浅谈灌注桩质量缺陷的成因及防治措施

李长伟

摘要：文章分析介绍了钻孔灌注桩断桩的形成原因和处理方法，详细阐述灌注桩在导管堵塞、缩颈、扩颈、孔壁坍塌的控制措施，针对灌注桩的质量缺陷，提出具体的防治措施。

关键词：灌注桩 质量缺陷 防治措施

0 引言

随着经济的发展，在基础设施建设工艺方面我国取得了突破性进展。在基础设施施工过程中，钻孔灌注桩凭借适应广、成本适中、施工便捷等特点，在一些工程领域被广泛推广和使用，深受施工方的好评。但是，钻孔灌注桩也存在一些不足。据相关资料显示，大约有5～10%的灌注桩在被检测中存在缺陷，特别是在地质条件比较恶劣的地区缺陷率高达14.7%。基于此，为了防止发生断桩、堵管等现象，确保灌注桩质量，在施工过程中，严格控制混凝土的搅拌时间和坍落度。

1 断桩的成因、防治措施及处理方法

1.1 形成断桩的原因 ①混凝土首批灌注时，导管下口和孔底之间的距离出现偏差，或混凝土中的导管埋置深度不够。②检测已灌注的混凝土表面标高时出现错误，导致埋置导管深度过小，导管拔脱过程中出现提漏，导致灌注桩出现夹层，造成断桩。由于探测仪器自身存在误差或者超压力不大，在钻孔灌注桩施工后期，出现对混凝土表面的误判。因此，为了确保测量质量，在提升导管时不出现失误，用规定的测身锤遵照测量规程对孔内混凝土的表面高度严格测量，认真核对。③埋置导管的深度在灌注过程中是一项重要的检测指标。如果埋置导管深度过大，延长了灌注时间，使得混凝土的流动性降低，从而增大了混凝土与导管壁之间的摩擦力，以及在施工时，施工设备相对比较落后，连接螺栓在提升时被拉断致使导管出现破裂，产生断桩。④卡管也是诱发断桩的重要原因之一。由于施工人员缺乏责任心，在配制混凝土时，配料随意性比较大，在执行过程中，没有按照设计要求进行，造成混凝土配合比出现错误，混凝土的坍落度波动比较大，混凝土混合料搅拌不均匀。混凝土坍落度过大就会出现离析现象，使粗骨料之间发生相互挤压进而阻塞导管，产生断桩；如果混凝土坍落度过小或者混凝土灌注时间过长，使混凝土的初凝時间变短，增大混凝土的下落阻力使导管出现阻塞，发生导管被卡，造成灌注桩发生断桩事故。⑤坍塌。灌注混凝土过程中，由于施工现场的地质结构比较恶劣，导致井壁发生严重坍塌，以及钻层中出现流砂、软塑状质等造成灌注桩断桩。在由于地质结构引发的断桩，在本工程的断桩中占相当大的比例，而且断桩较为严重。

另外，在施工过程中，导管发生漏水、机械出现故障或突然停电等造成施工被迫中断，以及钻井中的水位突然下降等都容易造成灌注桩发生断桩。为了确保灌注桩的成桩质量，灌注混凝土前应做好充分的准备。

1.2 防治措施及处理方法 ①原位复桩。通过超声波在施工过程中对灌注桩进行断桩检查，及时发现断桩。清理完毕断桩后，在断桩原位重新浇筑混凝土灌注新桩，原位复桩能够比较彻底地解决断桩问题。通过原位复桩法对断桩进行修复，复桩效果好，但是该方案的难度系数大、周期比较长、费用比较高。原位复桩可根据施工现场的地质条件和工程的重要程度等选择使用。②接桩。灌注桩成桩后出现断桩，在桩顶标高不足的条件下，通过接桩法对断桩进行处理：a开挖断桩，挖出桩头，对灌注桩的断桩进行清理，除去桩头的浮浆和松散层，露出钢筋，整理和冲洗露出的钢筋，清除干净后将原钢筋接长，然后浇筑混凝土，直到满足灌注桩的设计标高；b嵌入式接桩。该法主要用于清除已浇混凝土难度系数较大，解决灌注桩的成桩因混凝土停浇而出现的断桩问题。③桩芯凿井法。所谓桩芯凿井法，在降水的同时在断桩中心采用风镐凿出直径为80cm的井，井深至少要超过灌注桩的缺陷部位，然后对灌注桩的断桩进行封闭，将桩内的泥沙清理干净并放置钢筋笼，最后浇筑膨胀混凝土，浇筑混凝土时采用挖孔混凝土的施工方法进行浇筑。④补桩法。补桩在桩基承台（梁）施工之前进行，如果灌注桩难以承受上部荷载时，补桩施工过程中，如钻孔桩之间距离过大，考虑在桩与桩之间进行补桩。

2 导管堵塞的控制

2.1 病因分析 导管堵塞容易发生在开始灌注时或灌注过程中。导管堵塞形成原因主要为：导管低端与孔底之间的距离太小，进行初次灌注时，沉渣插入导管的低端发生导管堵塞；灌注的混凝土粗骨粒径过大直接堵塞导管；混凝土和易性、流动性差，在导管内混凝土初凝，将导管堵塞；拌合不均匀导致混凝土产生离析，出现堵管；灌注时出现中断，混凝土出现初凝，堵塞导管。导管的连接部位焊接不到位，在管内出现水塞；机械发生故障，导致导管内混凝土初凝，堵塞导管。

2.2 导管堵塞的处理及防治措施 ①堵管处理。初灌时发生堵塞，提出导管清理导管内混凝土并清孔，重新灌注混凝土。混凝土灌注深度不大时用长杆冲捣；反之，反复提升导管进行插振；或者将导管拔起后清理，如果灌注高度不大时重新钻进，如果灌注高度较长，导管清理完毕，直接把导管插入混凝土2～3m，将导管内泥浆用水泵吸出，最后重新灌注。②预防措施。隔水塞与导管内径大小要匹配，能顺利排出，在隔水塞的顶面安装隔水胶垫，为防止骨粒长阻水塞，先储灌0.2～0.3m3水泥砂浆，再灌注混凝土；选用的粗骨料粒径小于25mm，其最大粒径不超过导管内径和钢筋笼主筋最小净距的1/4；混凝土配合比要符合设计要求，坍落度保持在18～22cm，坍落度在15cm的时间大于1h；搅拌机拌合混凝土时，时间大于90s；导管应在大于0.5～0.7MPa下试压，时间大于15min不泄漏，确保导管的密封性良好，避免导管内形成水塞；当导管被隔水塞堵塞时，提起管将混凝土拌合物清除，下隔水塞重新浇灌；当孔内混凝土已初凝，采用直径稍小的钻头钻进导管底端，进行清孔，然后浇灌混凝土。

3 缩颈、扩颈的控制

3.1 病因分析 当钻头振动过大，出现偏位或者孔壁坍塌时容易造成扩孔，而缩孔是由于钻头磨损严重、未及时焊接或者地层存在遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的。灌注时由于泥浆性能不符合设计要求，直接影响灌注桩的成桩质量。比重和粘度是泥浆主要的性能指标，泥浆如果过稀携渣能力不够，如果泥浆过稠，在孔壁形成泥皮，减少了桩径。土层经吸水后膨胀形成疏松蜂窝状厚层泥皮。

3.2 防治措施 为了形成良好的孔径，避免出现扩径，钻机要保持固定和平稳，为防止钻头摆动或偏位，要求减压钻进，成孔时要求慢慢钻进，泥浆比重始终要适当，孔内的水位要保证泥浆对孔壁有足够的压力，为了减少孔壁在小比重泥浆中的浸泡时间，成孔或清孔后尽快灌注水下混凝土，避免出现缩径；通过采用优质泥浆，为了降低失水量，尽量控制泥浆比重和粘度；当设计桩距<4D时，通过跳隔1～2根桩的方式进行施工；在邻桩成桩36h后对新桩进行开钻；采用标准尺寸钻头进行扫孔；清孔后立即灌注混凝土。

4 孔壁坍塌的控制

孔壁在成孔中或成孔后会出现不同程度塌落。

4.1 病因分析 孔壁出现坍塌，主要是由以下原因造成：护筒埋设不到位，护筒内水位不高；混凝土的灌注时间过长或者等待灌注的時间较长。另外，事先未预料的情况也会导致孔壁出现坍塌，如未按规定埋设护筒、护壁效果不佳、泥浆粘度效果不好等，在下放钢筋笼或升降机具与孔壁发生碰撞容易造成埋、卡钻，应采取相应措施给予解决。

4.2 防治措施 首先研究分析工程现场的地质勘察报告，对施工的地层结构进行详细了解；其次埋设护筒要到位，下放钢筋笼以及升降机具防止和孔壁发生碰撞；再者，在特殊地层通过采用正循环钻进、反循环排渣的作法进行钻孔，并用优质的冲洗液保护孔壁，防止出现坍塌。进行钢筋笼吊设时，钢筋笼缓慢下沉，避免与孔壁发生碰撞；成孔后，混凝土等待灌注的时间不超过3h，并缩短灌注时间，加快灌注速度；钢筋笼下放的过程中，在坍塌孔深以上1～2m利用浆砂、粘土混合物进行回填，通过原钻头和优质泥浆进行扫孔处理；当钢筋笼与孔壁发生碰撞，引发坍塌时，通过适当的钻头附加优质泥浆进行扫孔或用导管清孔。最后，在不稳定地层中，为了减少沉渣时间，确保灌注桩质量，在钢筋笼下放后进行二次清孔时，要对高比重泥浆进行替换，然后灌注混凝土。另外，在成孔后灌注水下混凝土时发生坍孔，结合实际情况采用压浆、旋喷等工艺处理桩芯局部夹泥砂或桩芯空洞等缺陷。

参考文献：

[1]张长宁.钻孔灌注桩施工中的常见质量缺陷及处理措施[J].科技咨询导报，2007（29）.

[2]何磊明.浅谈公路桥梁钻孔灌注桩施工技术和质量控制[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2010（06）.

[3]韩崇高.公路桥梁钻孔灌注桩施工技术探析[J].价值工程，2011（17）.