桥梁工程中钻孔灌注桩质量检测标准及检测方法

黎鸿卫

前言

钻孔灌注桩作为建筑建设的基础，被广泛的应用于地基基础工程。但是此项技术施工步骤较多，工艺繁琐，要求在短时间内完成水下灌注混凝土工作，并且由于在水下作业，无法直接进行质量控制，施工质量不好把握，甚至会导致断桩、空洞、蜂窝等质量事故，造成人力、物力、财力损失。如果保证灌注桩的质量一直是建筑行业普遍关心的问题。因此，选用正确的检测方法，保证钻孔灌注桩检测效果至关重要。

1 钻孔灌注桩的特点

1.1 钻孔灌注桩的优势

1.1.1 承载力大

在我国现代经济的发展中出现了越来越多的高层建筑，需要桩基有足够的承载力，灌注桩因为具有较大的承载力而有很大优势，被广泛应用于建筑行业。灌注桩可以通过改变其桩径、最合适的持力层来改变灌注桩的最大承载力，具有灵活性。

1.1.2 防震性能好

钻孔灌注桩可以嵌到地下一定深度，通过地下力的作用使桩体与基岩成为一个整体，使得桩孔灌注桩在水平方面有较强的承受力，防震性能增加。

1.1.3 应用范围广

钻孔灌注桩的适应强，因此应用范围也比较广。钻孔灌注桩可以在水下桥梁作业中应用，也可以在陆地上应用。可以在繁华的城市中应用，也可以在荒野中应用。施工一般不会受到环境因素的影响。除此之外，还不会受到地下水位高低的影响，地质条件，桩身长度的影响。

1.1.4 较小环境污染和公害

城市建设越来越注重环境保护的主题，钻孔灌注桩施工对环境影响很小。满足绿色城市建设，也满足可持续发展原则，在城市施工中具有重要意义。

1.1.5 建造费用低

采用钻孔灌注桩技术可以节省材料，施工过程相对于传统的施工方法较为简单，可以直接进行浇筑工作，不需要再次增加建设工程。

1.2 钻孔灌注桩的缺点

虽然钻孔灌注桩具备很多的技术优点，我们还应该意识到钻孔灌注桩技术的缺点。由于钻孔灌注桩技术需要在水下进行混凝土浇筑，浇筑过程观察不直观，对混凝土的质量不好把握，如果工作经验不足或者稍有失误很容易造成钻孔灌注桩的质量问题，甚至会导致断桩、空洞、蜂窝等质量事故，造成财力物力损失，延缓工期。因此，对于桩身的质量检查至关重要。

2 钻孔灌注桩的作用

钻孔灌注桩在建设工程中一般作为加固桩基的一种有效措施，主要是为了增加地基承载的能力；钻孔灌注桩也能够用于抵抗土方的侧压力以维护边坡，避免土方的位移。这一技术大量应用于我国东部沿海地区以及近海填海造陆等施工，特别是在施工中遇到充满砂性土、粘性土、碎卵石等的岩层时被广泛使用。在路桥工程中钻孔灌注桩技术的使用有效地确保了地基的稳定性和强度，钻孔灌注桩施工水平的好坏对路桥工程的质量有着直接的影响作用，在路桥施工项目中具有非常重要的作用。

3 钻孔灌注桩的质量检测

钻孔灌注桩的质量检测不仅仅说的是整个工艺过程完成后的最终检测，还包括施工过程中的质量保证，严格按照规定实施每一步的质量检测工作，才能保证最终质量检测的结果。防止返工。通常施工过程中的质量检测包含孔径、孔型、孔深、孔渣厚度、混凝土试块强度，以及关注过程混凝土面位置等。如果不能保证基础工程的顺利开展，等施工完成后发现不足，很有可能前功尽弃，需要进行返工处理，所以，必须将施工过程中的质量检查工作做好。

3.1 成孔检测

成孔检测是钻孔灌注桩技术中必不可少的一部分。成孔检测中对孔底的淤泥进行清理十分重要，如果淤泥太多容易造成孔径的质量问题，孔底沉积的淤泥也容易混入到混凝土中，导管灌注水泥时，淤泥会随着水泥的灌注不断上升，最终处于孔的上部，影响柱身上部质量强度。

3.2 施工过程检测

施工过程中要保证施工质量，对施工过程中容易出现的质量问题进行检测。桩孔灌注桩的施工主要包括以下几个步骤（如图1所示）：成孔、下导管和钢筋笼、浇灌水下混凝土、成桩。应该及时对孔底淤泥的进行清理，检查持力层的情况，观察出浆情况，并且对检查结果进行记录。相关监理部门要做好对如下钢筋笼和混凝土灌注等整个全过程的监督工作，保证施工质量。

图1 钻孔灌注桩施工程序

4 国内常见桩基检查方法

4.1 单桩竖向抗压试验

单桩竖向抗压静载试验是检测桩基竖向抗压承载力最为直观和可靠的试验方法，这一方法得到了大家的普遍认同。它是运用接近于竖向抗压桩的实际工作条件试验方法，对单桩竖向抗压承载力进行确定，在桩基工程的设计和验收时也把静载试验作为依据。必须严格根据相关的国家规范进行静载试验，本文着重分析和讨论了有关静载试验的取值、影响静载试验的因素以及地区性标准曲线等问题。运用率定法对仪器系统的延迟时间进行确定。

对声测管和耦合水层声时的修正值进行计算；在桩顶测量各声测管外壁间净距离；采用把水注满各声测管的方法对声测管畅通情况进行检测；在声测管整个范围之内换能器应能保持正常升降。

要根据以下要求进行现场平测和斜测：

在通过深度标志的情况下发射与接收声波换能器要分别放置在两根声测管当中；平测时，要将声波发射与接收声波换能器在平测时所保持得深度始终一样；斜测时，声波发射与接收换能器应始终保持固定高差且两个换能器之间的中点连线的水平夹角不能超过30°。要对每一条声测线的信号时程曲线进行实时显示和记录，同时对首波声时和幅值做到及时读取；在需要运用信号主频值当做异常声测线的辅助判断根据的情况下，也要把信号的主频值进行读取；不仅要把检测数据进行保存，还要做好波列图信息的保存；应将相同检测剖面的声测线间距、仪器设置参数以及声波发射电压保持不变。

4.2 钻芯法

这种方法对检测混凝土灌注桩的桩长、桩底沉渣厚度、桩身混凝土强度和桩身的完整性比较适用。周正、稳定、底座水平是钻机设备安装的前体条件，同时倾斜、移位现象在钻机在钻心得过程中也不能出现，要保证钻芯孔垂直度偏差在0.5%以内。

要控制好每回次钻孔进尺在1.5m内；钻至桩底时，宜采取减压、慢速钻进、干钻等适宜的方法和工艺，钻取沉渣并测分沉渣厚度；对桩底的强风化岩层或者是土层，可采用标准贯人试验、力触探等方法鉴别桩端持力层的岩土性状。

要按照回次顺序把钻取的芯样放入进芯样箱内；钻机操作人要根据规范表的格式对钻井情况以及钻井过程中出现的异常情况进行记录，检测人员应按本规范表详细编录芯样混凝土、桩底沉渣以及桩端持力层。

钻芯结束后，应拍下芯样和钻探标示牌的整个面貌，留作照片记录。

应在单桩质量评价满足设计要求的前提下从钻芯孔孔底往.用水泥浆回灌封闭；当单桩质量评价不满足设计要求时，应封不钻芯孔，等待后续处理。

4.3 低应变法

低应变法是判断桩基自身完整性的一种检测方法，主要方法包括采用低能量稳态或瞬态激振的方式桩顶进行激振，对桩顶部的速度导纳曲线或者速度时程曲线进行测量，运用频域分析或者波动理论分析等。要把桩头的强度和材质和桩身保持相同，桩头的截面尺寸不宜与桩身有明显差异；要保持平整、密实的桩顶面，并且其要垂直于桩轴线。

要根据以下规定测试参数设定：

应保持在2L/C时刻后延续不少于5ms的时域信号记录的时间段长度；要求不小于200Hz的幅频信号分析的频率范围上限；要把桩顶测点至桩底的施工桩长作为设定桩长，把施工截面积设定为桩身截面积。

依照本地区相同类型的桩的测试值初步设定桩身波速；要根据桩长、桩身波速和频域分辨率合理选择采样时间间隔或采样频率；要求大于1024点的时域信号采样点数；要按计量检定或校准结果设定传感器的设定值。

测量传感器安装和激振操作，应符合下列规定：

要把安装传感器部位的混凝土整平；安装传感器的位置要垂直于桩顶面；要用有相当高的的粘结强度的耦合剂进行粘结；要避开钢筋笼的主筋的影响进行测量传感器和激振点安装位置的选择；激振方向要和桩轴线方向一致，要通过现场敲击试验进行瞬态激振，选择的激振力锤重量要适中，锤垫的软硬度要合适；获取桩底或桩身下部缺陷反射信号时最好选用宽脉冲，获取桩身上部缺陷反射信号最好选用窄脉冲；应在每一个设定频率下获得稳定的稳态激振的响应信号，而且要结合桩径、桩长和桩周土的限制状况对激振力的大小进行调整。

应按以下要求进行信号采集和筛选：

要在桩心处依照桩径大小布置2～4个对称安装传感器的检测点；要在距桩中心2/3半径处位置选择实心桩的激振点，把桩壁厚的1/2处位置作为空心桩的激振点和检测点，且要把检测点和激振点中心连线形成的夹角控制在90°。

在桩径比较大或桩上部横截面尺寸不规则的时候，不仅要根据以上要求的激振点和检测点位置进行信号的采集，还要结合实测信号的特点，将激振点和检测点的位置变动之后进行信号的采集；在不同检测点以及多次实测时域信号不太一致时，要及时对造成这一情况的原因进行分析，并且将检测点数量增加；要控制信号不产生失真、零漂的现象，同时信号幅值应控制在测量系统的量程范围内。

5 低应变检测程序及缺陷判断

5.1 进行现场检测的主要流程

（1）收集信息，对桩的设计施工要点，施工场地的土质检查进行了解。

（2）对影响桩头检测的因素进行排除，除去松散处，除去露在桩头外部的钢筋。

（3）将电源接通后，预热好测试仪器，然后进行接受条件以及激振的选择性试验，通过反复的实验选择最佳位点，一般将激振点选在桩头的中心位置。

（4）可以涂抹凡士林等润滑剂增强桩头与传感器的接触。

（5）要对每根桩进行3～5次的重复测试，如果出现异常的波形，要及时地对形成异常的原因进行分析，将对测试产生不良影响的因素排除后再进行重复性测试，出现异常波形应该及时分析原因，排除影响测试的不良因素后再进行重复测试，同时要使重复测试的波形和原波形保持比较好的相似性。

5.2 桩基质量缺陷判断

质量好的桩基波形具有清晰的特点，不同的桩基质量缺陷存在的波形有一定的差异，我们可以根据波形的差异对桩基进行质量评估。

在首波出现后和首波相位相反的反射波是扩颈的特点；在缺陷处有一相位和首波方向相同的反射波且其幅度非常大这是缩颈的特点。

断桩具备首波后没有反冲而且接着贴近零线，反射波出现于缺陷处，而且它的幅度比首波还要大，并且发生很多次回波，其中桩底的回波不清等特点。首波比较厚，而且波的宽度比正常桩要宽，宽度一般比较大，因为有大量杂质混入混凝土，所以当波在传播当中遇到离析的地方时就会发生散射，进而引起波形的增宽。这是离析所具备的主要特点。

6 影响基桩质量检测波形的因素

（1）桩头破损对波形造成不良影响，当波遇到松散处的时候，波的能量很容易衰减，在显示器上接收到的波形不准确，导致分析数据存在一定的误差。在进行质量检测之前可以把松散处铲除，减小这一影响因素。

（2）钢筋露出桩头的情况同样会影响波形，因为施工后续过程的需要，一般都会有钢筋露出桩头，但是，桩头会对质量检测的波形有一定影响，影响信号的传递，可以割除桩外露出的过长的钢筋。

（3）桩的强度对波形存在一定的影响，当桩身强度较低的时候，将会使将会应力波在混凝土中的传播速度降低，导致分析结果产生误差。

7 结束语

钻孔灌注桩技术在当今社会应用十分广泛，但美中不足的是由于施工环节比较多、工艺过程复杂、人为因素影响大、不能直观的进行质量管理，成桩质量受到多种因素的限制而不好把握，所以在进行钻孔灌注桩时要求操作人员仔细做好每一步工作，严格质量把关，控制和监督好钻孔灌注的全过程，提高专业技能及时发现问题并采取有效的措施予以补救，要学习先进的检测方法，明确质量检测标准，不可盲目套用理论知识。

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