中国水利水电第一工程局有限公司 吉林长春 130000
摘要：随着我国工程建设事业的蓬勃发展，在高层建筑、重型厂房、桥梁、港口等工程中大量采用桩基础，桩基础已成为工程中重要的基础形式，在所有桩类型中，灌注桩应用最为普遍，其中尤以钻孔灌注桩为主。
本文通过泥浆护壁钻孔灌注桩在实际运用中经常出现的质量问题进行分析，针对质量问题研究有效的预防措施，为今后泥浆护壁钻孔灌注桩施工过程中起到一定的指导作用。
关键词：泥浆护壁 钻孔灌注桩 质量问题 预防措施
1 前言
泥浆护壁钻孔灌注桩是通过桩机在泥浆护壁条件下慢速钻进，将钻渣利用泥浆带出，并保护孔壁不致坍塌，成孔后再使用水下混凝土浇筑的方法将泥浆置换出来而成的桩。泥浆护壁钻孔灌注桩属于隐蔽工程，由于施工环节较多，技术要求高，工艺较复杂，需要在一个较短的时问内快速完成水下灌注混凝土隐蔽工程的灌注，施工过程无法直接观察且成桩后也不能进行直接开挖验收，所以它又是最容易出现质量问题。
2钻孔灌注桩的质量影响因素
泥浆护壁钻孔灌注桩的钻孔、灌注混凝土是在水下进行的，影响钻孔灌注桩施工质量的因素很多，如：工程地质、钻孔工艺、护壁、钢筋笼、混凝土的配制、灌注等，任何微小的失误都有可能导致灌注桩出现质量问题，从而影响整个工程的进度及质量。因此，对泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺及质量控制提出了更加严格的要求。
泥浆护壁钻孔灌注桩施工过程中无法直接观察且成桩后也不能进行直接开挖验收，所以最容易出现质量问题。施工中人为因素的影响较大，若稍有疏忽，很容易出现一些质量问题，因此对其施工的各个环节必须有详细的考虑，若稍有不慎或措施不当，就会产生质量问题，小到塌孔、缩径，大到断桩、废桩等质量问题。
水下混凝土灌注也是影响质量的关键环节，由于其施工的隐蔽性、工艺的复杂性和连续性，致使桩身出现蜂窝、麻面、空洞、离析、夹泥或断桩等质量事故时有发生，不但延误工期和造成极大的经济损失，而且会潜伏安全隐患，危及人民财产及生命安全。
3 成孔过程中常见质量问题及预防措施
3.1 钻孔垂直度不符合规范要求
（1）主要原因
钻机安装不平，或钻机下场地产生不均匀沉降；桩架不稳，钻杆导架不垂直；钻头翼板磨损不一，钻头受力不均；钻进中遇软硬土层交界面或倾斜岩面时，钻压过高使钻头受力不均；钻杆弯曲，主动钻杆倾斜。
（2）预防措施：
压实、平整施工场地；安装钻机时严格检查钻机的平整度和主动钻杆的垂直度，钻进过程中定时检查主动钻杆的垂直度，发现偏差立即调整；定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换；在软硬土层交界面或倾斜岩面处钻进，采用低速低钻压钻进，发现钻孔偏斜及时回填黏土，冲平后再低速低钻压钻进；从软塑粘土层，尤其流塑粘土层和砂层进入硬塑粘土层或从软土层进入基岩时，笼状钻头下端的锥形导向小钻头需改用平底导向小钻头，或者直接用不带导向小钻头的平底钻头钻进；在复杂地层钻进，必要时在钻杆上加设扶正器。
3.2 塌孔与缩径
（1）主要原因：
塌孔与缩径产生的原因基本相同，主要是地层复杂、钻进速度过快、护壁泥浆性能差、成孔后放置时间过长没有观众混凝土等原因所致。
（2）预防措施：
钻孔灌注桩穿过较厚的砂层、砾石层时，成孔速度宜控制在2m/h以内，泥浆性能主要控制其密度为1.3~1.4g/cm3、黏度为20~30s、含砂率不大于6%，若孔内自然造浆不能满足以上要求时，可采用加黏土粉、烧碱、木质素的方法，改善泥浆的性能，通过对泥浆的除砂处理，可控制泥浆的密度和含砂率。没有特殊原因，钢筋骨架安装后应立即浇注混凝土。
3.3孔底沉渣过厚
（1）主要原因
清孔泥浆质量差，清孔无法达到设计要求；测量方法不当造成误判；钢筋笼吊放未垂直对中，碰刮孔壁泥土坍落孔底；或清孔后待灌时间过长，泥浆悬浮的砂粒下沉而使孔底沉渣过厚。
（2）预防措施
在含粗砂、砂砾和卵石的地层钻孔，有条件时优先采用泵吸反循环清孔。当采用正循环清孔时，前阶段要采用高粘度浓浆清孔，并加大泥浆泵的流量，使砂石粒能顺利地浮出孔口，随着残存钻碴的不断浮出，孔内泥浆比重和含量不断降低，随时检查清孔质量。成孔后，维持循环清孔时间不少于30min，清孔标准符合设计及规范要求，孔内排出或抽出的泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度17~20s。
钢筋笼垂直缓吊放入孔，避免碰撞孔壁；采用导管二次清孔，冲孔时间以导管内侧量的孔底沉渣厚度达到规范要求为准，清孔完毕立即灌注混凝土。降低混凝土初灌时对孔底的冲击力，导管底端距孔底控制在30-50cm，初灌混凝土量，必须满足导管底端能埋入混凝土中1～1.5m的要求。
4 水下混凝土灌注常见质量问题及预防措施
4.1 导管堵塞
（1）主要原因
水下混凝土灌注过程中，混凝土在导管中不能下落，影响灌注工作顺利进行。导管堵塞也称卡管或堵管，堵管往往发生在混凝土灌注过程中。导管堵塞的主要原因如下：
①混凝土质量不合格。如：混凝土中混有杂物，造成堵塞；水灰比控制不当：水灰比过大，水泥浆液与骨料会产生离析，粗骨料下沉或粒径较大造成堵管，水灰比过小，坍落度过低，混凝土流动度小，导管排混凝土不畅通，造成堵管；混凝土粘聚性不好，漏斗内的混凝土产生离析，粗骨料卡入隔水塞，或在隔水塞上形成——硬壳；混凝土拌和质量不符合要求，混凝土拌制操作者技术不熟练或没有按定量进料，或搅拌时间短，拌合物不均匀。
②导管埋管深度过大：导管的灌注阻力增大，导管中的混凝土难以排出导管外，如果此时不及时拔管，混凝土在导管中就可能被挤紧而堵管。
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③泥浆密度过大：清孔不符合规范要求，泥浆密度较大，对导管外混凝土的上升产生较大的阻力，降低了导管的排混凝土能力，使混凝土易在导管中被挤密而堵管。
④导管漏水：导管接头处密封不合格或导管渗漏，则导管内的混凝土就会受到孔内泥浆的冲洗，水泥浆和砂石分离，使粗骨料集中在一起而造成导管堵塞事故。
⑤灌注时间：在灌注中发生设备事故、停电等意外事件造成混凝土装满导管使混凝土在导管中停留过长，则混凝土在导管中局部被挤压密实或趋于初凝从而堵塞导管；灌注工作准备不足，灌注时间过长，表层混凝土已初凝。
（2）预防措施
①严格把好进场水泥的质量关，控制好施工现场混凝土配合比和搅拌时间，应注意混凝土的初凝和终凝时间与单桩灌注时间的关系，必要时添加缓凝剂，掌握好混凝土的和易性和塌落度。
②在混凝土灌注过程中，随灌注随拔管连续进行，中途停歇时间不超过15min。在整个灌注过程中，导管在混凝土埋深以1.5～4m为宜，既不能小于1.5m也不能大于6m。由专人测量导管埋置深度及管内外混凝土面的高差，及时填写水下混凝土浇注记录；
③严格控制泥浆质量，经常检查泥浆的各项指标；
④混凝土灌注前对导管设专人进行检查，导管检查时可采用肉眼观察和敲打听声相结合的方法进行，检查导管是否存在孔洞和裂缝、接头是否严密、厚度是否合格。灌注前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用气压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.5倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最内压力的1.5倍。导管经仔细检查合格后，方可插入孔中，做好防护，任何情况下不得掉落物体到管内，防止堵塞导管，影响砼灌注。
⑤混凝土灌注前要对施工设备进行检查，经常对设备进行维护保养，确保设备性能；施工现场要有备用电源或备用设备，避免停电和设备事故造成混凝土灌注中断时间过长堵塞导管；灌注前灌注工对各个环节都做好充分的准备，避免由于准备不足造成灌注时间过长堵塞导管。
4.2 钢筋骨架上浮
（1）主要原因
混凝土初凝和终凝时间太短，使孔内混凝土过早结块，当混凝土面上升至钢筋骨架底时，结块的混凝土托起钢筋骨架；清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多，混凝土灌注过程中砾砂回沉在混凝土面上，形成较密实的砂层，并随孔内混凝土逐渐升高，当砂层上升至钢筋骨架底部时托起钢筋骨架；混凝土灌注至钢筋骨架底部时，灌注速度太快，造成钢筋骨架上浮；提升导管时钩挂钢筋骨架时期上浮。
（2）预防措施
除认真清孔外，当灌注的混凝土面距离钢筋骨架底部1m左右时，应降低灌注速度；当混凝土面上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使导管底口高于骨架底部2m以上，然后恢复正常灌注速度；加快浇灌速度，缩短浇灌时间，或添加缓凝剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小；导管钩挂钢筋笼时，要下降导管，转动移位脱钩后提升。
4.3 桩身混凝土夹渣或断桩
（1）主要原因
初灌混凝土量不够，造成初灌后埋管深度太小或导管根本就没有进入混凝土；混凝土灌注过程拔管长度控制不准，导管拔出混凝土面；混凝土初凝和终凝时间太短，或灌注时间太长，使混凝土上部结块，造成桩身混凝土夹渣；清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多，混凝土灌注过程中砂粒回沉在混凝土面上，形成沉积砂层，阻碍混凝土的正常上升，当混凝土冲破沉淀砂层时，部分砂粒及浮渣被包入混凝土内，严重时可能造成堵管事故，导致混凝土灌注中断；测深不准，错误判断混凝土面高度，使导管提离混凝土面而成断桩；
（2）预防措施
导管的埋置深度宜控制在2～6m之间。混凝土灌注过程中拔管应有专人负责指挥，并分别采用理论灌入量计算孔内混凝土面和重锤实测孔内混凝土面，取两者的低值来控制拔管长度，确保导管的埋置深度不小于1.0m；缩短灌注时间，单桩混凝土灌注时间宜控制在1.5倍混凝土初凝时间内；混凝土浇筑过程中，应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，要严格遵守操作规程，严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，塌落度应满足灌注要求。
4.4 桩顶混凝土不密实或强度达不到设计要求
（1）主要原因
桩顶混凝土超灌高度不够；混凝土浮浆太多；孔内混凝土面测定不准。
（2）预防措施
桩顶混凝土超灌高度要满足规范要求，应控制在0.5~1m；对于大体积混凝土的桩，桩顶10m内的混凝土还应适当调整配合比，增大碎石含量，减少桩顶浮浆；在灌注最后阶段，孔内混凝土面的测定要准确，根据混凝土面的深浅及实际情况选取适当的测定方法（如：测深锤、热敏电阻仪或感应探头测深仪、铁盒取样器取样法等），避免发生误测。
5 混凝土灌注过程因故中断
混凝土灌注过程中断的原因较多，在采取抢救措施后仍无法恢复正常灌注的情况下，可采用如下方法进行处理：
（1）若刚开罐不久，孔内混凝土较少，可拔起导管和吊起钢筋骨架，重新钻孔至原孔底，安装钢筋骨架和清孔后再开始灌注混凝土。
（2）迅速拔出导管，清理导管内积存混凝土和检查导管后，重新安装导管和隔水栓，然后按初灌的方法灌注混凝土，待隔水栓完全排出导管后，立即将导管插入原混凝土内，此后便可按正常的灌注方法继续灌注混凝土。此法的处理过程必须在混凝土的初凝时间内完成。
6 结论
泥浆护壁钻孔灌注桩在建筑、桥梁等工程中采用的范围越来越广，通过泥浆护壁钻孔灌注桩常见质量问题的分析及预防，能够有效减少实际施工中存在的质量问题，降低工程成本，加快施工进度。将来在泥浆护壁钻孔灌注桩实际施工中，对各个环节容易出现的质量问题进行详细分析并研究有效的预防措施有着重要的意义。
参考文献：
[1]建筑桩基技术规范（JGJ94-2008）
[2]建筑地基基础工程施工质量验收规范（GB50202-2002）。
论文作者:薄艳明
论文发表刊物:《建筑细部》2018年第11期
论文发表时间:2019/1/2
标签：混凝土论文; 导管论文; 泥浆论文; 钻孔论文; 钢筋论文; 预防措施论文; 骨架论文; 《建筑细部》2018年第11期论文;