浅析钻孔灌注桩的质量问题和控制

摘要 :叙述了桩基础设计中需要注意的问题以及影响钻孔灌注桩桩身施工质量及桩上段强度的主要原因 ,提出了预防桩身质量通病的相关技术措施 。

关键词 :钻孔灌注桩 ;质量 ;设计；原因 ;措施

Abstract: describes the design of pile foundation and the problems to be pay attention to influence the bored perfusion pile body construction quality of pile and the main reason for the strength, and puts forward the prevention of pile body quality problems related technical measures.

Keywords: bored piles; Quality; Design; Reason; measures

中图分类号： U443.15+4 文献标识码： A 文章编号：

引言

如今钻孔灌注桩基础地基工程中得到广泛地应用，施工技术也较成熟。因为有点很多诸如其承载力高、稳定性好、沉降量小且均匀等等，但是由于钻孔灌注桩工程属于隐蔽工程，而且涉及的设计和施工环节很多，而施工中人为因素又影响较大，各项控制指标也大多为间接控制桩基质量，所以，稍有疏忽，则很容易出现各种质量问题，甚至造成病桩、断桩等重大质量事故，从而危及桩基及整个工程的安全。本文从桩基设计要点以及桩基病害的成因分析分别入手，介绍一些控制桩身质量病害的技术方法，供参考 。

1 钻孔灌注桩常见的质量通病

钻孔灌注桩在承受垂直荷载压力的时候 ,以桩顶位置所受的压力最大 ,下部承受的压力相对较小 。但钻孔灌注桩的成桩工艺与实际受力状况相反 ,往往是上部混凝土的强度低 ,中下段混凝土的强度高 ,若不严格控制 ,容易出现桩上段强度达不到质量要求的情况 。除此之外 ,还容易出现缩颈 、孔壁塌落 、孔底沉淤 、桩身空洞 、蜂窝 、夹泥等质量缺陷 ,造成桩基承载力的下降 ,影响到工程结构的安全 。

2 影响成桩质量的原因分析

2. 1 设计因素

在桩基设计过程中，首先是要合理选择桩的类型，比如在饱和软土中设置挤土桩而设计施工不当的话可能会导致未初凝的灌注桩桩身缩颈、断裂、上涌、桩位移、地面隆起等问题；而在摩擦桩和端承桩之中，因为二者受力机理不同，摩擦桩的沉降一般大于端承桩，在同一桩基中，应该只采用一种桩型，同一桩径，且相差不多的嵌岩深度。

其次，在桩长计算中，不仅要满足承载力要求以及构造要求，还要根据实际地质灵活调整，比如桩长计算通过了但是桩底没有合理置于承载力较好的持力层（一般来说桩底土基本承载力σ0≥350kPa。进入深度：≥4.0m），则很容易产生较大沉降，当相邻桩出现这样的问题的时还容易因不均匀沉降产生附加内力。对于上部为连续梁等对沉降变形十分敏感的结构，此部分内容更需注意。 再比如：桩侧土为湿陷性黄土和软土，而其上又有较大竖向荷载作用（比如桥头），此时由于土层的压缩下沉很可能强于桩基本身的下沉，则会出现土对桩的向下的负摩擦力，负摩阻力深度是桩侧土层对桩产生相对下沉的范围，它与桩侧土层的压缩，桩身压缩，以及桩尖下沉等均有关系，一般来说打入桩比灌注桩的负摩阻问题更为明显，负摩阻力深度可根据《桥规D63-2007》“条文说明，表5-2”计算，中如果没有将其考虑周全，则会使桩长偏于危险。

另外，设计中偷懒以及过分依赖程序电算也是造成设计失误的一个多发原因，比如对于2.5≥αh时的桩基础，为刚性桩，此时桩的位移和作用效应不再是常规的“m法”，算法参见《桥规D63-2007》“附录Q”设计工作者在使用程序时，有时却会选错参数，立错模型。

2. 2 施工因素

(1) 桩基施工中对桩的偏差必须严格控制，特别是对于承台桩，桩位的偏差将产生很大的附加内力，而使基础设计处于不安全状态。

(2)在钻孔成孔 、拆除钻杆泥浆 、停止循环至吊放钢筋笼 、浇灌水下混凝土的全过程中 ,施工环节多 ,时间长 ,会在孔底淤积较厚的淤泥而影响成桩质量 。静置的时间越长 ,淤积的淤泥越多。在实际施工过程中 ,很难将淤泥彻底清除 ,于是在浇灌第一斗混凝土进行封底施工时 ,孔底沉积的淤泥必然混入混凝土中 。由于用导管灌注的水下混凝土是从下往上顶升的 ,先灌入的混凝土顶升于孔的上面 ,这样就容易出现桩上段强度较低的现象 。

(3) 浇灌混凝土时 ,若导管插入混凝土之内过深 ,浇注速度又较快 ,则容易在孔体深部沉积较多的骨料 ,加上振捣过程所造成的混凝土的离析 ,也容易导致桩体上部强度较低的质量问题 。

若导管插入混凝土内过浅 ( < 1. 5 m) ,则成桩过程中混凝土的上升就不是顶升式的 ,而是摊铺式的 ,这时 ,泥浆 、泥块就容易混入混凝土中 ,进而影响到桩身的质量 。除此之外 ,若设计的桩身直径过小 ,则混凝土上翻时就会受到孔壁的限制 ,从而使桩体产生空洞 、蜂窝缺陷 。

(4) 混凝土在水下浇灌的过程中 ,其流动性、初凝时间、黏聚性能会变得更差 ,稍有疏忽 ,很容易产生空洞、蜂窝、离析、夹泥甚至断桩的质量缺陷 。

3 桩质量的控制

3.1设计方面桩基础布置除了要考虑桩位还要要考虑应刚度，合理布置承台厚度；同时，桩基础的设计除了应检算单桩侧面土的承载力和桩底土的承载力以及群桩周围土的承载力外，还应检算桩身的稳定性和桩身材料的强度。桩基础在桥墩较矮时由单桩承载力控制，桩基础在桥墩较高时由纵横向位移控制。对于不同类型的桩基础，则要很清晰地有不同的应对办法。

另有如下经验参数，供参考

Φ1.00m桩底 主力下的单桩承载力 [P]≤4000kN

Φ1.25m桩底 主力下的单桩承载力 [P]≤6000kN

Φ1.50m桩底 主力下的单桩承载力 [P]≤9000kN

如基岩较深，桩基按摩擦桩进行计算时为减少沉降量[P]-P ≥500kN

3.2施工方面，在混凝土灌注前的一段时间里 ,须保证孔壁的稳定性 ,不能有缩颈或孔壁塌落现象发生 。为保证孔 底 沉 渣 厚 度 达 到 规 范 的 技 术 要 求 ( 端 承 桩≤50 mm、摩擦端承桩及端承摩擦桩 ≤100 mm、摩擦桩 ≤300 mm) ,以免影响桩的承载力 ,钻孔到设计持力层以后 ,要对泥浆进行循环稀释来降低相对密度 ,以清除泥浆中悬浮的砂子 、石渣 。除此之外 ,还要使用真空泵通过管道伸向桩底吸走端部沉渣 ,要求严格时 ,在安放钢筋笼后 、下放导管之前仍要进行吸渣处理 。吊放入孔的钢筋笼不得碰撞壁孔 ,不得有变形损坏 。吊放后 ,先将钢筋笼在垂直位置上固定好 ,然后进行第二次清孔 ,检测孔底的淤泥厚度 ,符合规定后 ,于 0. 5 h 之内开始混凝土的灌注施工 。此外，为了保证桩身上部强度，要依据桩径和桩底的浓度 ,正确确定出第一斗混凝土的体积 ,一般可取 1. 5～2. 0 m3,也可以按桩身身的设计体积的 10 %加以控制 。另外，成桩质量与桩身的浇注高度有关 ,一般控制成桩高度高出设计桩顶标高 0. 5～1. 0 m。待凿去高出部分的混凝土后 ,剩余部分不应有浮浆和夹泥 ,混凝土标号应符合设计要求 ,否则要返工重浇。

4 结语

钻孔灌注桩优点很多，使用广泛，但由于其为隐蔽工程，而且施工环节多，工艺复杂，成桩质量有可能受到多种因素的干扰和制约。不论是在设计工作中还是施工阶段，都需要工作人员投入很高的责任心和精力去把工作做好，确保工程安全，质量可靠。