浅谈钻孔灌注桩质量通病及防治措施

钻孔灌注桩质量通病及防治措施探讨

王圣德

(广东正方圆工程咨询有限公司广州510115)

摘要: 为了确保成桩质量和桩基工程的安全，必须对钻孔灌注桩施工的每个细节、每道工序都要做到严格控制，文章在分析了常见的钻孔灌注桩施工质量通病产生的原因，并提出了相应的防治措施。

关键词:混凝土；通病；原因；预治措施

灌注桩施工中容易出现缩颈、孔底沉淤、坍孔、钢筋笼上浮、断桩与夹泥层、桩顶部冒水、桩身空洞等质量缺陷，造成桩基承载力的下降，影响到工程结构的安全。分析钻孔灌注桩常见的质量通病及防治措施，加强施工质量管理，密切注意抓好施工过程中每一个环节的质量，力争将隐患消除在成桩之前。

1 缩颈

1.1 产生原因分析

（1）清孔不彻底，泥浆中含泥块较多，再加上终灌拔管过快，引起桩顶周边夹泥，导致保护层厚度不足。

（2）孔中水头下降，对孔壁的静水压力减小，导致局部孔壁土层失稳坍落，造成混凝土桩身夹泥或缩颈。孔壁坍落部分留下的窟窿，成桩后形成护颈。

（3）塑性土膨胀导致桩径缩小形成缩颈。

1.2 防治措施

预防缩径的关键是控制泥浆比重，确保泥浆能保持孔壁平衡。

（1）使用直径合适的钻头成孔，根据地层变化配以不同的泥浆。

（2）成孔施工时应重视清孔，在清孔时要做到清渣而不清泥，预防清孔后的在浇筑混凝土的过程中局部坍塌，导致缩径的产生。

（3）成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，快速通过，在成孔一段时间，孔壁形成泥皮，孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀，如出现缩径，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。

2 孔底沉淤

2.1 产生原因分析

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。

2.2 防治措施

一次清孔后，不符合要求，要采取措施：如改善泥浆性能，延长清孔时间等进行清孔。在下完钢筋笼后，再检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔，二次清孔可利用导管进行，准备一个清孔接头，一头可接导管，一头接胶管，在导管下完后，提离孔底0.4m，在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。沉渣厚度达到设计及规范要求后，应尽快进行水下混凝土灌注。

3 坍孔

灌注水下混凝土过程中，发现护筒内泥浆水位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，为坍孔征兆。如用测深锤探测混凝土面与原深度相差很多时，可确定为坍孔。

3.1 产生原因分析

（1）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。

（2）孔外堆放重物或有机械振动，使孔壁在灌注混凝土时坍孔。

（3）导管卡挂钢筋笼及堵管时易发生坍孔。

3.2 防治措施

（1）在施工过程中采用泥浆护壁。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500 mm 以内泥浆的相对密度≯1. 25 ，含砂率≯8 %，黏度≯28 Pa·s。对一些直径< 1 m 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。

（2）禁止重物堆放在成孔附近或有大型机械工作造成的振动，安排多台桩机同时施工时，应该跳开施工。

（3）如用上法处治，坍孔应不停时，或坍孔部位较深，宜将导管、钢筋笼拔出，回填粘土，重新钻孔。

4 钢筋笼上浮

4.1 产生原因分析

（1）当混凝土灌注至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1m左右的距离时，由于浇注的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼上浮。

（2）由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定握裹力，如果此时导管底端未及时提到钢筋底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上移。

4.2 防治措施

（1）吊放好钢筋笼后应及时把钢筋骨架上端在孔口处与护筒相接固定。灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注标高及导管埋深，当混凝土表面接近钢筋笼底时，应放慢混凝土灌注速度，并应使导管保持较大埋深，使导管底口与钢筋笼底端间保持较大距离，以便减小对钢筋笼的冲击。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，但注重导管埋入混凝土表面应不小于2m，不大于6m。

（2）当发现钢筋笼开始上浮时，现场操作人员应立即停止浇注，并准确计算导管埋深和已浇混凝土标高，马上起拔拆除部分导管，导管拆除一部分后，可适当上下活动导管，每上提一次导管，钢筋笼在导管的抽吸作用下，会自然回落一点，坚持多上下活动几次导管，直到上浮的钢筋笼全部回落为止。

5 断桩与夹泥层

5.1 产生原因分析

（1）泥浆过稠，增加了浇注混凝土的阻力，如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块，因此，在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象，有时甚至灌满导管还是不行，最后只好提取导管上下振击，由于导管内储存大量混凝土，一旦流出其势甚猛，在混凝土流出导管后，即

冲破泥浆最薄弱处急速返上，并将泥浆夹裹于桩内，造成夹泥层。

（2）灌注混凝土过程中，因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层和断桩的原因。（3）灌注时间过长，而上部混凝土已接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注极为困难，造成堵管与导管拔不上来，引发断桩事故。

（4）导管埋得太深，拔出时底部已接近初凝，导管拔上后混凝土不能及时冲填，造成泥浆填入。

（5）混凝土拌和物发生离析使桩身中断。

5.2 防治措施

（1）认真做好清孔，防止孔壁坍塌。导管要有足够的抗拉强度，能承受其自重和盛满混凝土的重量，内径应一致，其误差应小于±2毫米，内壁须光滑无阻，组拼后须用球塞、检查锤作通过试验。

（2）尽可能提高混凝土浇注速度，开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土，产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力；快速连续浇注，使混凝土和泥浆一直保持流动状态，可防导管堵塞。（3）严格控制导管埋深与拔管速度，导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m—4m，不宜大于6m或小于1m，及时测量混凝土浇灌深度，严禁把导管底端提出混凝土面。提升导管要准确可靠，灌注混凝土过程中随时测量导管埋深，并严格遵守操作规程，在施工过程中，要控制好灌注工艺和操作，抽动导管使混凝土面上升的力度要适中，保证有程序的拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大，如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁，导致孔壁下坠或坍落，桩身夹泥，这种现象尤其在砂层厚的地方比较容易发生。

（4）灌注水下混凝土前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷，发现问题要及时更换。

（5）经常检测混凝土拌和物，确保其符合要求。

6 桩顶局部冒水、桩身孔洞

6.1 产生原因分析

（1）水下混凝土灌注过程中，导管埋深过大，导管内外混凝土新鲜程度不同，再加上灌注过程中上下活动导管过于频繁，致使导管活动部位的混凝土离析，保水性能差而泌出大量的水，这些水沿着导管部位最后灌入的、最为新鲜的混凝土往上冒，形成通道（即桩身孔洞）。（2）水下混凝土灌注过程中，混凝土倾倒入导管速度过快过猛，把空气闷在导管中，在桩内形成高压气包。高压气包在其自身浮力或导管起拔等外力的作用下，在混凝土内不断上升，当上升到桩顶四周时，气包浮力与上升阻力接近，在没有外力的作用下，气包便滞留在桩身内，最终形成桩身孔洞。另外，有一些桩在余桩截后，桩身内残余的高压气体，因通道打开而顺桩身的细小缝隙释放出来。这时，常会携带部分遗留在气包内的水往上冒，出现“桩顶冒气泡”的怪现象。

（3）水下混凝土灌注时间过长，最早灌入孔内的混凝土坍落度损失过大，流动性变差，终灌导管起拔后会留下难以愈合的孔洞。

6.2 防治措施

（1）控制导管的埋深，灌注过程中做到导管勤提勤拔。

（2）混凝土倾入导管的速度应根据混凝土在管内的深度控制，管内深度越深，混凝土倾入速度越应放慢。在可能的情况下，应始终保持导管内满管混凝土，以防止桩身形成高压气包。实际施工中，往往因为导管每次起拔后管内都会形成空管，再次灌注时，桩身形成高压气包就很难避免。因此，应在灌注过程中适当上下活动导管，把已形成的高压气包引出桩身。（3）加适当缓凝剂，确保混凝土在初凝前完成水下灌注。

7 桩身上段混凝土强度低

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，容易现桩上段强度达不到质量要求的情况.

7.1 产生原因分析

（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。

7.2 防治措施

（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%加以控制或控制超灌量，待桩顶的浮浆全部溢出后才停止灌注。

（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。

8 结语

为了确保成桩质量和桩基工程的安全，必须对钻孔灌注桩施工的每个细节、每道工序都要做到严格控制，以防为主，从严控制，对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工，只有这样钻孔灌注桩的质量控制才能得到保证，避免各种质量事故的发生。