谈钻孔灌注桩质量控制及故障处理
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摘要：钻孔灌注桩以其承载力大、造价低、适用于各种土质、能制成较大直径和各种长度桩的特点，越来越广泛地运用于桥梁和高层建筑的基础。本文主要讨论了施工过程中钻孔灌注桩的质量控制要点。
关键词：钻孔灌注桩；质量控制；故障处理
中图分类号：U443.15+4 文献标识号：A 文章编号：2306-1499（2013）01-0056-2
1．引言
钻孔灌注桩作为目前高层建筑中较为普遍使用的桩基础类型之一，存在着单桩承载力大、施工成本低、适应不同的地质条件且对作业场地周边环境影响较小等诸多优点，但因其施工工艺复杂、施工程序繁琐，给施工质量控制管理带来一定的难度，若其施工质量控制的不好，则会产生孔壁坍塌、桩孔偏斜、缩颈、桩身夹泥或断桩等质量问题，严重影响了桩的承载力。为此，在现场施工过程中必须抓住关键环节、严把质量关，加强组织管理，有针对性的及时进行调整控制，才能确保工程质量。
2.孔灌注桩的质量控制
2.1钻孔前的质量控制
如果钻孔是在陆地上进行的，则一般采用挖坑法，比较简单易行；如果钻孔在水上进行，则护筒埋设采用锤击打入的方法，比较快捷稳妥，前提条件是均要在护筒上口作好桩中心标记，以便钻机对中。钻孔对中过程中，比较易忽视的就是钻机底座的水平问题，这在一般成套设备中因为有液压调整装置，问题不大，只要注意就行了；而在自制的钻孔设备中，由于没有水平调整装置，再加上有时在水上搭设平台，平台本身即与水平面不平行，致使钻杆夹具无法保持水平，引起钻杆的不垂直，从而影响灌注桩的垂直性。尽管此时钻头中心与护筒所标设的桩中心重合，而实则桩位已偏斜。因此在对位及钻孔过程中，均应观测调整钻机的水平和垂直度。
2.2钻孔过程中的质量控制
首先应根据孔位所在的地质情况、选用的钻机型号和性能，选择合适的钻锥。在钻孔过程中，应采取减压钻进，孔底承受的钻压不超过钻杆、钻锥和压块重量之和的60%，以避免和减少斜孔、弯孔和扩孔现象。应注意钻孔的连续性。因故停钻时，应将潜水钻机及钻锥提升至孔外以防埋钻。发现异常情况，如塌孔、进尺异常等问题，应仔细观察分析，查明原因和位置，及时与监理、设计单位取得联系，采用相应的对策。掉钻落物应及时打捞，以免被泥沙埋没，影响继续钻孔。
2.3成孔后的质量控制
在钻孔到位后，要做到的第一步就是清孔。若是钻机钻孔的，应注意提升钻锥20～30cm后继续循环。可用相对密度较低的泥浆或清水压入清孔，具体应视实际情况而定。如地下水位高时，地层容易坍塌，泥浆相对密度可大些，但过大会造成混凝土顶升困难，特别要注意的是避免泥浆比重上下不一的情况。清孔过程中应注意保持水头，经常检测泥浆指标，一旦达标，迅速起钻。可用直径比设计桩径小5cm钢筋圆圈放入孔内验收桩径，然后下钢筋笼，尽可能缩短浇筑前的操作时间，减少沉淀量。将制作好的钢筋笼下放时，应保证钢筋笼的焊接质量，成笼圆直。应选派经验丰富、技术熟练的人员操作，为节省时间，可两名人员同时操作。要求严格按图施工制作，包括钢筋的数量、钢筋笼的加强箍，这样才能保证下放时不变形。
2.4浇筑前的质量控制
首先是材料的准备工作。包括黄砂的过筛、去除各种杂质、石子的冲洗等等。其次就是对各项操作机械进行检查，包括搅拌机的试运转，如果是翻斗车运输则还应检查翻斗车的性能，运料，如果是爬梯还应检查爬梯的牢固、顺滑程度。笔者就曾经经历过翻斗车无法倒料，引起浇筑过程中，因爬梯上爬斗不顺滑倾覆，导致爬梯扭曲，浇筑工作中断的事故。导管在每次浇筑卸管后即冲刷干净。浇筑前的连接应分清编号及长度，以免影响计量埋深值。由于混凝土在泥浆中灌注和养护，混凝土的操作配合比应在保证设计强度前提下再加上一个保证率。
2.5浇筑过程中的质量控制
根据经验，首批混凝土除数量满足埋深要求外，可适当增加一点水泥量及含砂量，以保证其和易性和流动性，使以后浇入的混凝土容易顶升；若首批混凝土的初凝时间早于灌注全部混凝土所需的时间，则首批混凝土中还得掺入缓凝剂。经常检测混凝土的坍落度，并使之控制在18～20cm的范围内。浇筑过程中，最重要的就是控制导管的埋深，《规范》要求深度在2-6m的范围内。埋深过小会使管外混凝土面上的泥浆卷入混凝土形成夹泥；过大则使混凝土不易流出顶升，还可造成桩外周的混凝土出现骨料离析和空洞，减小桩的有效直径；亦可造成近导管处混凝土面高，远导管处混凝土面低，从而混凝土先顶升再水平扩散，出现死角区，使泥浆和混凝土混合物填实在死角区，造成钢筋的握裹力不足。
当灌注将至设计位置时，由于导管外泥浆稠度增大，混凝土顶升困难，可用水冲法稀释泥浆，提高灌注落差，并适当加大埋深，因为此时泥砂、部分拌和物及被首批混凝土翻上来的沉淀物等杂物均落在混凝土的上面，测深无法反映混凝土顶面高度，容易造成误测，致使过早停浇。所以，《规范》规定桩顶标高应预加上0.5～1.0m的高度，以后再开挖基坑后凿除质量不高的一部分桩头。
3.孔灌注桩质量问题的故障排除
钻孔过程中的坍孔、卡管、掉物等故障，可分别采用回填重钻、淤泥吸拔、叉钩打捞等方法，只要工前认真检查，有的故障可避免。下面重点谈谈浇筑过程中出现的故障及处理方法。
3.1卡管
原因不外乎有：混凝土和易性、流动性差造成离析，各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在管中停留时间过长而卡管，导管进水造成混凝土离析等。排除的办法有：（1）锤击导管法兰，吊绳上下抖动等兼可疏通。个别严重的，也可安装附着式振动器，但最好在一开始就采用，其害处是振动可疏通，同样也可使混凝土离析。（2）若卡管位置在地面以下不多远者，可用25mm以上的钢筋冲捣。（3）在导管外加焊铁板，利用导管下落时铁板与其它卡座的撞击振动疏通。（4）导管进水，能在导管中听到“嘶嘶”的水流声，此时应迅速查明漏水的位置，在埋深允许的情况下，尽量将其埋在混凝土中。否则，应提升导管，处理好漏水以后，设置隔水栓重下导管，重新浇筑，所以应率先做好水密试验。
3.2导管进水
原因有：首灌混凝土量不足或导管口提升过高以至无埋深；误测导致导管提升至混凝土面外，其基本现象为导管中会重新充水，孔内水位明显下降。其解决办法为：（1）如果是第一种原因造成的进水，可用导管作为吸管，用空管吸泥方法将孔内混凝土吸出，重新灌注。（2）第二种原因则可采用重插法。即重新插入混凝土中，用泥浆泵抽出管内的泥浆，再重新浇灌混凝土。其前提条件是表面混凝土没初凝，若超过初凝时间则作为废桩。若没埋深，但导管内有混凝土面而没进水，则插入重浇，但有可能造成夹层，应注意测试。（3）若导管已离桩顶不远时进水，可在以后基础开挖中埋入护筒，清除沉渣及软弱混凝土层，安装同样直径的模板，浇筑混凝土至设计标高。
3.3导管拔断或拔不出
原因有埋深过大，时间长后造成混凝土初凝，引起摩阻力过大，螺栓拧紧力矩不足。处理办法有：（1）加强测深，控制埋深。（2）若导管断在混凝土中，则继续浇筑，权当加入钢筋；若导管断在混凝土外，则采用重插法，设置隔水栓，重下导管重新浇筑，前提同样是混凝土未初凝。（3）若用上述方法处理无效时，应及时将导管拔出，将已灌的混凝土吸出，抽出钢筋笼，重新清孔，下钢筋笼，下混凝土，再无法处理时，只能按废桩对待。
3.4补桩
由于桥梁上桩位可选择的余地不大，《规范》要求桩径中心距在承台底面处不得小于桩径的1.5倍。因此，废桩情况应绝对避免，实在无法避免，只得采用补桩的方法。补桩分两种：（1）原桩位上补。此时可采用反循环钻机除去钻锥，泥浆泵将泥渣及混凝土渣吸排出去，并短时可采用清水清孔，在钻头上焊接十字钢钢骨架对原桩顶面捣刮，然后下导管继续浇筑，以后加强检测。（2）原桩位报废。一般要补对称两根，且无桩位，常采用原桩位上补一根，旁边再浇一根的方法，但这种方法必须经设计部门认可。另外，断桩位置越上越危险，因此补桩时应充分考虑这个因素。
4.结束语
由于钻孔灌注桩的施工技术复杂、工艺流程相互衔接紧密，且多在水下及地下进行，影响施工因素较多，很容易出现各种质量缺陷，如蜂窝、空洞、夹泥断桩和缩径等，影响桩身的完整性和单桩的承载能力。为避免出现质量事故，应对钻孔灌注桩施工过程进行严格的质量控制，主要是对成孔质量、钢筋笼质量和砼灌注质量的控制，以确保工程质量和施工进度。