钻孔灌注桩质量通病的成因及其预防
钻孔灌注桩质量通病的成因及其预防
【摘要】本文介绍了钻孔灌注桩的质量通病,并简要阐明了其成因及相关控制措施。
【关键词】：钻孔灌注桩；质量；原因；控制
Abstract: This article describes the quality defects of bored pile, and briefly elucidate the causes and control measures.
Keywords: bored piles; quality; reasons; control
引言
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,施工机具简单,且施工过程具有噪音低、对相邻楼宇影响小、施工安全性好等诸多优点,因而在地基加固工程中得到广泛应用。但由于钻孔灌注桩的施工环节较多,技术要求高,工艺较复杂,需要在一个较短的时间内快速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,人为因素的影响较大,若稍有疏忽,很容易出现一些质量病害,甚至造成病桩、断桩等重大质量事故,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,以桩顶位置所受压力最大,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,容易出现桩上段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,造成桩基承载力的下降,影响到工程结构的安全。
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
（1）按照施工规范的规定,钻孔后要彻底清除孔底的淤泥,但实际施工时,很难将淤泥彻底清除,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。
（2）浇灌混凝土时,若导管插入混凝土之内过深,浇注速度较快,则会在孔体
深部沉积较多的骨料,导致桩体上部强度较低的质量问题。
（3）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。钻孔速度过快、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。
（4）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。
（5）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难于将沉渣浮起；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，致使泥浆沉积，以至造成桩底沉渣量过多。
2.2影响其他桩身质量的原因分析
（1）混凝土浇注施工中,若导管插入混凝土内过浅,成桩过程中混凝土的上升是摊铺式的,泥浆、泥块就容易混入混凝土中,进而影响到桩身的质量。若设计的桩身直径过小,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。
（2）钻孔灌注桩的承载力主要是桩周摩阻力,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,泥浆性能愈好、高程越高,越能保护好护壁,其桩周摩阻力愈大。
（3）在钻孔成孔、拆除钻杆泥浆、停止循环至吊放钢筋笼、浇灌水下混凝土的全过程中,施工环节多,时间长,会影响成桩质量。
（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0.5～1.0m。
（3）导管插入混凝土内的长度应适宜。
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。
（2）护壁用的泥浆应满足护壁要求,液面需高于地下水位0.5m以上,有条件时,以高于地下水位2m以上更好。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。
（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。
（4）吊放入孔的钢筋笼不得碰撞壁孔,不得有变形损坏。
（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。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。当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。
（7）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。
3.3混凝土灌注施工的技术要点
因为水下混凝土施工的隐蔽性强,很容易产生松散、离析、缩颈等混凝土质量缺陷,所以必须着重控制水下混凝土的浇注质量,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的混凝土后,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,以使混凝土均匀注入。导管埋入混凝土的深度一般控制在1～3m之间且不得<1m,每
间隔15～20min,要对混凝土面和导管沉入深度进行一次测量和校核。
（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法,而检验桩身质量一般是通过对钻芯样实施超声波检测进行检验,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。
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。
【参考文献】
1、张忠亭,丁小学 钻孔灌注桩设计与施工 中国建筑工业出版社 2007-2
2、桩基工程设计施工及检测实用手册 2006-6
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
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