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摘要：结合京沪高铁跨济兖公路特大桥项目工程实践，分析钻孔灌注桩施工时常见的质量缺陷形成原因，并提出防治措施，以指导施工人员正确进行钻孔灌注桩施工，保证施工质量。
关键词：钻孔灌注桩；质量缺陷；防治措施
中图分类号：U443文献标识码： A
钻孔灌注桩是公路桥梁广泛应用的一种基础形式, 由于地质条件的适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点，所以目前得到了广泛的应用。该种施工方法可以变水下作业为水上施工，从而很大程度上简化了施工，缩短工期，降低了工程造价。但其施工过程大部分是在水下进行的，无法观察、成桩后也不能进行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度，甚至给国家财产造成重大损失。所以，对其施工过程每一环节都必须严格要求，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行。本文就结合济南京沪高速铁路土建工程三标段跨济兖公路特大桥工程灌注桩施工经验对施工中常见的质量缺陷进行原因分析并提出防治措施。
1、工程概况
跨济兖公路特大桥位于经济发达的济南市郊区，沿线城镇、工厂、村庄较密集，路网发达、电网线路密布、地下管线众多。在DIK413+769处跨济南绕城高速，在DIK416+714處跨济青铁路，跨越县乡公路还有20余处之多。该桥址区通过的地貌单元为鲁中南低山丘陵及丘间平原，地形起伏大，根据设计图纸地质勘探资料显示其地层较为复杂，按其成因和时代分类主要有:第四系洪、坡、残积以及冲积、湖积层，主要岩性为新黄土、黏土、粉质黏土、卵石土、碎石土、砂类土等。设计采用钻孔灌注桩基础,共有工程桩1790根,共计79816m；采用正循环和反循环工艺施工。
2、钻孔施工时的质量缺陷、原因分析及防治措施
2.1坍孔
在成孔过程中或成孔后，如在排出的泥浆中不断出现气泡或护筒内的水位突然下降，就显示已坍孔。其形式主要分为孔口坍塌和孔内坍塌。
（1）坍孔原因：土质松散、泥浆比重不够或其他泥浆性能指标如粘度、胶体率等不符合要求，不能使孔壁形成坚实泥皮护壁效果不好；护筒埋置深度不够，护筒下端孔口漏水形成坍塌，有时还会引起孔口附近地面下沉扩展成较大坍孔；孔内水头高度不够或孔内出现了承压水，降低了静水压力差；钻头撞击孔壁；钻进速度快、钻头长时间空转、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长等。
（2）防治措施：在松散易坍的土层中，适当埋深护筒，用粘土密实填封护筒四周，必须注意保持护筒安装垂直，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，保持护筒内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。成孔后，待灌时间一般不应大于3h，在保证施工质量的情况下，尽量缩短混凝土的灌注时间。
2.2斜孔
桩孔成孔后，垂直桩不竖直或桩位偏离设计桩位等。
（1）钻孔偏斜的原因：钻孔中遇有较大的孤石或探头石；在有倾斜度的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进；粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均匀，扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；钻机底未安置水平或产生不均匀沉陷；钻杆弯曲，接头不正。
（2）防治措施：先将场地夯实平整，轨道枕木要均匀着地安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于20mm；在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机；进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，钻速要打慢档；另外，安装导正装置也是防止孔斜的简单有效方法。钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土；如纠正无效，应在孔中局部回填粘土或片石至偏孔处0.5m以上，重新钻进。
2.3卡钻
卡钻是指钻头在钻进或提升过程中被卡住。
（1）事故原因：卡钻冲击钻孔时旋钻不匀，产生梅花形孔或孔内有探头石等，均能发生卡钻。护筒下端被钻头撞击变形及钻头倾倒，也能发生卡钻。
（2）处理方法：若桩锤卡在孔中时，要注意保证泥浆比重，加强泥浆循环，然后用桩机起吊或吊机协助顶升起吊，若均无效再用空心锤或锤焊钢轨扩大孔桩，冲掉探头石部份，然后再提升；若采用上述方法仍不能吊起时，可采用水下爆破法，以爆松卡住锤部位，爆破同时应立即用桩机起吊桩锤，以使桩锤顺利脱升。
2.4清孔后孔底沉淀超厚
（1）孔底沉淀超厚原因：清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；清孔后，待灌时间过长致使泥浆沉积。
（2）防治措施办法：清孔应根据设计要求、钻孔方法、机具设备条件和土层情况选定适宜方法，钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁；加快对接钢筋笼速度，减少空孔时间，从而减少沉渣；下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合设计要求。
3、灌注水下混凝土质量缺陷、原因分析及防治措施
3.1导管堵塞
堵管现象主要表现为：导管已提升很高导管底口埋人混凝土接近1m时，导管内的混凝土仍不能涌翻上来。
（1）堵管原因：初灌时，隔水栓堵管；混凝土和易性、流动性差造成离析；混凝土中粗骨料粒径过大；各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管中停留时间过长而卡管；导管进水造成混凝土离析等。
（2）防治措施：使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出。在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过实验室确定，坍落度宜为18-22cm，粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且应小于40mm。为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、试压，试水压力为0.6-1.0MPa，以避免导管进水。在混凝土浇筑过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗的导管，避免在导管内形成高压气塞。在施工过程中，应时刻监控机械设备，确保机械运转正常，避免机械事故的发生。
3.2钢筋笼上浮
（1）上浮原因:钢筋笼放置初始位置过高；混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大使钢筋笼被混凝土拖顶上升;当混凝土灌至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时,由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼的上浮;由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇注时间较长,已接近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定的握裹力,如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上,混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上升。
（2）防治措施：钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近笼时，控制导管埋深在1.5-2.0m，并放慢浇筑速度。灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2-3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。
3.3断桩
由于灌注中提升导管失误、或混凝土供应中断 (下雨、停电、机械故障等原因)或导管漏水等原因导致导管中已灌注的混凝土与导管的混凝土隔断，无法继续灌注的现象称为断桩。其次，灌注水下混凝土时，混凝土的坍落度过小。集料级配不良，粗骨料颗粒太大，灌注前或灌注中混凝土发生离析；在灌注中发生堵管又未能处理好。或灌注过程中发生导管卡挂钢筋笼，埋导管，严重坍孔，處理不良时都会演变成断桩的质量事故。在灌注过程中认定发生断桩事故后，应立即停止继续灌注，提拔导管和钢筋笼，尽量将损失降低到最小。
防治措施：成孔后，必须认真清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中，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，并严格遵守操作规程。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，坍落度损失应满足灌注要求。在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土%灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速、准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。绑扎水泥隔水塞的铁丝应根据首次混凝土灌入量的多少而定，严防断裂。确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。
4、钻孔灌注桩的质量控制
（1）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，才能为优良工程打下坚实的物质基础。
（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，要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，逐根桩检测；对处理后的缺陷桩还要进行二次检测。
5结语
钻孔灌注桩有许多优点，但由于施工环节多，工艺复杂，成桩质量有可能受到多种因素的干扰和制约，严重时会导致桩身承载力的明显降低，甚至造成病桩，断桩等重大质量事故。为了确保成桩质量和桩基工程的安全，必须对钻孔灌注桩的施工全过程进行严格的质量控制和检测，发现问题及时采取措施予以补救。通过本工程的实践证明 对灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后制订出防治措施是可以避免灌桩质量缺陷的发生，保证成桩质量。
关键词：钻孔灌注桩；质量缺陷；防治措施
中图分类号：U443文献标识码： A
钻孔灌注桩是公路桥梁广泛应用的一种基础形式, 由于地质条件的适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点，所以目前得到了广泛的应用。该种施工方法可以变水下作业为水上施工，从而很大程度上简化了施工，缩短工期，降低了工程造价。但其施工过程大部分是在水下进行的，无法观察、成桩后也不能进行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度，甚至给国家财产造成重大损失。所以，对其施工过程每一环节都必须严格要求，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行。本文就结合济南京沪高速铁路土建工程三标段跨济兖公路特大桥工程灌注桩施工经验对施工中常见的质量缺陷进行原因分析并提出防治措施。
1、工程概况
跨济兖公路特大桥位于经济发达的济南市郊区，沿线城镇、工厂、村庄较密集，路网发达、电网线路密布、地下管线众多。在DIK413+769处跨济南绕城高速，在DIK416+714處跨济青铁路，跨越县乡公路还有20余处之多。该桥址区通过的地貌单元为鲁中南低山丘陵及丘间平原，地形起伏大，根据设计图纸地质勘探资料显示其地层较为复杂，按其成因和时代分类主要有:第四系洪、坡、残积以及冲积、湖积层，主要岩性为新黄土、黏土、粉质黏土、卵石土、碎石土、砂类土等。设计采用钻孔灌注桩基础,共有工程桩1790根,共计79816m；采用正循环和反循环工艺施工。
2、钻孔施工时的质量缺陷、原因分析及防治措施
2.1坍孔
在成孔过程中或成孔后，如在排出的泥浆中不断出现气泡或护筒内的水位突然下降，就显示已坍孔。其形式主要分为孔口坍塌和孔内坍塌。
（1）坍孔原因：土质松散、泥浆比重不够或其他泥浆性能指标如粘度、胶体率等不符合要求，不能使孔壁形成坚实泥皮护壁效果不好；护筒埋置深度不够，护筒下端孔口漏水形成坍塌，有时还会引起孔口附近地面下沉扩展成较大坍孔；孔内水头高度不够或孔内出现了承压水，降低了静水压力差；钻头撞击孔壁；钻进速度快、钻头长时间空转、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长等。
（2）防治措施：在松散易坍的土层中，适当埋深护筒，用粘土密实填封护筒四周，必须注意保持护筒安装垂直，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，保持护筒内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。成孔后，待灌时间一般不应大于3h，在保证施工质量的情况下，尽量缩短混凝土的灌注时间。
2.2斜孔
桩孔成孔后，垂直桩不竖直或桩位偏离设计桩位等。
（1）钻孔偏斜的原因：钻孔中遇有较大的孤石或探头石；在有倾斜度的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进；粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均匀，扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；钻机底未安置水平或产生不均匀沉陷；钻杆弯曲，接头不正。
（2）防治措施：先将场地夯实平整，轨道枕木要均匀着地安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于20mm；在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机；进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，钻速要打慢档；另外，安装导正装置也是防止孔斜的简单有效方法。钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土；如纠正无效，应在孔中局部回填粘土或片石至偏孔处0.5m以上，重新钻进。
2.3卡钻
卡钻是指钻头在钻进或提升过程中被卡住。
（1）事故原因：卡钻冲击钻孔时旋钻不匀，产生梅花形孔或孔内有探头石等，均能发生卡钻。护筒下端被钻头撞击变形及钻头倾倒，也能发生卡钻。
（2）处理方法：若桩锤卡在孔中时，要注意保证泥浆比重，加强泥浆循环，然后用桩机起吊或吊机协助顶升起吊，若均无效再用空心锤或锤焊钢轨扩大孔桩，冲掉探头石部份，然后再提升；若采用上述方法仍不能吊起时，可采用水下爆破法，以爆松卡住锤部位，爆破同时应立即用桩机起吊桩锤，以使桩锤顺利脱升。
2.4清孔后孔底沉淀超厚
（1）孔底沉淀超厚原因：清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；清孔后，待灌时间过长致使泥浆沉积。
（2）防治措施办法：清孔应根据设计要求、钻孔方法、机具设备条件和土层情况选定适宜方法，钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁；加快对接钢筋笼速度，减少空孔时间，从而减少沉渣；下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合设计要求。
3、灌注水下混凝土质量缺陷、原因分析及防治措施
3.1导管堵塞
堵管现象主要表现为：导管已提升很高导管底口埋人混凝土接近1m时，导管内的混凝土仍不能涌翻上来。
（1）堵管原因：初灌时，隔水栓堵管；混凝土和易性、流动性差造成离析；混凝土中粗骨料粒径过大；各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管中停留时间过长而卡管；导管进水造成混凝土离析等。
（2）防治措施：使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出。在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过实验室确定，坍落度宜为18-22cm，粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且应小于40mm。为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、试压，试水压力为0.6-1.0MPa，以避免导管进水。在混凝土浇筑过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗的导管，避免在导管内形成高压气塞。在施工过程中，应时刻监控机械设备，确保机械运转正常，避免机械事故的发生。
3.2钢筋笼上浮
（1）上浮原因:钢筋笼放置初始位置过高；混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大使钢筋笼被混凝土拖顶上升;当混凝土灌至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时,由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼的上浮;由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇注时间较长,已接近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定的握裹力,如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上,混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上升。
（2）防治措施：钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近笼时，控制导管埋深在1.5-2.0m，并放慢浇筑速度。灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2-3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。
3.3断桩
由于灌注中提升导管失误、或混凝土供应中断 (下雨、停电、机械故障等原因)或导管漏水等原因导致导管中已灌注的混凝土与导管的混凝土隔断，无法继续灌注的现象称为断桩。其次，灌注水下混凝土时，混凝土的坍落度过小。集料级配不良，粗骨料颗粒太大，灌注前或灌注中混凝土发生离析；在灌注中发生堵管又未能处理好。或灌注过程中发生导管卡挂钢筋笼，埋导管，严重坍孔，處理不良时都会演变成断桩的质量事故。在灌注过程中认定发生断桩事故后，应立即停止继续灌注，提拔导管和钢筋笼，尽量将损失降低到最小。
防治措施：成孔后，必须认真清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中，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，并严格遵守操作规程。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，坍落度损失应满足灌注要求。在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土%灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速、准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。绑扎水泥隔水塞的铁丝应根据首次混凝土灌入量的多少而定，严防断裂。确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。
4、钻孔灌注桩的质量控制
（1）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，才能为优良工程打下坚实的物质基础。
（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，要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，逐根桩检测；对处理后的缺陷桩还要进行二次检测。
5结语
钻孔灌注桩有许多优点，但由于施工环节多，工艺复杂，成桩质量有可能受到多种因素的干扰和制约，严重时会导致桩身承载力的明显降低，甚至造成病桩，断桩等重大质量事故。为了确保成桩质量和桩基工程的安全，必须对钻孔灌注桩的施工全过程进行严格的质量控制和检测，发现问题及时采取措施予以补救。通过本工程的实践证明 对灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后制订出防治措施是可以避免灌桩质量缺陷的发生，保证成桩质量。