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钻孔灌注桩常见施工质量问题及防治措施 摘要： 钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大，因此在各类房屋及桥梁建筑中都得到了广泛的应用。钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。必须防治在钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题，保质、保量地完成桩基施工任务。 关键词： 灌注桩 施工质量 防治措施 钻孔灌注桩包括成孔和成桩两大过程，是项工序环节较多，工艺比较复杂，技术要求较高，工作量较大，并需在一个较短时间内快速完成水下灌注混凝土的隐蔽工程。施工过程控制受人为因素影响较大，稍有疏忽，就难免出现质量病害，造成病桩或断桩等重大质量事故，危及桩基工程的质量。为此，必须以系统工程的观点，推行全面质量管理，明确工序质量标准，建立严格的施工管理和工序质量检查制度，以工序过程控制，来保证成桩质量。在完善施工工艺、提高操作技能的基础上，认真分析成孔、成桩过程常见病害的产生原因，总结研究其预防治理措施，将施工质量病害的影响减至最低限度，高标准、高质量地完成桩基施工任务。1 成孔过程1、 护筒冒水：护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉、护筒倾斜和位移，造成成孔偏斜，甚至无法施工。病因分析：埋设护筒时周围填土不密实；或护筒内水位相差太大；或钻头起落时碰撞。防治措施：埋护筒时，坑底与四周选用最佳含水量的粘土层分层夯实；在护筒适当高度开孔，使护筒内保持有11.5m的水头高度；起落钻头时，防止碰撞护筒。初发现护筒冒水时，可用粘土在四周填实加固，如护筒严重下沉或位移，则应返工重埋。2、 钻进极慢或不进尺：某工地试桩时发现在硬可塑粘土层中钻进极慢，一般都在810h，约占单桩钻进时间的60%70%。病因分析：钻头选型不当，合金刀具安装角度欠妥，刀具切土过浅，钻头配重过轻，钻头被粘土糊满。防治措施：更换或改造钻头，重新安排刀具角度、形状、排列方向，加大配重，加强排渣，降低泥浆比重。3、 桩孔孔壁坍塌：成孔中或成孔后，孔壁不同程度塌落。成孔中，排出的泥浆不断出现气泡，有时护筒内的水位突然下降，均为塌孔的兆头。病因分析：主要是由于土质松散，加之泥浆护壁不好；护筒埋设不好；筒内水位不高；提住钻头钻进，钻头钻速过快，或空钻时间太长，都易引起钻孔下部坍；或成孔后待灌时间和灌注时间过长。防治措施：在松散易坍土层中适当深埋护筒，密实回填土；使用优质泥浆，提高泥浆比重和粘度；升高护筒，终孔后补给泥浆，保持要求的水头高度；保证钢筋笼制作质量，防止变形；吊放时要对准孔位，吊直扶稳，缓缓下沉，防止碰撞孔壁；成孔后，待灌时间一般不应超过3h，并应尽快灌注速度，缩短灌注时间；在钢筋笼未下入孔内情况下，将砂、粘土混合物回填到坍孔深以上12m，或全孔回填并密实后，再用原径钻头和优质泥浆扫孔；在钢筋笼碰孔壁而引起轻微坍塌的情况下，用直径小于钢筋笼内径的钻头以优质泥浆扫孔或用导管清孔。4、 桩孔局部缩径：指局部孔径小于设计孔径。病因分析：泥浆性能欠佳，失水量大，引起塑性土层吸水膨胀，或形成疏松、蜂窝状厚层泥皮；邻桩施工间距和时间间隔不当，土层中应力尚未消散，新孔孔壁软土流变；钻头直径磨损过大。防治措施：采用优质泥浆，控制泥浆比重和粘度，降低失水量；当设计桩距4D时，应跳隔12根桩施工；或新桩孔尽可能在邻桩成桩36h后开钻；选用双导正环保径的笼状钻头；用轻泥浆和足尺寸钻头扫孔；扫通清孔后忙灌注混凝土。 5、桩孔偏移倾斜：成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。病因分析：钻机安装不平，或钻台下有虚土产生下均匀沉陷：桩架不稳，钻杆导架不垂直，钻机磨损，部件松动，护筒埋设偏斜，钻杆弯曲，主动钻杆倾斜，遇旧基础或大弧石等地下障碍物土层软硬不均或基岩倾斜。防治措施：钻机安装周正、水平、稳固，天车前缘切点、转盘中心和护筒中心三点成一线，护筒不偏斜，钻杆不弯曲，主动钻杆保持垂直增添导向架，控制提引水龙头，尽可能采用钻铤加压，清除地下障碍物；除软硬互层采用轻压慢转技术参数外，从软塑粘土层，尤其流塑粘上层和砂层进入硬塑粘土层或从软土层进入基岩时，笼状钻头下端的锥形导向小钻头需改用平底导向小钻头，或者直接用不带导向小钻头的平底钻头钻进；采用沉井、挖孔桩等方式清除地下障碍物：在硬塑粘土层中发生偏斜时，用砂、粘土混合物回填至偏斜处以上12m，待密实后用平底合金钻头轻压慢转纠斜，在基岩面发生倾斜时，。可投入2040mm粒径碎石，略高于偏斜处，冲击密实后用平底合金钻头、牙轮滚刀钻头或平底钢粒钻头纠斜。 6、 孔底沉渣过多：孔底沉淤、残留泥砂过厚，或孔壁泥土塌落在孔底，使沉渣超标。原因分析：泥浆过稀清孔未净；清孔汜浆比重过小或清水置换；钢筋笼吊放未垂直对中碰刮孔壁泥土坍落孔底；或清孔后待灌时间过长，泥健沉淀；或沉渣厚度测量的孔底标高下统一。防治措施：终孔后，钻头提离孔底120cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于30min；清孔采用优质泥浆，控制泥浆比重和粘度下要直接用清水置换，钢筋笼垂直缓放入孔避免碰撞孔壁；清孔完毕立即迅速灌注混凝土；用平底钻头时，沉渣厚度从钻头底部所达到的孔底平面算起；用底部带圆锥的笼头钻头时，沉渣厚度队钻头下端圆锥体高度的中点标高算起。或采用导管二次清孔，冲孔时间以导管内侧量的孔底沉渣厚度达到规范要求为准；提高混凝土初灌时对孔底的冲击力；导管底端距孔底控制在4050cm，初灌混凝土量，必须满足导管底端能埋入混凝土中0.81.3m的要求，利用隔水塞和混凝土冲刷残留沉渣。2、 成桩过程1导管堵塞：灌注过程中，混凝土在导管中不能下落，影响灌注工作顺利进行。病因分析：初灌时隔水塞堵管；粗骨料粒径过大：混凝土坍落度不合要求，和易性、流动性差；拌合不均匀产生离析；导管连接部位和焊缝不密封，发生漏水，管内形成水塞，当管内内混凝上不满而含有空气时，混凝土整斗倾入导管，导致管内形成高压气塞，或气塞挤破管节间密封垫继而导致导管漏水；机械发生故障，导管内混凝土已初凝，增大下落阻力。防治措施：隔水塞直径应与导管内径匹配，能从管内顺利排出隔水胶垫应安装在隔水塞的顶面，先灌储0.20.3m3水泥砂浆，后灌储混凝土，防止骨料卡阻水塞；选用粒径小于25mm的粗骨料，其最大粒径不大于导管内径和钢筋笼主筋最小净距的1/4；严格混凝土配合比，坍落度控制在1622cm，坍落度降低至l5cm的时间，一般下宜小于1h；混凝土拌合均匀搅拌饥拌台时间大于90s，确保导管连接部位焊缝的密封性，导管应在大于0.50.77Mpa下试压时间大于15min而下泄漏，以免在导管内形成水塞：在浇灌过程中，混凝土宜徐徐倒入漏和导管，避免在导管内形成高压气塞；确保机械运转正常，必须有备用搅拌机，必要时，可在混凝土中掺加缓凝剂；采用长杆冲捣，强力抖动导管，或在导管上端安装震动器等方法迫使隔水塞或混凝土下落。如上述方法处理无效，应立即提出导管进行清理，视孔内混凝土情况置新浇灌或接桩处理；当隔水塞堵塞导管时，可将提管时散落在孔底的混凝土拌合物清除，重新下隔水塞浇灌；当孔内混凝土尚未初凝时，尽决清理导管，重新下至混凝土面，开泵冲洗浮浆后，重新下隔水塞浇灌。隔水塞冲出后，尽可能将导管向下插入原先浇灌的混凝土内，原位上下串插导管，使混凝土混合密实，再继续浇灌；当混凝土已初凝后，可用较钢筋笼直径稍小的钻头钻进至原先导管的底端埋置深度，重新清孔，最好增加一节较小直径的钢筋笼埋入新孔，按正常程序浇灌混凝土。2、钢筋笼上浮或下沉：系指钢筋笼的位置高于或低于设汁位置的现象。上浮较大时，降低了桩体抗水平剪切能力；下沉过多，给土建施工带来麻烦和损失。病因分析：钢筋笼放置初始位置过高或过低；混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大(6m以上)钢筋笼被混凝土顶托上浮；导管掩埋过长，提升时易摇晃，难以对准笼的中心，易发生挂笼现象；导管提升过猛，混凝土下沉太快，瞬时反冲力使钢筋笼上浮；钢筋笼制作质量不佳，或吊装下当而变形；或桩孔倾斜，钢筋笼随之而变形，增加了混凝土上升阻力；笼底钢筋向内弯折沟挂导管；钢筋笼与孔口固定不牢，在自重及受压时将铁丝拉长而下沉；或钢筋笼自重大轻，被混凝土顶起。防治措施：钢筋笼放置初始位置准确无误，并与孔口固定牢固；为防止铁丝拉长下沉或顶住上升力，可采用吊筋加套管等方法顶住钢筋笼上口；加快浇灌速度，缩短浇灌时间，或添加缓凝剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小；混凝上陷近笼底时，控制导管埋深1.52m，尽量减少串插导管，改用转动导管密实混凝土；每浇灌一斗混凝土，检查一次埋深，勤测深，勤拆管，直到钢筋笼埋牢后恢复正常埋置深度；钢筋笼制作平直下变形，主筋底端可适当向外弯折，井增加封底箍筋：导管对中桩孔，导管接头处套装锥形活动护罩或加密焊接防护斜筋；导管正常埋置深度一般控制在24m，最大不超过而6m，便于转动移位；钢筋笼上升时，停止浇灌混凝土检查埋管深度，拆除部分导管，保持埋管l.52m，导管钩挂钢筋笼时，要下降导管转动移位脱钩后上提。3、串桩：指灌注的混凝土跑到另一桩孔内的现象串桩不仅增加待灌桩孔内沉渣厚度且下易消除，增加成孔难度，还大量增加混凝上用量，造成浪费井影响施工进度，孔斜过大不仅降低了桩的承载力，在受力后桩身还可能被剪断。病因分析：开挖旧基础钢筋混凝土土梁或石板时，造成桩位在浅部连通；遇抽水渗井时，由于渗井被大量淤泥质杂物充填，井周土质松散，致使一定范围桩位连通，孔距过小，土层软弱、松散，在混凝土冲力作用下，通过侧向挤压使混凝土侵入到相邻桩孔中；孔斜过大或塌孔严重未及时处理，使深部桩位相连。防治措施：若桩体上部连通，当灌注至连通部位，先排开返出的泥水，同时在连通部位加保护圈，以防泥水及混凝土进入另一桩孔内，而引起塌孔或增加孔内沉渣量，向渗井中下水泥套管，边钻进边下套管，藉以确保施工进度和成桩质量。4、桩长与设计不符：指桩长大于或小于厩设计桩长的现象。桩长过大，需破碎，影响后续土建工作，桩长过小，簧开挖补桩，既降低桩体强度，又影响施工进度。病因分析：计算的设计标高有误，监测混凝土面深底不准；末次混凝土灌注量不合理。防治措施：当同一场地有几种不同桩长时，应分别计算它的设计标高井画出桩位设计标高示意图，为准确控制钻孔深度，应在桩架或桩管上作出控制深度的标尺，灌注前应准确丈量钻孔深度和孔底沉渣厚度，灌注过程中，要随时测量钻孔内的混疑土面标高，记录导管长度和已灌注的混凝土数量校核混凝土面高度是否同计算的高度相符，当混凝土灌注到设计的桩顶标高以下约1m时要计算还要灌注的混凝土数量井应将导管内的混凝土量估计在内。 5、桩顶段砼质量差：指桩顶上部混凝土疏松、夹泥、断裂等质量问题上部桩身由于缺乏压力，与桩周土接触应力低，而受荷时桩身上部荷载应力最大，因此桩身破坏最易在上部发生。病因分析：没有勤测混疑土面预加的灌注混凝土高度不足，上部压力小，混凝土密度低；导管内混凝土高度减少，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大，混凝土升顶困难，甚至与泥浆、浮浆接触掺混，造成夹泥、疏松、离析；导管缩短，重量减轻，导管上下串插图难，或串插程度不够；护筒起拔过猛，或起拨护筒不垂直，使护筒粘带未初凝的混凝土，导致混凝土抗拉强度低而掺入泥浆，形成夹泥或断裂面。防治措施：勤测混凝土面井在桩顶设计标高以上加灌一定高度的混凝土，其最小高度不宜小于桩长的5%，且不小于2m，以保证设计标高以下的混凝土符合设计要求，孔口加水稀释渣浆，冲出部分稠浆，减小泥浆比重；导管重量减轻时，可以改为人工左右转动导管加压串插密实混凝土，护筒吊绳要周正，起拔护筒要稳、慢，混凝土疏松、夹泥、断裂、可采用压浆补强或朴桩。6、断桩：混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥土充填的间断桩。影响丁桩身的整体性，降低了桩体强度和承载力，以致不能满足设计要求。病因分析：坍落度损失大的配方和浇灌过程不连续是造成断桩的重要原因；灌注过程中发生埋管、卡管及其他一些情况都将造成断桩。埋管：导管在混凝土中掩埋过长，钢筋笼变形，灌注时间过长，混凝土已初凝，内阻力倍增长，导管被卡死在混凝土内，法兰盘顶住钢筋笼下端，由于孔斜大，笼与孔壁壁摩阻力过大，加上笼内已有一定高度的混凝土导管无法提升。卡管：骨料级配不合理，含有大粒径的卵石、漂砾；混凝土出拌合机时间或运输路程过长，巳产生离析或局部初凝现象而直接用于灌注；导管密封不良，局部漏水。其他情况：导管下端距孔底过远，初灌混凝土量不足，导管未被混凝土掩埋，监测失误，导管提升过高露出混凝土面；混凝土配比失误，耐压强度不足；沉渣厚度过大桩身受力后沉降量增大，导管提升过猛，孔壁土受冲击脱落，猛放时进入混凝土内。防治措施：按有关规范要求，通过计算和试配确定混凝土配合比，混凝土应具良好的和易性和流动度，坍落度损失应能满足灌注要求，初凝时间应为正常灌注时间的2倍；要求灌注过程连续，快速、防止出现上述埋管、卡管及其他情况。 7、孔壁坍陷 钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍陷迹象。 造成原因：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。 防治措施：在松散易坍的土层中，适当埋深护筒，用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，保持护筒内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。成孔后，待灌时间一般不应大于3小时，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。 8、钻孔偏斜 成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。 造成原因：钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致；地面软弱或软硬不均匀；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。防治措施：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20cm。在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，钻速要打慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土，如纠正无效，应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，重新钻进。 三、桩基础水下混凝土施工中的质量控制措施及方法 1、为防止导管接头与导管漏水，施工中我们通过严格的事前、事中、事后控制，保证导管制作及具备以下条件：（1）足够的抗拉强度，能承受其自重和盛满混凝土的重量。（2）各节的安装接头所用的胶热及法兰的对接位置，预先试拼并作好标记，按插导管时须按试拼时的状态对号拦装，所有的法兰盘接头均须垫入5-7毫米厚的橡胶垫圈，安放时须对正放平，拧紧螺栓，严防漏水。（3）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。（4）最下端一节导管长度要长一些，一般为4米，其底端不得带法兰盘，以便在混凝土内。每节导管的长度要整齐统一，便于丈量长度，并作出标记和记录。（5）导管使用前做好水密性试验。导管不要埋入混凝土过深，严格控制混凝土配合