蜂窝、夹泥等质量缺陷，造成桩基承载力下降，影响工程结构的安全。

2影响成桩质量的原因

2.1影响桩身上部强度的原因

1）按照施工规范的规定，钻孔后要彻底清除孔底的淤泥，但在实际施工过程中，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部强度较低的现象。

2）浇灌混凝土时,若导管插入混凝土过深，浇注速度又较快，则容易在孔体深部沉积较多的骨料，加上振捣过程所造成的混凝土离析，也容易导致桩体上部强度较低的质量问题。

3）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。

4）孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用黏土紧密填封，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，灌注时间过长，也会引起孔壁坍陷。

5）钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲，地面软弱或软硬不均匀，土层呈斜状分布，土层中夹有大的孤石或其他硬物，造成成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。

6）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，使沉渣难以浮起。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

1）混凝土浇注施工中，若导管插入混凝土内过浅,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、泥块就容易混入混凝土中，进而影响到桩身的质量。除此之外，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，使桩体产生空洞、蜂窝缺陷。

2）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,泥浆性能愈好、高程越高，护壁质量越好，桩周摩阻力愈大。但这种施工方法难度加大，费用也相应提高。

3）在钻孔成孔、拆除钻杆泥浆、吊放钢筋笼、浇灌水下混凝土的全过程中，施工环节多，时间长，淤泥会在孔底淤积较厚，从而影响成桩质量。静置的时间越长，淤积的淤泥越多。

4）混凝土在水下浇灌的过程中，其流动性、初凝时间、黏聚性能会变得更差，若稍有疏忽，很容易产生空洞、蜂窝、离析、夹泥甚至断桩的质量缺陷。

3成桩质量的控制

3.1桩上部强度的保证措施

1）依据桩径和桩底的浓度，正确确定出第一斗混凝土的体积。

2）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0.5～1.0 m。待凿去高出部分的混凝土后,剩余部分不应有浮浆和夹泥，混凝土标号应符合设计要求，否则要返工重浇。

3）导管插入混凝土内的长度应适宜，一般为2～6 m，长桩可相应增加。

3.2桩身质量的保证措施

1）工程施工前，应先做2个以上的试验钻孔，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，用以核对所选设备、工艺方法是否符合技术要求。对一些重要工程，可视情况相应增加测径数量。

2）护壁用的泥浆应满足护壁要求，液面需高于地下水位0.5 m以上，有条件时，以高于地下水位2 m以上更好。若护壁的泥浆胶体率低、砂率大，不仅护壁性能差，而且因其容重较大，势必产生沉淀速度过快的问题。施工过程中，应经常测定泥浆的相对密度等指标。

3）在混凝土灌注前的一段时间里，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的技术要求，以免影响桩的承载力，钻孔到设计持力层以后，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。

4）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0.5 h之内开始混凝土的灌注施工。

5）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，为改善混凝土的和易性，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。在施工过程中，应时刻监控机械设备，确保机械运转正常，避免机械事故的发生。

6）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1.5～2.0 m。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2～3 m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。

7）成孔后，必须认真清孔，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。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混凝土灌注施工技术

1）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，不然会降低泥浆的置换率造成夹泥。

2）导管口距孔底要保持400 mm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的混凝土后，应将导管缓慢下降100～200 mm，使灌注初期导管被混凝土埋入的深度尽可能加大，以保证底层的混凝土质量。

3）在灌注过程中,要严格把握施工进度和时间，经常地略微提升导管，使混凝土均匀注入。导管埋入混凝土的深度一般控制在1～3 m，每间隔15～20 min，要对混凝土面和导管沉入深度进行一次测量和校核。

4）若施工过程中发生了混凝土堵塞导管的现象，一般是由于材料规格或配合比选取不当，或者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、流动性降低造成的。要分清原因有针对性地加以解决，切不要无控制地靠提管消除堵塞。

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的规定。通常，检测承载力采用桩荷试验或大应变动测法，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%。若工程需要，还可相应增加检验数量直至逐根检查。

4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和制约，严重时会导致桩身承载力的明显降低，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，发现问题及时采取措施予以补救。