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摘要：成孔是钻孔灌注桩施工中的第一个环节，成孔的质量直接影响到成桩质量。因此，在混凝土浇注前对灌注桩成孔进行质量检测显得十分重要。灌注桩成孔检测包括钻孔孔径测量、垂直度测量、沉渣厚度测量、孔深等。
关键词：钻孔灌注桩成孔检测孔径 垂直度 沉渣厚度
中图分类号：U443.15+4文献标识码： A 文章编号：
0前言
钻孔灌注桩是建筑物常用的深基础形式之一，它将上部结构的荷载传递到深层稳定的图层或岩层上去，减少建筑物的不均匀沉降。灌注桩的施工分为成孔和成桩两过程，其中成孔是灌注桩施工中的第一个环节。成孔作业由于是在地下、水下完成，质量控制难度大，复杂的地质条件或施工中的技术失误都有可能产生踏孔、缩径、桩孔倾斜、桩底沉渣过厚等问题。
成孔质量的好坏直接影响到混凝土浇筑后的成桩质量：桩孔径偏小则使得成桩的侧摩阻力、桩端阻力减少，整桩的承载能力降低；桩孔扩径将导致桩身上部侧阻力增大，同时单桩的充盈系数（混凝土浇筑量）增加，费用提高；桩孔偏斜在一定程度上改变了桩身竖向承载力的特性，削弱了基桩承载力的有效发挥，同时孔斜还易导致施工过程中钢筋笼下放困难、钢筋保护层厚度不够等问题出现；桩底沉渣过厚将使基桩的有效桩长缩短，桩端阻力无法正常发挥甚至消失，从而造成整桩竖向抗压承载力大幅降低。因此，钻孔灌注桩施工在混凝土浇筑前进行成孔质量检测对于控制桩身质量先得尤为重要。
1工程地质概况
该经济适应房场地地貌类型属上海地区四大地貌单元之一的滨海平原类型，地形总体较为平坦。场地地基土在83.0m深度内均为第四纪沉积物，岩性主要有粘性土、粉土、砂土组成，在长约1.0km的范围内，各土层厚度、土的物理力学性质及各项指标有所波动变化，但大致趋同，总体上呈现自然地面下3.5m为素填土与浜土；3.5m～6.5m之间为饱和灰色粉砂土，密实度为稍密；6.5m～11.0m之间为流塑性的饱和性淤泥质粘土；11.0m～49.0m之间主要为粉砂土与粘质粉土，密实度为中密-密实；拟建场地地基土属中等压缩性软土层。
2检测方法技术
2.1 测试系统的组成
接触式成孔检测系统主要由五部分组成：PSJ-1数字采集记录仪、CKY-1桩基孔检测探管、
CJ-300恒速绞车及铠皮电缆、井口滑轮、便携式电脑。该测量系统能够较好地实现钻孔灌注桩成孔检测的数字化，具有操作简便、资料存储和数据处理方便、快捷，配备便携式打印机可现场打印数据成图，能大大提高成孔检测的效率和质量。
2.2 方法原理
成孔检测作为工程物探测井方法的一种应用方式，它的工作原理就是将井口滑轮固定在孔口中心位置上，再将桩基孔检测探管的四条井径测量腿合拢后放入孔内，然后把探管的顶部置于孔深起始深度的位置（一般为地面），将记录仪起始深度设置为探管的长度值，开始用绞车下放探管。绞车下放探管至接近孔底时，开始记录沉渣测量数据，将探管下放到孔底后结束沉渣测量，并存储沉渣测量数据，然后记录实测钻孔深度。孔底沉渣测量是根据钻孔中泥浆、沉渣与孔底原始地层之间存在的电性差异，用棒状环型微电极系测量出它们之间的电阻率变化界面，从而得出孔底沉渣厚度。打开四条井径测量臂，用绞车上拉探管，并开始连续性的记录孔径和孔斜（垂直度）测量数据，探管到达孔口时结束孔径和孔斜（垂直度）测量，然后存储孔径和孔斜（垂直度）测量数据（图1）。
图1伞型井径仪成孔检测示意图
(1) 孔径测量
孔径测量采用数字综合探管的孔径探管进行量测。测量时探管的4条测量壁带动连杆作上下移动，连杆上端接一电工软铁，软铁在差动传感器线圈内移动，所产生的电信号经转变即为相应测量腿张开的距离大小。在探管内供设置四个差动位移传感器，分别对应于四个测量腿，当被测孔径大小变化时，四条测量腿将相应的扩张和收缩，从而带动四个软铁在其差动传感器线圈内来回移动，所产生的电信号经合成转变数字信号后，再传输到地面接收仪器即可得孔径的大小。
(2)孔深测量
桩孔深度通过安装在井口滑轮上的光电脉冲发生器进行量测。根据绕在孔口滑轮上的电缆线每走一米，滑轮转动二圈，装在滑轮上的光电脉冲发生器随着滑轮一起转动，并产生深度脉冲信号通过电缆传送到记录仪作深度显示记录。
(3)垂直度测量
孔要求所测角度都很小(一般小于2°)，主要是测微角度，因此要求所测的精度很高。为实现连续测量顶角，必须采用无触点测量方法。桩孔垂直度测量的主要工作原理是采用一个感应式差动位移传感器,并在传感器线圈内放置一个重力摆锤（铁芯），摆锤与摆柄相连，摆柄上端固定在两端镶有滚珠的轴承上。当摆锤在感应器线圈内来回摆动时，可产生一个正负电压，用相敏检波的方法，即可测出电压的大小和正负，即代表摆锤的摆距和方向。在探管内放置两个互相垂直的顶角位移传感器，分别测量两个摆锤在互为垂直方向上的摆距x、y，进行矢量合成即可得桩孔顶角。
(4)沉渣测量
沉渣是孔底沉积颗粒物质，它的电阻率与泥浆、水等物质的电阻率不同，通過测量孔底电阻率的变化，就可测出沉渣的厚度。在探管下端安装2个电极，当电极埋入沉渣中时，通电即可测出此时周围物质的电阻率；当探管提升出沉渣进入泥浆时，又可测出此时泥浆的电阻率，从电阻率变化曲线上可定出沉渣厚度（介于二者之间无明显界线，一般按泥浆和沉渣之间的电阻率差值的1/2处确定）。
3. 应用实例
该经济适用房基地的7#楼上部结构为剪力墙结构、层数22层，基础形式为桩筏基础，采用Φ650mm的水下钻孔灌注桩，施工工艺为正循环泥浆护壁，孔深45.0m。在钻孔灌注桩成孔期间，对两个试成孔进行成孔质量检测，以便核对地质资料、检验设备、施工工艺及技术是否适宜。检测内容包括孔径、孔深、垂直度和孔底沉渣厚度，每个试成孔连续跟踪监测时间为12h,每间隔3-4h监测一次比较数次实测孔径曲线、孔深、沉渣厚度的变化，为下一步工程桩施工提供科学指导。1#试成孔测试成果见图2,2#试成孔测试成果见图3
图21#试成孔质量检测
图32#试成孔质量检测
从检测数据分析结果看，1#桩孔(第一次监测)总体呈喇叭形态，上大下小，扩径较严重处（孔径最大处775mm）出现在自然地坪下3.5m～6.0m之间， 2#桩孔（第一次监测）与1#桩孔类似，扩径较严重处（最大处810mm）出现在自然地坪下3.0m～6.0m之间，从地质勘察报告上显示，该处为粉砂层且为微承压水层，该层土密实度为稍密，成孔过程中孔壁稳定性较差，较容易塌孔，整个测试深度范围内测试结果与地层情况吻合。就孔深及孔径检测来看，四次成孔监测数据反映1#、2#桩孔的孔深均在45.30m左右，平均孔径分别为692mm、678mm，与原设计的650mm比较吻合，孔壁稳定性较好，初步估算充盈系数在1.13左右，施工成效较好；在成孔垂直度上，通过四次监测数据来看，两个试成孔最终孔底偏移量18.5cm～22.2cm，孔斜率在0.41%～0.49%之间，满足设计（≤1%）的要求；在孔底沉渣上，1#、2#桩孔均是在成孔后半个小时就进行测试，所以初始的沉渣厚度为6.0cm、7.0cm，但经过12个小时四次间断性成孔检测，得到如下表1数据:
表1 1#、2#桩孔沉渣测试数据
上表1中的1#、2#桩孔沉渣厚度在12个小时内的观测中数据呈明显增大趋势，除了受施工工艺的部分影响外，该工程试桩孔沉渣厚度数据变化主要与场地地层特性有很大关系，如果岩土性质偏向于粘性土或粘质含量比较高的粘质粉土，孔底沉渣的沉淀过程会相对缓慢；如果岩土性质偏向于砂性土，孔底沉渣自然沉淀得快些，因为在砂性土层中施工成孔，期孔壁稳定性相对较差，容易塌孔，所以应针对土层性质的不同配置不同比重的泥浆，且在下放钢筋笼后浇注之前应进行二次清孔处理，保证钻孔灌注桩承载力满足设计要求。上述试成孔检测试验达到了较客观地核对了场地地质资料的效果，检验了钻孔灌注桩施工工艺选择的合理性。
4结语
（1）通过对钻孔灌注桩成桩质量的主要技术参数(孔径、孔斜度、沉渣厚度、孔深等)的检测,试成孔检测试验及时指导了后续钻孔灌注桩的施工,使其各技术参数控制在规定的范围内,做到了事先预防质量事故或质量隐患的发生,确保了钻孔灌注桩质量,取得了良好的经济效益和社会效益。
（2）在后续的桩身质量完整性检测（低应变、超声波）中，应结合前期成孔检测的分析结果对桩身质量进行综合性评价。
参考文献：
［1］DGJ08-218-2003，上海市建筑桩基检测技术规范．
［2］罗骐先.桩基工程检测手册．人民交通出版社，2003,8-29.
［3］蓝树猛，周锡芳，李飞．接触式钻孔灌注桩成孔质量检测系统的应用.建筑施工，2010,32（11）
【作者简介】帅小强(1981-)，男，本科，工程师、注册岩土工程师，上海市场中路3220弄6号203室
关键词：钻孔灌注桩成孔检测孔径 垂直度 沉渣厚度
中图分类号：U443.15+4文献标识码： A 文章编号：
0前言
钻孔灌注桩是建筑物常用的深基础形式之一，它将上部结构的荷载传递到深层稳定的图层或岩层上去，减少建筑物的不均匀沉降。灌注桩的施工分为成孔和成桩两过程，其中成孔是灌注桩施工中的第一个环节。成孔作业由于是在地下、水下完成，质量控制难度大，复杂的地质条件或施工中的技术失误都有可能产生踏孔、缩径、桩孔倾斜、桩底沉渣过厚等问题。
成孔质量的好坏直接影响到混凝土浇筑后的成桩质量：桩孔径偏小则使得成桩的侧摩阻力、桩端阻力减少，整桩的承载能力降低；桩孔扩径将导致桩身上部侧阻力增大，同时单桩的充盈系数（混凝土浇筑量）增加，费用提高；桩孔偏斜在一定程度上改变了桩身竖向承载力的特性，削弱了基桩承载力的有效发挥，同时孔斜还易导致施工过程中钢筋笼下放困难、钢筋保护层厚度不够等问题出现；桩底沉渣过厚将使基桩的有效桩长缩短，桩端阻力无法正常发挥甚至消失，从而造成整桩竖向抗压承载力大幅降低。因此，钻孔灌注桩施工在混凝土浇筑前进行成孔质量检测对于控制桩身质量先得尤为重要。
1工程地质概况
该经济适应房场地地貌类型属上海地区四大地貌单元之一的滨海平原类型，地形总体较为平坦。场地地基土在83.0m深度内均为第四纪沉积物，岩性主要有粘性土、粉土、砂土组成，在长约1.0km的范围内，各土层厚度、土的物理力学性质及各项指标有所波动变化，但大致趋同，总体上呈现自然地面下3.5m为素填土与浜土；3.5m～6.5m之间为饱和灰色粉砂土，密实度为稍密；6.5m～11.0m之间为流塑性的饱和性淤泥质粘土；11.0m～49.0m之间主要为粉砂土与粘质粉土，密实度为中密-密实；拟建场地地基土属中等压缩性软土层。
2检测方法技术
2.1 测试系统的组成
接触式成孔检测系统主要由五部分组成：PSJ-1数字采集记录仪、CKY-1桩基孔检测探管、
CJ-300恒速绞车及铠皮电缆、井口滑轮、便携式电脑。该测量系统能够较好地实现钻孔灌注桩成孔检测的数字化，具有操作简便、资料存储和数据处理方便、快捷，配备便携式打印机可现场打印数据成图，能大大提高成孔检测的效率和质量。
2.2 方法原理
成孔检测作为工程物探测井方法的一种应用方式，它的工作原理就是将井口滑轮固定在孔口中心位置上，再将桩基孔检测探管的四条井径测量腿合拢后放入孔内，然后把探管的顶部置于孔深起始深度的位置（一般为地面），将记录仪起始深度设置为探管的长度值，开始用绞车下放探管。绞车下放探管至接近孔底时，开始记录沉渣测量数据，将探管下放到孔底后结束沉渣测量，并存储沉渣测量数据，然后记录实测钻孔深度。孔底沉渣测量是根据钻孔中泥浆、沉渣与孔底原始地层之间存在的电性差异，用棒状环型微电极系测量出它们之间的电阻率变化界面，从而得出孔底沉渣厚度。打开四条井径测量臂，用绞车上拉探管，并开始连续性的记录孔径和孔斜（垂直度）测量数据，探管到达孔口时结束孔径和孔斜（垂直度）测量，然后存储孔径和孔斜（垂直度）测量数据（图1）。
图1伞型井径仪成孔检测示意图
(1) 孔径测量
孔径测量采用数字综合探管的孔径探管进行量测。测量时探管的4条测量壁带动连杆作上下移动，连杆上端接一电工软铁，软铁在差动传感器线圈内移动，所产生的电信号经转变即为相应测量腿张开的距离大小。在探管内供设置四个差动位移传感器，分别对应于四个测量腿，当被测孔径大小变化时，四条测量腿将相应的扩张和收缩，从而带动四个软铁在其差动传感器线圈内来回移动，所产生的电信号经合成转变数字信号后，再传输到地面接收仪器即可得孔径的大小。
(2)孔深测量
桩孔深度通过安装在井口滑轮上的光电脉冲发生器进行量测。根据绕在孔口滑轮上的电缆线每走一米，滑轮转动二圈，装在滑轮上的光电脉冲发生器随着滑轮一起转动，并产生深度脉冲信号通过电缆传送到记录仪作深度显示记录。
(3)垂直度测量
孔要求所测角度都很小(一般小于2°)，主要是测微角度，因此要求所测的精度很高。为实现连续测量顶角，必须采用无触点测量方法。桩孔垂直度测量的主要工作原理是采用一个感应式差动位移传感器,并在传感器线圈内放置一个重力摆锤（铁芯），摆锤与摆柄相连，摆柄上端固定在两端镶有滚珠的轴承上。当摆锤在感应器线圈内来回摆动时，可产生一个正负电压，用相敏检波的方法，即可测出电压的大小和正负，即代表摆锤的摆距和方向。在探管内放置两个互相垂直的顶角位移传感器，分别测量两个摆锤在互为垂直方向上的摆距x、y，进行矢量合成即可得桩孔顶角。
(4)沉渣测量
沉渣是孔底沉积颗粒物质，它的电阻率与泥浆、水等物质的电阻率不同，通過测量孔底电阻率的变化，就可测出沉渣的厚度。在探管下端安装2个电极，当电极埋入沉渣中时，通电即可测出此时周围物质的电阻率；当探管提升出沉渣进入泥浆时，又可测出此时泥浆的电阻率，从电阻率变化曲线上可定出沉渣厚度（介于二者之间无明显界线，一般按泥浆和沉渣之间的电阻率差值的1/2处确定）。
3. 应用实例
该经济适用房基地的7#楼上部结构为剪力墙结构、层数22层，基础形式为桩筏基础，采用Φ650mm的水下钻孔灌注桩，施工工艺为正循环泥浆护壁，孔深45.0m。在钻孔灌注桩成孔期间，对两个试成孔进行成孔质量检测，以便核对地质资料、检验设备、施工工艺及技术是否适宜。检测内容包括孔径、孔深、垂直度和孔底沉渣厚度，每个试成孔连续跟踪监测时间为12h,每间隔3-4h监测一次比较数次实测孔径曲线、孔深、沉渣厚度的变化，为下一步工程桩施工提供科学指导。1#试成孔测试成果见图2,2#试成孔测试成果见图3
图21#试成孔质量检测
图32#试成孔质量检测
从检测数据分析结果看，1#桩孔(第一次监测)总体呈喇叭形态，上大下小，扩径较严重处（孔径最大处775mm）出现在自然地坪下3.5m～6.0m之间， 2#桩孔（第一次监测）与1#桩孔类似，扩径较严重处（最大处810mm）出现在自然地坪下3.0m～6.0m之间，从地质勘察报告上显示，该处为粉砂层且为微承压水层，该层土密实度为稍密，成孔过程中孔壁稳定性较差，较容易塌孔，整个测试深度范围内测试结果与地层情况吻合。就孔深及孔径检测来看，四次成孔监测数据反映1#、2#桩孔的孔深均在45.30m左右，平均孔径分别为692mm、678mm，与原设计的650mm比较吻合，孔壁稳定性较好，初步估算充盈系数在1.13左右，施工成效较好；在成孔垂直度上，通过四次监测数据来看，两个试成孔最终孔底偏移量18.5cm～22.2cm，孔斜率在0.41%～0.49%之间，满足设计（≤1%）的要求；在孔底沉渣上，1#、2#桩孔均是在成孔后半个小时就进行测试，所以初始的沉渣厚度为6.0cm、7.0cm，但经过12个小时四次间断性成孔检测，得到如下表1数据:
表1 1#、2#桩孔沉渣测试数据
上表1中的1#、2#桩孔沉渣厚度在12个小时内的观测中数据呈明显增大趋势，除了受施工工艺的部分影响外，该工程试桩孔沉渣厚度数据变化主要与场地地层特性有很大关系，如果岩土性质偏向于粘性土或粘质含量比较高的粘质粉土，孔底沉渣的沉淀过程会相对缓慢；如果岩土性质偏向于砂性土，孔底沉渣自然沉淀得快些，因为在砂性土层中施工成孔，期孔壁稳定性相对较差，容易塌孔，所以应针对土层性质的不同配置不同比重的泥浆，且在下放钢筋笼后浇注之前应进行二次清孔处理，保证钻孔灌注桩承载力满足设计要求。上述试成孔检测试验达到了较客观地核对了场地地质资料的效果，检验了钻孔灌注桩施工工艺选择的合理性。
4结语
（1）通过对钻孔灌注桩成桩质量的主要技术参数(孔径、孔斜度、沉渣厚度、孔深等)的检测,试成孔检测试验及时指导了后续钻孔灌注桩的施工,使其各技术参数控制在规定的范围内,做到了事先预防质量事故或质量隐患的发生,确保了钻孔灌注桩质量,取得了良好的经济效益和社会效益。
（2）在后续的桩身质量完整性检测（低应变、超声波）中，应结合前期成孔检测的分析结果对桩身质量进行综合性评价。
参考文献：
［1］DGJ08-218-2003，上海市建筑桩基检测技术规范．
［2］罗骐先.桩基工程检测手册．人民交通出版社，2003,8-29.
［3］蓝树猛，周锡芳，李飞．接触式钻孔灌注桩成孔质量检测系统的应用.建筑施工，2010,32（11）
【作者简介】帅小强(1981-)，男，本科，工程师、注册岩土工程师，上海市场中路3220弄6号203室