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摘要：随着现代科学技术的发展,桩的种类和桩基形式、施工工艺和设备以及桩基理论和设计方法，都有了很大的演进。灌注桩是一种设备投入小、施工操作简单、地质条件适应性强的施工技术，其目前已被广泛应用到我国建筑工程施工领域。但是桩基工程属于地下隐蔽工程，施工工序较多，工艺流程衔接紧密，影响施工质量的因素很多，难以全部预见，不可避免会出现断桩、缩颈、夹泥和沉渣过厚等质量缺陷，因此施工中如何控制桩基工程质量，对缺陷桩如何有效处理，用合适的检测方法对桩基质量进行检测等显得尤其重要。
关键词：灌注桩；检测；缺陷处理
中图分类号：TU473.1+4 文献标识码： A
灌注桩的特点
桩的分类方法有很多种,就成桩方式来看,可以分为预制桩和灌注桩。预制桩质量一般比较稳定,但在施工过程中存在一些缺陷。而灌注桩相对于预制桩具有适应性广、可操作性强、抗震性能、工程费用较低等优点。施工中,由于地质条件、施工条件及施工人员的技术水平等原因,易发生缩颈、断桩、桩身局部夹泥、桩身砼离析、桩顶砼疏松等质量问题。因此研究怎样更有效地检测桩基质量很有意义。
二、灌注桩的分类
1、钻孔灌注
指利用钻孔机械钻出桩孔，并在孔中浇筑混凝土（或先在孔中吊放钢筋笼）而成的桩。根据钻孔机械的钻头是否在土的含水层中施工，又分为泥浆护壁成孔和干作业成孔两种方法。
2、沉管灌注
指利用锤击打桩法或振动打桩法，将带有活瓣式桩尖或预制钢筋混凝土桩靴的钢套管沉入土中，然后边浇筑混凝土（或先在管内放入钢筋笼），边锤击或振动边拔管而成的桩。前者称为锤击沉管灌注桩，后者称为振动沉管灌注桩。
3、人工挖孔
指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。为了确保人工挖孔桩施工过程中的安全，施工时必须考虑预防孔壁坍塌和流砂现象发生，制定合理的护壁措施。护壁方法可以采用现浇混凝土护壁、喷射混凝土护壁、砖砌体护壁、沉井护壁、钢套管护壁、型钢或木板桩工具式护壁等多种。以应用较广的现浇混凝土分段护壁为例说明人工挖孔桩的施工工艺流程。
4、爆扩灌注桩
指用钻孔爆扩成孔，孔底放入炸药，再灌入适量的混凝土，然后引爆，使孔底形成扩大头，再放入钢筋笼，浇注桩身混凝土。
三、灌注桩的检测方法
1、反射波法
反射波法是基于应力波法的基本理论在基桩检测中的应用，基本原理是用力锤敲击桩顶，给桩一定的能量，使桩中产生应力波，检测和分析应力波在桩体中的传播过程，据此分析桩的完整性，波在传播过程中遇到弹性介质突然变化的界面时（夹泥、断裂缩颈等）将会产生反射和透射，据此估算桩长和缺陷的位置。 2、动力参数法
该方法是通过简便地敲击桩头，激起桩—土体系的竖向自由振动，按实测的频率及桩头振动初速度推算出单桩动刚度，再进行对比修正，换算成单桩竖向承载力标准值。
超声波透射法可以有效地检测灌注桩的完整性。其原理:超声波在缺陷砼中传播时,声波会在缺陷界面上产生反射、散射和绕射,声波信号会产生畸变。测试记录不同侧面、不同高度上的波动特征,经分析就能判断砼存在缺陷的性质、大小及空间位置。
3、超声波透射法
超声波透射法检测具有检测细致准确,结果准确,检测范围可以覆盖声测管埋设到的各个截面,且不受桩长、桩径以及场地的限制等优点,被广泛地运用在大直径灌注桩的检测中。但它有如下缺点:1.超声法进行质量检测,仅能定性地判断基桩的完整性,不能定量判断缺陷大小。2.超声法检测某桩时必须预埋与桩同长的声测管,因此费用比较高。
4、高应变动测法
高应变动测法是判定单桩竖向抗压承载能力是否满足设计要求的一种检测方法。其原理:利用重锤冲击桩顶产生的瞬时冲击力,使桩周土产生塑性变形,通过安装在桩顶两侧的传感器实测桩顶力和速度的时程曲线,并用应力波理论分析确定桩身完整性和极限承载力。该检测方法能够同时测得力和速度,对截面缺损作出定量的计算,较为精确地确定桩的承载力,但也有如下缺点:1.高应变法准确性也不够高,逊于低应变法和超声法。2.该方法所用设备昂贵,对场地要求高,对锤的要求也较高,且易破坏桩头,试验时桩头须处理。3.高应变法检测人员需要有较高地理论水平和实际操作经验。
5、桩基静载实验
静载荷试验主要通过检测桩基的承载力,以判断桩的质量。其原理:依据桩的设计承载力,制作相应的加载反力装置,依照加载方案,在桩顶加压,并通过一定地检测措施来定出比较合理的极限承载力取值。该方法检测精度较高、相对误差较小,但也具有一些缺点:1.该试验的加载周期长,一般需要连续不断地加载24h以上;2.加载设备、场地庞大,耗资巨大。为了检测往往会耗费大量地资金搭设加载反力装置,大吨位桩基承载力检测一般为高应变法检测费用的100倍以上。 6、自平衡法
自平衡法可以用于检测摩擦桩的承载力。其原理:是在桩身平衡点位置安设荷载箱,通过地面上油泵沿垂直方向加载,随着压力增加,荷载箱将同时向上、向下发生变位,促使桩侧阻力及桩端阻力的发挥。通过仪器测得向上、向下两条荷载位移曲线。根据计算得到桩极限承载力。自平衡法与传统的桩基静载荷试验方法相比,具有明显的优势:1.装置简单,无需堆载装置不受场地限制,还可多根桩同时测试;单桩试验工期减短,无需达到28天。荷载箱埋设后一般10-15天即可测试;2.试验费用低。与静载法相比,可节省试验总费用30%～60%;3.试验后试桩仍可作工程桩使用。
四、灌注桩缺陷产生的原因
灌注水下混凝土是成桩的关键工序，灌注前必须做好详细的技术组织方案，做好充分的施工准备，统一指挥、分工明确、密切配合、连续施工，防止出现以下的问题，就能避免桩基缺陷的产生。
1、导管进水
由于首批混凝土儲备不足或是导管口距孔底间距过大以致首批混凝土灌注后不能埋设导管底口泥浆倒灌进入。导管没有提前做拼装及水压试验，或者由于接口橡胶垫老化破裂，导致灌注过程中压力水进入导管。导管提升过猛或者是测深记录出错，导管底口超出混凝土顶面，导管底口涌进泥水。
2、卡管
动性差或者混凝土坍落度过大、和易性太差、离析等原因导致粗集料集中而堵塞导管。道路原因或者机械故障导致混凝土灌注时间太长，初灌混凝土已经初凝，导管不能自由下落。
3、埋管
导管埋入混凝土过深超过6米以上，导管内外混凝土已经初凝导致导管与混凝土间摩阻力过大无法拔出。导管接口为法兰连接，摩阻力过大或者提管过猛将导管拉断。
4、钢筋笼上浮
混凝土表面接近钢筋笼底口，导管口在钢筋笼以下时混凝土浇注速度过快形成反冲。导管提升挂到钢筋笼等。
5、桩身夹泥断桩
导管进水、塌孔、清孔不彻底、灌注时间过长，首批混凝土初凝、导管提漏等原因会导致夹泥或断桩。
针对以上桩基容易出现的质量缺陷，除了在施工前期要做好充分的准备工作外，在施工过程中还要认真控制好具体的环节，并掌握具体的缺陷处理方法。
五、常见缺陷的处理方法
灌注桩缺陷主要有以下两类：桩身有质量缺陷，如断桩、缩颈、混凝土离析、桩底沉渣超厚、夹泥等；虽然桩身质量达到设计要求，但桩极限侧摩阻力和极限端阻力均不能满足设计要求，所以就必须采取各种必要工程技术处理措施。相应的处理措施有灌浆法、高压喷射注浆法和综合处理法等，现结合工程实例介绍注浆法处理桩基缺陷的具体操作方法和注意事项：
缺陷情况：在某高速公路的主线桥桩长21m，直径1.5m。根据超声波检测判定一个面混凝土正常，另两个面在深约9-11米处存在缺陷，分析是灌注到该处时下雨混凝土灌注不连续造成此处混凝土离析，形成空洞。由于该桩缺陷范围较小，深度较浅，经过多方论证采取钻孔压浆来进行补救和处理。
准备工作：需要及时安排明确分工，专业工程师要对全场进行整体把握，在补救处理的过程中要随时做好监督和控制，以保证补救处理的完成以及处理的质量好与否。在整体做好部署之后就需要进行细节上的准备，
如补救工具的准备，例如：压浆和钻孔设备的准备，搭设操作平台等。
处理过程：①钻孔。在缺陷范围成三角布置三个孔，钻芯成孔后分别对三个孔进行注压清水，使三个孔相互连通，然后反复冲洗，将沉渣冲洗干净。②灌浆。用52.5水泥按照水灰比0.45比例调制水泥浆，开始水灰比要小，逐渐加大。由其中一个孔注浆，待其余两个孔出水完毕开始出浓浆后，封闭一个出浆口加压至0.5Mpa后稳压，让后再封闭另一个出浆口加压、稳压。③处理效果。处理7天后经过检测，声速、波幅均正常，检测单位判定合格。对于塌孔夹泥等小范围的缺陷也可以采取此类方法，但对于较严重的缺陷桩就只有采取以下方法：加桩法、外设护筒开挖法、钻大孔加设内桩法、冲击废桩重新回填钻孔等。
结束语
虽然钻孔灌注技术在现今的公路桥梁和一些工程建设中起到了很大的作用，但是也不能忽视它在施工不当的情况下造成的一系列问题，随着高速公路的迅猛发展和检测技术的进步，对灌注桩的质量要求也越来越高，作为施工单位，不仅要保持严谨的施工态度，掌握好施工技术要点，还要做好充分准备遇到突发问题能及时处理和解决，把质量隐患提前消除。
参考文献
[1]JGJ106-2011,建筑基桩检测技术规范[S].
[2]JTG/T F81-01-2004,公路基桩动测技术规程[S].
关键词：灌注桩；检测；缺陷处理
中图分类号：TU473.1+4 文献标识码： A
灌注桩的特点
桩的分类方法有很多种,就成桩方式来看,可以分为预制桩和灌注桩。预制桩质量一般比较稳定,但在施工过程中存在一些缺陷。而灌注桩相对于预制桩具有适应性广、可操作性强、抗震性能、工程费用较低等优点。施工中,由于地质条件、施工条件及施工人员的技术水平等原因,易发生缩颈、断桩、桩身局部夹泥、桩身砼离析、桩顶砼疏松等质量问题。因此研究怎样更有效地检测桩基质量很有意义。
二、灌注桩的分类
1、钻孔灌注
指利用钻孔机械钻出桩孔，并在孔中浇筑混凝土（或先在孔中吊放钢筋笼）而成的桩。根据钻孔机械的钻头是否在土的含水层中施工，又分为泥浆护壁成孔和干作业成孔两种方法。
2、沉管灌注
指利用锤击打桩法或振动打桩法，将带有活瓣式桩尖或预制钢筋混凝土桩靴的钢套管沉入土中，然后边浇筑混凝土（或先在管内放入钢筋笼），边锤击或振动边拔管而成的桩。前者称为锤击沉管灌注桩，后者称为振动沉管灌注桩。
3、人工挖孔
指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。为了确保人工挖孔桩施工过程中的安全，施工时必须考虑预防孔壁坍塌和流砂现象发生，制定合理的护壁措施。护壁方法可以采用现浇混凝土护壁、喷射混凝土护壁、砖砌体护壁、沉井护壁、钢套管护壁、型钢或木板桩工具式护壁等多种。以应用较广的现浇混凝土分段护壁为例说明人工挖孔桩的施工工艺流程。
4、爆扩灌注桩
指用钻孔爆扩成孔，孔底放入炸药，再灌入适量的混凝土，然后引爆，使孔底形成扩大头，再放入钢筋笼，浇注桩身混凝土。
三、灌注桩的检测方法
1、反射波法
反射波法是基于应力波法的基本理论在基桩检测中的应用，基本原理是用力锤敲击桩顶，给桩一定的能量，使桩中产生应力波，检测和分析应力波在桩体中的传播过程，据此分析桩的完整性，波在传播过程中遇到弹性介质突然变化的界面时（夹泥、断裂缩颈等）将会产生反射和透射，据此估算桩长和缺陷的位置。 2、动力参数法
该方法是通过简便地敲击桩头，激起桩—土体系的竖向自由振动，按实测的频率及桩头振动初速度推算出单桩动刚度，再进行对比修正，换算成单桩竖向承载力标准值。
超声波透射法可以有效地检测灌注桩的完整性。其原理:超声波在缺陷砼中传播时,声波会在缺陷界面上产生反射、散射和绕射,声波信号会产生畸变。测试记录不同侧面、不同高度上的波动特征,经分析就能判断砼存在缺陷的性质、大小及空间位置。
3、超声波透射法
超声波透射法检测具有检测细致准确,结果准确,检测范围可以覆盖声测管埋设到的各个截面,且不受桩长、桩径以及场地的限制等优点,被广泛地运用在大直径灌注桩的检测中。但它有如下缺点:1.超声法进行质量检测,仅能定性地判断基桩的完整性,不能定量判断缺陷大小。2.超声法检测某桩时必须预埋与桩同长的声测管,因此费用比较高。
4、高应变动测法
高应变动测法是判定单桩竖向抗压承载能力是否满足设计要求的一种检测方法。其原理:利用重锤冲击桩顶产生的瞬时冲击力,使桩周土产生塑性变形,通过安装在桩顶两侧的传感器实测桩顶力和速度的时程曲线,并用应力波理论分析确定桩身完整性和极限承载力。该检测方法能够同时测得力和速度,对截面缺损作出定量的计算,较为精确地确定桩的承载力,但也有如下缺点:1.高应变法准确性也不够高,逊于低应变法和超声法。2.该方法所用设备昂贵,对场地要求高,对锤的要求也较高,且易破坏桩头,试验时桩头须处理。3.高应变法检测人员需要有较高地理论水平和实际操作经验。
5、桩基静载实验
静载荷试验主要通过检测桩基的承载力,以判断桩的质量。其原理:依据桩的设计承载力,制作相应的加载反力装置,依照加载方案,在桩顶加压,并通过一定地检测措施来定出比较合理的极限承载力取值。该方法检测精度较高、相对误差较小,但也具有一些缺点:1.该试验的加载周期长,一般需要连续不断地加载24h以上;2.加载设备、场地庞大,耗资巨大。为了检测往往会耗费大量地资金搭设加载反力装置,大吨位桩基承载力检测一般为高应变法检测费用的100倍以上。 6、自平衡法
自平衡法可以用于检测摩擦桩的承载力。其原理:是在桩身平衡点位置安设荷载箱,通过地面上油泵沿垂直方向加载,随着压力增加,荷载箱将同时向上、向下发生变位,促使桩侧阻力及桩端阻力的发挥。通过仪器测得向上、向下两条荷载位移曲线。根据计算得到桩极限承载力。自平衡法与传统的桩基静载荷试验方法相比,具有明显的优势:1.装置简单,无需堆载装置不受场地限制,还可多根桩同时测试;单桩试验工期减短,无需达到28天。荷载箱埋设后一般10-15天即可测试;2.试验费用低。与静载法相比,可节省试验总费用30%～60%;3.试验后试桩仍可作工程桩使用。
四、灌注桩缺陷产生的原因
灌注水下混凝土是成桩的关键工序，灌注前必须做好详细的技术组织方案，做好充分的施工准备，统一指挥、分工明确、密切配合、连续施工，防止出现以下的问题，就能避免桩基缺陷的产生。
1、导管进水
由于首批混凝土儲备不足或是导管口距孔底间距过大以致首批混凝土灌注后不能埋设导管底口泥浆倒灌进入。导管没有提前做拼装及水压试验，或者由于接口橡胶垫老化破裂，导致灌注过程中压力水进入导管。导管提升过猛或者是测深记录出错，导管底口超出混凝土顶面，导管底口涌进泥水。
2、卡管
动性差或者混凝土坍落度过大、和易性太差、离析等原因导致粗集料集中而堵塞导管。道路原因或者机械故障导致混凝土灌注时间太长，初灌混凝土已经初凝，导管不能自由下落。
3、埋管
导管埋入混凝土过深超过6米以上，导管内外混凝土已经初凝导致导管与混凝土间摩阻力过大无法拔出。导管接口为法兰连接，摩阻力过大或者提管过猛将导管拉断。
4、钢筋笼上浮
混凝土表面接近钢筋笼底口，导管口在钢筋笼以下时混凝土浇注速度过快形成反冲。导管提升挂到钢筋笼等。
5、桩身夹泥断桩
导管进水、塌孔、清孔不彻底、灌注时间过长，首批混凝土初凝、导管提漏等原因会导致夹泥或断桩。
针对以上桩基容易出现的质量缺陷，除了在施工前期要做好充分的准备工作外，在施工过程中还要认真控制好具体的环节，并掌握具体的缺陷处理方法。
五、常见缺陷的处理方法
灌注桩缺陷主要有以下两类：桩身有质量缺陷，如断桩、缩颈、混凝土离析、桩底沉渣超厚、夹泥等；虽然桩身质量达到设计要求，但桩极限侧摩阻力和极限端阻力均不能满足设计要求，所以就必须采取各种必要工程技术处理措施。相应的处理措施有灌浆法、高压喷射注浆法和综合处理法等，现结合工程实例介绍注浆法处理桩基缺陷的具体操作方法和注意事项：
缺陷情况：在某高速公路的主线桥桩长21m，直径1.5m。根据超声波检测判定一个面混凝土正常，另两个面在深约9-11米处存在缺陷，分析是灌注到该处时下雨混凝土灌注不连续造成此处混凝土离析，形成空洞。由于该桩缺陷范围较小，深度较浅，经过多方论证采取钻孔压浆来进行补救和处理。
准备工作：需要及时安排明确分工，专业工程师要对全场进行整体把握，在补救处理的过程中要随时做好监督和控制，以保证补救处理的完成以及处理的质量好与否。在整体做好部署之后就需要进行细节上的准备，
如补救工具的准备，例如：压浆和钻孔设备的准备，搭设操作平台等。
处理过程：①钻孔。在缺陷范围成三角布置三个孔，钻芯成孔后分别对三个孔进行注压清水，使三个孔相互连通，然后反复冲洗，将沉渣冲洗干净。②灌浆。用52.5水泥按照水灰比0.45比例调制水泥浆，开始水灰比要小，逐渐加大。由其中一个孔注浆，待其余两个孔出水完毕开始出浓浆后，封闭一个出浆口加压至0.5Mpa后稳压，让后再封闭另一个出浆口加压、稳压。③处理效果。处理7天后经过检测，声速、波幅均正常，检测单位判定合格。对于塌孔夹泥等小范围的缺陷也可以采取此类方法，但对于较严重的缺陷桩就只有采取以下方法：加桩法、外设护筒开挖法、钻大孔加设内桩法、冲击废桩重新回填钻孔等。
结束语
虽然钻孔灌注技术在现今的公路桥梁和一些工程建设中起到了很大的作用，但是也不能忽视它在施工不当的情况下造成的一系列问题，随着高速公路的迅猛发展和检测技术的进步，对灌注桩的质量要求也越来越高，作为施工单位，不仅要保持严谨的施工态度，掌握好施工技术要点，还要做好充分准备遇到突发问题能及时处理和解决，把质量隐患提前消除。
参考文献
[1]JGJ106-2011,建筑基桩检测技术规范[S].
[2]JTG/T F81-01-2004,公路基桩动测技术规程[S].