钻孔灌注桩桩身缺陷原因分析及预防措施

赵晓妮

（山西一建集团有限公司 山西太原 030012）

引言

钻孔灌注桩具有施工过程噪声污染少、承载能力高、适用性强和便捷高效等优点，近年来被广泛应用于建筑、市政、水利等工程中，尤其是大型复杂工程越来越普遍的趋势下，与其他桩型相比，钻孔灌注桩是此类桩基工程的不二之选。但由于施工环节较多，灌注时效性要求高，且施工过程易受其他各种因素影响，钻孔灌注桩的施工质量往往难以保证，容易出现诸如缩径、离析、夹渣、断桩等病害，这些质量缺陷对桩基承载能力和耐久性影响较大，严重的甚至威胁工程安全。多数情况下，这些缺陷只能在灌注成桩之后才被检测出来，补救难度大，影响工程工期和整体质量。因此，在钻孔灌注桩成桩过程中进行全过程控制，结合地质条件和施工工艺提前分析缺陷病害类型和成因，提出有针对性的预防措施，不仅可以提高工程整体施工质量，也为今后进行类似项目施工提供有价值的参考。

1 钻孔灌注桩施工步骤及关键点

钻孔灌注桩施工过程包括桩基成孔、混凝土浇筑和成桩质量检查。灌注桩成孔主要包括钻机就位、护筒埋设、钻孔、清孔和成孔质量检查。成孔质量检查合格后，下放钢筋笼，进而安装导管、灌注混凝土，然后拔出护筒，成桩完成。成桩质量的好坏主要依靠后期检测，一般包含桩身完整性和承载力检测。桩身完整性主要依靠应力波或超声波进行检测，承载力检测依据桩基使用目的不同可分为竖向抗压承载力检测、竖向抗拔承载力检测和水平抗推承载力检测，依据规范规定的频率和方法进行抽检。

灌注桩成孔是钻孔灌注桩施工的基础工作，成孔质量直接影响后方工序，是桩基施工的关键点之一。除此之外，清孔效果、混凝土灌注过程也是影响钻孔灌注桩施工质量的关键因素。因此施工过程中应结合现场条件，提出有针对性的预防措施，确保桩基工程稳固可靠。

2 成孔过程缺陷原因及预防

由于地质条件复杂，成孔过程难以全面考虑风险因素，常见的缺陷病害主要包括塌孔、孔身偏斜等。

2.1 塌孔

塌孔现象在钻孔过程中较为常见，遇到不良地质条件时更易发生。当钻孔过程中出现护筒内泥浆水位忽高忽低，大量细密气泡浮至孔口，孔内泥渣量增多钻进深度却变化不大，钻机负载明显吃力等现象，基本可断定为塌孔。塌孔的原因有很多，主要包括以下几点：

（1）地质条件疏松或松散。土层诸如杂填土、淤泥、砂层、碎石等。

（2）泥浆护壁效果不佳。泥浆配比不合理，性能差。

（3）钻斗运动速度过快，水流冲击泥浆壁。

（4）孔内水头低，在外界高水头作用下泥浆壁承受较大压力。

（5）土质松散条件下施工作业区附近重物堆积或机械振动。

施工过程中可采取以下措施预防和处理塌孔：

（1）加大护筒埋深，对护筒周围土体进行夯实加固，避免土层疏松出现塌孔。

（2）合理配置泥浆，保证泥浆质量。重点是控制好水、黏土和添加剂的配比。一般的，在土层疏松区，泥浆相对密度应在1.2～1.4之间，粘度在22～30s之间，现场检测这两个指标具有较强的可操作性。

（3）控制钻头运动速度，避免水流冲击泥浆壁。

（4）保持孔内泥浆充足，使钻孔内水位高出护筒底部2m左右。

（5）限制大型机械在钻孔区域振动作业，及时清运淤泥和建筑垃圾。

2.2 孔身偏斜原因及预防

孔深偏斜现象常出现于冲击钻成孔工艺中，是影响桩基承载力的又一个常见缺陷。规范要求桩基成孔中心线偏离设计位置倾斜度不得超过1%，倾斜度过大会改变灌注桩的传力路径，使桩基在受压的同时还承受剪力作用，大大降低桩基承载能力。孔身偏斜的常见原因包括相邻两层地质条件差异较大，钻头在软岩层中的进尺速度大于硬岩层，导致钻头和钻杆偏向软岩层；钻孔过程中孔位中心和钻头中心在铅垂方向不重合；钻杆刚性差；钻机作业过程中振动量较大，发生水平位移或不均匀沉降等。

针对容易出现的孔身倾斜病害，施工过程中应首先选择质量合格的钻机和钻杆，依据提供的地勘资料选择合适的参数，当钻机进入不均匀层时，应严格控制钻进速度，缓慢钻入地质变化层，当钻进砂层时，更应控制钻进速度，同时保证泥浆性能。

当钻孔结束发现孔身偏斜，应结合具体原因分析处理。一般的，可选择钻机多次扫孔孔身，保证其平顺竖直。当孔身偏斜严重时，应先结合地质资料排除地层突变的可能，而后回填粘性土，击实后再次成孔。

3 清孔过程缺陷原因及预防

钻孔完成后应对孔径、孔深和沉渣厚度进行检测，只有各项指标都满足要求了才可进行下一道工序。桩基清孔主要是为了调节泥浆的性能，使其与混凝土具有良好的结合能力。清孔过程中常见的问题有塌孔、泥浆密度和粘度不满足要求、桩底沉渣过厚等。清孔过程中产生塌孔主要是因为换浆速度过快，造成泥浆性能降低，不能平衡孔壁后的土压力。泥浆密度和粘度不能满足要求主要是由于清孔过程中清水用量过多，泥浆被稀释，造成性能下降。桩底沉渣过厚主要是清孔换浆时沉渣淤积来不及清理，或没有使用二级及以上沉渣池等原因引起。为避免桩基清孔过程中出现此类问题，遇到地层条件较差的时候应控制好置换清水的用量和速度，在泥浆中添加磺化褐煤（SMC）或水解聚丙烯酰胺钾盐（KPAM）此类泥浆处理剂，保证泥浆不分散、低固相和高粘度性能，保证清孔过程顺利进行。

4 混凝土灌注过程缺陷原因及预防

钻孔灌注桩使用的混凝土应具有足够好的工作性能，一般要求具有优良的和易性，即流动性好、保水性佳、粘聚性优。配置时应现场检测砂石含水率，砂的细度模数和碎石级配，配置时应严格按照规范控制各项参数指标，比如水灰比宜在0.4～0.6之间，坍落度在180～220mm之间，砂率在40～50%之间，初凝时间不宜迟于150min。

4.1 混凝土堵管原因及预防

混凝土堵管是灌注过程中较为常见的现象。堵管造成混凝土浇筑中断，带来新旧混凝土结合效果不佳的问题，也易因浇筑停顿引起塌孔现象。堵管的原因有很多，包括隔水球卡塞，混凝土中有超级配碎石，混凝土流动性差、坍落度过小，混凝土外加剂用量大导致初凝时间过短，混凝土粘聚性不佳导致离析等。因此，钻孔灌注桩灌注过程中应做好以下几点：加强管理，制定应急措施，保证混凝土按时、按量供应；严格控制混凝土中碎石级配，在导管进口处安装钢网片，防止大粒径石块进入导管；选择匹配的隔水球栓，避免卡塞；导管使用前应按顺序安装并上紧密封圈，而后进行闭水试验；当导管下料不畅时，可多方向插拔晃动，保证混凝土顺利浇筑。

4.2 钢筋浮笼

采用反循环灌注施工时，钢筋受到混凝土上浮力的作用容易产生浮笼现象，除此之外，混凝土坍落度过小，泥浆过稠、混凝土灌注速度过快也会造成钢筋笼上浮。混凝土灌注施工前，应准确定位钢筋笼位置，在孔口与护筒牢固连接，灌注施工时应根据掌握的浇筑标高和导管埋深调整灌注速度，一般采用快拔慢插导管的方式进行灌注。当初灌混凝土标高超过钢筋笼底端4m时应迅速提起导管，减少混凝土对钢筋笼的浮力。

4.3 导管拔脱及桩头夹泥

灌注成桩过程中，导管拔脱主要是由于已灌注混凝土表面高程测量不准确，导致导管埋深过小引起。在灌注后期，导管埋深过浅或高程定位仪器测量不准确，易将灌注桩表面泥浆土层误作混凝土表面，引起导管拔脱提漏。因此，应选择可靠的测量仪器，认真核对面层后再测量混凝土表面标高，保证提管过程平稳顺畅。

导管被拔脱后，若管内有一定余量的混凝土，可将导管插入已灌注混凝土一定深度内继续浇筑，余量高度以不小于表层泥浆层深度为宜；若导管处于放空状态，可将空导管插入已灌注的混凝土一定深度，使用小型抽水泵清除表层浆水后继续灌注。

5 结语

钻孔灌注桩拥有诸多优点的同时对施工工艺也有较高的要求，桩基质量经常受到主观和客观因素的影响和干扰。作为重要的隐蔽工程，若在成桩过程中出现重大质量缺陷，不仅影响工程总体质量，而且还会带来巨大的经济损失和社会影响，因此必须引起高度重视。本文结合钻孔灌注桩施工全过程，对影响成桩质量的因素进行了较为全面的分析，并提出有针对性的预防措施，为把控施工质量和解决同类型问题提供了有价值的参考。