桥梁钻孔灌注桩质量缺陷分析及预防处治
关键词：钻孔桩；质量缺陷；成因分折；预防及处治
随着我国基础设施建设的快速，钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点仍将被广泛地应用于公路桥梁及其他工程领域。灌注桩属于隐蔽工程，但由于影响灌注桩施工质量的因素很多，对其施工过程每一环节都必须要严格要求，对各种影响因素都必须有详细的考虑，如地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不严，就会在灌注中产生质量事故，小到塌孔松散、缩颈，大到断桩报废，给国家财产造成重大损失，直至影响工期并对整个工程质量产生不利影响。据1996年10月北京全国桩基动测学术交流会上统计资料表明，在被检测的灌注桩中大约有5％～10％是有缺陷的，不良地质中灌注桩缺陷率更高达14.7％。所以，必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩的施工质量，尽量避免发生事故及减少事故造成的损失，以利于工程的顺利进展。本文对公路钻孔灌注桩施工及缺陷桩处治实践作，供同行交流。
1 几种缺陷桩的形成与处治
1.1 断桩
1.1.1 形成断桩原因分析
断桩是严重的质量事故。对于诱发断桩的因素，必须在施工初期就彻底清除其隐患，同时又必须准备相应的对策，预防事故的发生或一旦发生事故及时采取补救措施。断桩产生的原因有以下几个方面：
1.1.2 拨脱导管形成断桩
灌注混凝土过程中，测定已灌混凝土表面标高出现错误，导致导管埋深过小，出现拔脱提漏现象形成夹层断桩。特别是钻孔灌注桩后期，超压力不大或探测仪器不精确时，易将泥浆中混合的坍土层误为混凝土表面。因此，必须严格按照规程用规定的测身锤测量孔内混凝土表面高度，并认真核对，保证提升导管不出现失误。
1.2 埋管
1.2.1 原因
混凝土停灌后导管无法拔出称为埋管，其主要原因是：孔深误测。
1.2.2 预防措施和处理办法
(1)孔深测量采用合理的办法：灌注时严格控制导管埋入深度，配备2名有经验的专人测孔，在任何情况下导管埋入混凝土的深度不得大于6m或小于1m，大于6m以上容易发生埋管拔不出而造成事故，少于1m时易发生拔漏的事故。所以拔管前必须仔细测探混凝土顶面的深度，用测锤测孔时可根据手感判断混凝土的深度。具体测量方法是：脱去手上戴的手套，把测绳下放到停止状态，用手垂直向上提测绳(不得使测绳碰撞导管，钢筋骨架或其他物体)手中可感觉到碎石碰撞测锤的摩阻是否有连续的感觉，一直上提测绳，测锤离开混凝土后手感将消失。此时可判断为混凝土顶面的深度，同时用理论混凝土的灌注深度，与实测深度相比较，相差值过大应反复测量，确定无误后方可提管。特别要注意的是，测孔前要校核测绳的刻度，因测绳反复使用后，可能由于提升或下放时刻度移动，这在施工中是要特别引起重视，防止造成孔深误测。
(2)设备出问题停灌。灌注过程中遇到停灌超过20min时。应用起吊设备提动导管，每隔几分钟上下提动一次，使导管周围的混凝土不致过早地初凝。
(3)导管上拔受阻。如导管向上提升数十厘米后提升受阻无法上提，这时不能只判断为埋管，而考虑是导管法兰盘卡挂钢筋骨架造成。此时可转动或摇动导管，使其脱离开钢筋骨架再向上提升。提升导管不可猛拔，防止拔断导管事故发生。
(4)事故确实发生。若埋管的事故确实发生，初时可向导管加压使其下沉，然后用千斤顶试拔，如试用各种方法失败后，当iL径较大时，已灌的混凝土顶面尚未初凝，可另下一根导管，按后所述的第一项导管进水的处理要求施工。当混凝土灌注顶面距离地面不深时可停止处理。待混凝土凝固后将原护筒向上接长(或外加一道护筒)加压或锤击使护筒底脚沉到已灌注的混凝土面以下。按干处接桩处理即可。 1.3 卡管形成断桩
在灌注过程中发生混凝土在导管内下不去是经常遇到的。常叫作孔内不翻浆，称之为卡管。
1.3.1 施工中卡管的成因
(1)初灌混凝土时，隔水球卡管(首批混凝土)。
(2)混凝土质量的原因卡管(如坍落度过小、流动性差、砂石中有大卵石，混凝土离析、导管漏水使粗骨料集中而形成导管堵塞等)。
(3)拔管机械和拌和设备发生故障或其他原因使混凝土在导管内停留时间过长，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已初凝，增大了管内下落的阻力，使混凝土堵在管内发生卡管。
1.3.2 卡管预防措施
(1)混凝土拌和要均匀，坍落度要控制到18cm～20cm以内，混凝土进入漏斗前必须检查混凝土的和易性，有条件时尽量采用拌和站拌和混凝土，使用混凝土运输罐车送混凝土，可消除混凝土拌和不均匀和离拆。要特别注意的是，在炎热的夏季灌车，运输混凝土时，出口处容易造成混凝土失水流动性减低，严重时结快。在漏斗顶部加一个5cm×5cm的方格筛子，可预防不合格混凝土和砂石料中的大卵石进入导管。
(2)在灌注前要仔细检修设备，准备备用机械，如起吊机械、混凝土拌和设备、备用发电机等，必须从思想上特别重视，出现机械故障、停电等必须有应急措施。否则。开盘条件不具备不能开始施工。
1.3.3 发生卡管后的处理
如果在灌注过程中发生卡管，时间很短孔内首批混凝土还为初凝，采用下述拔脱导管时的处理措施。
如果开始灌注停留时间已久，孔内首批已初凝导管内又堵塞有混凝土，此时的处理办法应立即将导管拔出，用吸泥机将孔内混凝土表面的泥浆、渣土等吸出，重新下导管灌注，最后将此桩作为断桩再进行补强处理或加桩处理。
可用长杆冲捣导管内混凝土，用吊绳抖导管使隔球下落，如仍不能下落时，则须将导管连同漏斗内混凝土一起吊起，上下抖动导管使混凝土下落，混凝土开始下落，要快速使导管恢复原位。防止导管内进水。
1.4 导管进水
1.4.1 主要成因
(1)关注时首批混凝土储量不足或混凝土储量已够，但导管底口距孔底的间距过大，混凝土下落以后，埋设导管深度不足，以致泥水从导管底口压人。
(2)拔导管时提升过猛拔脱导管或测探有误，导管底口拔出原混凝土面，导管内涌入泥水。
(3)导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开，或焊缝破裂。水从接口或焊缝中流入。
1.4.2 预防措施和处理办法
(1)若是第一种情况，由于首批混凝土储量不足，使导管进水，应立即将导管拔出。将散落在孔底的混凝土用空气吸泥机吸出或用抓斗清出，然后重新下导管并准备足够的储量的首批混凝土，将导管与孔底间距控制在30m～40m之间，重新
进行灌注。
首批混凝土储量(m3)≥桩孔面积(m2)×孔底至导管底口距离d(m)+导管初埋深度m(m)+导管内径面积(m2)×孔内泥浆深度w(m)×泥浆的重度(kN/mm3)混凝土的重度(24kN/mm3) (2)若是第二种情况，由于拔脱导管或测探有误，使导管内涌入泥水第一种办法是要立即将导管提离混凝土顶高50cm左右，利用砂包做隔水栓用8#铅丝吊住砂包随混凝土一起把导管内泥水压出使导管内充满混凝土，再将导管插入原混凝土内50cm，然后剪断吊砂包的铅丝继续浇注。处理步骤见图2、图3这两种方法比较快速，通过实践证明是最行之有效的处理方法。
此方法处理后的桩经超声波检测未发现泥夹层和断桩。但要注意的一点是，桩头预留高度必须加大要超灌1m～2m混凝土，以防桩头顶部混凝土内夹有泥块，造成短桩头。第二种办法是立即将导管提出孔外，在导管底部设置防水塞，具体做法是用一块5mm厚的钢板，大于导管下口的直径盖住导管，用三层塑料布密封导管口，将导管插入原灌混凝土内，导管上面再加重量以克服泥浆浮力，导管内装满混凝土后，稍提导管，利用混凝土自重将底塞冲开，然后继续灌注混凝土。
(3)若是第三种情况，由于导管接头不严或焊缝开裂，使导管进水，要根据导管在什么位置进水采取不同的处理办法。如在离孔口不远处要加快灌注速度，在最短的时间内将进水管拔出。如在最低侧，就要加深埋管深度来解决。不论在什么位置都要采取连续灌入混凝土才能防止管内存水使混凝土产生离析，避免发生卡管事故的发生。
1.5 坍孔
在灌注过程中，如果发现井孔护筒内水(泥浆)位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出水泡，应考虑是坍孔征象，可用测探锤探测，如发现孔的深度与灌后测的深度有明显的差异或测量达不到混凝土面时及达不到原来的深度，相差很多，可证实为坍孔。
坍孔的成因一般是护筒底部漏水，孔内水位降低或在河流中，当涨水时，孔内水位差减小，不能保持原有静水压力，以及由于护筒周围堆放重物或机械振动等引起坍孔。
发生坍孔后要查明原因采取以下措施，如保持或加大水头、放开重物、排除振动等，防止继续坍孔，然后用吸泥机吸出坍入孔内的泥土，如不继续坍孔，可恢复正常灌注。
1.6 短桩头
1.6.1 原因
在施工过程中，往往出现有个别桩的混凝土顶面达不到设计的桩标高，我们称此桩为短桩头，造成短桩头的主要原因是：
1.6.2 预防措施及处理办法
(1)测锤加重：当混凝土灌到将结束时，使用较大重量的测锤进行测量。
(2)当使用测锤测的混凝土灌注达到要求的标高时，可选用另一种测量方法校核混凝土的顶面是否确实达到要求的高度，具体方法是：使用一根长度能插到混凝土顶面以下的螺纹钢筋，一般φ16的钢筋即可使用，脱掉手套将钢筋握在手中垂直向下插入，上下提动钢筋利用钢筋螺纹与混凝土中的碎石摩擦，可靠手感测出混凝土面的确切深度，此方法在实践中验证确实很好。可有效地控制混凝土的顶面标高。
(3)当造成短桩头时，可先挖承台，根据地质情况和地下水位的深浅决定处理办法，如果地下水位较浅且地质不宜直接挖时，可在桩头的外面下压一个长护筒，直径大于桩径的20cm。把护筒底角下到混凝土顶面的大约40cm后，清除桩头顶部的淤泥和沉渣及低强度混凝土，把桩头清理干净后，按普通混凝土浇注即可，然后把护筒拔出。
2 钻孔灌注桩的质量控制 钻孔灌注桩的施工质量直接影响到上部结构的稳定与安全。部颁《公路工程质量检验评定标准》JTJ07198对钻孔灌注桩的质量作了严格的要求，增加了6.3.1.5和6.3.1.6条，明确规定了钻孔灌注桩进行无破损检测，这一结果需由设计单位的确认。对钻孔灌注桩的质量控制，我们认为在现时代仍应强调以下几点：
(1)对质量控制应注重预防为主，即在施工前做好充分准备工作，制定相应的防范措施，并责任到人。
(2)严把队伍进场关。“一流队伍投标、二流队伍进场、三流队伍干活儿”的现象在建筑市场上仍然存在。只有从严把关，使一流人才、先进的工艺，过硬的设备进场，就为优良工程打下了坚实的物质基础。
(3)严把检测关。桥梁钻孔灌注桩无破损检测是确保施工质量的一个重要技术检测手段，我们的做法是：①对承担本工程桩基无破损检测任务的单位和个人进行资格审查；②逐根桩作小应变动载检测；③对处理后的缺陷必要时进行取芯检测，若检测仍有缺陷，则该桩再辅以承载试验(大应变)，以确保成桩质量及工程的安全性。
3 结束语
灌注水下混凝土是成桩的关键工序，灌注过程中应明确分工，密切配合，统一指挥，连续施工，灌注成高质量的水下混凝土，防止事故和发生桩身缺陷。对每道工序必须认真对待，一旦发生事故将造成很大的损失和延误施工工期。如出现事故时，应认真分析原因，采取合理的技术措施，及时设法补救，对于确实存在缺陷的基桩，应尽可能设法补强，不宜轻易废弃，造成过多的损失。
