试论冲击成孔灌注桩质量通病的成因及其预防

侯棋森

摘要：冲击成孔灌注桩可以穿越各种土质或软硬变化较大的土层（如各类粘土、砂土、碎砾石土、卵石层、风化层及多夹层的岩层）对地基进行加固处理，其对承载力的适应范围广（为300-2000KN）施工机具简单，施工安全性好等到诸多优点，因而在地基加固工程中得到广泛的应用。但由于冲击成孔灌注桩的施工工序较多，技术要求高，工艺复杂，需要在一个较短的时间内快速地完成水下砼的隐蔽工程。

关键词：冲击；孔灌注桩；预防

一、冲击成孔灌注桩常见的质量通病

冲击成孔灌注桩在承受垂直荷载的时候，由于桩身的摩擦阻力使桩位置所受的荷载最大，下部承受的荷载相对较小。但由于冲击成孔灌注桩的成桩工艺限制，往往桩上部分砼的强度较低，中下段的砼的强度较高，若不严格控制，容易出现桩上段砼强度达不到质量要求的情况。除此之外，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。

二、影响成桩质量的原因分析

（一）影响桩身上部强度的原因分析如下

（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。灌注桩浇注砼时采用顶升法，砼面从下往上頂升，这使孔底沉积的淤泥必然后混入砼中，先灌入的砼混合了底部的淤泥等到杂物后，被顶升至桩的上部，这样容易出现桩上段强度较低的现象。

（2）浇灌砼时，若导管插入砼之内过深，浇注速度又较快，则容易出现在孔体深部沉积较多的粗骨料，造成桩顶浮浆较多且浮浆高度较大，使桩体上下强度不均，易导致桩体上部强度较低的问题出现。

（3）清孔不净或未进行二次清孔，泥浆比重过小或泥浆注入量不足难于将孔底沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中未对准孔位，碰撞孔壁使泥土坍落至桩底；清孔后，待灌注时间过长，致使泥浆沉积，造成桩底沉渣量过多，从而影响桩上部砼强度。

（二）影响桩身质量的原因分析

（1）砼浇注施工中，若导管插入砼内过浅（<1.5米），则成桩过程中砼的上升过程不是顶升式的，而是摊铺式的。这时泥浆、泥块就容易混入砼中，进而严重影响到桩身的质量。除此之外，若设计的桩身直径过小，则砼上升时会受到孔壁的限制，从而使桩体产生空洞、蜂窝缺陷。

（2）在冲击成孔、循环清孔、停止循环、吊放钢筋笼、浇注水下砼的全过程中，施工工序多，如浇注前等待时间过长，会在孔底淤积较多的淤泥或沉渣，从而影响成桩质量。静置的时间越长，淤积的越多，对桩顶、桩身质量影响越大。

（3）在水下浇灌的砼过程中，砼的流动性、初凝聚时间、粘聚性能会变得很差，很容易产生空洞、蜂窝、离析、夹泥等质量问题，如浇注过程不连续，甚至会造成断桩等质量事故。

三、成桩质量的控制

（一）桩上段强度的保证措施

为保证桩上段强度达到要求，应从下述几方面采取相应的质量保证措施：

（1）依据桩径和桩底的浓度，正确确定出第一斗砼的体积，一般可取1.5～2.0立方米，也可以按桩身设计体积的10%加以控制。

（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米。待凿去高部分的砼后，剩余部分不应有夹泥和浮浆，砼标号应符合设计要求，否则要返工重浇。

（3）导管插入砼内的长度应适宜，一般为2-6米，长桩可相应有所增加。

（二）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，工艺方法是否符合要求。检测时，孔壁的稳定时间应不小于12小时，检测数量不小于2个，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要求，液面需高出地下水位0.5米以上，有条件时宜高出地下水位2米以上，若护壁的泥浆胶体率低，砂率大，这时不仅护壁性能差，而且因其容量较大，势必会产生沉淀速度过快的问题。一般来讲，当在粘土或亚粘土层中成孔时，可注入清水以原土造浆形成护壁。并控制泥浆的相对密度在1.1-1.2之间；当在砂性土质或有较厚的夹砂层中成孔时，应控制泥浆的相对密度在1.1-1.3之间，在砂夹卵石或容易坍孔的土层中成孔时，应控制泥浆相对密度在1.3-1.5之间。施工过程中，应经常测定泥浆的相对密度、粘度、含砂率、和胶体率等指标。使浇注前孔底500㎜以内泥浆的相对密度不大于1.25，含砂率不大于8%，粘度不大于28Pa.s。对一些直径小于1米的小直径桩，在泥浆停止工作循环期间，孔内要保持合理的泥浆液面高度。

（3）在砼灌注前的一段时间里，须保证孔壁的稳定性，不能有缩径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。除此之外，还要使用真空泵通过管道伸向桩底吸走端部沉渣，要求严格时，在安放钢筋笼后，下放导管之前仍要进行吸渣处理。

（三）砼灌注施工的技术要点

因为水下砼施工的隐蔽性强，很容易产生松散、离析、缩颈等砼质量缺陷。因此必须着重控制水下砼的浇注质量，包括选好原材料，做好配合比，改进工机具，严格按操作规程施工等方面。

（1）完成钻孔到砼浇灌过程的作业时间要紧凑，不宜过长，砼的浆体浓度要恰当，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㎜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砼后，应导管缓慢下降100-200㎜，使灌注初期导管被砼埋入深度尽可能加大，以保证底层的砼质量。

（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，以使砼均匀注入。导管埋入砼的深度一般控制在2-6米之间且不得小于2米，每间隔15-20分，要对砼面和导管沉入深度进行一次测量和校核。

（四）终身质量的验收

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，而检验桩身质量一般是通过对钻芯或超声波进行检验，抽查数量不少于总桩数的10%，若工程需要时，还可相应增加检验数量直至逐根检查。

四、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。

（作者单位：辽宁日升水利工程有限公司）