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摘要：灌注桩在施工时应认真做好施工组织，针对施工过程中可能存在的问题和隐患提前排查、消除，以减少或避免质量缺陷的出现，对于已经产生的缺陷桩，应探明缺陷具体情况，及时采用相应措施进行处理和修复，以保证建筑结构的运行安全。
关键词：钻孔灌注桩；质量通病；断桩；缩颈；露筋；基础工程；案例分析
Abstract：during the construction of cast-in-place piles，the construction organizations should be carefully organized，and the possible problems and hidden dangers should be checked and eliminated in advance to reduce or avoid the appearance of quality defects. As for the defective piles that have been produced，the concrete conditions of the defects should be found out，and corresponding measures should be taken to deal with and repair them in time to ensure the safety of the construction structure
1.前言：
2010年10月发生在湖南慈利县的一则新闻引起了广大工程技术人员的关注。当时慈利县城关电站防水检修，随着电站上游水位下降，上游澧水河床也重见天日，随之而来的是通车才6年的澧水大桥部分桩基也显露出它的真实面貌；细心的人们发现桥墩桩基部分出现脱落如遭“虫蛀”甚至露筋（见图1），并纷纷拍照发朋友圈质疑桥梁的质量。
图2
3.钻孔灌注桩质量通病
从以上钻孔灌注桩施工艺流程可以知道，钻孔灌注桩施工是个比较复杂的施工过程，从放样定位开始到浇筑水下混凝土成桩，每个工序的疏忽都有可能造成各种质量缺陷，本人认为在实际施工中，容易造成的几种常见质量通病及原因主要有以下几个方面。
3.1、露筋、缩颈
露筋、缩颈（见图3）是钻孔灌注桩最常见的通病之一，其产生的原因很多，主要在一下几个方面：
图3
3.1.1、孔壁坍塌致使混凝土截面积缩小，造成缩颈、露筋质量缺陷。引起孔壁坍塌的原因很多，泥浆比重过低，钢护筒埋深不够，钻孔速度太快，孔内水位低于承压水位，地质条件不好出现流沙层等处理不好，下放钢筋笼时碰撞孔壁等造成孔壁坍塌。特别是泥浆指标的掌握，由于钻孔灌注桩壁的稳定是靠泥浆维护的，泥浆起到护壁、清孔、排渣，防止塌孔、扩孔作用。泥浆的指标性能随着钻进的地质条件变化而变化，所以要经常测试，但实际工作中一般工人都是凭经验，很少有技术人员采用仪器测定泥浆指标是否达到规定的要求。像慈利县澧水大桥桩基缩颈、露筋的部位基本上一致，本人认为产生的原因也基本相同，就是因为施工时澧水河水位高于孔内泥浆面，致使清孔时泥浆比重过大，在进行混凝土浇筑时泥浆中的土粒沉淀于自然河床上面，和混凝土中的水泥浆形成了一个整体构成桩基的一部分，当钢护筒拆除以后，水泥浆和泥浆形成的桩基部分由于强度不够被水流冲刷掉了，故形成了上述缩颈、露筋质量缺陷。其次是钢护筒埋设，由于钢护筒都是事先加工好了重复使用，很少有人按照现场每根桩单的实际情况独加工钢护筒，一旦遇到地质条件不好需要加深钢护筒埋设时，就无法做到。
3.1.2、钢筋笼或孔位不正，造成一边露筋一边混凝土厚度偏大，这种情况一般是安装钢筋笼时，钢筋笼加工不规范，不能垂直安装，或者是混凝土浇筑时钢筋笼上浮偏位。也有的情况是由于钻机安装不平，钻孔孔位不垂直斜度大，而钢筋笼安装垂直，形成桩基一边露筋现象。
3.1.3、钢筋笼的钢筋过密而混凝凝土的粗骨料粒径偏大，在建筑施工规范中要求钢筋笼的主筋间距最小为80mm，混凝土粗骨料最大粒径不得大于主筋间距的1/3，而在我们港口工程的规范中，就没有对混凝土最大粒径的限制规定，所以往往疏忽了这个要求，那么当混凝土粗骨料最大粒径大于钢筋笼主筋间距1/3，在混凝土浇筑时，混凝土中的粗骨料不能穿过钢筋笼，而只有相对较小的及砂浆穿过钢筋笼，这样钢筋笼外面的混凝土强度不高，特别是码头、桥梁及水利工程中的桩基在水流的冲刷下就会脱落，从而产生露筋的质量缺陷。
3.1.4、灌注水下桩砼过程，出现导管拔空，没有迅速提出导管，重新设隔水球灌注混凝土，在隔水球冲出导管后，应将导管继续下降，直到导管不能插入时再少许提升导管，继续浇注混凝土。而是直接插入灌注水下桩砼。灌注砼发生离析现象，造成粗骨料全在钢筋笼内，而外部保护层无骨料。水流冲刷过大，砂浆全部剥落。
3.2. 断桩
断桩是指由于施工原因导致的桩身混凝土自上而下未形成连续整体的现象，是严重的质量事故，其成因主要包括以下方面。
3.2.1混凝土拌合物质量不合格：一方面当混凝土拌合物坍落度较小时，其流动性差致使注入导管的混凝土不能够顺利翻起，造成导管堵塞，最终导致混凝土灌注中断形成断桩；另一方面当混凝土拌合物坍落度过大时，由于长距离运输或是拌制至灌注间隔时间过长导致混凝土离析，导管中混凝土粗骨料无法同浆体同时翻起在底部形成集中堆存，造成导管堵塞，从而致使混凝土灌注中断形成断桩。
3.2.2首批混凝土灌注量不足：由于首批混凝土灌注量不足，导管底部不能够被混凝土完全掩埋，泥浆由导管底部灌入，从而在后续灌注混凝土与首批混凝土间形成泥浆夹层导致断桩的出现。
3.2.3管口出露：灌注桩施工过程中由于计算和测量错误，致使导管提升出混凝土顶面，泥浆由出露管口涌入导管，从而在后续灌注混凝土与前期混凝土间形成泥浆夹层产生断桩。
3.2.4导管密封性差：由于导管破损或是连接密封性不满足要求，致使泥浆渗入导管在混凝土间形成泥浆夹层导致断桩。
3.2.5孔壁坍塌：由于地层条件较为松散，混凝土灌注过程中底部混凝土向上翻涌形成顶托作用，固壁泥浆不能有效发挥作用，使得孔壁土体剥落、坍塌，在混凝土间形成泥沙夹层，从而产生断桩。
3.2.6导管无法提起：混凝土灌注过程中由于计算错误导致导管未能及时提升，以致于导管底部混凝土初凝使得导管无法提起或断裂，或是导管提升过程中钢筋笼挂住导管口法兰使得导管无法顺利提升，从而导致施工中断形成断桩。
3.2.7其他因素：导致断桩的因素还包括由于机械故障、停电以及施工组织不力等因素造成的施工中断。
3.3 桩底沉渣过厚
导致桩底沉渣过厚的原因主要包括以下方面：（1）桩身混凝土灌注前清孔不彻底，未能将成孔过程中产生的沉渣全部清除。（2）下放钢筋笼和导管过程中与孔壁发声碰撞，导致孔壁土体剥落、坍塌，从而形成较厚的沉渣。
3.4 集中性气孔
在桩身混凝土施工过程中，由于导管埋置过深，同时混凝土和易性较差、流动性不足，间歇灌注的混凝土将导管内的空气压入桩身混凝土中无法排出，从而形成较大面积的集中性气孔，严重影响桩身混凝土截面受力面积。
3.5. 短桩
灌注桩施工至顶部时，由于渣土的掺入导致固壁泥浆稠度增加，使得常规探测锤无法沉入到混凝土顶面或不能探明是否为混凝土顶面，产生误判，造成导管提前拔出而终止混凝土灌注，导致桩长未达到设计要求。
3.6.桩顶混凝土低强区
桩身混凝土灌注施工至桩顶部位时，混凝土中容易混入泥水发生离析、水灰比失控，混凝土强度无法满足设计要求，产生桩顶混凝土低强区。
3.7.钢筋笼上浮
施工过程中导管提升钩挂钢筋笼以及在钢筋笼底部混凝土灌注速度过快、混凝土向上翻涌形成的顶托力大于钢筋笼的自重时均会导致钢筋笼的上浮。
4.案例分析
4.1案例情况分析
本文案例仍以慈利县澧水大桥露筋、缩颈为例。根据《湖南交通科技》Vol.28 No.2 Jun.2002《慈利澧水大桥设计》“5-9号墩顶、桩基顶设置系梁，单幅基础为2φ250cm钻孔灌注桩，墩顶为2φ200cm圆柱墩”从中得出桩基施工方式为钻孔灌注桩，经过权威部门检测确认大桥33个桩柱，其中22根桩柱存在直径减少的缺陷，即缩颈现象达67%，18根桩柱存在露筋、钢筋锈蚀等现象，露筋现象达55%，未发现大桥存在位移、沉降、裂缝等现象，结合基桩专项检测报告以及设计单位对存在缺陷的桩定量分析和验算，专家组初步估算认为，目前大桥处于安全范围。桥梁总体安全但影响基桩使用性能，影响桥梁后续运营安全与设计使用寿命。
目前大桥的主要缺陷是部分桥墩外露于河床地面以上的桩身已有明显缩颈、露筋等病害，咨询认为其产生的原因主要有：一是桩身外围（钢筋笼以外）素砼含不均匀泥浆或泥块，导致其强度较低；在钢护筒拆除施工完成的同时，本应及时将其清除，进行表观处理的施工步骤，因受当时施工高水位的限制而没有实施；二是外露桩（柱）身的保护层厚度太大，在施工临时钢护筒内壁与设计桩或柱的钢筋笼之间没有设置防裂钢筋网，容易产生收缩裂纹；三是洪水频率P=1%时最大水流速度3.02m/s，对桩身强度不均匀的外围素砼冲刷作用较明显。
为保证桥梁后续运营安全与设计使用寿命，从桥梁使用的后续安全性与耐久性方面考虑，应尽快对缩颈、露筋的桩柱进行处治。
编制缺陷处治方案时应综合考虑部分立柱竖直度偏差超限对安全的不利影响。
4.2大桥维护方案
根据基桩专项检测报告结论及专家咨询意见和中冶长天国际工程有限责任公司对慈利县城澧水大桥桩基工程维护方案设计，制定以下大桥维护方案：
4.2.1尽快组织桥梁维护处治，对3-13#墩全部基桩进行维修，对2.5m桩基础外围对应的加大立柱部分，采用等直径设计，便于施工及美观。
4.2.2对目前不具备检查条件（如钢护筒内部、河床以下）的桩柱，结合处治方案开挖、凿除障碍物，揭露桩柱隐蔽部分缺陷情况，综合整治。
4.2.3桥墩河床底至基岩面基桩及外露缺陷基桩、墩柱维护工程均采用增大截面法——外包钢筋砼设计。设计外包厚度25CM—35CM。维护桩基及墩柱C30收缩补偿性细石砼；河床铺砌C25砼；封底C30砼。
4.2.4桩基维护深度原则上需深入基岩内0.8m，并结合现场实际做相应调整。如果开挖至基岩面0.8m后发现其下仍存在桩基质量缺陷（如露筋、缩颈、砼强度低等不满足设计验收规范要求的情况），则继续往下延伸处理至桩基质量完好深度，并及时与设计方联系，进行动态设计和处治。
5.结束语
随着钻孔灌注桩在大型基础工程中的广泛应用，相应的桩基质量缺陷问题在施工过程中也时有出现，较为常见有缩颈、桩底沉渣过厚、桩身局部夹泥（缩径）、集中性气孔、断桩、短桩、桩顶出现混凝土低强区以及钢筋笼上浮等。由于灌注桩质量缺陷直接关系到上部建筑物的运行安全和使用寿命，因此在施工过程中必须要引起足够重视。
参考文献：
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[4]朱学文.预防混凝土灌注桩断桩的施工策略[J].中华建设，2017（02）：144-145.
[5]《湖南交通科技》Vol.28No.2 Jun.2002《慈利澧水大桥设计》
论文作者:袁为召
论文发表刊物:《防护工程》2018年第16期
论文发表时间:2018/10/10
标签：混凝土论文; 导管论文; 钢筋论文; 泥浆论文; 桩基论文; 钻孔论文; 缺陷论文; 《防护工程》2018年第16期论文;