浅谈钻孔灌注桩质量通病的成因及其预防

科技信息　０建筑与工程Ｏ　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　２０１１年第２５期　浅谈钻孔灌注桩质量通病的成因及其预防　牛玉强王双林　（中国水利水电第十三工程局有限公司　山东德州　２５３０００）　【摘要】由于钻孔灌注桩施工的隐蔽性和不可预见性，施工工艺复杂，质量较难控制，钻孔桩又是地基加固处理常用的方法之一，笔者通　过以往项目钻孔灌注桩施工亲身体验，结合理论知识，总结提出了一些灌注桩施工质量通病的成因及其预防措施。　【关键词】钻孔桩；质量通病；质量控制；保证措施　０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（如各　类黏性土、砂土、碎砾石土、风化岩及多夹层的岩层）对地基进行加固　处理．其对承载力的适应范围广　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’｛艮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。以下从分析桩基病害的成因人手，　浅谈一些控制桩身质量病害的技术方法。　我单位承建的福建武邵高速二标段钻孔桩１２４根。共计　２６５１．２１３ｍ。严格遵循钻孔桩施工工艺．每个环节都严格把关，现已全　部完工．所有桩基均为Ｉ类桩。　１　钻孔灌注桩常见的质量通病　钻孑Ｌ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。但钻孑Ｌ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，但在实　际施工过程中’彳艮难将淤泥彻底清除，于是在浇灌第一斗混凝土进行封　底施工时．孑Ｌ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，先灌人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，浇注速度又较快，　则容易在孑Ｌ体深部沉积较多的骨料　（３）埋设护筒的周围土不密实，或护简水位差太大，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。　（５）钻机安装就位稳定性差。作业时钻机安装不稳所致；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。　（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（＜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　块就容易混人混凝土中’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’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，泥浆性能（包括容　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，费用也相应提高。　（３）在钻孔成孔．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。　（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　艮容易产生空洞、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，一　般可取１．５～２．０ｍ３，也可以按桩身的设计体积的１Ｏ％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Ｏ．５～１．０ｍ．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）导管插人混凝土内的长度应适宜，一般为２－６ｍ，长桩可相应有　所增加。　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。检测时，孔壁的稳定时间应《１２　ｈ，检测数　目《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。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，势必产生沉淀速度过　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：当在砂性土质或　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＾对一些直径＜ｌｍ的小直径桩。即使在泥浆停止循环　期间’也要使孔内保持合理的泥浆液面。　（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　（端承桩≤５０ｒａｍ、摩擦端承桩及端承摩擦桩≤１００ｒａｍ、摩擦桩≤３００　ｍｍ），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。　（４）吊放人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．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４０ｔａｒａ．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，试水压力为Ｏ．６—１．０ＭＰａ。以避免导　２０１１年第２５期　ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ　０建筑与工程０　科技信息　管进水。在混凝土浇筑过程中．混凝土应缓缓倒入漏斗的导管．避免在　导管内形成高压气塞。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．ｏＩＩ１．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。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　混凝土浇注过程中．应随时控制混凝土面的标高和导　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１００～２００ｒａｍ．使灌注初期导管被混凝土埋人的深度尽可能　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。以使混凝土均匀注人。导管埋人混凝土的深度一般控制在１～３ｍ　之间且不得＜ｌｍ，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。　管的埋深．提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程。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。在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，　止水成功后方可灌注混凝土。灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注　过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应避　免停电、停水。帮扎水泥隔水塞的铁丝，应根据首次混凝土灌入量的多　少而定．严防断裂　确保导管的密封性．导管的拆卸长度应根据导管内　外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。　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。ｅ　３－３混凝土灌注施工的技术要点　【参考文献】　因为水下混凝土施工的隐蔽性强彳艮容易产生松散、离析、缩颈等　ｆ　１］中国建筑科学研究院。主编．ＪＧＪ９４—９４建筑桩基技术规范．北京：中国建筑工　　混凝土质量缺陷洇此，必须着重控制水下混凝土的浇注质量，包括选　业出版社．１９９５．『２］桩基工程手册编写委员会．桩基工程手册．北京：中国建筑工业出版社，１９９５．　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。　ｆ３］陈跃庆．地基与基础工程施工技术『Ｍ】．机械工业出版社，２００３．　（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　４］ＴＢ１０２０３—２００２铁路桥涵施工规范．　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　ｒ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，　［责任编辑：羊静］　（上接第２５２页）　高混凝土在荷载作用下抵制和承受的弯曲变形的能　３　实验结论　力。　通过对不同掺量粉煤灰钢筋混凝土试件施加５０％弯压应力与　王５０　１２５次冻融循环破坏试验分析，表明：弯压应力与冻融循环作用对混　森４０　稼３０　凝土构件的承载能力和抵抗弯曲变形的能力产生了不利影响：另外．　２Ｏ　１０　０　一０　１０　ｉ０　２０　３０　４０　　通过从粉煤灰掺量的角度分析得出，在混凝土中掺人适量粉煤灰能够　提高混凝土在荷载作用下抵制和承受的弯曲变形的能力。从混凝土构　件不同的养护环境角度分析得出．混凝土中掺人适量粉煤灰能够改善　挠度／＝ｍ　的抗冻性　●　【参考文献ｌ　［１］朱登军部万彩．大掺量粉煤灰混凝土的应用探讨．冶金信息导刊，２００２（０４）：　２７—２９．　图５不受外界因素作用的试件破坏过程荷载一跨中挠度曲线　４０　嘉嚣　挥磊　：　０　一０　１０　２Ｏ　３０　４Ｏ　　［２］黄燕美．大掺量粉煤灰混凝土性能研究．山西建筑．２１３０７，３３Ｏ１１：ｌ８４＋２０５．　［３］刘爱亮．粉煤灰在混凝土中的作用内蒙古科技与经济．２００７（０３）：１１０一ｌ１２　［４］刘萍华．许志敏，殷波．大掺量粉煤灰高性能混凝土试验研究．２００７，１０（０１）：　７０—７４．　侥度／ｍ　图６　５０％应力作用后试件破坏过程中荷载一跨中挠度曲线　＋粉煤荻掺鼙２５％　善３４０５　２０　蒜。３　０　一２０　３０　４０　　［５］李清扬．何锦云，刘远鹏，等．非碾压大掺量粉煤灰混凝土的试验研究．煤炭ｆ　程，２００７（０１）：９０～９２．　［６］朋改非．高日．刘叶锋，等．高抗冻性（Ｆ３００）的Ｃ５０和Ｃ６０混凝土试验研究．铁　道科学与工程学报．２００４．１（０２）：１６—２０．　［７］彭祖辉．张金明．中国燃煤电厂粉煤灰综合利用持续发展之路，，国际电力环　境保护学术研讨会论文集南京，１９９６，１０．　作者简介：潘桂：￣（１９８０．Ｏ５一），男，吉林农安人，硕士，助教，从事教学，四ＪＩ　建筑职业技术学院。　［责任编辑：曹明明］　挠度／一　图７应力冻融循环后试件破坏过程荷载一跨中挠度曲线