浅谈公路桥梁工程中钻孔灌注桩常见的质量问题及其控制.doc

1、浅谈公路桥梁工程中钻孔灌注桩常见的质量问题及其控制摘要：桩基在桥梁建设过程中起着举足轻重的作用，桩基的承受力直接影响着桥梁的质量。在桩基建设过程中，应该根据桥梁桩基施工工艺流程，做好每一个环节的施工建设工作，以此来规避影响桥梁质量风险。本文结合笔者多年相关工作经验对钻孔灌注桩施工过程中诸如孔壁坍塌、桩身缩颈、夹泥和断桩等质量问题进行了相关深入研究，并对相应的质量问题提出了具体处理措施。 关键词：钻孔灌注桩；质量问题；处理措施 中图分类号： O213.1 文献标识码： A 文章编号： 一、钻孔灌注桩常见质量问题及原因分析 目前，大多数高层建筑物、大型桥梁都选择钻孔灌注桩基础，高层建筑的大量兴建，

2、强烈刺激钻孔灌注桩技术的发展，近二三十年来的工程实践表明，钻孔灌注桩是高层建筑的一种比较可行的基础，但也时常会出现因钻孔灌注桩的设计和施工不规范造成的工程质量问题。因此，正确认识钻孔灌注桩的施工质量问题并及时采取有效防治措施是必要的。1.沉桩效应 钻孔灌注桩的沉桩效应较为普遍，不论是在黏土层还是砂性土层，都会影响桩的承载力。在黏性土中钻孔和灌注混凝土都会对孔壁四周的黏性土产生明显的扰动，影响桩土之间的黏着力。研究发现，钻孔灌注桩上的黏着力比沉桩前有所下降，这主要是由于沉桩使桩土界面的黏土软化，而黏土软化的原因是钻孔及混凝土灌注引起的。钻孔与灌注使桩周黏土的含水量增加，其严重程度取决于所用的施工

3、技术。曾对成桩后紧贴桩身的伦敦黏土作过测试，发现成桩后，个别桩土接触面上的含水量比原来增加 34%，而在离开桩壁约 8 cm 处黏土的含水量没有变化，由动力学中抗剪强度与含水量的关系可以得到，土所含水量增加可引起桩、土之间黏着力的降低，含水量增加 4%，可以使桩土黏着力降低到 0.3 kPa。 钻孔灌注桩在黏土层的沉桩效应表现在另一方面是对桩端黏土的影响，钻孔会使桩底黏土扰动或软化，这对于以支承为主的桩基础，会产生较大的沉降量，但对承载力来说，似乎影响不大，因为土体产生承载力的影响范围远比桩端范围大。 钻孔灌注桩在砂量中的沉桩效应，主要体现在桩底砂土的扰动而松散或液化。在桩身四周的砂土，也同样

4、存在这样的沉桩效应，因此建议，在计算桩端承载力时，内摩擦角取最终值而不是最大值，但在密实的砾石中，这种沉桩效应不会发生。 钻孔灌注桩的沉桩效应是由其成桩工艺所决定的，现有水平无法完全避免，熟练的施工技术只能限制这些影响的程度。对于正常的沉桩效应地基设计取值时应予以考虑。 2.施工过程中容易出现的问题 与预制桩相比，钻孔灌注桩的主要问题是桩身的混凝土质量不易控制和保证，在地下、水下灌注混凝土过程中，容易出现断桩、缩颈、露筋和夹泥等现象。这主要是施工质量控制不当所造成的。 3.常见事故表现形式及其危害性 钻孔灌注桩在我国使用已有 40 年历史，早年主要用于交通部门的桥梁建设中。在城市高层建筑建设中

5、因其循环泥浆污染环境的约束，开展较迟。但随着建设规模愈来愈大、单桩承载力要求愈来愈高，加之打入式预制桩的噪声和振动环境污染方面扰民扰业影响更大，所以自 20 世纪80 年代初期以来逐步“进城”挤占市场的桩基形式首推钻孔灌注桩。 钻孔灌注桩施工事故常见形式有以下七类： 孔壁坍塌，其原因很多，但不排除外护壁不力，土质不好等两方面。其危害性极大，使孔底沉渣增多变厚、使单桩混凝土方量激增，充盈系数变大、使桩端与持力层不接触，降低桩端阻力、使桩侧土体变松软，降低桩侧摩擦力，形成一个“软垫子”或“软套子” 。 桩身缩颈、夹泥和断桩，其原因较多，其中最主要的一种原因就是灌注混凝土过程中孔壁局部坍塌和内挤，这

6、种事故使桩的完整性被受损害，桩身的强度和承载能力都有所降低。 混凝土导管漏水，使浇灌的混凝土断断续续地被水冲稀而出现严重离析现象。 混凝土导管堵塞，其主要原因是隔水塞制作粗糙，导管内壁不平直，变形过大，使隔水塞受阻卡住。其后果是已浇好的混凝土面上易重新积存沉渣，处理堵管需要时间，新混凝土与已浇混凝土之间存在夹泥，易致断桩。 桩身蜂窝、麻面、露筋，其主要原因有二：其一，作为受弯构件的水平承载桩布筋过密，筋间净距过小（60 mm） ，混凝土粗骨料就难以从笼内挤出笼外填满孔壁与钢筋笼间的孔隙，混凝土严重离析；其二，钢筋制做不规范，段间焊接空中作业操作不规范，笼体弯曲不直，笼与孔壁间隙过大或过小，其后

7、果是严重削弱桩的轴向受压和抗弯的承载能力；用作基坑开挖支护的桩，露筋不但影响外观质量还易生锈蚀。 桩头（包括桩头以下相当一段上部桩身）浮浆，缺失粗骨料且疏松几乎无强度，其主要原因是混凝土离析造成。其后果是桩上段承载能力丧失，必须截除后重新灌注混凝土。 钢筋笼上浮或下沉，其主要原因是施工时用导管置放和上拔过程中挂住钢筋笼，带动它一起上下造成轴线偏移，其后果是桩的承载能力被严重削弱。 二、钻孔灌注桩施工质量分析、预防措施及事故后处理 由上述可见，造成各种工程质量问题都不是孤立的，而是互为因果或多因一果的。现将常见质量问题发生主要原因及防止措施和相关处理措施见下表。 钻孔灌注桩常见施工事故分析及处理

8、 事故类型 主要原因 防止措施 事故后处理对策 孔壁坍塌 下落、提升掏渣筒和放置钢筋笼时碰撞扰动孔壁；护筒太短，周围未用黏土塞紧；孔内浆位低于土面，或孔内水位低于地下水位：泥浆质量差，易沉淀，密度过小；地层条件差，流砂淤泥层厚，钻进过快，扰动孔壁 竖直下落、提升掏渣筒。小心轻放钢筋笼保护孔壁；加强护筒固定措施：提高孔内浆位高程度或水位高程；选择优质膨胀土泥浆，重复应用：改变浆液密度，投重晶石粉；控制钻进速度 不严重者，对承载力以折减，严重者重新布桩或补桩孔壁坍塌桩身缩颈 桩身缩颈 灌注混凝土过程中孔壁坍塌内挤：地层条件差，流砂、淤泥层厚；钢筋笼外混凝土离析，充填不紧密：混凝土浇筑中断，导管上拔

9、时管口脱离混凝土面，泥土挤入桩位 改良施工工艺，加快浇筑混凝土进程；缩短成孔与浇筑混凝土之间的停孔时间：改变混凝土坍落度。掺外加剂；严防导管管口超出混凝土面高程 不严重者核算其实际承载力：严重者补桩，以两根较小直径者代着原来一根直径较大者，等代补桩；补锚杆静压桩 混凝土导管漏水，混凝土严重离析 混凝土导管接头止水不严密，混凝土初灌过小，导管埋入深度过浅，冲洗液从管口侵入管内，导管上提速度过快，冲洗液随混凝土面浮浆漏入管内 及时更换导管管段连接处的止水接头和密封垫圈，清除管内残存混凝土，洗净管内壁，冲洗已浇混凝土面，吸出沉渣，重新浇筑混凝土 已出事故的桩处理办法同上，还可在严重离析段补压浆加固

10、混凝土导管堵塞 隔水塞制做粗糙，导管内壁不平直，变形过大，使隔水塞卡住 改进隔水塞制做工艺，修正导管内壁平直度和外形 及时处理新浇混凝土与已浇者界面的结合 桩身蜂窝、麻面、露筋 桩身布筋过密，筋间净距过小，混凝土骨料难以挤出笼外，混凝土局部严重离析，笼体制做和焊接不直，笼与孔壁间隙过小或过大，有的贴紧孔壁，保护层缺损 加强钢筋笼制做的质量控制，改变布筋方式，通过钢筋等量代换，加大直径和净距，加设笼外加强筋，使用权笼对中，改变其砼坍落度 一般不做特殊处理，严重者对露筋处补高等级砼保护 桩头部位相当长一桩段只见浮浆不见粗骨料。浮浆基本无强度 下段混凝土离析，一直浮浆过厚，随着浇筑混凝土过程，愈来愈

11、厚，最终集中停留在桩头部位相当深度内 施工过程中注意灌注混凝土的每一环节，防止混凝土离析 必须将浮浆段全部清除，重新浇筑混凝土，及时超灌混凝土，将浮浆上挤到引孔中来 钢筋笼上浮或下沉 钢筋笼定位措施不力，受二次清孔掏渣筒和导管上下的碰撞或拖带而移动，初灌混凝土时冲力使笼身上浮 加强钢筋笼定位措施，设置高程监测器监视其位置，如有偏移立即采取复位措施 混凝土质里较好者不予处理，若为水平承载桩，则要校核内弯矩是否超标，采取补强措施 桩底沉渣太厚，形成悬浮吊脚桩 泥浆密度过小，孔壁坍塌，清渣力度不足，放置钢筋笼时碰撞使土掉落 用反循环法钻孔，用正循环法清孔，缩短停孔时间，清孔后立即浇筑混凝土 已成事实

12、的厚沉渣可用钻孔后压浆法挤密沉渣并使改性或外挤 三、小结 钻孔灌注桩的施工质量直接影响到上部结构的稳定与安全，对钻孔灌注桩的质量控制，仍应强调以下几点： 对质量控制应注重预防为主，做好事前控制，即在施工前做好充分准备工作，制定相应的防范措施，杜绝违章施工作业并责任到人； 成桩后逐根桩作超声波法检测，如果缺陷处理后再做二次声测，若声测仍有缺陷，则该桩再辅以承载试验（大应变） ，以确保成桩质量及工程的安全性。 大量的桩基工程实践和检测数据证明，只要对钻孔灌注桩的施工工艺和常见问题有清晰的了解，对施工过程中的前期、中期、后期各环节抓住质量控制要点，正确掌握其处理方法，钻孔灌注桩的施工质量是完全可以保证的。 参考文献： 1 蒋冠军.厉文飞.浅谈钻孔灌注桩施工方法及安全质量控制要点J.城市建设理论研究 2011, 14. 2 罗大庆.公路桥梁钻孔灌注桩施工质量控制J.西部探矿工程，2004，16（9）：23-25. 3 蔡锦源.钻孔灌注桩施工的质量缺陷与措施J.西部探矿工程.2004，16（5）：15-16，18.