浅谈桥梁钻孔灌注桩的质量监控

浅谈桥梁钻孔灌注桩的质量监控

彭少华

新宁县公路管理局 湖南省新宁县 422700

摘 要：本文结合渡改桥、危桥改造工程中的实例着重谈了对桥梁钻孔灌注桩的质量的监控过程，并将几种较常用的监控程序及对质量问题的处理措施作了介绍，供同行交流。

关键词：桥梁钻孔灌注桩；质量；监控

1 前言

自2008年至2019年以来，本人负责修建了新宁县重点项目建设的2座大型渡改桥项目（200m以上），扶贫项目的4座中型危桥改造项目，均为钻孔灌注桩基础（本人担任业主技术负责人）。钻孔灌注桩作为一种基础形式以其施工简便、成本适中、适应性强等特点被广泛地应用于渡改桥及危桥改造工程领域。钻孔灌注桩属于隐蔽工程，影响钻孔灌注桩施工质量的因素很多，对其施工过程中的每一个环节规范中都有严格要求，如地质、土质、钻孔机具、钻孔工艺、护壁方式、钢筋笼的安装、混凝土的配制、运输及灌注等。若稍有不慎或措施不严，就会导致质量事故，小到塌孔、缩颈，大到断桩报废，给国家财产造成重大损失，并对工期造成重大影响。所以，高度重视钻孔灌注桩施工过程中的质量监控，避免发生质量事故是每个技术工作者的神圣职责。本文就如何加强嵌岩钻孔灌注桩施工过程中的质量监控，仅谈工作体会，供同行参考。

按照《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2017）的要求，对钻孔灌注桩的质量进行检测主要包括基本要求和实测项目，对于实测项目而言，主要是桩基础混凝土强度的判定、地基承载力的判定（检查孔深及孔径是否达到设计要求）、钢筋笼、钻孔倾斜度及沉淀物厚度的检查等等，但由于地下工程不可见的因素很多，因此如何判定并使判定尽量准确则比较难以把握。笔者依据近几年来在从事渡改桥、危桥改造工程业主技术负责人（总工）中积累的一些经验，围绕以下五个方面的问题：钻孔灌注桩质量监控的关键，缺陷桩的形成原因与防治方法，灌注桩质量的判定与灌注桩质量控制措施等与同行进行探讨。

2 钻孔灌注桩质量监控的关键

嵌岩桩的承载原理是荷载通过桩身传递到桩的底部较坚固的岩层上，所以桩的承载力取决于地基承载力与桩身强度，因此，在钻孔灌注桩质量监控的过程中，要严把三个关键：地基承载力的判定、桩身强度的监控及沉淀物厚度的检查，下面从这三个方面分别进行阐述。

（1）桩基础质量监控的关键之一──地基承载力的判定

从桩的施工程序来讲，在质量监控中，首先确保地基承载力符合设计要求。

地基承载力取决于岩石单轴饱和抗压强度、岩层的构造情况、桩基础嵌入岩石的深度、基底整体岩层厚度。

第一要正确判定入岩深度、岩石的性质及基底整体岩层厚度：入岩时要量测是否与地质钻探资料相符，确保嵌岩深度，钻孔达到设计深度后，要对基底岩石的性质进行判定，是否和设计前的地质钻孔所得的岩石样品一样，如钻孔途中发现地质、岩溶与地质钻探不一致，要求钻探队伍补勘并取样试验以确保基底整体岩层厚度及岩石的抗压强度，如达不到要求，则要变更设计，增加钻孔深度。

钻孔期间，还需要时刻注意量测是否偏桩，如有偏桩应及时纠正；钻孔前应仔细阅读地质钻探资料，如有溶洞应将护筒下至岩层，以防钻孔至溶洞时泥浆突然流失而导致塌孔，如溶洞过大或过多，还应考虑全护筒跟进（设计时考虑），如采用冲击钻钻孔，应在冲至溶洞以上1m时控制落锤高度，并随时准备拉锤，以防止掉锤现象发生。

第二要确保钻孔底部的沉淀厚度必须符合规范要求：对于钻孔灌注桩而言，钻孔底部的沉渣必须符合规范要求，否则继续清孔，如果沉渣量过大，厚度超过规范允许的要求，导致桩基础受荷时发生沉降，造成质量事故，将给国家财产造成重大损失。

（2）桩基础质量监控关键之二──桩身强度的监控

地基承载力符合设计要求，如桩身强度不足，桩的承载力亦得不到保证。

桩身强度取决于钻孔灌注桩的施工工艺。桩身质量监控第一在于检查钢筋笼的制作质量，第二在于全过程监督混凝土的浇筑质量。钢筋笼的检查，主要检查受力钢筋、加劲箍材料质量、焊接接头质量、根数、间距；螺旋箍筋间距、绑扎质量等等；混凝土的浇筑质量主要是施工工艺是否合理，因此施工单位必须根据具体每条桩的施工条件，认真做好施工组织设计（包括施工工艺、流程、质量、安全保证措施等），经监理、业主审定后，严格按其施工，如中途有变动，应报监理、业主同意后方可实施。钢筋笼在安装定位后，还应固定牢固，防止灌注混凝土时钢筋笼上浮而造成不必要的损失。

一般来讲，监督混凝土浇筑质量的工艺流程需从以下三个方面进行：

①、在桩内安放内径为25～35cm的钢质导管，水下混凝土通过导管灌入，在灌注过程中，导管在混凝土内的深度一般不宜小于2m或大于6m；

②、导管上设置储料斗，料斗容积应保证第一斗混凝土的数量应满足导管初次埋置深度（大于等于1m）和填充导管底部间隙的需要，在料斗装满后方可打开开关，放料灌注。

③、灌入首批混凝土的初凝时间不得早于灌注桩的全部混凝土灌注完成时间。由于灌注桩的混凝土是自下而上挤压而成的，灌注达到桩顶时因表面不整及沉渣等因素，为保证桩顶完整，应将灌注高度高出设计标高0.8～1.0m，灌注完成后，拆除导管等灌注设备，及时安排人员挖除超出设计标高0.3m以上的泥浆、沉渣及混凝土，剩余0.3 m在系梁施工前凿除。（在此特别提醒：施工队员在灌注完成后因人员劳累或其他原因，不肯及时挖除，导致凿桩头时增加大量费用，甚致放炮炸桩头，这是必须杜绝的）

（3）桩质量监控关键之三──沉淀物厚度的检查。

而对于嵌岩钻孔桩，如果沉渣量大，沉淀物厚度超出设计或施工规范规定的要求，势必造成桩基础受荷时发生沉降，导致桥梁变形。因此在灌注水下混凝土之前，一定要用沉淀盒及标准测锤检查桩底部的沉淀物沉淀速度和沉淀厚度，看是否符合要求，如不符合要求，必须继续清孔。

清孔时，泥浆比重应不大于1.1，为缩短清孔时间，对桩深在15米以内的清孔建议用吸砂泵直接从桩底抽出排入泥浆池，同时泥浆从孔口补入，约半小时内可完成，但只局限于15米桩深以内，否则吸管移动困难，会留有死角，清孔不彻底。对桩深大于15米的清孔，建议用空压机喷气清除，用与软管相匹配的钢管及弯头做成U字形喷头，固定在110m m的混凝土输送泵管管口，内口伸进泵管5cm，外口接空压机软管内并扎紧，每4m将输送泵管与空压机软管挷扎固定，防止软管分离、脱落，用吊机吊起放入孔内，直至孔底，再接好弯管以确保清出物排入泥浆池，开启空压机，同时泥浆从孔口补入且应移动泵管位置，确保桩底各处沉渣清除干净，约半小时内亦可完成。

缺陷桩的形成原因及防治措施

①断桩

断桩是严重的质量事故。对于诱发断桩的因素，必须在施工初期就必须彻底清除，同时又要准备相应的对策，预防事故的发生或一旦发生事故，应及时采取补救措施。断桩产生的原因主要有以下五个方面：

(1)灌注混凝土过程中，测定已灌混凝土表面标高出现错误，导致导管埋深过小，出现拔脱提漏现象形成夹层断桩。特别是钻孔灌注桩后期，超压力不大或探测仪器不精确时，易将泥浆中混合的坍土层误为混凝土表面。因此，必须严格按照规程用规定的测身锤测量孔内混凝土表面高度，并认真核对，保证提升导管不出现失误。

(2) 埋管：导管埋入混凝土过深，导致导管内外混凝土因过于密实使导管与混凝土间摩阻力过大，导管上拔后混凝土不能及时冲填，造成泥浆填入，从而产生断桩。

(3)卡管：第一是由于混凝土本身的原因，如坍落度过小、流动性差、夹有大卵石、拌和不均匀，以及运输途中产生离析、导管接缝处漏水等等，使混凝土中的水泥浆被冲走，粗集料集中而造成导管堵塞而造成断桩；第二是混凝土在导管内停留时间过久或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了导管内混凝土下落的阻力，使混凝土堵在管内或不能将最初灌注的混凝土挤压上浮而造成断桩。所以严格控制混凝土配合比，缩短灌注时间，检查导管密封性，是减少和避免此类断桩的重要措施。

(4)坍孔。在灌注过程中，护筒底脚周围漏水或周围堆放重物，机械振动，和缺泛灌注经验等均可能引起坍孔，从而造成断桩。

(5)导管进水、机械故障和停电造成施工不能连续进行，突然井中水位下降等因素都可能造成断桩。因此应认真对待灌注前的准备工作，这对保证桩基的质量十分重要。

防治方法

（１）认真做好清孔，防止孔壁坍塌；

（２）提高混凝土浇注速度：首先开始浇筑时一定要保证混凝土数量才放闸；第二是一定要保持连续浇注，使混凝土和泥浆一直保持流动状态，以防止导管堵塞；

（３）提升导管要准确可靠，灌注混凝土过程中随时测量并保证导管埋深在规定范围内，并严格遵守工艺流程；

（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）原位复桩。对在施工过程中及时发现和超声波检测出的断桩，采用彻底清理后，在原位重新浇筑一根新桩，做到较为彻底处理。此种方法效果好、难度大、周期长、费用高，可根据工程的重要性、地质条件、缺陷数量等因素选择采用。

（6）接桩。首先对桩进行声波检测以确定好断桩的部位；其次，当断桩的部位接近桩基的顶部时，则采用人工挖孔的方法挖至断桩部位，用人工凿毛后，再进行混凝土的浇注。

（7）钻孔压浆补强法。这种方法是对缺陷桩用地质钻机钻二个孔，孔深要求达到补强位置以下1m，用高压水泵将断层处的夹泥等碎渣冲出来，再用压浆泵压入水泥浆，用此方法处理后的桩必须经超声波复测合格后方可使用。

（8）补桩也叫扁担桩。这种方法较简单，但费用较大，也就是在原桩的两侧再钻二根桩，在三根桩的顶部做一个承台后，再在原断桩的上部浇筑立柱。

②钢筋笼上升

原因：

（１）混凝土表面接近钢筋笼底口，混凝土灌注的速度过快，使混凝土下落冲出导管底口向上反冲，其顶托力大于钢筋笼的重力所致。

（２）全套管上拔、导管提升钩挂等也可以导致钢筋笼上升。

防治方法：克服钢筋笼上升，主要从改善混凝土的流动性能、初凝时间、及灌注工艺等方面着手外，还可以采取以下措施：

（１）当导管底口低于钢筋笼底部3m至1m之间，且混凝土表面在钢筋笼底部上下1m之间时，应放慢混凝土的灌注速度；

（２）改善钢筋笼自身的结构及定位方式，主要措施有：第一适当减少钢筋笼下端的箍筋数量，可以减少混凝土向上的顶托力；第二将钢筋笼上端焊固在护筒上，可以承受部分顶托力，具有防止其上升的作用。

③桩底地基承载力不足

原因：桩端没有支承在持力层上面。

防治方法：这种情况一般出现在石灰石溶洞等复杂地质，溶洞下面岩石的持力层厚度不够，这种地质一般最好每桩补勘并取芯检验，确保地基岩石强度达到设计要求，完整基岩厚度达到设计及规范要求。

④桩底沉淀物量大

原因：检查不够认真，清孔不干净或未用沉淀盒检查沉淀速度，没有进行二次清孔。

防治方法：

（１）认真检查，采用正确的测绳与测锤；

（２）一次清孔后，应用沉淀盒检查沉淀速度，计算出到灌注混凝土前沉淀物是否符合要求。如不符合要求，应改善泥浆性能，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。

4 钻孔灌注桩质量判定的常用方法

①桩基底地基承载力的判定

在进行钻孔灌注桩桩基基底验收时，桩基底承载力的判定如下：

第一是抽芯检验；

第二是对于没有取芯的桩孔，依下列几个方面进行综合考虑：

（1）工程地质勘察报告； （2）邻近孔的取芯情况；

（3）泥浆循环返上来的岩屑；

（4）钻进情况；

②桩身混凝土质量判定。

在施工时安放声测管，固定在钢筋笼上，呈等边三角形布置，由有资质的第三方检测机构负责用超声波检测，出具检测报告，如因施工单位安装声测管不当，因焊接或漏浆导致超声波探头不能放入而不能检测，由施工单位出资进行钻芯检测。

钻孔灌注桩的质量控制

钻孔灌注桩的施工质量直接影响到桥梁上部结构的稳定与安全。部颁《公路工程质量检验评定标准》第一册 土建工程（JTG F801-2017）对钻孔灌注桩的质量作了严格的要求，明确规定了钻孔灌注桩应选择有代表性的桩用无破损法进行检测，重要工程或重要部位的桩宜逐根进行检测，设计有规定或对桩的质量有怀疑时，应采取钻取芯样法对桩进行检测。这一结果需由设计单位进行确认。对钻孔灌注桩的质量控制，应从以下三点加以把握：

①对质量控制应重在“预防为主，防治结合”的方针，即在施工前做好充分准备工作，制定正确的施工工艺流程和质量保证措施，备足材料，现场配置两套完好的施工机械，并责任到人。

②把好施工队伍进场关。现在流行的是"一流队伍投标、二流队伍进场、三流队伍干活儿"怪现象。只有从严把关，使一支拥有先进的设备，成熟的施工工艺、熟练的队伍进场，才能为工程质量打下坚实的物质基础。

③把好检测关。桥梁钻孔灌注桩无破损检测是确保施工质量的一个重要技术检测手段，我们的做法是：第一是一定要选用有检测资质的单位承担检测任务；第二是逐根桩作超声波法检测；第三是对处理后的缺陷桩做二次声测，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。

6 结论

在桥梁钻孔灌注桩施工中，把握好灌注桩监控的三个关键，认真分析缺陷桩的形成原因，并采用正确的方式进行处治，掌握桩质量判定的常用方法，并采取一系列的质量控制措施，桥梁灌注桩的质量一定会得到保证。

参考文献：

1）部颁《公路工程质量检验评定标准》第一册 土建工程（JTG F801-2017）人民交通出版社，2004。

2）《公路施工手册》（桥涵）交通部第一公路工程总公司 主编 人民交通出版社，2000。

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