桥梁钻孔灌注桩施工质量的监理控制要点

于德伟

（中铁大桥局集团武汉桥梁科学研究院有限公司，湖北 武汉 430034）

钻孔灌注桩是桥梁基础中常见的一种基础形式，具有施工速度快、占地少、相邻干扰小、承载力大等优点。因此在武汉四环线高速公路桥梁中被大量采用。钻孔灌注桩的施工既有测量工作，又有机械操作、钢筋加工、混凝土拌制和灌注等多种工作，影响因素多。在施工过程中，容易出现桩位偏差过大、孔底沉渣偏多、钢筋笼上浮、桩体混凝土离析、断桩、夹泥、缩径等质量问题。这些质量问题往往使成桩难以满足工程设计要求且补救困难，无法完全通过事后检查来判断存在的问题。必须加强施工准备、成孔、清孔、下钢筋笼、灌注水下混凝土等施工全过程中各环节的质量监控，采取各种有效预防措施，才能保证或提高钻孔灌注桩的成桩质量。

1 质量控制的依据和目标

1.1 质量控制依据

钻孔灌注桩施工质量控制依据下列文件:合同文件；设计图纸及技术要求；JTG/T F50—2011《公路桥涵施工技术规范》；JGJ 106—2003《建筑基桩检测技术规范》;GB 50007—2002《建筑地基基础设计规范》；JTG F80/1—2004《公路工程质量检验评定标准》。当某一技术指标在上述文件中相互不一致时，要确定一种作为工程的执行标准。一般应优先考虑合同文件的规定。

1.2 质量控制目标

对钻孔灌注桩施工质量的控制必须达到以下几个目标：成桩过程各项指标，包括桩位、桩长、桩径、孔底沉渣、终孔垂直度及成桩材料的质量等能满足设计要求；预留混凝土试块强度满足规范要求；桩身完整、匀质，连续性好，无夹泥、断桩、缩颈等缺陷；桩极限承载力满足规范规定的验收指标。

2 施工工艺流程和施工准备

2.1 施工工艺流程

钻孔灌注桩由于使用钻孔的设备不同，施工工艺流程也不一样。现以冲击钻或旋挖钻机成孔为例来展开说明。其主要施工工艺流程为：平整场地→测定孔位→埋设护筒→钻机就位→钻进成孔→提钻→第一次清孔→检孔→制作钢筋笼→吊放钢筋笼→下导管→第二次清孔→水下混凝土灌注→起拨导管→成桩。

2.2 施工准备

2.2.1 施工准备阶段的监理程序

(1)编写钻孔灌注桩试桩试验报告。其监理内容有：审批试桩申请报告；审批试验工艺；施工阶段验证详细勘探；试验核定指标；监理旁站，检查试桩施工；施工单位编写试桩结论报告。

(2)审批施工单位的桩基分项工程开工报告。其监理内容有：人、材料自检记录，机械设备的审核；试桩总结报告的审核；设计图纸对比试验的审核；监理材料的抽检试验。

(3)做好现场开工前的准备。其监理内容有：施工单位进行测量定位自检，监理审核；护筒埋设检查、测量复核、监理旁站；泥浆池、沉淀池的检查；检查水泥、骨料、水质及其他添加剂数量，其质量是否满足设计与规范要求，是否与批准的混凝土配合比设计试验报告的材料相一致；检查制作钢筋笼的钢筋型号、种类、数量是否满足设计要求，钢筋加工各部位尺寸、焊接质量是否满足设计与规范要求，有无埋设声测管等。

2.2.2 主要施工准备工作质量控制

(1)做好施工组织设计的审核工作。在开工前，施工单位应向监理方报送施工组织设计文件；监理人员审核并帮助施工单位完善施工组织设计。施工组织设计应着重指出工程的特点、施工方法等，把设计参数换算成施工参数。

(2)测量定位控制。测量定位是关系到孔位的准确性、钻孔垂直度以及控制基准面标高准确与否的关键环节。在具体操作中，要采取施工单位自检及监理人员复检、验收相结合的办法，将偏差严格控制在设计或规范允许的范围内(一般控制在 ±5 cm 范围内)。在测量放线中应选用适宜精度的全站仪测量放样桩位；桩位测量后，还要用钢尺及相邻的桩位进行校正，看所测距离与计算值是否一致，以杜绝错误的发生；桩位确定后，用长约 300 mm的钢筋钉入地下，用油漆注明以便识别并做好保护。

3 施工过程的质量监控

施工过程的质量监控是关键。应抓住其质量控制的重点，对影响施工质量的有关环节和施工参数进行严格控制。

3.1 成孔过程的质量监控

3.1.1 成孔过程质量的监理程序

(1)检查孔径、偏位、垂直度和泥浆性能，并记录签认。

(2)钻进时检查地质情况是否与设计相符；与柱状图进行对比，检查是否入岩，并对入岩深度及时签认；从软土层进入硬岩层钻进时，要用锥形硬钻头钻进并扫孔，防止偏位。

(3)终孔采用探孔器、机械式检测仪或者超声波检测仪器检查孔深、孔径、垂直度等是否满足设计要求。

(4)清孔要检查泥浆指标、沉渣厚度是否满足规范设计要求。

3.1.2 成孔过程关键点的质量控制

(1)孔底沉渣的控制。孔底沉渣是影响桩承载能力的重要因素。有关规范规定，水下灌注桩桩底的沉渣厚度：端承桩不得超过 50 mm，摩擦桩为200 mm，大直径超长桩为300 mm。但在施工过程中，常有不少桩的桩底沉渣仍满足不了此要求。究其原因，主要是由于泥浆性能不符合要求。影响钻孔灌注桩成桩质量的泥浆性能指标主要是比重和黏度。若泥浆过稀，则携渣能力不够；若泥浆过稠，则孔壁会形成一层厚厚的泥皮，无形之中减少了桩径。泥浆比重和黏度应根据地下水位的高低和地层的稳定情况等进行确定。如地下水位较高容易坍塌，泥浆比重、黏度可大些，但不宜过大。比重为1.1～1.2、黏度为18S～25S 为宜。钻孔结束后，监理人员应要求施工单位在再进行一次清孔的同时，必须不断地补充新鲜泥浆，将孔内含砂量大、性能差的泥浆置换出来。二次清孔时宜采用泵吸反循环清孔。若采用正循环清孔，要排出岩渣和泥团，须加大泥浆比重和黏度，且放慢清孔的速度。钻孔完毕后，监理人员必须对终孔进行验收。根据钻杆和钻头或测绳的总长度和上部剩余长度检查终孔深度。要严格检测钻杆和钻头或测绳长度的准确性，杜绝以超钻来抵消孔底沉渣。

(2)孔壁坍塌的控制。孔壁坍塌一般是因预先未料到的复杂不良地质情况、钢护筒未按规定埋设、泥浆黏度不够、护壁效果不佳、孔口周围排水不良或下钢筋笼及升降机具时碰撞孔壁等因素造成的，容易造成埋、卡钻事故。应高度重视并采取相应措施予以解决。监理人员首先应认真审阅工程地质勘察报告，对地层情况做到心中有数。其次，必须严格要求施工单位按规定埋设钢护筒，保证孔口的排水良好，下设钢筋笼及升降机具要防止偏斜。再者，在特殊地层钻进时应要求采用优质冲洗液护壁，同时也可采用正循环钻进、反循环排渣的做法来抑制不稳定段地层的坍塌。最后，在不稳定地层中，换浆不要过早。可在下完钢筋笼后进行二次清孔时替换掉高比重泥浆后，督促施工单位及时灌注混凝土，减少沉渣时间，以保证桩身质量。

(3)扩径和缩径的控制。扩径、缩径都是由于成孔直径不规则出现扩孔或缩孔及其他不良地质现象引起的。扩孔一般是由钻头振动过大、偏位或孔壁坍塌造成的；缩孔是由于钻头磨损过甚、焊接不及时或地层中有遇水膨胀的软土、黏土泥岩造成的。缩径会减少桩的竖向承载力，而扩径会增加成本。必须采取有力措施予以控制。为了避免扩径的出现，监理人员应检查钻机是否固定、平稳，要求减压钻进，防止钻头摆动或偏位。在成孔过程中应徐徐钻进，以便形成良好的孔壁，始终保持适当的泥浆比重和足够的孔内水位，确保孔内泥浆对孔壁有足够的压力。成孔尤其是清孔后应督促施工单位尽快灌注水下混凝土，尽可能减少孔壁在小比重泥浆中的浸泡时间。为了避免缩径的出现，钻孔前监理人员应详细了解地质资料，判别有无遇水膨胀等不良地质条件的土层。如有的话，应要求施工单位采用失水率为3 ml/30 min～5 ml/30 min的优质泥浆进行护壁。经常对钻头直径进行校正，钻头直径一般比所需成孔直径小 20 mm～25 mm 为宜。

3.2 灌注过程的质量监控

3.2.1 灌注过程质量的监理程序

(1)检查钢筋笼顶固定措施是否可行，其顶面标高是否满足设计要求。

(2)核实施工现场的每盘材料数量是否按批准的配合比执行。

(3)检查导管长度及导管水密性，核实导管底部离孔底的距离是否满足规范要求。

(4)检查储料斗容积是否可以达到混凝土初灌量导管的理论埋深(埋深≥1.0 m)。

(5)导管下放完毕后，灌注前再一次检查井底沉渣或泥浆沉积厚度是否满足设计与规范要求。

(6)浇灌混凝土过程中，检查导管埋深、泥浆及混凝土面上升情况，注意孔内是否有异常情况；督促施工单位企业控制好水灰比以及拌合速度和灌注速度。

(7)施工单位按规定随机取样做试块；监理随机抽检取样试块；浇灌完毕检查混凝土顶面标高。

3.2.2 灌注过程主要环节的质量控制

(1)混凝土塌落度控制。混凝土的塌落度对成桩质量有直接影响。塌落度合理的混凝土应是拌和均匀、和易性好、内阻小、初凝时间长、润滑性好且有较好的触变性能。塌落度合理的混凝土可有效地保证混凝土的灌注性、连续性和密实性，一般应控制在 18 cm～22 cm 范围内。要配制出合理塌落度的混凝土来保证桩身质量，监理人员要重视以下几点：①制作混凝土的原材料必须符合使用要求，特别是水泥的质量必须有保证，粗骨料尺寸级配要合理，所使用材料要进行二次复检方可投入使用；②混凝土配合比要通过试验确定；③做好现场搅拌混凝土的质量控制工作，严格按配合比进行投料；④要设专人对搅拌室的混凝土进行塌落度等指标的检验；⑤按要求做好混凝土的试块工作和塌落度检测，并保证取样的真实性。

(2)导管埋深控制。监理人员应要求施工单位在开盘时料斗必须储足一次下料能保证导管埋入混凝土达 1.0 m 以上的混凝土初灌量，以免因导管下口未被埋入混凝土内造成管内反混浆现象，导致开浇失败。在浇注过程中，要经常探测混凝土面的实际标高，计算混凝土面的上升高度、导管下口与混凝土面的相对位置，及时拆卸导管，保持导管合理埋深，严禁将导管拨出混凝土面。导管埋深一般应控制在 2 m～6 m；过大或过小都容易引起不同形式的质量问题，直接影响桩的质量。

(3)钢筋笼上浮控制。在灌注混凝土前，钢筋笼自重与悬吊力形成平衡状态。在混凝土灌注过程中，由于下列原因引起钢筋笼上浮：①钢筋笼在孔口固定不牢固或提升导管用力过猛，将钢筋笼钩挂；②混凝土面到达钢筋笼底面时，导管埋深过浅，灌注量过大；混凝土面超过钢筋笼底一定高度时，导管埋深过大；③使用易离析、塌落度损失大的混凝土，易使钢筋笼上浮，解决办法是操作要正确、确保混凝土质量和加快混凝土灌注。

另外，监理人员还应要求施工单位做好如下控制措施：①在钢筋笼上加压重物，并在上端加焊 4 根较粗钢筋(20 以上)固定在钢护筒顶部施工平台上；②用细钢筋笼在钢筋笼上加焊防浮倒刺；③当混凝土上升至钢筋笼底部附近时，小步提升导管以保持较小的埋管深度(≥1.5 m)，并稍稍减缓混凝土的灌注速度。

(4)桩头质量控制。在实际施工中，超灌量控制不当是经常存在的问题。超灌量过大造成浪费，超灌量不足则桩的质量不能得到满足。另外，在开挖桩头检测时发现，由于桩顶混凝土与孔内泥浆有直接接触，里面有时会裹有泥浆和浮浆等杂质，对桩头质量产生影响。监理人员要重视影响桩头质量的因素，要求施工单位采取如下控制措施：①严格成孔工艺，清孔彻底，采用正确的水下混凝土灌注工艺，使钻渣、泥皮被顶起至桩顶，在桩头形成较厚的浮浆层；②施工中应测准混凝土面上升面的标高；③应确定合理的超灌量，根据浮浆层厚度及桩顶标高附近的工程地质情况，宜取 0.5 m～1.0 m的超灌高度；④清孔泥浆要满足要求，灌注混凝土前要进行孔底泥浆取样，孔底 50 cm 范围内的泥浆比重≤1.15、黏度≤28s；⑤在混凝土灌注过程中，尽量少上下活动导管，导管埋深要在 2 m～6 m 范围内。

4 质量事故的处理

4.1 质量事故的处理程序

当发现钻孔灌注桩工程出现质量缺陷或事故后，监理人员首先应以“质量通知单”的形式通知施工单位，并要求停止有质量缺陷部位及下道工序的施工。必要时，还应要求施工单位采取保护措施。其次，尽快组织质量事故的调查，写出调查报告，进行事故原因分析，研究制订事故处理方案，并指令施工单位按既定的方案实施对质量缺陷的处理。最后，组织有关人员对处理结果进行严格检查、鉴定和验收，写出“质量事故处理报告”提交业主或建设单位，并报有关主管部门。

4.2 质量事故处理

钻孔灌注桩施工发生质量事故，往往出现在混凝土浇筑过程中，而且很难处理；有些桩甚至无法弥补。应加强各个环节的控制，尽量避免事故的发生。一旦发生事故，应迅速分析原因，采取果断措施进行处理。下面就常见的施工质量事故进行原因分析，并提出事故处理的办法。

4.2.1 离析处理

离析是指钻孔灌注桩混凝土中的碎石、砂子、水泥等发生分离，导致混凝土强度降低，严重的甚至会引起断桩。产生离析有多种原因：灌注用的混凝土在灌注前本身就发生了离析，混凝土灌注过程中导管内进水，使水泥和骨料之间发生了分离；灌注过程中导管在混凝土中的埋置深度过小；首批混凝土中已被泥浆离析的部分混凝土没有上翻而停留在桩的内部。可以采取的处理措施：对离析程度较轻的二类桩，可以不做处理；离析程度较重或严重的，必须予以处理。如离析段距桩顶＜10 m 且桩径＞1000 mm 时，可采用人工方式对桩心混凝土进行清除，再按立柱混凝土施工工艺进行桩心混凝土浇注；如离析段距桩顶＞10 m 或桩径＜1000 mm 时，可采用钻芯机将桩心混凝土逐渐取出，再重新灌注或用冲击钻凿掉，回填后重新钻孔灌注。

4.2.2 堵管处理

导管堵塞多发生在开始灌注或灌注过程中。发生堵塞的原因主要有：初灌时导管离孔底太近，振管时导管底部插入沉渣中导致堵塞；级配或水灰比不正确出现混凝土离析，使混凝土流动性降低；混凝土中夹有较大石子而卡住导管；混凝土灌注不连续造成在管中停留时间太长，使已灌注的水下混凝土凝固，也会出现导管堵塞。若初灌时发生堵塞现象，应马上要求施工人员将导管提出，将导管内的混凝土取出(可采取反循环方法将孔内混凝土取出)，及时清除导管内混凝土，并重新将导管下入孔底再次清孔，孔深经监理人员检查并符合要求后可重新灌注混凝土。若深度不太深，可用长杆冲捣；若深度较深可在允许范围内反复提升导管插振或采用振动锤；如果插振无效果，应将导管拨起进行清理。拨管后若灌注高度不高的话，可重新钻进；若灌注高度较高，则将导管清理后，重新插入混凝土内 2 m～3 m，用水泵吸出导管内泥浆、浮浆后恢复灌注。

5 质量检测

5.1 成桩完毕的监理程序

(1)检测桩位偏差是否满足设计与规范要求。

(2)随机无破损检测或钻探取芯试验的结果是否满足设计与规范要求，并旁站对桩基质量检测的整个过程。

(3)检查试块混凝土强度是否满足设计与质量评定标准。

(4)分项工程完工验收，进入中间交工计量。

5.2 钻孔灌注桩的质量检测

目前检测钻孔灌注桩合格与否的方法有静载荷法、动测法和取芯法，实际应用时常选用其中的1～2 种。静载荷法比较直观，得出的数据容易让人信服，但缺点是加载影响深度有限；动测法可通过波速检测出桩身的完整性及桩长，测出长度误差一般在±300 mm；取芯法通过取芯可看出桩身的完整性，芯样可做室内试验，但取芯深度有限。从上述几种方法的分析来看，如果仅选择静载荷试验，试验合格只能说承载力的短期沉降满足设计要求，但施工后沉降并不能保证满足设计要求。实践证明，施工后沉降与桩长及下卧层土质的关系密切。若桩长未达设计要求，虽然静载荷试验合格，并不能保证施工后沉降达到设计要求。如果仅采用动测法，目前动测还不能直接测出承载力的值。因此，建议把静载荷法和动测法结合起来较好。

6 结 语

监理人员要正确应用有关规范，熟悉设计图纸及各项技术要求，不断提高自身的业务素质和技术水平，抓好事前指导，强化施工准备、成孔、清孔、水下混凝土灌注等施工全过程中各环节的质量监控，采取有效的预防措施，才能充分发挥钻孔灌注桩施工的优点，达到安全、优质、经济、高效的目的。

[1]中国建筑科学研究院.建筑桩基技术规范[M].北京：中国建筑工业出版社，1995.

[2]全国监理工程师培训教材编写委员会.工程建设质量控制[M].北京：中国建筑工业出版社，1999.