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摘要：混凝土钻孔灌注桩广泛应用于公路桥梁建筑工程中，是一种极为有效、安全可靠的基础形式。由于钻孔灌注桩在地面下或水下施工，工艺复杂，质量控制难度大，极易产生断桩等严重缺陷，因此，灌注桩的施工质量控制及质量检测就显得格外重要。本文介绍了桥梁工程中混凝土钻孔灌注桩的施工质量控制要点与完整性检测。
关键词：钻孔灌注桩；施工质量；完整性检测
Abstract: concrete bored pile is widely used in highway bridge construction project, is a highly effective, safe and reliable base form. Because of the bored pile construction, under the ground or under water process is complicated, it is difficult to control the quality, easily broken pile defect, therefore, quality control and quality detection of bored pile construction is particularly important. This paper introduces the concrete in bridge engineering of cast-in-place bored pile construction quality control points and integrity detection.
Keywords: bored pile; construction quality; integrity detection
中图分类号：U443.15+4文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
随着公路建设事业的飞速发展，我国桥梁工程设计、施工的水平不断提高，目前已建设完成了大量各种类型的桥梁，还有大量的桥梁正在设计或施工过程中。混凝土钻孔灌注桩在桥梁工程中得到广泛应用，具有低噪音、震动小、无挤土、对周围环境及邻近建筑物影响小、适应各种地质条件的优点。但由于其施工工艺的特殊性和复杂性，施工过程中要特别注意施工质量控制。
一、混凝土钻孔灌注桩施工质量控制
首先要做好施工准备工作，为了确保成孔和混凝土灌注的连续性，防止出现质量问题，对施工机具定期进行检查和保养，确保运转正常。在施工过程中，技术人员利用极坐标法准确放出各桩的位置，待钻机就位准确，护筒埋设好后，认真复核桩位，并设置保护桩，以便下放钢筋笼和导管时重新复核，使导管和钢筋笼中心与钻孔中心重合；钻机底盘安装平整，护筒埋设固定不得有移动，钻孔过程中经常检查复核，确保成孔无偏差。
为节省泥浆，减少泥浆对周围环境的污染，设置泥浆循环系统，泥浆经沉淀后重复利用，严格控制泥浆比重范围，严格控制泥浆稠度，遇土层情况发生变化时，现场试验人员及时调整，如遇砂性土层，应适当加大泥浆比重，增大其浓度和稠度，且慢速钻进，以防坍孔；如遇粘性土层或粘壤土、泥浆过稠、过浓时，应适当充一些清水并搅拌均匀，降低其浓度。钻孔时，钻机应摆平，钻杆应垂直，装有铅垂仪，导向器，随时保证垂直钻孔，孔斜率控制在1％以内；钻孔速度应视土层情况选定，一般在12h左右钻孔完成，下钢筋笼时应轻放，不得直插、硬插，应正、反循环下放，避免撞击孔壁，导致坍孔，成孔后停钻间隔或清孔后问隔灌注时问不宜过长，一般为2～3h。当钻头开始进入砂砾石层时，会发生轻微抖动并量其孔深并在钻杆上做好标记，且拌有砂砾石碎屑从泥浆中析出，然后慢速钻进2m停止钻进清孔，同时现场技术人员用吊锤直接量其孔深。成孔后立即清孔，清孔分二次进行，第一次在成孔后，采用置换法将标准泥浆沿钻杆送至孔底将孔底沉泥和沉渣拌随泥浆一并换出，进入沉淀池；第二次待钢筋笼及导管下放安装好后再行清孔。钢筋笼制作应符合规范要求。其钢筋型号、规格、尺寸大小应符合设计图纸，且保证有足够的刚度，放置应平稳无变形，若发现有变形，必须立即校正；钢筋笼下放位置应准确且与钻机牢牢固定，以防钢筋笼上浮。要特别注意做好混凝土灌注控制。导管提升速度不宜太快，应缓慢提升，且控制导管的中心不能偏离桩孔中心，以防碰撞钢筋笼或挂住，导致钢筋笼上浮，甚至坍孔。严格控制导管埋深，既不能太深、也不能太浅。太深，提升困难，很可能堵管，混凝土下泄困难，导管埋得太浅，易造成夹泥、缩颈、断桩等。最后，要做好桩头凿除控制，并认真做好现成记录工作。
为保证新建桥梁的工程质量，在桥梁设计、施工的过程中必须对桥梁工程所用原材料、桥梁结构构件进行严格的检测。在公路桥梁建设工程中，混凝土钻孔灌注桩的检测主要包括两个方面，即桩身混凝土的完整性检测和桩的承载力检测。我国大多数地区都对基桩的完整性进行100%检测。
二、完整性检测
常用的基桩完整性的检测法有钻芯取样法、反射波法、超声脉冲检验法等。这几种方法是目前我国工程界应用最广泛的几种方法，通常先用反射波法或超生脉冲法对基桩进行无损检测，对有怀疑的桩再采用钻芯的方法进行复核。除以上几种方法外，基桩完整性的檢测还有射线法等多种方法。
1、反射波法
反射波法又称应力波法，源于应力波理论，用小锤（手锤、力棒等）在桩顶进行竖向激振，使桩身内产生应力波，应力波沿着桩身向下传播，在桩身波阻抗发生变化的界面（如桩底、断桩或严重离析或桩身截面积变化的部位），将产生反射波。经接收、放大滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。据此计算桩身波速，判断桩身完整性和混凝土强度等级。这种方法本质是利用应力波在桩身缺陷截面上的反射特征判断混凝土的完整性，推定缺陷类型及其在桩身中的位置，也可以对桩长进行校核，对桩身混凝土强度等级作出估计。
反射波法现场检测中应该注意下面一些问题：被测桩应凿去浮浆，桩头平整，安装传感器的部位应适当打磨。桩顶露出钢筋过长时应予以截断。检测前应对仪器设备进行检查，性能正常方可使用。每个检测工地均应进行激振方式和接收条件的选择试验，确定最佳激振方式和接收条件。激振点宜选择在桩头中心部位，传感器应稳固地安置在桩头上，对于大直径的桩可安置两个或多个传感器。当随机干扰较大时，可采用信号增强方式，进行多次重复激振与接收。为提高检测的分辨率，应使用小能量激振，并选用高截止频率的传感器和放大器。判别桩身浅部缺陷，可同时采用横向激振和水平速度型传感器接收，进行辅助判定。每一根被检测的单桩均应进行二次及以上重复测试。出现异常波形应在现场及时研究，排除影响测试的不良因素后再重复测试。
由于桩头均有钢筋露出，对实测波形干扰，严重时可影响反射信息的识别。克服的方法是，将检波器用细砂或粒土屏蔽起来，使检波器收不到声波信息。预制桩在贯入过程中，桩头可能产生破损，灌注桩桩头表面松散，这将使弹性波能量很快衰减，从而削弱桩间及桩底反射信息，影响了波形的识别。有效途径是将破损处或松散处铲去。总之，影响基桩质量检测波形的因素较多，工作中应逐一排除，以便桩间、桩底反射信息的辨识，避免产生误判。
2、声波透射法
用超声脉冲检测钻孔灌注桩完整性的具体做法是，首先在桩内预埋两根以上的管道，把发射换能器和接收换能器分别置于两根声测管中。检测时沿着声测管平行移动发射换能器和接收换能器，同时由发射换能器按照一定的间隔发射超声脉冲穿过两声测管之间的混凝土后到达接收换能器。当混凝土中存在离析、空洞等各种缺陷时，声波信号在传播过程中将发生绕射、折射、多次的反射及不同的吸收衰减等现象，从而使接收信号的传播时间、声波的振幅、频响（主频）特性以及脉冲波的波形、波列长度发生变化，据此即可对桩身混凝土是否完整、密实以及缺陷的大小及分布情况做出判断。
在钻孔灌注桩的检测中所依据的基本物理量包括：声时值、波幅（或衰减）、接收信号的频率变化和接收波形的畸变。在检测时，探头在声测管中逐点测量各深度的声时、波幅（或衰减）、接收频率及波形畸变位置等。然后，可绘成声时-深度曲线、波幅-深度曲线及接收频率变化率-深度曲线等，供分析使用。
钻孔灌注桩超声脉冲检测法主要设备包括声波检测仪和换能器。声波检测仪应具有实时显示和记录接收信号的时程曲线以及频率测量或频谱分析功能。换能器应为圆柱状径向振动式，并且沿径向无指向性，外径应小于声测管内径，有效工作面轴向长度不大于150mm。换能器谐振频率应为30～50kHz，为满足水下测量要求，水密性应满足在1MPa水压下不渗水。
此外，现行桥梁地基基础规范及建筑地基基础规范均规定，对重要结构物及地质条件复杂、施工质量可靠性低的基桩在设计或施工前还应进行承载力测试以确定单桩竖向抗压承载力的特征值。
参考文献
[1] 桂业昆,邱式中编.桥梁施工专项技术手册[M]. 人民交通出版社, 2005
[2] 李维平. 钻孔灌注桩施工关键工序控制[J]. 岩土工程技术. 2003(05)
关键词：钻孔灌注桩；施工质量；完整性检测
Abstract: concrete bored pile is widely used in highway bridge construction project, is a highly effective, safe and reliable base form. Because of the bored pile construction, under the ground or under water process is complicated, it is difficult to control the quality, easily broken pile defect, therefore, quality control and quality detection of bored pile construction is particularly important. This paper introduces the concrete in bridge engineering of cast-in-place bored pile construction quality control points and integrity detection.
Keywords: bored pile; construction quality; integrity detection
中图分类号：U443.15+4文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）
随着公路建设事业的飞速发展，我国桥梁工程设计、施工的水平不断提高，目前已建设完成了大量各种类型的桥梁，还有大量的桥梁正在设计或施工过程中。混凝土钻孔灌注桩在桥梁工程中得到广泛应用，具有低噪音、震动小、无挤土、对周围环境及邻近建筑物影响小、适应各种地质条件的优点。但由于其施工工艺的特殊性和复杂性，施工过程中要特别注意施工质量控制。
一、混凝土钻孔灌注桩施工质量控制
首先要做好施工准备工作，为了确保成孔和混凝土灌注的连续性，防止出现质量问题，对施工机具定期进行检查和保养，确保运转正常。在施工过程中，技术人员利用极坐标法准确放出各桩的位置，待钻机就位准确，护筒埋设好后，认真复核桩位，并设置保护桩，以便下放钢筋笼和导管时重新复核，使导管和钢筋笼中心与钻孔中心重合；钻机底盘安装平整，护筒埋设固定不得有移动，钻孔过程中经常检查复核，确保成孔无偏差。
为节省泥浆，减少泥浆对周围环境的污染，设置泥浆循环系统，泥浆经沉淀后重复利用，严格控制泥浆比重范围，严格控制泥浆稠度，遇土层情况发生变化时，现场试验人员及时调整，如遇砂性土层，应适当加大泥浆比重，增大其浓度和稠度，且慢速钻进，以防坍孔；如遇粘性土层或粘壤土、泥浆过稠、过浓时，应适当充一些清水并搅拌均匀，降低其浓度。钻孔时，钻机应摆平，钻杆应垂直，装有铅垂仪，导向器，随时保证垂直钻孔，孔斜率控制在1％以内；钻孔速度应视土层情况选定，一般在12h左右钻孔完成，下钢筋笼时应轻放，不得直插、硬插，应正、反循环下放，避免撞击孔壁，导致坍孔，成孔后停钻间隔或清孔后问隔灌注时问不宜过长，一般为2～3h。当钻头开始进入砂砾石层时，会发生轻微抖动并量其孔深并在钻杆上做好标记，且拌有砂砾石碎屑从泥浆中析出，然后慢速钻进2m停止钻进清孔，同时现场技术人员用吊锤直接量其孔深。成孔后立即清孔，清孔分二次进行，第一次在成孔后，采用置换法将标准泥浆沿钻杆送至孔底将孔底沉泥和沉渣拌随泥浆一并换出，进入沉淀池；第二次待钢筋笼及导管下放安装好后再行清孔。钢筋笼制作应符合规范要求。其钢筋型号、规格、尺寸大小应符合设计图纸，且保证有足够的刚度，放置应平稳无变形，若发现有变形，必须立即校正；钢筋笼下放位置应准确且与钻机牢牢固定，以防钢筋笼上浮。要特别注意做好混凝土灌注控制。导管提升速度不宜太快，应缓慢提升，且控制导管的中心不能偏离桩孔中心，以防碰撞钢筋笼或挂住，导致钢筋笼上浮，甚至坍孔。严格控制导管埋深，既不能太深、也不能太浅。太深，提升困难，很可能堵管，混凝土下泄困难，导管埋得太浅，易造成夹泥、缩颈、断桩等。最后，要做好桩头凿除控制，并认真做好现成记录工作。
为保证新建桥梁的工程质量，在桥梁设计、施工的过程中必须对桥梁工程所用原材料、桥梁结构构件进行严格的检测。在公路桥梁建设工程中，混凝土钻孔灌注桩的检测主要包括两个方面，即桩身混凝土的完整性检测和桩的承载力检测。我国大多数地区都对基桩的完整性进行100%检测。
二、完整性检测
常用的基桩完整性的检测法有钻芯取样法、反射波法、超声脉冲检验法等。这几种方法是目前我国工程界应用最广泛的几种方法，通常先用反射波法或超生脉冲法对基桩进行无损检测，对有怀疑的桩再采用钻芯的方法进行复核。除以上几种方法外，基桩完整性的檢测还有射线法等多种方法。
1、反射波法
反射波法又称应力波法，源于应力波理论，用小锤（手锤、力棒等）在桩顶进行竖向激振，使桩身内产生应力波，应力波沿着桩身向下传播，在桩身波阻抗发生变化的界面（如桩底、断桩或严重离析或桩身截面积变化的部位），将产生反射波。经接收、放大滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息。据此计算桩身波速，判断桩身完整性和混凝土强度等级。这种方法本质是利用应力波在桩身缺陷截面上的反射特征判断混凝土的完整性，推定缺陷类型及其在桩身中的位置，也可以对桩长进行校核，对桩身混凝土强度等级作出估计。
反射波法现场检测中应该注意下面一些问题：被测桩应凿去浮浆，桩头平整，安装传感器的部位应适当打磨。桩顶露出钢筋过长时应予以截断。检测前应对仪器设备进行检查，性能正常方可使用。每个检测工地均应进行激振方式和接收条件的选择试验，确定最佳激振方式和接收条件。激振点宜选择在桩头中心部位，传感器应稳固地安置在桩头上，对于大直径的桩可安置两个或多个传感器。当随机干扰较大时，可采用信号增强方式，进行多次重复激振与接收。为提高检测的分辨率，应使用小能量激振，并选用高截止频率的传感器和放大器。判别桩身浅部缺陷，可同时采用横向激振和水平速度型传感器接收，进行辅助判定。每一根被检测的单桩均应进行二次及以上重复测试。出现异常波形应在现场及时研究，排除影响测试的不良因素后再重复测试。
由于桩头均有钢筋露出，对实测波形干扰，严重时可影响反射信息的识别。克服的方法是，将检波器用细砂或粒土屏蔽起来，使检波器收不到声波信息。预制桩在贯入过程中，桩头可能产生破损，灌注桩桩头表面松散，这将使弹性波能量很快衰减，从而削弱桩间及桩底反射信息，影响了波形的识别。有效途径是将破损处或松散处铲去。总之，影响基桩质量检测波形的因素较多，工作中应逐一排除，以便桩间、桩底反射信息的辨识，避免产生误判。
2、声波透射法
用超声脉冲检测钻孔灌注桩完整性的具体做法是，首先在桩内预埋两根以上的管道，把发射换能器和接收换能器分别置于两根声测管中。检测时沿着声测管平行移动发射换能器和接收换能器，同时由发射换能器按照一定的间隔发射超声脉冲穿过两声测管之间的混凝土后到达接收换能器。当混凝土中存在离析、空洞等各种缺陷时，声波信号在传播过程中将发生绕射、折射、多次的反射及不同的吸收衰减等现象，从而使接收信号的传播时间、声波的振幅、频响（主频）特性以及脉冲波的波形、波列长度发生变化，据此即可对桩身混凝土是否完整、密实以及缺陷的大小及分布情况做出判断。
在钻孔灌注桩的检测中所依据的基本物理量包括：声时值、波幅（或衰减）、接收信号的频率变化和接收波形的畸变。在检测时，探头在声测管中逐点测量各深度的声时、波幅（或衰减）、接收频率及波形畸变位置等。然后，可绘成声时-深度曲线、波幅-深度曲线及接收频率变化率-深度曲线等，供分析使用。
钻孔灌注桩超声脉冲检测法主要设备包括声波检测仪和换能器。声波检测仪应具有实时显示和记录接收信号的时程曲线以及频率测量或频谱分析功能。换能器应为圆柱状径向振动式，并且沿径向无指向性，外径应小于声测管内径，有效工作面轴向长度不大于150mm。换能器谐振频率应为30～50kHz，为满足水下测量要求，水密性应满足在1MPa水压下不渗水。
此外，现行桥梁地基基础规范及建筑地基基础规范均规定，对重要结构物及地质条件复杂、施工质量可靠性低的基桩在设计或施工前还应进行承载力测试以确定单桩竖向抗压承载力的特征值。
参考文献
[1] 桂业昆,邱式中编.桥梁施工专项技术手册[M]. 人民交通出版社, 2005
[2] 李维平. 钻孔灌注桩施工关键工序控制[J]. 岩土工程技术. 2003(05)