钻孔灌注桩基础质量控制及缺陷防治处理
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摘要：介绍混凝土灌注桩在施工过程中的质量保证措施，并就实际施工中出现的混凝土灌注桩缺陷及防治措施进行阐述，以提高混凝土灌注桩的施工质量
随着我国交通基础设施建设的快速发展，钻孔灌注桩作为一种基础形式以低噪音、小震动、无挤土、对周围环境及邻近建筑物影响小、适应各种地质条件等优点 ,已成为一种重要的桩型。对于长桩、大桩,其施工难度大,易发生质量事故，影响灌注桩施工质量的因素很多，对其施工过程每一个环节都必须经过严格要求，对各种影响因素都必须详细考虑，如地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼上浮、混凝土的配制和灌注等。若稍有不慎或措施不严，就会在灌注中产生质量事故，小到塌孔松散、缩颈，大到断桩报废，造成经济损失，甚至影响工期并对整个工程质量产生不利影响。所以必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩的施工质量，尽量避免发生事故及建设事故造成的损失，以使工程顺利进行。根据个人积累的施工经验，提出了钻孔桩基施工中容易出现的一些关键性问题，及其解决方法。
灌注桩质量保证措施
成孔质量控制
⑴ 钻孔灌注桩的垂直度是保证基础承载力和围护结构稳定、建筑尺寸准确性的重要一环。产生斜孔或弯曲状孔的原因主要是：①场地平整度和密实度差，钻进过程中发生不均匀沉降,导致钻孔偏斜；②钻机安装就位稳定性差，钻机作业时振动或钻杆弯曲所致；③钻进遇软硬土层交界面或倾斜岩面时,钻压过高使钻头受力不均,造成钻头偏离方向。④土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其他硬物等情形；对于这些情况，施工前必须认真做好准备；①将场地夯实平整，轨道枕木宜均匀着地；②钻进过程中应定时检查主动钻杆的垂直度,发现偏差应立即调整;定期检查钻头、钻杆、钻杆接头,发现问题及时维修或更换；③在不均匀地层、中钻孔时，采用自重大和钻杆刚度大的钻机；碰到孤石时，应低速低钻压钻进。④在复杂地层钻进,必要时在钻杆上安装导正装置也是防止孔斜的有效的方法。
⑵ 确保成孔深度及孔径尺寸。钻孔的深度是是否到设计要求，往往也影响灌注桩的承载力。施工过程中自然地面的标高会发生变化，为准确地控制钻孔深度，应在桩架就位后及时复核护筒标高和桩具的总长度并做好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到的深度。孔深测量应采用丈量钻杆的方法,取钻头的2/3长度处作为孔底终孔界面,不宜采用测绳测定孔深。钻孔的终孔标准应以桩端进入持力层的深度为准,不宜以固定孔深的方式终孔。⑶ 沉渣量检查。对摩擦桩来说，由于其受力机理是通过桩表面和周围土壤之间的摩擦力或依附力，逐渐把荷载从桩顶传递到周围的土体中。对于端承桩，如果沉渣量过大，势必造成受荷载时发生大量沉降，同样使桩的承载力失效。
钢筋笼质量控制
⑴ 钢筋笼制作质量。钢筋笼制作前首先要检查钢筋的质保资料，然后进行取样试验，合格后方可进行钢筋笼制作施工。在加工钢筋笼骨架时要严格控制质量，在运输时要做好保护尽可能防止变形。。
⑵ 钢筋笼吊放。在钢筋笼吊放过程中，应逐节验收钢筋笼连接焊缝的质量，对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。在下放时应对准孔位中心，一般采用正、反旋转缓慢逐步下放，并在灌注桩的上部分增加钢筋件并设固定装置防止钢筋笼上浮。
1.3 混凝土浇筑质量控制
⑴ 为确保成桩质量，要严格检查验收进场原材料质保书（水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告），如发现实样与质保书不符，应立即取样进行复查，对不合格的材料（如水泥、砂、石、水质），严禁用于混凝土灌注桩。
⑵首批灌注混凝土储料斗储量必须满足导管首次埋深不小于1m及填充导管底部的要求。混凝土运至灌注地点时，检验其和易性和坍落度等，如不符合要求，进行二次拌合；二次拌合后仍不符合要求时，不得使用。首灌后混凝土应使用混凝土泵可满足连续灌注。灌注过程中应经常测探孔内混凝土面得位置，及时调整导管埋深，控制在2~6m。为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时，降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌合物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度。灌注的桩顶标高比设计高出0.5~1m，以保证混凝土强度；多余部分接桩和动测前必须凿除，残余桩头应无松散层；对于一次不能灌注至桩顶标高的桩基时，安排在桩基检测合格后进行接桩；在灌注将近结束时，核对混凝土的灌入数量，以确定所测混凝土的灌注高度是否正确。
钻孔过程中常见施工缺陷防治及处理
断桩
断桩是严重的质量事故，必须在施工初期彻底消除诱发断桩的因素，必须准备相应的对策，预防事故的发生或一旦发生事故及时采取补救措施。产生断桩的原因有以下几方面：
1.当坍落度过大时，会出现离析现象，粗骨料相互挤压则会阻塞导管；当坍落度过小或灌注时间过长时，混凝土下落阻力则会加大而阻塞导管。都会导致卡管，造成断桩事故；
2. 初灌混凝土量不够,造成初灌后埋管深度太小或导管根本就没有入混凝土内。
3. 混凝土初凝和终凝时间太短,或灌注时间太长,使混凝土上部结块,造成桩身砼夹渣；
4.清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多,砼灌注过程中砂粒回沉在砼面上,形成沉积砂层,阻碍砼的正常上升,当砼冲破沉积砂层时,部分砂粒及浮渣被包入砼内。严重时可能造成堵管事故,导致砼灌注中断[3]。
防治及处理办法 ①所以严格控制混凝土配合比，缩短灌注时间、坍落度和粗骨料粒径。②必须从导管内灌注混凝土，灌注过程必须连续、快速、有节奏，灌注混凝土要准备足量。③选用导管必须要有足够的抗拉强度，能承受其自重加上盛满混凝土的重量，同时内径最好在30cm以上的并保持一致，内壁无阻光滑。导管在组拼后须用球塞和检查锤做通过试验。导管最下一节长度一般为4米左右，且底端不得带法兰盘，否则在混凝土内会很难拔起。为了便于丈量长度，每节导管长度应统一，并作记录和标记；④清孔过程中要及时对孔内泥浆的相对密度进行调整，以保证清孔后泥浆的相对密度要达到设计要求。清孔后分别从孔的口部、中部、底部提取泥浆，以检测泥浆的各项指标是否达标；⑤成孔后必须使用冲洗液认真清孔，清孔时间应根据孔内沉渣情况而定，只有当孔底沉渣值小于规范要求时，方可进行混凝土灌注。
2.2 缩颈
产生缩颈的原因是在钻孔过程中，由于钻锥磨损或补焊不及时，或地层中遇到膨胀的软土、粘土、泥岩等，容易产生缩孔现象，致使钢筋笼下不去。 防范及处理办法： ①选用密度、胶体率、黏度相对较大的质量高的泥浆，尽可能降低失水量；②扩大孔径，上下反复扫孔；③成孔时加大泵量，提高成孔的速度，这样孔壁在成孔一段时间内会形成泥皮，孔壁则不会渗水和引起膨胀；
2.3孔壁坍陷问题
原因分析： ①施工工艺控制不当，对地质条件关注不够，未根据土质实际情况采用合适的泥浆和成孔工艺，导致泥浆护壁质量差；②护筒埋设过浅，护筒的接缝和回填土不够密实出现漏水漏浆情况，造成孔内出现承压水或孔内液面高度不够，孔壁静水压力降低；③对清孔的冲洗液和孔底沉渣控制不严，导致泥浆粘度和密度降低，孔壁静水压力衰减，孔壁牢固度降低；④在松散砂土中钻进过快，或在某一处空转时间过长，或用给水管直接冲刷孔壁；⑤待灌时间过长没有及时灌注混凝土，或灌注时间过长；⑥吊装钢筋笼时，碰撞和损伤孔壁。 防范及处理办法： ①认真分析地层结构，成孔选择合适的方法和机具，如土质为松散砂黏土或流沙，应提高泥浆的比重和粘度，选用密度、胶体率、黏度相对较大的质量高的泥浆；②选择足够强度和尺寸的护筒，遇松散易坍的土层应适当埋深护筒，并用粘土密实填封护筒四周；③成孔后必须使用冲洗液认真清孔，清孔时间应根据孔内沉渣情况而定，清孔后分别从孔的口部、中部、底部提取泥浆，以检测泥浆的各项指标是否达标，只有当孔底沉渣值小于规范要求且孔壁牢固时，方可进行混凝土灌注；④加强钻孔的现场管理，钻进速度和空转时间要控制适宜，采用适当的方法保持水头的稳定；⑤成孔后待灌时间一般控制在3小时以内，并派熟练地技术人员控制好混凝土的灌注时间；⑥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；⑦发生孔壁坍陷，应暂停施工判明坍陷部位并认真分析原因。当坍陷的水量较小时，在坍陷部位上1～2m处回填粘质土混合物和砂后可继续钻孔，并严密监控坍陷数量变化。当坍陷无法控制时，立刻拆除护筒和钻机，待回填钻孔并重新埋设护筒妥善后再钻；⑧当钢筋笼吊装或清孔造成塌孔时，立即停止施工并将钢筋笼吊出，添加泥浆护壁将坍陷物清理干净，不再继续坍陷后重新安装钢筋笼和清孔。
2.4桩底沉渣量过大
原因：检查不够认真，清孔不干净或没有进行二次清孔。
防治措施：①认真检查，采用正确的测绳与测锤；②一次清孔后，若不符合要求，要采取措施，如改善泥浆性能、延长清孔时间等；下完钢筋笼后，应在检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔；二次清孔可利用导管进行，准备一个清孔接头，一头接导管，一头接胶管，在导管下完后，提离孔底0.4m，在胶管上接上泥浆直接进行泥浆循环。
2.5钢筋笼上浮
原因：①如在混凝土灌至钢筋笼下时提升导管，灌注混凝土自导管流出后的较大冲击力，推动了钢筋笼的上浮；②由于混凝土灌注导管埋深较大时，其上层混凝土因浇筑时间较长，已近初凝，致使混凝土流动性变差。若此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，则混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上移。③钢筋笼在制作、运输、堆放、起吊等过程中不符合规范要求，存在钢筋骨架内径与导管外壁间距过小，主筋搭接焊接头未焊平，粗骨料粒径太大等问题，在提升导管过程中法兰盘容易挂带了筋笼形成上浮。 防范及处理办法 ①做好混凝土灌注前的各项施工准备，检查及保证水电供给，检查机具、工器具能正常使用且准备齐全等，并安排轮流值班，做好好各种应急预案。开始灌注后，就必须保证灌注混凝土的连续性，最大限度避免中途停工；②保持和改善混凝土的流动性是灌注混凝土施工的基本原则，同时改进灌注工艺及把握好初凝时间也是施工控制的重要环节。配制混凝土要按配合比严格控制，灌注要保持快速连续进行状态，缩短灌注时间。也可以掺入适量缓凝剂，防止进入钢筋笼时混凝土的流动性变小；③要准确定位钢筋笼的初始位置并与孔口固定。导管下放时应确保导管在孔位的中心之上。混凝土接近笼时，将导管埋深控制在1.5～2.0m，同时注意导管的出口与钢筋骨架的底端不得平齐灌注混凝土，并随时掌握导管的埋深及混凝土灌注的标高，控制导管底口与钢筋骨架底端高差不小于1m，提升导管后再进行浇筑，上浮现象即可消除；④浇灌过程中，如出现钢筋笼随导管拔出而上浮的情况时，立即控制混凝土浇灌速度及浇灌量，单向旋转或反复上下摇动导管并提升导管再进行浇筑，上浮现象即可消除。
2.5桩身砼强度低或砼离析
发生桩身砼强度低或砼离析的主要原因是施工现场砼配合比控制不严、搅拌时间不够和水泥质量差。因此,严格把好进库水泥的质量关,控制好施工现场砼配合比,掌握好搅拌时间和砼的和易性,是防止桩身砼离析和强度偏低的有效措施。
引起钻孔灌注桩质量事故的原因较多，但人为因素是导致事故发生的根本原因。重点抓好施工管理，加强现场监督，强化施工人员质量意识教育，规范施工工序流程，做好事前、事中、事后质量控制，是防止质量事故发生的行之有效的措施。