钻孔灌注桩质量通病及其预防措施

摘　要： 对影响钻孔灌注桩桩身施工质量及桩上段强度的主要原因进行分析 ,总结了有关预防桩身质量通病的相关技术措施。

关键词：钻孔灌注桩；质量；原因；措施
　　钻孔灌注桩具有施工机具简单，施工过程噪音低、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地应用。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。以下从分析桩基病害的成因入手，介绍一些控制桩身质量病害的技术方法。
　　一、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。
　　二、影响成桩质量的原因分析
　　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，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，则容易在孔体深部沉积较多的骨料，加上振捣过程所造成的混凝土的离析，也容易导致桩体上部强度较低的质量问题。
　　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( <1.5 m)，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，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，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(包括容重、粘度胶体率、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、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。
　　三、成桩质量的控制
　　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 1.5～2.0 m3，也可以按桩身的设计体积的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. 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，长桩可相应有所增加。
　　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0.5 m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，当在粘土或亚粘土中成孔时，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。
　　(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≤50 mm、摩擦端承桩及端承摩擦桩 ≤100 mm、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。
　　3、混凝土灌注施工的技术要点
　　(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)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。
　　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。