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钻孔灌注桩常见质量缺陷的所致成因与应对举措

发表时间：2020/8/24 来源：《基层建设》2020年第10期作者：刘余飞1 王海伟2

[导读] 摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，我国城市化进程在不断加快，作为公路、桥梁、房屋建筑以及水工建筑物的“根”与“足”，桩基部分存有桩心偏位、倾斜过量、沉降超限、断桩、缩扩孔等质量缺陷，不单单只决定着成桩质量，还会对整个建筑物受力体系带来直接且关键影响。

        1.山东省基础工程公司山东济南 250013;2.山东大禹水务建设集团有限公司山东济南 250013
        摘要：随着我国经济在快速发展，社会在不断进步，我国城市化进程在不断加快，作为公路、桥梁、房屋建筑以及水工建筑物的“根”与“足”，桩基部分存有桩心偏位、倾斜过量、沉降超限、断桩、缩扩孔等质量缺陷，不单单只决定着成桩质量，还会对整个建筑物受力体系带来直接且关键影响。对此，本文结合笔者大量公路、桥梁、房屋建筑以及水利工程桩基施工实践经验，就钻孔灌注桩各类常见质量缺陷的诸多所致成因予以了相应剖析，并与之对应的提出了具体的防范应对举措，以期可以为广大桩基施工同人在开展钻孔灌注桩的现场施工时有所借鉴价值。
        关键词：钻孔灌注桩；质量缺陷；所致成因；应对举措
        引言
        钻孔灌注桩是指在施工现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基中成孔，并在孔内放置钢筋笼、灌注混凝土形成的桩。由于其施工简单、能适应各种地质条件，且能穿越各种复杂地层，在公路、桥梁、房屋建筑以及水利工程中被广泛应用。但由于成桩环节多，施工中易出现各种质量问题，如孔壁坍陷、缩径、孔径偏斜、钢筋笼上浮、断桩等。项目管理人员必须高度重视以上问题，通过分析原因，提出防治措施，避免质量事故，确保成桩质量。
        1钻孔灌注桩常见质量缺陷的所致成因
        1.1桩心偏位所致成因
        桥梁、房屋建筑以及水工建筑物等承台下方各桩基的竖向应力值相等，且上承结构自重及行车等的反向荷载平均分摊至每根桩基，如若桩心出现偏位就会导致下方桩基受力不均，从而致使某根桩基因荷载超限而出现断桩、沉降，并对整个建筑物的强度及稳定性造成威胁。而造成桩基桩心偏位的成因众多，主要表现为：桩位放样时对图纸解读不透彻、计算失误或仪器未整平、数据输入错误、放样保护不到位而出现移动等均会导致实际桩心与设计出现偏差，进而致使桩心出现偏位；或是钻机选型不当、钻进参数设置不当、护筒不规范埋设、钢筋笼偏位等一系列不规范操作均有可能会致使桩心偏位超限。
        1.2钢筋笼上浮
        在钻孔灌注桩施工过程中，灌注混凝土时钢筋笼上浮现象很常见。灌注混凝土过程中发生钢筋笼上浮将很难纠正，因此需要分析上浮的原因，采取有效措施尽量减少和避免钢筋笼上浮事故发生。其主要原因：（1）混凝土具有流变特性，灌注初期由于导管底口在混凝土内埋深不够，灌注速度过快将使混凝土上升时产生的上冲力大幅增加，很容易造成钢筋笼上浮。（2）钢筋笼上部吊筋在护筒口未固定牢，在提升导管的过程中，导管刮碰钢筋笼导致钢筋笼上浮。（3）当钢筋笼在导口以下有足够埋深后，应适当加快混凝土灌注速度，由于初灌混凝土一直处于已灌混凝土上部，灌注时间过长，混凝土流动性就会变差，黏聚力增加，如果超过混凝土的初凝时间，上部混凝土就会出现凝固。当凝结的混凝土与钢筋笼之间产生一定的黏结力后，继续灌注混凝土有可能导致钢筋笼上浮。（4）泥浆密度偏小，灌注时掉落的悬浮沙粒会铺在混凝土上面，产生密实砂层。随着混凝土面上升到钢筋笼底部时，钢筋笼会被托起。
        1.3钻孔作业施工质量问题
        桩机在钻孔作业过程中，易出现塌孔、缩孔及垂直度偏大等问题，如不加强钻孔过程的控制，如控制泥浆比重、钻进速度、垂直度检查等，将直接造成塌孔和废桩。

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        2应对举措
        2.1桩心偏位应对举措
        首先，施工项目部在收到来自设计方的图纸后，应及时组织一线施工技术人员对图纸予以细致解读，并结合施工现场实际情况开展图纸会审，同时，测量人员在测量放样、仪器整平、桩位计算等环节务须细心审慎，严格依照放样的相关操作规范要求开展相应放样作业，并落实“二次复核制”，有效避免因测量放样错误而导致的桩心出现偏位；其次，钻机型号选择、参数设置等应结合施工现场钻孔灌注桩实际、地质勘察结果、设计图纸等予以全面综合考量，并在钻机就位后对桩位放样点予以二次复核，以确保钻机能够精准就位；另外，在钢筋笼就位后应及时对偏位情况进行复核，并对存在偏差的情况予以调整、固定，防止钢筋笼出现移位，且混凝土灌注靠近至钢筋笼时应放慢浇筑速度，且在浇筑至钢筋笼2m以上位置时再以正常速度浇筑，进而有效避免钢筋笼因浇筑时顶推力而出现上浮、移位。
        2.2塌孔的控制
        钻孔过程中出现的钻进速度过快、砂层泥浆护壁强度不够、清孔时出现孔底负压等原因造成的塌孔可以采取以下措施进行控制：（１）在填土层，采用埋深钢护筒，提高泥浆的比重和黏度的方式；（２）施钻砂层、圆砾层时，降低钻进和钻斗的升降速度，提高泥浆的比重和黏度，观察前后两斗的出渣量和出渣速度，判定其是否存在塌孔，若出现变化，及时调整泥浆的比重和黏度，对塌孔段进行慢速扫孔；（３）二次清孔时，孔底再次出现负压时，由于桩长均较长，泥浆补充不及时形成水头差和泥浆对孔壁的冲刷，砂层、圆砾层均存在塌孔，对此可以采取以下措施：（１）降低泵吸力，加大泥浆泵功率并及时补充泥浆；（２）采用正循环清孔。钻孔过程中，除了复核钻杆是不弯曲的外，还需根据不同地层采用不同的钻进速度、调配不同的泥浆。在钢筋笼吊装时，防止其变形，安放时避免碰撞孔壁，尽可能地缩短钢筋笼的接长时间，二次清孔后，按规范检查合格后及时灌注混凝土。为了预防孔壁坍塌、废桩事故，施工人员应当用吊车吊起钢筋笼或探孔器，垂直、稳定地将其吊放到钻孔内，以免碰坏孔壁。应当注意的是：用于孔口固定吊筋的横担不能直接放在护筒上，而应放在枕木上，否则会导致护筒倾斜，进而导致孔壁坍塌。此外，泥浆的密度、ｐＨ值、黏度、含砂率不合格也会导致孔壁坍塌或钻孔缩颈，故应每２ｈ检测一次。泥浆面亦应始终不低于护筒底部，进而保持孔壁稳定。
        2.3泥浆
        在钻孔灌注桩的施工中，无论对于成孔质量还是成桩承受荷载的能力，泥浆都是极其重要的因素，影响钻孔桩泥浆的性能指标主要是比重和粘度。若泥浆过稀时，形成不了护壁泥膜或者形成的泥皮粘附力较差，易脱落，导致孔壁稳定性差，并易产生缩颈或塌孔，并且携渣能力也不够。若泥浆过稠、含砂率高，比重大，则孔壁会形成一层厚厚的泥皮，泥皮大，将会减小桩径，大大降低侧摩阻力。如果稠浆粘附在钢筋笼上，导致钢筋与混凝土的握裹力降低。或者泥浆比重过大，使得混凝土水下灌注阻力增大，降低混凝土的流动半径，使得混凝土骨料大部分堆积在桩芯部位，而钢筋笼外几乎无骨料，不仅桩身质量不好且影响桩的侧摩阻力。
        2.4钻孔作业施工质量问题防控措施
        钻孔作业前首先埋设护筒，可采用6mm以上钢板卷制的钢护筒，用挖坑埋法埋设护筒。护筒的内径比钻孔桩设计直径大20cm。埋设护筒后，坑底及四周用黏土夯填密实。护筒底部穿过杂填土层，埋入原土深度0.2m以上，护筒顶高出地面0.3m以上。然后制备泥浆，泥浆采用优质黏土和水拌和而成，必要时掺入一定比例的外加剂，使制备的泥浆满足性能和技术指标要求。
        结语
        钻孔灌注桩的成孔、浇灌工艺较为繁复，以致其成桩质量可否如期达标往往易受各方因素的共同影响，任一细节的把控不当均极易导致出现相应质量缺陷进而影响到桥梁、房屋建筑以及水工建筑物结构的安稳性。对此，全数参建人员务须恪尽职守、严加把控、紧抓细节、防治两手抓，力保所浇桩基“全Ⅰ类”。
        参考文献:
        [1]虞海,张其刚,张其分.公路工程中桥梁钻孔灌注桩施工质量缺陷及处理方法[J].黑龙江交通科技,2016(11):122~123.
        [2]贾艳杰.公路桥梁钻孔灌注桩施工主要质量缺陷及处理方法[J].交通世界,2013(10):228~229.
        [3]彭先进.高速公路桥梁钻孔灌注桩质量检测及缺陷处理[J].佳木斯职业学院学报,2019(4):258+260.