上海地区水务建设工程钻孔灌注桩质量通病调查分析

上海地区水务建设工程钻孔灌注桩质量通病调查分析

臧晶珒

上海市水务建设工程安全质量监督中心站   

摘要：钻孔灌注桩施工的优势在于变水下作业为水上施工，降低了对操作技术和施工设备的依赖程度，简化了施工流程，从而起到节约建筑成本花费、提高建筑企业经济效益的效果。钻孔灌注桩施工所涉及的内容较多，加上受人员素质、施工理念等多方面因素的影响，该技术在具体应用过程中仍然存在许多亟待改进的地方，必须进行质量防止和技术优化。文章对于上海地区水务建设工程钻孔灌注桩质量通病开展调查分析，并提出针对性的改进建议，可供上海地区水务建设工程施工、监理、检测、质监等单位参考。

关键词：税务建设；钻孔灌注桩；质量通病；调查

在上个世纪六十年代钻孔灌注桩的施工工艺技术就得到了广泛的推广，此类桩在实际施工的过程中，噪音很低，产生的振动也很小，桩长与直径等都可以按照具体的要求进行改变，然而，在钻孔灌注桩实际施工的过程中，受到诸多因素的影响，经常会出现质量问题，严重影响整体施工结构的建设效果。因此，需要首先对于其质量通病进行调查分析，然后采用合理的措施防治质量通病，为其后续发展夯实基础。

1.上海地区水务建设工程钻孔灌注桩质量情况

1.1上海地区典型水务建设工程施工中质量情况

调研上海地区10个在建水务建设工程项目，5个已完工的典型项目。15个项目所在域分别为青浦区(城区、太酒河、淀山湖片区)、松江区(黄浦江上游拦路港)、金山区(大泖港)、奉贤区(海塘)、市区(苏州河、黄浦江)、闵行区(淀浦河、华漕镇)、嘉定区(盐铁塘)、宝山区(石洞口)、浦东新区(周浦塘)、普陀区(桃浦镇)、崇明区(长江南、北支)、长江口(长兴岛)等。调研项目包含各地质情况及各桩长，桩径基本上在600~1 200 mm之间，主要分布在湖沼平原、滨海平原、河口砂嘴砂岛片区，个别项目在潮水变动区域。调研项目总桩数为4851根，样本数量为1280根，抽样比例为26.39%;样本统计中存在质量通病的362根，占28.28%。统计质量通病归类为4阶段22项。第一阶段成孔时出现的质量问题:偏位、塌孔、缩径、扩孔、护筒脱落、钻孔偏斜、卡钻。第二阶段放钢筋笼时出现的质量问题:钢筋笼制作不符合要求、钢筋笼变形、钢筋笼保护层不符合要求、钢筋笼坠落和塌孔、笼顶高层不符合要求。第三阶段清孔时出现的质量问题:沉渣过厚。第四阶段混凝十浇筑时出现的质量问题:导管进水、堵管、导管卡钢筋笼、塌孔、埋管、夹层、断桩、浮桩过长或过短、钢筋笼上浮。统计结果显示:通病概率比较高的为成孔阶段的塌孔、扩孔、卡钻，放钢筋笼阶段为钢筋笼制作不符合要求、塌孔，清孔阶段为沉渣过厚，混凝土浇筑阶段为导管卡钢筋笼、浮桩过长或过短、钢筋笼上浮。

1.2上海地区典型水务建设工程钻孔灌注桩近年检测情况

目前钻孔灌注桩成桩质量检测的主要方法有静载试验、钻芯法、低应变法、高应变法、声波透射法、成孔试验等。上海水务建设工程钻孔灌注桩近年检测情况采用了上海勘测设计研究院有限公司工程检测中心近5年的检测数据，检测成果统计分析见表1。

表1 上海市近5年水务建设工程钻孔灌注桩检测不合格情况

从表1可以看出，近5年钻孔灌注桩检测不合格比例在0~1.1% 之间。通过低应变检测不合格的灌注桩一般均采用钻芯法进行验证，钻芯法的检测结果均验证了低应变的判定结果。不合格的原因主要是在成桩时混凝土的浇筑不连续或塌孔，造成断析，少部分偷工减料，不按设计析长施工。通过以上检测方法的综合运用，可以准确地对缺陷的性质和严重性进行判定，从而控制灌注桩施工质量。

2.上海地区水务建设工程钻孔灌注桩质量通病分析

2.1孔位偏斜现象

上海地区水务建设工程钻孔灌注桩施工与其他建筑工程一样，要想保证其施工质量，必须严格按照事先制定好的方案规划。但是由于地质条件、钻孔设备的不同，钻孔的质量也会或多或少存在一些问题。钻孔的垂直度与设计标准之间存在较大偏差，或是成桩位置与设计位置之间存在偏差，都会导致后期施工的质量出现问题。导致偏斜现象出现的原因主要有以下几个方面：第一是技术方面的影响，设计人员在进行施工标准和方案制定时，没有充分掌握施工区域的地质信息，导致设计出现误差，影响钻孔的精确度；第二是地质方面的问题，当钻孔遇到探头石或大孤石时， 两者接触会导致钻机钻头出现一定程度的偏斜；第三是钻孔位置处于软、硬地质层的交接处，钻探过程中由于受力不均匀，向软土质方向倾斜。

2.2缩径现象

上海地区水务建设工程中钻孔灌注桩出现缩径现象，主要原因第一是土层中的膨胀土遇水后膨胀导致钻孔缩径；第二是钻头焊补不及时，越钻越小，致使下部缩径；第三是混凝土拌和物质量不符合要求，致使混凝土拌和物的流动性差、坍落度小、骨料离析严重等，从而使下落浇混凝土不能充分地置换出桩孔中的护壁泥浆，或是在骨料离析处被护壁泥浆充填了本应由水泥砂浆充填的空间或者中空根本得不到充填，于是形成部分长度缩径；第四是施工措施不当。经现场检测发现，缩颈、空洞主要出现在桩身上部。这是因为冲孔灌注桩混凝土灌注施工到了桩身上部，混凝土自重力降低，自重密实困难，容易形成缩颈和空洞。所以当混凝土浇筑到桩身上部时，应采取降低管外压力，提高混凝土的自重密实作用的有效措施，以免产生缩颈和空洞；第五是施工人员素质差。施工人员素质差（大多数为未经培训的工人），操作不规范，也是造成缩颈不可忽略的原因之一。

2.3断桩、夹泥层现象

第一，由于上海地区水务建设工程钻孔灌注桩建设时导管埋深太浅。水下钻孔灌注桩在灌注过程中，最先灌注的混凝土夹杂着孔底的泥渣，总是处于孔内混凝土的最上端，当导管在混凝土内的埋深<1 m时，上部混凝土在钻孔内的扩散呈卷吸状态，部分混凝土沿钻孔壁上升与上部浮浆混合；当导管埋深>1m时，孔内的混凝土面呈垂直上升状态，没有发现混凝土与上部泥浆的混合现象在施工中，孔内浮浆过多，而导管因为某种原因埋深过浅是造成桩身夹泥的主要原因之一。第二，导管底部提离混凝土面。当混凝土堵管时，为了迫使导管内的混凝土下落，需要把导管提升一定的高度来抖动导管，如果导管底部提离了混凝土面就成为断桩；因操作人员的失误，导管提升过猛而使导管底部提离了混凝土面而造成断桩；计算错误也会将导管底部提离混凝土面造成断桩。第三，发生导管堵塞而将其提出孔外疏通，使灌注中断，后续施工前衔接面处理不当，泥浆沉渣未能完全清除或泛起排出而造成断桩。第四，初灌混凝土的初凝。在深孔和大直径灌注桩中，单桩需要灌入大批量的混凝土，因而灌注时间较长，有时会超过7h、8h或更长，这种情况下，必须考虑首灌混凝土的初凝问题。灌注过程中，由于首批混凝土夹杂着孔底的泥沙，总是浮在混凝土表面，如果灌注时间过长，这部分混凝土就有可能发生初凝，成为壳体。初凝的混凝土会阻碍新鲜混凝土的上升，造成灌注困难。如果上下活动导管，新鲜混凝土就有可能漫过初凝混凝土形成新的灌注面，这部分夹杂着泥沙的初凝混凝土就会被留在桩身之间，成为桩身夹泥缺陷，缺陷严重的成为断桩。灌注过程中塌孔。成孔时护壁差或灌注过程中受到外来机械的扰动等造成塌孔，会使坍塌的块体卡在钢筋笼与孔壁之间造成桩身夹泥，严重的会阻碍混凝土的上升，使混凝土灌注不下去而造成断桩。

3.上海地区水务建设工程钻孔灌注桩质量通病防治建议

3.1孔位偏斜防治技术措施

施工前应先将场地夯实平整，轨道枕木宜均匀着地，安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于20 cm。桩机部件要妥善保养、组装，开钻前要校正桩架的垂直度和水平度。钻孔过程中遇到的孤石如位置较浅，可将其挖出，如位置较深，可用岩芯钻机钻通石块爆破后再行施工。在砂层和粉土层中钻孔时，钻进速度不宜过快。钻孔轻微倾斜可往复扫孔纠正。若桩孔倾斜较严重，应向孔中填入石子和粘土至偏孔处0.5m以上，在消除了导致斜孔的因素后重新钻进，宜慢速提升、下降，反复扫孔矫正，直至桩孔符合要求。

3.2缩径防治技术措施

第一，采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。如出现缩径，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。成孔后及时浇注砼，以防停放时间过长而缩径；第二，经常检查钻头尺寸，发现磨损及时焊补；第三，严格控制混凝土配合比准确称量材料，保证混凝土拌和物质量；第四，采取有效措施，确保混凝土水下浇注质量。灌注混凝土时，保证导管埋入混凝土中的长度不小于1 m；混凝土供应及时，确保混凝土的连续灌注；在孔口斜台处，按规定检测混凝土的坍落度（在正常情况下每15分钟测定一次）并做试块进行容重、抗压强度、抗渗标号、弹性模量等测定，发现异常立即查明原因并进行调整；当混凝土灌注到桩身上部（离孔口5 m左右）时，采用降低孔内浆面，减小管外压力，提高管内混凝土下落冲力利于混凝土的自重密实，甚至可以在管内混凝土无法下落时，拔出导管，掏尽孔内剩余泥浆，凿毛、冲洗已浇混凝土面，再用人工振捣浇注混凝土，确保混凝土浇注质量，避免产生缩颈和空洞；第五，通过教育培训，提高施工人员素质。

3.3断桩防治技术措施

首先，灌注过程中不断测定导管的埋置深度。《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）规定：“导管埋入混凝土深度宜为2～6m”；《公路桥涵施工技术规范》（JTJ41-2000）规定：“在灌注过程中，导管的埋置深度宜控制在2～6m”；《铁路桥涵施工规范》（TB10203-2002）规定：“导管埋入混凝土中的深度不得小于1.0m，并不宜大于3.0m；当桩身较长时，导管埋入混凝土中的深度可适当加大”；其次，每次灌注后应对导管内外进行清洗，灌注前应检查导管情况和混凝土的和易性等，确保灌注过程中不堵管；然后，整个混凝土灌注过程一定要连贯，禁止断续灌注。必要时混凝土中加入适量缓凝剂，延缓混凝土初凝时间。严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求；最后，灌注过程中不要猛烈往复地拔动导管，且埋管深度要符合规范要求，必要时在导管外部下入泥浆管进行循环，确保孔壁稳定。

4.心得体会

钻孔灌注桩施工中工序多，质量控制点多，为避免常见质量通病的出现及保证后期有效防治工作的开展，需紧凑安排施工顺序，按照成孔、钢筋笼加工与吊放、二次清孔、混凝土灌注的顺序施工等才能确保桩身质量；严格控制主要工艺参数：成孔的泥浆指标，钢筋加工及主要尺寸，一次清孔指标、二次清孔指标、混凝土灌注过程指标等。做好预防措施：认真研究场地地质条件、现场施工条件、混凝土搅拌和运输条件等，对于可能出现问题的工序、部位和土层等应做好预防措施。出现问题，应立即采取相应措施、及时处理。

5.结语

钻孔灌注桩作为隐蔽工程，工程质量难以得到控制，促使建筑施工项目组在施工中要严把质量关，并且在施工前要严格审查设计图纸、熟悉地质资料及相关规范，加强施工过程中各个环节控制。对施工过程中出现的问题要及时进行分析、处理，杜绝隐患，从而保证工程质量。

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