钻孔灌注桩常见的施工质量问题及处理与防治方法

钻孔灌注桩常见的施工质量问题及处理与防治方法

摘要：钻孔灌注桩是利用不同专业钻孔机具，在地基的土石中造成一个钻孔，达到设计标高后，将钢筋骨架吊入钻孔中，然后通过安放在孔中的导管，进行混凝土的灌注作业，从而形成的一种桩基础。钻孔灌注桩属于隐蔽工程，在施工过程中常存在各种问题，本文介绍了混凝土灌注桩的类型，影响钻孔灌注桩施工质量的因素，并分析了产生质量问题的具体原因，最后提出了相应的防治与处理措施。

关键词：钻孔灌注桩；施工问题；处理措施；质量控制；泥浆护壁

成孔灌注桩成桩环节多，施工技术复杂工艺流程相互衔接紧密，施工影响因素较多，施工质量不易控制。

1.1钻孔灌注桩的常见的分类

成孔灌注桩可以从承载性状因桩径的不同所受影响对不同桩径灌注桩进行划分；从提高桩的承载力以及满足使用的要求，对不同截面形式和桩体形状的灌注桩进行划分；从桩不同受力状态确定计算内容，满足不同的构造要求，采用不同的配筋模式等，对灌注桩进行划分[1]；从成孔方法不同，对其进行划分；从成孔以及成桩对地基土的影响程度等，对其进行划分，根据上述内容，常见的成孔灌注桩具体所分类型详见表1。

表1 常见的灌注桩分类

直径不同/mm 几何形状受力状态成桩方式对地基的影响

小直径桩d≤250圆形桩竖向受压桩钻孔成桩非挤土桩

中等直径桩250＜d＜800 方形、矩形桩竖向受拔桩冲孔成桩挤土桩

大直径桩800≤d H形桩水平受荷桩挖孔成桩部分挤土桩

/ 圆环形桩复合受力桩套管成桩/

目前建筑、构筑物建设场地大部分在城市内，且周边其它建、构筑物较多，

市政管线密布、场地狭小，因此所使用的基桩较多的是非挤土桩，或者部分挤土桩，而挤土桩使用的较少，除个别场地空旷，施工对环境保护要求低的地区使用。

非挤土成孔灌注桩，即采用钻孔、挖孔取土，把与桩身体积相同的士体取出，对周围土体基本没有扰动而形成的桩。具体施工方式列于表2，其中包括干作业法钻孔灌注桩[2]、泥浆护壁法钻孔灌注桩、套管护壁法钻孔灌注桩等[3]。

表2 非挤土成桩的分类

干作业法泥浆护壁法套管护壁法

成桩方式桩径/mm 最大桩长/m 成桩方式桩径/mm 最大桩长/m 成桩方式桩径/mm 最大桩长/m

长螺旋钻孔300～800 30.0 潜水钻成孔 500～800 50.0

贝诺托800～1600 50.0

短螺旋钻孔300～800 20.0 反循环钻成孔600～1200 80.0短螺旋钻孔 300～800 20.0

机动洛阳铲成孔300～500 20.0 正循环钻成孔600～1200

80.0 钢套管挖孔 800～1200 15.0

人工挖孔800～1200 30.0 旋挖成孔600～1200 60.0 / / /

部分挤土成孔灌注桩，即在成桩过程中会产生较小的部分挤土效应，桩周围土体会受到一定程度的扰动。这类桩主要有长螺旋压灌灌注桩[4]、冲孔灌注桩、钻孔挤扩灌注桩等，具体分类详见表3。

表3 部分挤土成桩的分类

成桩方式桩径/mm 最大桩长/m

冲击成孔灌注桩600～1200 50.0

长螺旋钻孔压灌桩300～800 25.0

钻孔挤扩多支盘桩700～900 40.0

1.2钻孔灌注桩基本特性

成孔灌注桩具有较多的特点，本次仅对其在工程实践中所起的作用，即工作性能和受力特征进行简要阐述。

成孔灌注桩根据其自身刚度大、变形小等特点，用作把上部结构的荷载传递到桩周及桩端较坚硬、压缩性小的土或岩石中，达到减小沉降、使建(构)筑物满足正常的使用功能及抗震等要求；其次，当建筑工程地下结构如果有在低于周边土体水位的部分时，若上部结构荷重不能平衡地下水浮力，结构的整体或局部就会受到向上力的作用。为了抵消土体中水对结构产生的上浮力[5~6]，用作承受上拔力以抵抗轴向拉力的抗浮桩。抗拔桩广泛应用于地下室抗浮、高耸建(构)筑物抗拔、海上码头平台抗拔、悬索桥和斜拉桥的锚桩基础、大型船坞底板的桩基础和静荷载试桩中的锚桩基础等；再者，作为承受横向推力的桩，承受水平力。一般用于基坑支护、边坡支护以及滑坡治理，承受水平土压力或滑坡推力，一般比承受竖向力的基础桩需要更高的配筋，也经常和锚杆（索）、内支撑等一起使用。在城市的高层建筑、输电线路、发射塔等高耸建筑、港口码头工程、桥梁工程、滑坡抗滑桩工程、抗震工程等工程中得到广泛的应用。

1.3钻孔灌注桩桩身要求

成孔灌注桩纵向保护层厚度不应小于35mm。水下浇筑时不小于50mm，当地下水具有腐蚀性，或者不能满足耐久性要求时，应根据相应的规范适当调整。受水平荷载的灌注桩，主筋不应小于8Φ12；对于抗压和抗拔的灌注桩，主筋不应小于6Φ10；灌注桩配筋率一般可取0.2%~0.65%；纵向主筋应沿桩身周边均匀布置，其净间距不应小于60mm。桩身混凝土等级不得低于C25。

钢筋笼可整段或者分段制作，一般情况下分段制作的钢筋笼，其接头可采用焊接或者机械连接接头，纵向主筋超过Φ25时，宜采用机械连接，钢筋笼宜整体吊放。接头质量应符合国家现行标准《钢筋机械连接通用技术规程》、《钢筋焊接规程》和《混凝土结构工程施工质量验收规范》的相应要求。灌注桩钢筋笼制作详见图1。

图1 典型配筋示意图

2常见的施工问题及处理与防治

我国地域广阔，地质条件变化大，差异显著，建筑工程量大，施工周期长，经济欠发达，基桩设计的可靠度低。合理、正确地施工基桩，必然能提高基桩承载力，提高基桩整体性和抵抗变形的能力，同时可加快施工速度。成孔灌注桩施工质量控制与一般的土建工程项目施工质量控制有着较大区别，它有自身的特殊性和复杂性。

2.1灌注桩常见的施工问题

产生灌注桩施工质量与技术问题的原因各式各样，但是大致分为：工程地质条件、水文地质条件、施工管理问题、现场协调与调度问题及技术因素等。表4对成孔灌注桩施工中常见的问题，按照引起这些问题的主要原因进行分类。

表4 成孔灌注桩常见问题

地质因素施工管理因素技术因素

成孔后塌孔桩位平面偏差孔壁泥皮过厚

成孔后孔体缩颈孔体倾斜导管堵塞

卡钻成桩后断桩钢筋笼上浮

掉钻沉渣厚度超标桩端持力层误判

因地质勘探主要存在勘探孔间距大、孔深浅、土工试验数量不足、土工取样和土工试验不规范、桩周摩阻力和桩端阻力不准等问题，桩基开始施工前，未针对这些问题对地质勘探资料和设计文件进行认真审查，往往在施工过程会产生上述一种或几种不同的问题。同时部分施工队伍管理不当也常常使得钻孔灌注桩存在不同的问题。目前，针对成孔灌注桩项目施工质量控制的研究人员较少，没有成熟可以借鉴的经验可取也是产生施工问题的主要原因。

2.2钻孔灌注桩施工常见问题的原因分析

由地质因素产生的问题。①成孔后塌孔的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。吊入钢筋笼时碰撞孔壁,成孔后待灌时间过长也会引起孔壁坍；②成孔后孔体缩颈主要原因是土质太软，地下水位高，孔壁侧向压力大，且泥浆性能欠佳，失水量大，引起软塑性粘土层吸水膨胀后使孔径缩小，邻桩施工间隔时间太短或桩距太近；③钻孔成桩时掉钻是由于地质复杂孔壁坍塌、机械故障、钢丝绳断裂等因素造成钻头落入孔底的现象。

由管理协调因素产生的问题。①桩位平面偏差是由于现场施工管理不到位，施工员粗心大意使得定点测放、桩机就位不准产生；②孔体倾斜主要因桩机不水平或机台产生不均匀沉降，或遇到旧基础或有地下障碍物，土层软硬不均匀、有较大孤石或基岩面倾斜较大产生；③断桩是由于导管底端距孔底过远，混凝土被冲洗液稀释，造成混凝土不凝固，形成断桩，或导管密封不严，冲洗液浸入混凝土，形成桩身中段出现混凝土不凝体，在浇筑混凝土时，导管提升和起拔过多，露出混凝土面，或其它原因将混凝土桩上下分开，产生空洞；④沉渣厚度超标是由于清孔不干净或未进行二次清孔，泥浆比重过小或混凝土注入量不足而难于将沉渣浮起，钢筋笼吊放过程中,未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底，清孔后，待灌时间过长,致使泥浆沉积。