钻孔灌注桩常见质量问题的成因与防治

郑东风

摘要：泥浆护壁钻孔灌注桩使用陆地或水域施工，可以在地下水位以下或地下水位以上的各种土层中成孔，也可在地质情况复杂、夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层中施工，并且不受季节气候的影响。单桩垂直承载力最大可达1000KN，可满足高、大、重型建筑和特大型桥梁基础承重的需要。设计可根据上层荷载选用桩径、桩长和最合适的持力层，与同等预制桩相比可节约钢材50%左右。施工的噪声和震动相对要小，无强烈震动和挤压，对周围建筑和地下管道破坏少。

关键词：钻孔灌注桩质量问题防治措施

Abstract: the slurry supporting cast-in-place pile construction land use or water, can be in the underground water level or above of underground water level of the soil hole where, also can be in complex geological condition, mezzanine more uneven, weathering, hard and soft rock strata changes greatly in construction, and don't get season the influence of climate. Vertical bearing capacity of the single pile biggest can reach 1000 KN, can meet high, big, heavy construction and extra large bridge foundation bearing needs. Design can be chosen according to the upper load pile diameter, the pile length and the most appropriate tip, and the same precast piles can save about 50% compared with steel. Construction noise and vibration relative to small, no strong vibration and extrusion, to the architecture around the underground pipes and less damage.

Keywords: cast-in-place pile quality problem prevention and control measures

中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号

由于施工管理不善，施工技术素质低，成孔和成桩工艺不当，违章作业，常造成质量事故和隐患，直接影响成桩的质量。现通过施工实践，提出常见质量问题的原因分析和防治措施。

1、 钻孔浇注桩常见质量问题

（1）桩孔偏移倾斜 （2）坍孔 （3）吊脚桩 （4）钢筋骨架错位 （5）局部缩颈或夹泥（6）断桩

2、 常见质量问题的原因分析和防治措施

2.1桩孔偏移倾斜

（1）原因分析

桩架安装不规格，桩架基层土松软，导致桩架不平稳，钻杆导架不垂直，钻机磨损，部件松动，护筒埋设偏斜。土层软硬不匀，土层中有孤石或基岩面倾斜等。

（2）防治措施

重新安装桩架，夯填压实桩架基土，校正架水平度和垂直度。只有当天车前缘切点，转盘中心和护筒中心三点成一线时，方可开钻。如钻孔时在浅层发现有孤石可扩孔排除。如在钻孔深层发现有孤石，宜用钻机钻透块石。

当成孔的偏斜超过表1时，需要填入石子，粘土后纠正位置重新钻进，慢速提升，下降，往复扫孔纠正，清孔后再浇灌混凝土。

2.2坍孔

（1）原因分析

孔中有松软土层，遇有流沙，软淤泥层，护筒周围没有用粘土甜封紧密而漏水或埋置太浅，泥浆护壁不好，孔内泥浆面低于空外水位，有的提升，下落掏渣筒或放置钢筋骨架时碰撞孔壁，钻透在砂层的转速快，或空转时间太长等原因，造成坍孔。

（2）防治措施

当表层为松软土层时，需埋深护筒，用粘土沿护筒周围回填密实防止漏水，选配各项性能指标符合表2中要求的泥浆，并保持孔内泥浆面高于孔外水位。安防钢筋笼要吊直，扶稳缓缓下沉，防止碰撞孔壁。清孔达到标准后，必须加快混凝土灌注速度。控制钻头进入松土层的转速和空转时间。如有轻微坍孔时，宜用导管清孔，排沉渣，如遇有严重坍孔时，用砂和粘土拌和物回填到坍塌位置以上1~2m，再用原钻头和合格泥浆扫孔。

制备泥浆的性能指标表2

（1）原因分析

清孔未净，清孔泥浆比重过小，积淤过厚，吊放钢筋骨架和导管时碰撞孔壁，泥土坍落孔底。孔底涌进泥浆。清孔后等待灌注混凝土的时间过长等因素造成混凝土灌注不到桩底而吊空，直接影响桩的端承力。

（2）防治措施

终孔后，钻头提高孔底200mm，保持慢速空转，维持循环清孔，时间不少于30min，孔底泥浆比重应＜1.25，含砂率≤8%，粘度≤28s。灌注混凝土前，孔底沉渣厚度指标应符合下列规定：端承桩≤50mm；摩擦端承，端承摩擦桩≤100mm；摩擦桩≤300mm。提高混凝土初灌时对孔底的冲击力，导管底部至孔底的距离宜为300~500mm。应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下1m左右。可用公式（1）求得初灌混凝土数量。利用隔水塞和混凝土冲刷孔底残留沉渣，提高单桩承载力。初灌入混凝土拌和物灌入量按公式（1）求得：

V=(∏/4)D2（h1+h）+(∏/4)d2h2 （1）

式中：V—混凝土初灌量（m3）；

D—实际钻成桩孔直径（m）；

h—导管埋深（m），取1m；

h1—导管底口至孔底高度（m），取0.5m；

d—导管内径（m）；

h2—孔内混凝土到埋管高度时，导管内混凝土桩与导管外承压力平衡所需的高度用（2）式求得：h2=Hw*Rw/Rc

式中：Hw—预计灌注的桩顶至孔内水位的高差；

Rw—孔内泥浆底重，取1200kg/m3

Rc—混凝土拌和物容重，取2400kg/m3

2.4钢筋骨架错位

（1）原因分析

钢筋笼制作，吊装不当而变形，初始位置过高或过低，孔口没有焊牢固定，钢筋笼在自重作用下下沉。导管挂笼，使钢筋笼上升或下落；也有导管提升过猛，混凝土下沉过快，瞬间及冲力使钢筋笼上浮，有的钢筋笼的保护层垫块数量不足或桩孔超径严重，都会造成钢筋笼偏离中心靠向孔壁。

（2）防治措施

垂直稳妥地安装好钢筋笼，笼的保护层垫块要配足，不允许漏放。钢筋笼入扎后，检查其是否处在桩孔中心，将其绑扎或点焊固定于孔口。下放导管时，应保持导管垂直度避免挂带钢筋笼下沉。灌注混凝土过程中，经常检查钢筋笼的位置，防治偏移和上浮与下沉。

2.5局部缩颈或夹泥

（1）原因分析

泥浆质量不合格，失水量大，塑性土层溪水膨胀侵入桩身，地层承压水对桩周围混凝土挤压。混凝土灌注过程中坍孔的泥土挤压入桩身。混凝土严重稀释等原因造成缩颈和夹泥。

（2）防治措施

对容易造成坍孔和有地下承压水的底层。必须向孔内灌注各项性能指标符合表2要求的泥浆，并保持孔内水头高度。成孔后，当发现孔底沉渣突然增多，说明有坍孔现象，要查明原因即是排除沉渣后及时灌注混凝土。在灌注混凝土时，如发现孔口返水颜色突然改变，并有大量泥沙返出，说明已有坍孔发生，应停止灌注作业，探测孔内混凝土面位置，提出导管，换用干净泥浆清孔，排出坍落的泥土，护住孔壁再用小一级钻头钻孔，清孔后再放入导管继续灌注混凝土。

遇地下承压水时，应摸清承压水的准确位置，在灌注混凝土前，安放专用止水护筒进行封际。如遇设计桩距＜4D时，宜跳隔1、2根桩施工，或新桩孔尽可能在成桩后36h后开钻，选用双导正环保径的笼状钻头，用标准泥浆和足尺寸钻头扫孔。扫通清孔后尽快灌注混凝土，当成桩后经检验发现桩身缩颈和夹层的位置较浅，则可直接开挖，对缩颈和夹层处清扫干净泥土和酥松混凝土，用提高一级强度的混凝土补强或压浆。如位置较深，且缩颈和夹层严重，应用补桩的方法来补强。

2.6断桩

（1）原因分析

1）混凝土不能连续灌注是造成断桩的主要原因。

2）导管被卡死在混凝土内无法提升，而已灌注的混凝土已初凝，内阻力逐渐增长，造成断桩。

3）导管堵塞，隔水塞直径过大，堵在管内落不下去，或直径过小，长度不够使隔水塞在管内翻转卡住。骨料中含有大粒径的石块，漂砾，有的混凝土已离析，沉淀，结块等原因堵塞导管。待排除事故后，已灌注的混凝土面已凝固而隔断。

4）导管提升过高，露出混凝土面，将有浮浆泥渣的表面覆盖裹住形成断桩。

（2）防治措施

1）施工前对各个环节和岗位进行认真检查，制定有效的应急措施。充分估算好混凝土用量，掌握好拌制时间，确保每根桩的混凝土连续灌注，一次完成。

2）严格遵守技术规范中的有关规定。反复探测混凝土面，正确控制导管的提升。为防止导管挂住钢筋笼，宜设置防护三角形加劲扳或设置锥形法兰护罩，如发现卡管可及时排除。

3）制作合适的隔水塞或采用向上吊的吊环隔水塞，混凝土配制应控制骨料的最大粒径＜40mm，含砂率为40%~45%，具有良好的和易性，坍落度控制在18~22cm之间。混凝土应随拌随用，从混凝土出料到灌注完毕的延续时间不得超过120min。

4）正确控制导管的提升。导管埋深宜为2~6m，严谨导管提出混凝土面。应有专人测量导管埋深及管内外混凝土的高差值，填写水下混凝土灌注记录。

3结束语

在施工过程中，通过采取以上控制措施，各道工序严格把关，工程已施工完成通过验收，全部符合设计要求，为后续施工创造了条件。

参考文献：

[1]铁路工程施工技术手册《桥涵》.北京：中国铁道出版社

[2]《建筑桩基技术规范》JGJ94-2008

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。