钻孔灌注桩桩头渗水原因分析及预防措施

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【摘要】钻孔灌注桩桩头渗水将会对建筑物地层造成渗水隐患，本文通过多方面对钻孔灌注桩桩芯渗水的原因进行分析，提出预防措施，减轻或消除这一隐患，提高钻孔灌注桩的质量。

【关键词】基础；钻孔灌注桩；水下灌注混凝土；桩头渗水；原因分析

【中图分类号】TU【文献标识码】A

【文章编号】1007-4309（2011）03-0053-1.5

近年来我国的高层建筑迅猛发展，对地基承载力的要求越来越高，桩基础工程技术得到了迅速发展，基础形式一般采取钻孔灌注桩基础，但灌注桩桩头渗水将会对建筑物底层造成渗水隐患，如果不进行相应处理将会造成建筑物永久性渗水无法弥补，所以桩头渗水问题应该引起高度重视，而且一旦出现桩头渗水情况后必须采取有效的措施进行处理。

一、工程概况

（一）工程概况

工程位于山东省东营市胜利油田，总建筑面积约为60018.64m2，设计标高±0.00相当于黄海高程5.800米。楼房总长128.6米，宽57米，由裙房和主楼两部分组成，裙房为框架结构，主楼为框架剪力墙结构；裙房四层，长约71.6米，宽54.8米，总高度为23.1米，主楼23层，长约57米，宽约23米，总高度为96.9米，裙房和主楼设一个一层地下室，地下室埋深-5.80米；地面标高-0.20米。混凝土为C35水下混凝土，抗渗等级P8。

本工程采用泥浆护壁钻孔灌注桩后注浆工艺，钻孔灌注桩桩端持力层为粉砂层和细砂层，桩身混凝土强度等级均为水下C35。

总桩数433棵，裙房部分：ZKZ1桩：桩径600mm，桩长42m，共244棵；ZKZ1a桩：桩径600mm，桩长46m，共35棵；主楼部分：ZKZ2桩：桩径800mm，桩长47m，共111棵；ZKZ3桩：桩径1000mm，桩长65m，共43棵。试桩8棵，锚桩28棵。

（二）截桩方式

本工程空孔距离较大，开槽后从桩顶设计标高至地面桩头浮浆长约8m，基坑开挖进度按三层分层开挖并进行截桩，第一层深度3m，第二层深度3m，第三层2m，上两层使用小型破碎锤在层界处破碎出断裂面然后用破碎机截断，最后一层使用人工用风镐进行破碎切断处理。

（三）桩头渗水情况

垫层全部打好后发现个别桩头渗水，桩头渗水全部发生在主楼桩头上，共12棵桩，直径1000cm桩9棵，直径800cm桩3棵。渗水情况表现为桩芯轻微积水与桩头周围潮湿。渗水特点为以大直径桩为主，且渗水情况呈逐日递增趋势。

二、桩头渗水原因分析

（一）截桩方法原因

由于桩头浮浆使用破碎锤进行破碎并截断，破碎振动可能会使桩与桩周土产生轻微缝隙，且由于最后一节截断处距离桩顶较近，频繁振动使桩顶处混凝土内部产生轻微毛细缝隙，对桩周土壤中水分进行吸收，造成渗水现象。

（二）导管法灌注水下混凝土操作原因

钻孔灌注桩水下灌注的混凝土是高含水量、高灰量、高含气率、高流动、粗细骨料粒径差较小、自密实的混凝土。由于高含水量，这种混凝土在灌注、凝结过程中要产生大量泌水。混凝土在凝结、固化时的泌水不仅从混凝土内部向上进行，它也沿导管壁、孔壁发生的泌水，却又是混凝土向上运动，减少阻力的剂。从混凝土施工的角度看，这又是必不可少的。混凝土中的水分一部分向地层中渗透，一部分被蒸发，还有一部分在混凝土中形成水囊。水囊中的水分在混凝土凝结、硬化过程中被吸收，造成大大小小的空洞，形成了各种微裂隙、裂隙。混凝土中水分消散的这些通道，也是混凝土凝结后渗水的各种通道。

由于水下混凝土的强度较高，因此其中的水泥用量也较高，这种混凝土在灌注、凝结过程中要产生大量水化热。其内部温度不断上升，在混凝土表面和内部引起拉应力，当拉应力超过混凝土的极限拉应力时，就会在混凝土内部产生大量裂隙。

混凝土在制作搅拌时会混入一部分空气，灌注混凝土过程中也会混入一部分空气，这些气体一部分最终还会逸出混凝土面，一部分则停滞在粗骨料、钢筋处。这些气体在混凝土中亦要形成裂隙或空洞。

在钻孔灌注桩灌注施工中，混凝土从开始搅拌时就开始其凝结、固化过程。这一过程一直延续到混凝土初凝后一个相当长的时间。二钻孔灌注桩水下混凝土灌注工作，是一个有时间差的连续过程。理论上讲，最先进行灌注混凝土分布在桩身的中上部。实际施工中，伴随着灌注导管的分节起拔、拆卸，后续灌注的混凝土是分布在桩身的不同部位。尽管如此，正常情况下，最先或较早进行灌注的过程中，最早开始其凝结、固化过程。如果施工时不注意导管分节起拔、拆卸长度的合理性，先灌注部分的混凝土就得不到后续混凝土的置换、搅拌。混凝土的凝结、固化过程就得不到顺利进行。其结果是最先或最早进行灌注的混凝土与最后灌注的混凝土形成一个交界面。这个交界面也是泌水的通道，先灌注混凝土的泌水将沿着这一通道向后灌注混凝土上中进行，所泌水分将带走部分后灌注混凝土的水泥，从而造成桩芯部分混凝土密实度降低。导管灌注法水下混凝土时由混凝土柱的高度决定其灌注压力的，最后灌注的混凝土其灌注压力最小，如果管外混凝土压力高于管内混凝土，则在拔管时浮浆、泥浆，泥皮等会涌入后灌注混凝土中，致使桩芯部位混凝土较其他部位更为松散，软弱，埋管长度较大的灌注桩，经常可以看到桩芯部位，有一个与导管直径基本相同的原型薄弱部分。因此最先或较早进行灌注的混凝土与最后灌注的混凝土形成的交界面，是造成桩芯渗水的直接原因。

（三）降水原因

本基坑工程采用降水井井点降水，由于基坑降水使基坑内外产生水位差，在水头压力作用下基坑内的水通过桩壁及毛细缝隙挤压上来，为桩头渗水提供了间接保障。

三、桩头渗水预防措施

桩芯渗水的直接原因是钻孔灌注桩水下混凝土灌注工作，是一个有时间差的连续过程，最先或较早进行灌注的混凝土与最后灌注的混凝土容易形成界面，进而形成桩芯渗水通道。从理论上讲，钻孔灌注桩施工，特别在超长桩施工中要完全避免这一现象是不可能的。但施工中合理控制施工参数、施工速度等可尽量减轻这一现象。

钻孔灌注桩施工中，最先或较早进行灌注的混凝土与最后灌注的混凝土之所以形成交界面，是因为最先或较早进行灌注的混凝土最先开始凝结、固化，如果在钻孔灌注桩施工中能对这部分混凝土进行重新搅拌、或用后灌注的混凝土进行部分置换，都会延缓这部分混凝土的凝结、固化。从而消弱新旧混凝土界面的形成，进而减轻桩芯渗水。所以合理安排灌注导管的起拔位置、长度、时间、是至关重要的，导管下口的位置尽量处于混凝土面下较近处，使后续灌注的混凝土能对先灌注的混凝土进行搅动、置换，将会十分有效的延缓先灌注混凝土的凝结和固化，从而较少桩芯渗水现象。桩芯之所以渗水，是因为桩体要渗水，桩体渗水是因为桩体混凝土中存在一定量的裂隙、孔隙、空洞等软弱结构面。为了较少桩体中的裂隙、孔隙、空洞等软弱结构面，水下混凝土搅拌时可添加10%-12%UEA膨胀剂，这样混凝土在凝结过程中，膨胀材料的结晶体会大量充填混凝土的裂隙、孔隙、空洞等软弱结构面，从而杜绝地下流通道，减少桩体渗水现象，进而减少桩头渗水。

四、桩头渗水的补救措施

如果桩头渗水非常严重，应在截桩、接桩、承台施工时，采用高标号混凝土或防水混凝土进行接桩。以防止渗水对上部混凝土的影响。也可以采用膨胀水下混凝土灌注或钻孔桩上部压浆封闭的等方法进行处理。该补救工艺在山东胜利油田中心医院综合病房楼桩基工程、东营尚东水润综合楼桩基工程、东营时代家园商务楼桩基等工程应用中证明操作方便，成本低且效果不错。

五、结语

桩头渗水，是桩体渗水所造成。由于导管法灌注水下混凝土的特点所决定，桩体混凝土中存在一定量的裂隙、孔隙、空洞等软弱结构面，起到了导水通道作用。一般钻孔灌注桩桩芯渗水现象过一段时间会自动停止，对桩的质量不会造成大的影响，可以通过控制埋管深度、施工进度、采用膨胀水下混凝土等措施，减少钻孔灌注桩桩芯渗水现象。如果是地下承压水、裂隙水引起的涌水、渗水等现象或水量较大时，必须采取堵漏和其他补救措施。

【作者简介】侯云波（1968 ）：男，山东东营人，胜利油田胜利工程建设（集团）有限责任公司。从事岩土工程施工。雷虎：胜利油田胜利工程建设（集团）有限责任公司。孙少彬：胜利油田胜利工程建设（集团）有限责任公司。