彭华军1金荣2
1身份证号码：332603197204022976腾达建设浙江省310000；
2身份证号码：332603197701162574腾达建设浙江省310000
摘要：当前我国高架桥建设蓬勃发展，同时高架桥施工组织与管理中也面临着诸多问题，严重制约着工程的实施，因而有必要对这些问题进行探讨和分析，提出相应的对策，从而提高高架桥施工的组织与管理水平，确保高架桥施工质量及安全，发挥城市高架桥工程更大的经济社会效益。本文以杭州市德胜东路某高架桥施工为例，介绍钻孔灌注桩因为具有施工容易、成本低廉、有广泛适用性等特点，已成为建筑业最常用的的一种桩基形式。但钻孔灌注桩属地下隐蔽工程，桩的形成过程是在地下，同时加上钻孔灌注桩施工的工艺复杂、工序繁多、施工人员素质原因及施工设备先进程度不同等因素，施工过程中容易出现质量缺陷。工程中表现为缩颈、扩径、孔壁塌落、孔底沉淤、蜂窝、夹泥、断桩、短桩、夹泥、离析等质量缺陷，导致桩基承载力的下降，影响到工程结构的安全。严重制约着工程的实施，因而有必要对这些问题进行探讨和分析，提出相应的对策，从而提高高架桥施工的组织与管理水平，确保高架桥施工质量及安全，发挥城市高架桥工程更大的经济社会效益。本文以杭州市德胜路某高架桥施工为例，详细列举了施工中可能出现的各种桩基质量缺陷，并对这些问题进行分析与预防，最后提出解决问题的处理及办法。
关键词：钻孔灌注桩；质量缺陷；质量控制；缺陷预防；缺陷处理
前言
灌注桩是指在工地现场通过机器钻孔、挖土等方法形成的桩孔，并把钢筋笼放进孔中，灌注水泥混凝土而形成的桩基，灌注桩按照灌注成桩方式的不同又可分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩以及挖孔灌注桩等几种。钻孔灌注桩就是按成桩方式不同而定义的最常见的一种桩型，本文介绍的是旋挖钻孔灌注桩。
进入新世纪以来，伴随着我国建设工程事业的迅速发展，在大型重型工程（如高架桥，高速公路、铁路桥梁等）广泛采用桩基础，其已成为我国土木工程建设中极为重要的基础形式，而在全部桩基类型中，灌注桩使用的最为广泛，其工程中应用最多的就是钻孔灌注桩。
钻孔灌注桩施工工艺和质量控制
一、钻孔灌注桩施工工艺
对于钻孔灌注桩的施工工艺，由于所选护壁方式的不同，可分为泥浆护壁式和全套管施工法两类。本工程采用泥浆护壁式，所以以下主要说一下泥浆护壁方式施工。其施工工艺过程为：平整场地→泥浆制备→埋设护筒→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查桩基质量→检测管注浆→成桩[9]。
二、钻孔灌注桩常见的施工质量缺陷及其原因分析
1.钻孔垂直度的偏斜
造成钻孔偏斜的主要原因有：
（1）场地地面不平整，导致钻机安装不平整，或钻进过程发生了不均匀沉降，造成钻孔偏斜。
（2）钻杆发生了弯曲，或者钻杆接头间隙有点大，使得钻孔偏斜。
（3）钻进过程中碰到软硬土层界面或倾斜岩面，钻压过高使钻头受力不平衡，使得偏离了钻进方向。
2.塌孔与缩径
塌孔与缩径产生原因大致相同，一般有：
（1）地层情况复杂、钻速太快、护壁泥浆性能差、成孔后空置时间太长没有灌注混凝土等原因所导致。
（2）施工单位组织施工时没有重视，分包或转包了工程，施工者缺乏经验。
（3）在灌注过程时，井壁发生严重坍塌或者出现流砂、软塑状土等导致类泥沙塌落。
3.钢筋笼上浮
导致钢筋笼上浮的原因一般有：
（1）混凝土初凝和终凝时间过短，孔内混凝土结块太早，当从导管往下灌注的混凝土面升到钢筋笼底时，继续灌注的混凝土结块托起了钢筋笼。
（2）清孔时孔内泥浆里悬浮的砂粒过多，混凝土灌注过程中这些砂粒回沉在混凝土表面，形成相对密实的砂层，并随孔内混凝土面的逐渐抬升，当砂层与钢筋笼底部再继续抬升时便托起钢筋笼。
（3）混凝土灌注至钢筋笼底部时，混凝土密度有点大，且灌注速度过快，使得钢筋笼上浮。
（4）钢筋笼孔口没有固定牢靠。
4.导管进水
导致导管进水的主要原因有：
（1）灌注开始时首批混凝土量不足，没有埋住导管或埋深不够，或导管底口离孔底的间距太大，首批混凝土灌注后，埋设导管深度不够，使得泥水从导管底口涌入。
（2）灌注过程中拔导管时提升速度过快，使得导管拔脱，也有可能是测探失误，导管底口被拔出到了混凝土面上，导管内灌入泥水。
（3）导管接头连接不密实，两个接头间橡皮垫被导管高压气囊挤的产生位移，也有可能是焊缝出现破裂，水从接口或焊缝中渗入。
5.断桩
断桩是钻孔灌注桩在灌注混凝土的时候，泥浆或砂砾掺入水泥混凝土，把原本完整的混凝土隔成上下两段，使得混凝土变质或截面积受损，使得桩基满足不了设计的受力要求。常见的断桩一般有四种形式：
（1）混凝土桩体与基岩之间连接不牢靠。由于导管下口离孔底过远或混凝土被泥水稀释，使得混凝土不凝固而出现断桩现象。
（2）桩身中段含有混凝土不凝体。
（3）桩身中区域含有大量泥浆砂砾，混凝土桩被上下隔开。
（4）因没有采用“回顶”法灌注，而是直接从孔口倾倒的方式灌注混凝土，混凝土发生离析，造成桩体凝固后不密实，某些区段产生疏松、空洞现象[8]。
断桩是非常严重的质量缺陷，对于可能造成断桩的因素，一定要在施工开始前就彻底清除隐患，与此同时还应准备相应的对策，预防事故的发生，但是一旦发生事故要及时采取相应的措施。
6.灌短桩头及桩头质量控制
灌短桩头也被称为短桩，其出现原因有：灌注即将完成时，浆渣稠度太大，用测绳探测难以确定浆渣面和混凝土面，或因为测绳上的锤太轻，沉不到混凝土表面上，进行了误测，致使提前拔出导管结束灌注而出现短桩头事故。还有情况是灌注混凝士时，发生了孔壁坍塌却未被发现，测深锤或测深仪探头没有到达混凝土表面，这种情况有时会短灌好几米。出现这种情况必须采取以下的几项控制措施：
（1）严格按照设计研究的成孔工艺先彻底清孔，采用合适的水下混凝土灌注工艺，防止钻渣、泥浆被浮起至桩顶处，在桩头形成很厚的浮浆层；
（2）测绳测量时应测准混凝土表面高程；
（3）应制定合理的超灌量，一般取1.5-2.0m的超灌高度[4]；
（4）清孔的泥浆要符合设计要求，灌注混凝土前，要对孔底泥浆进行取样。
（5）在混凝土灌注时候，导管应尽量减少上下活动，同时确保导管下口埋深要达到2-7m[6]。
三、钻孔灌注桩的施工质量缺陷的预防与处理
钻孔灌注桩在施工时，发生缩径、扩径、断桩等其他质量缺陷是很正常的，但处理一定要仔细耐心，最好把事故消灭在萌芽状态。一旦真的产生了质量缺陷，要对桩体的断桩位置、地质、钻孔成孔情况和当时原始记录加以认真分析，处理后一定要再进行验证。对施工质量缺陷的预防和处理措施一般有以下几条：
（1）桩基成孔之后，必须检查桩孔插入持力层的深度，岩石的强度，沉渣的厚度，桩孔垂直度等数据一定要符合设计要求，如一项不符合设计要求，就要立即分析解决，在建设单位代表签字确认后，才能灌注混凝土和移动钻机，预防以后提出复查等要求而出现没有必要的浪费。
（2）桩基开挖之前要全面检查成桩记录和桩的检验资料，若发现质量上存在争议问题，一定要通知甲方和监理并获得认定后方能施工，预防桩基开挖后再来处理造成不必要的麻烦。
（3）要注意事故处理对已完工程质量和后面工程的影响。例如在质量缺陷处理中采取补桩的时候，是不是可能损坏临近桩身混凝土的强度。桩基质量处理方法较多，在处理前要对各个方案要进行论证和技术经济的比较，选择比较安全可靠，经济又合理并且施工简便的方案。
四、钻孔灌注桩质量缺陷的处理对策
当钻孔灌注桩灌注成桩后经检测不合格时，必须采取合理的措施对其进行处理。事故应及时发现及时处理，以免留下长久的隐患。通过对多个有质量缺陷的灌注桩分析后发现，其各种质量事故，都会使得桩身强度的降低，进而达不到设计的受力要求，所以需要作补强处理。对处理措施建设单位应会同主管部门、设计单位及工程监理单位等相关部门共同研究，提出切实可行且经济合理的处理办法。对估计可能出现夹泥断桩的桩，要首先采用地质钻机，钻芯取样，然后再做深入的探查，详细的分析桩的质量。
1.缺陷桩的处理方法
1.1压入水泥浆补强
当灌注好的桩基有下面情况之一时，便可采取压浆补强方法来处理：
（1）对于柱桩，桩底与基岩之间存在的夹泥大于设计规定值；
（2）桩身混凝土有夹泥断桩或局部混凝土松散；
（3）取芯率小于95％，且桩体有蜂窝、松散、裹浆等情况。
1.2原位复桩
对在施工过程中及时发现和超声波检测出的断桩，在对桩孔彻底清理后，可在原位重新灌注成桩。这种处理方法优点是周期长、费用高、难度大、效果好，可视工程的重要性、地质情况、缺陷数量等因素综合考虑后再采用。
1.3接桩
为保证工程质量，结束混凝土的灌注并提前将导管拔出。确定选择接桩方案，第一，先对桩基进行声测确定缺陷所在的部位；第二，依据设计提供的地质资料确定地下水位，对桩基开挖，采用素混凝土进行护壁，护壁内用钢筋箍圈进行加固。第三，挖至合格处采用人工凿毛，按挖孔法混凝土施工方法进行混凝土的灌注。
1.4桩芯凿井法
这种处理方法理论看起来容易施工起来难，也就是在缺陷桩中心开挖计算好的一定直径的井，深度须超过缺陷部位，再对新井清洗泥沙，下放钢筋笼，采用挖孔混凝土施工方法灌注膨胀混凝土。这种方法缺点是开挖时速度缓慢，影响工期，假若遇到某个缺陷部位较深的桩采用此法处理但出现意外，其会致使质量、工期和经济上的重大损失。
1.5补送结合法
当灌注桩采用分节连接，逐根沉入时，接桩处理不善可能导致连接节点脱开的情况，这时可采用送补结合法来处理。首先是对可能存在问题的桩复打，让其下沉，将松开的接头再顶紧，让它有一定的竖向承载力；接着，适当补些全长完整的桩，一方面补足整个基础竖向承载力的不足，另一方面受补打的整桩也可承受地震荷载。
1.6纠偏法
对于桩身倾斜，但还没有断裂，且桩长相对较短，或由于基坑开挖造成桩身倾斜，而未断裂，可以在局部开挖后用千斤顶纠偏复位法进行处理。
1.7扩大承台法
出现下面三种情况，使得原有的桩基承台平面尺寸达不到构造要求或基础承载力的要求，就需要扩大桩基承台的面积来处理。
（1）桩位偏差大。
（2）考虑桩土共同作用，当单桩承载力满足不了设计要求时，需要扩大承台并考虑桩与天然地基共同承担上部结构荷载。
（3）桩基质量不均匀，预防独立承台出现不均匀沉降，也可能是为提高抗震能力，可采用将独立的桩基承台连成整块来提高基础整体性，也可设抗震地梁。
对于成形的质量缺陷桩，在综合考虑工期、造价等因素后，经设计人员同意，也可采用加桩法来处理。
2.防止桩基工程事故发生的治本措施
桩基工程是一项隐蔽工程，同时又是托起高层建筑、大桥巨港的基础工程，其质量的好坏直接关系着整个上层建筑物的安全和正常使用，所以防止桩基工程事故发生必须从治本的高度上给予重视。必须要全面开展桩基工程的质量监督，加大力度防止桩基工程事故的发生，尽量把恶性事故全部消灭在襁褓之中。
2.1建立和充实桩基质量管理和咨询队伍
由于近些年来工程建设的规模伴随着我国经济的腾飞也发展很快，但伴随而来的工程质量缺陷也十分惊人，其中地基基础（特别是桩基）尤为突出，所以各地区须视当地桩基工程规模的具体情况，创建和充实桩基质量管理的职业队伍或各级质监站配备岩土工程专业的质量管理人员，这支队伍最好能和工程技术专家委员会相配合，而且最好有建筑勘察设计管理部门和建设监理部门的相关负责人参与，共同组建一个对桩基工程勘察、设计、施工、检测等工作负责全面审查、咨询的高素质专业工作组，接受建委的领导和委托，针对大型工程的桩基工程或者含有高难度技术性质的桩基工程进行全面的审查和全方位技术咨询，对勘察、设计、施工、检测和监理方面反映的意见和建议作出明确决议，供其相关各主管部门参考。这支队伍可解决当前质检站对桩基工程的勘察和设计问题难以直接监督和指导的现状，也能对监理单位在桩基工程施工过程中监理职责提出指导，指出重点监理项目内容。
2.2建立必要的规章制度
建立有关桩基工程的各项规章制度和地方法规，比如《桩基工程质量监督管理规定》、《桩基质量检测单位资质审查办法》等地方法规性质文件，这样利于严把质量关，明确建设过程中各方责任。在这些文件里，要明确规定大型桩基工程一定要委托质量监督及监理，并须明确质量监督的内容不只是施工部分，还包含勘察、设计、检测等方面，不同的是执行勘察、设计等质量监督的人员不单是质监站的，还有建设主管部门负责人和相关专业资深专家。在这些强制性的文件中必须尤其强调桩基工程质量检测数据的准确性，大型重要工程的桩基工程勘察报告及桩基施工图都要通过各方全面审查；桩基施工质量检验工作一定要由有相应资质等级的检测单位来负责进行；桩基灌注完成后必须通过桩基检验和验收认定合格后才能开工进行下一道工序。
2.3制定地区性的统一的技术规定
由于各地区条件不一样，全国规范不一定能全方位规范桩基施工，所以一定要视情况的补充地区性规定，这样能有效的确保桩基的施工规范和获得质量更好的桩基。
2.4加强对桩基工程设计质量的监督
业内人士均了解桩基工程监督最为困难的就是设计质量，有些设计人员一味地从安全角度出发，总怕出现设计漏洞导致承载力不足，于是就在安全系数上层层加码，结果就是最后采用了大直径，小桩距，桩长过大，桩基数量过多并且施工难度很大的设计方案。虽然其绘制了对应的详细施工图，但是在施工中却屡屡出现问题，很多桩在施工场地上就像一大片“桩森林”，而且这些桩的断桩率高出规范很多，这样的设计不但浪费材料、机械和人工台班，施工时还存在较大的安全隐患。这样的质量缺陷设计事故在全国各地每年都屡见不鲜，这样的一个又一个损失巨大的桩基事故告诉我们，唯有对桩基工程设计质量进行有效监督，方可防患于未然，让桩基质量得到更好的保障。
五、结论
钻孔灌注桩在未来的工程中会应用的更加的广泛，但而今对于桩基质量缺陷的处理有待于进一步的研究，其对工程的影响还须降低。相信随着科技进步，钻孔灌注桩施工质量缺陷的的预防与处理系统会越来越完备，其处理方案会越来完善，钻孔灌注桩在以后的基础应用中其质量缺陷的处理将不再困扰人们。
参考文献：
[1]中华人民共和国行业标准.建筑桩基技术规范.（JGJ94-94）[S].北京：中国建筑工业出版社.1995
[2]桩基工程手册编写委员会.桩基工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1995
[3]史佩栋.实用桩基工程手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1999
[4]郭丽峰.桥梁工程施工便携手册[M].北京：中国电力出版社，2006
[5]李世京、刘小敏、杨建林编著.钻孔灌注桩施工技术[M].北京：地质出版社，1990