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摘要：钻孔灌注桩是民用和工业建筑采用的一种基础方式。但影响钻孔灌注桩质量的影响较多，若控制不严容易出现诸多质量缺陷问题，直接影响整个工程的质量及进度。本文结合具体工程实例，详细分析钻孔灌注桩质量缺陷形成的原因，并对缺陷处理提出合理的处理方法，以确保钻孔灌注桩的施工质量。
关键词：钻孔灌注桩；质量缺陷；原因分析；处理方法
钻孔灌注桩作为一种适应性强、成本较低，便于施工的基础形式被广泛应用于各种建筑工程中。但由于影响钻孔灌注桩质量的影响较多，因此，钻孔灌注桩也容易出现质量问题。钻孔灌注桩的质量直接关系到整个施工工程的质量及进度，因此，有关工作部门必须对此重视，加强施工过程的控制，避免工程出现质量缺陷。一旦出现质量缺陷，也要及时的采取处理方法进行补救。
1 工程概况
某建筑工程为框架结构，采用钻孔灌注桩基础，共设计φ600mm钻孔灌注桩296根，设计桩长36.0～41.0m，桩身混凝土强度等级为C35，混凝土配合比如表1所示，水胶比为0.38。
该工程场地自上而下主要土层分布为：杂填土，厚5.4m；粉质黏土，厚1.1m；淤泥质粉质黏土，厚1m；粉质黏土，厚3.5m；卵砾石土，厚16m；强风化泥质粉砂岩，厚8m；中风化泥质粉砂岩，厚5m。桩端持力层为中风化泥质粉砂岩。施工中采用常规回转钻机成孔，泵吸反循环排渣工艺，二次清孔和汽车泵送混凝土成桩；混凝土预制块包橡胶斗塞，首灌斗容量1.0m3；下料导管φ200mm，导管施工前气密性、水密性检测合格。
2 质量缺陷
成桩28d后按《建筑基桩检测技术规范》JGJ106—2003采用反射波法对293根桩桩身质量进行全数检验，完整性类别统计结果为：Ⅰ类桩236根，占80.5%；Ⅱ类桩48根，占16.4%；Ⅲ类桩9根，占3.1%。部分典型Ⅱ类及全部Ⅲ类缺陷桩如表2所示。
根据现场成桩质量检测结果，Ⅱ类桩桩身有轻微缺陷，不影响桩身结构承载力的正常发挥，可不处理；Ⅲ类桩桩身有明显缺陷，影响桩身结构承载力，需要进行处理。施工中因监管不严格，施工过程记录缺失，事故无从查究。经业主、设计、施工单位以及混凝土供应商等协商，决定对检测认定缺陷桩采取开挖检查探寻质量事故根源。现场开挖检测部分Ⅲ类灌注桩缺陷部位，发现其缺陷表现为2种类型：第1类是桩体中心为包含浊水的空腔或桩中心空腔内填塞水泥砂浆体（见图1a，1b，1c）；第2类是桩身夹裹泥渣，成型松脆易破碎，如图1d所示。
3 缺陷原因分析
根据开挖检测结果，导致以上缺陷产生的原因应归结为混凝土灌注施工工艺不正确与操作方法不当所致，尤其是拆管时在孔口冲洗导致，具体分析如下。
3.1 桩身空腔水囊
部分Ⅲ类桩在距地表5.0m左右处存在水囊空腔或水泥浆块，如190号桩（见表2）。按照一般混凝土水下灌注施工要求，导管埋入混凝土浇筑面不宜过浅或过深。《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008中规定“导管埋深宜为2.0～6.0m”。导管埋深是否合适决定浇灌过程能否连续，因此不同浇筑阶段导管埋深应由计算决定。
根据管内外受力平衡原理，如图2所示，可得埋管深度范围理论公式如下。
当导管埋管深度大于第1种极限状态埋深时，导致内外有效压差无法克服孔壁摩阻，导管内混凝土将不能正常灌入；而当导管埋管深度小于第2种极限状态埋深时，则容易造成孔内混凝土面上升速率过快而形成真空空隙，并可能将混凝土顶面浮浆吸入混凝土中，造成夹层、离析等质量缺陷。
由本案例190号桩桩身缺陷位置可以判断，缺陷开始产生时钻孔内混凝土面正好符合距离地表6.0m左右（见图2），理由如下：已知混凝土的重度为25kN/m3，泥浆重度为11kN/m3，取混凝土与孔壁摩擦力为25kPa，根据式（2）和式（4），可得h′max=0.8m，h′min=0.4m，可取导管合理插入深度0.6m。经了解导管单节2.0m，因此正常情况下，此时下料导管提升后高出地面约4.4m或6.4m，为便于浇灌，需拆除顶上2节导管，并及时洗管。而从出现问题的部位来看，在实际操作中，工人为图方便，采用先冲水洗管后拆管，导致水或水泥浆留在管内。再次浇灌混凝土时，水柱或水泥浆柱在管内封闭混凝土料作用下向下移动，当导管缓慢上提，水柱或水泥浆柱就缓慢地向下移动，最后随出料一起留在灌注桩内，稳定后大致位置恰好在距地表5.0m左右处。
对现场部分桩缺陷出现在距地表不同部位的现象（见表2），如259号Ⅲ类桩的缺陷出现约在14.0m处及108号Ⅲ类桩的缺陷出现约在13.0m处，分析如下：按成桩桩径推算桩体断面积0.283m2，现场每罐车混凝土容积通常为8m3，若取充盈系数1.05，则每罐车混凝土可灌注高度约为27m；本工程单根桩高度40m左右，1车混凝土浇筑完成后，钻孔内混凝土面距离地表约13.0m；现场第1车混凝土浇筑完成后和第2车混凝土开始浇筑前中间常常会存在时间间隔，部分操作工人为便于下一次灌注顺畅，会利用等料间隙擅自用水或砂浆润管，因而会导致约在13.0m处出现水囊或者水泥浆块淤积缺陷现象。
3.2 桩身夹泥
部分缺陷出现在灌注桩其他部位，形成桩身夹泥、桩体松脆现象，如130号桩（见表2）。导致这一结果的原因则是施工过程中未严格控制下料导管埋管深度及一次拆管长度。导管埋入太深，拆管时一次性拔管过多，或导管埋入混凝土深度不够，只处于浮浆层，都会致使混凝土压力不够，被泥浆挤入形成桩身夹泥，这也是施工中常见的质量问题。
4 缺陷桩处理方法
缺陷桩处理解决方案有以下2种：①对于单桩承台，将原来的承台扩建，在原有Ⅲ类缺陷灌注桩两侧补钻2根桩。补桩的过程中应严格控制施工操作规范性，以保证补桩质量。②对于两桩承台，采取钻孔高压水泥浆填充的办法，根据详细的声测结果，在每根桩上布设2～3个φ50mm的孔位进行取芯，进一步确定缺陷部位范围、大小和性质。
采用150型岩芯钻机，φ50mm钻头，从桩顶至缺陷部位进行连续钻芯取样，确定缺陷部位范围、大小和性质。选用12m3空压机和32mm不锈钢水管若干，钢管底部加工成90°弯头放入钻孔内，钻孔时连续充水。利用5MPa高压水沿钻孔进尺对缺陷部位进行冲洗，将桩身缺陷部位泥浆及松散混凝土冲洗干净，操作时注意水管均匀转动，及时调整跟进水管高度，轮换冲洗钻孔，确保冲洗充分，直至孔内不再有泥水残渣排出。
清孔完毕后，按C40混凝土配合比方案，将其粗骨料石子洗净填入清洗孔洞，然后采用灌浆压力机将配合比胶结料按水泥：水=2：1灌入孔内。采用二次灌浆工艺，确保封口严密。首次灌浆压力0.2～0.5MPa，直至浆体溢出；等待2～4h后进行二次灌浆，增加压力至0.5～1.0MPa，稳压30min后卸除压力。压浆工序中应密切注意进浆量和压力变化，确保灌浆质量。
5 结语
综上所述，钻孔灌注桩具有操作简易、适应性强、成本较低等施工优点，但施工控制不严也极易引发施工质量事故。为了避免质量缺陷和事故的发生，就要加强施工过程的质量控制，确保混凝土连续浇筑，尽量缩短灌注时间，严格遵循拆管与清洗步骤，规范操作，并要做好详细施工过程记录。只有这样才能保证钻孔灌注桩成桩质量，减少质量缺陷的发生，提高经济效益。
参考文献
[1] 朱少锋；石智萍.浅谈钻孔灌注桩施工质量缺陷及处理方法[J].科技创新导报.2011年29期
[2] 李业锋.钻孔灌注桩施工质量缺陷的处理方法[J].门窗，2012年06期
关键词：钻孔灌注桩；质量缺陷；原因分析；处理方法
钻孔灌注桩作为一种适应性强、成本较低，便于施工的基础形式被广泛应用于各种建筑工程中。但由于影响钻孔灌注桩质量的影响较多，因此，钻孔灌注桩也容易出现质量问题。钻孔灌注桩的质量直接关系到整个施工工程的质量及进度，因此，有关工作部门必须对此重视，加强施工过程的控制，避免工程出现质量缺陷。一旦出现质量缺陷，也要及时的采取处理方法进行补救。
1 工程概况
某建筑工程为框架结构，采用钻孔灌注桩基础，共设计φ600mm钻孔灌注桩296根，设计桩长36.0～41.0m，桩身混凝土强度等级为C35，混凝土配合比如表1所示，水胶比为0.38。
该工程场地自上而下主要土层分布为：杂填土，厚5.4m；粉质黏土，厚1.1m；淤泥质粉质黏土，厚1m；粉质黏土，厚3.5m；卵砾石土，厚16m；强风化泥质粉砂岩，厚8m；中风化泥质粉砂岩，厚5m。桩端持力层为中风化泥质粉砂岩。施工中采用常规回转钻机成孔，泵吸反循环排渣工艺，二次清孔和汽车泵送混凝土成桩；混凝土预制块包橡胶斗塞，首灌斗容量1.0m3；下料导管φ200mm，导管施工前气密性、水密性检测合格。
2 质量缺陷
成桩28d后按《建筑基桩检测技术规范》JGJ106—2003采用反射波法对293根桩桩身质量进行全数检验，完整性类别统计结果为：Ⅰ类桩236根，占80.5%；Ⅱ类桩48根，占16.4%；Ⅲ类桩9根，占3.1%。部分典型Ⅱ类及全部Ⅲ类缺陷桩如表2所示。
根据现场成桩质量检测结果，Ⅱ类桩桩身有轻微缺陷，不影响桩身结构承载力的正常发挥，可不处理；Ⅲ类桩桩身有明显缺陷，影响桩身结构承载力，需要进行处理。施工中因监管不严格，施工过程记录缺失，事故无从查究。经业主、设计、施工单位以及混凝土供应商等协商，决定对检测认定缺陷桩采取开挖检查探寻质量事故根源。现场开挖检测部分Ⅲ类灌注桩缺陷部位，发现其缺陷表现为2种类型：第1类是桩体中心为包含浊水的空腔或桩中心空腔内填塞水泥砂浆体（见图1a，1b，1c）；第2类是桩身夹裹泥渣，成型松脆易破碎，如图1d所示。
3 缺陷原因分析
根据开挖检测结果，导致以上缺陷产生的原因应归结为混凝土灌注施工工艺不正确与操作方法不当所致，尤其是拆管时在孔口冲洗导致，具体分析如下。
3.1 桩身空腔水囊
部分Ⅲ类桩在距地表5.0m左右处存在水囊空腔或水泥浆块，如190号桩（见表2）。按照一般混凝土水下灌注施工要求，导管埋入混凝土浇筑面不宜过浅或过深。《建筑桩基技术规范》JGJ94—2008中规定“导管埋深宜为2.0～6.0m”。导管埋深是否合适决定浇灌过程能否连续，因此不同浇筑阶段导管埋深应由计算决定。
根据管内外受力平衡原理，如图2所示，可得埋管深度范围理论公式如下。
当导管埋管深度大于第1种极限状态埋深时，导致内外有效压差无法克服孔壁摩阻，导管内混凝土将不能正常灌入；而当导管埋管深度小于第2种极限状态埋深时，则容易造成孔内混凝土面上升速率过快而形成真空空隙，并可能将混凝土顶面浮浆吸入混凝土中，造成夹层、离析等质量缺陷。
由本案例190号桩桩身缺陷位置可以判断，缺陷开始产生时钻孔内混凝土面正好符合距离地表6.0m左右（见图2），理由如下：已知混凝土的重度为25kN/m3，泥浆重度为11kN/m3，取混凝土与孔壁摩擦力为25kPa，根据式（2）和式（4），可得h′max=0.8m，h′min=0.4m，可取导管合理插入深度0.6m。经了解导管单节2.0m，因此正常情况下，此时下料导管提升后高出地面约4.4m或6.4m，为便于浇灌，需拆除顶上2节导管，并及时洗管。而从出现问题的部位来看，在实际操作中，工人为图方便，采用先冲水洗管后拆管，导致水或水泥浆留在管内。再次浇灌混凝土时，水柱或水泥浆柱在管内封闭混凝土料作用下向下移动，当导管缓慢上提，水柱或水泥浆柱就缓慢地向下移动，最后随出料一起留在灌注桩内，稳定后大致位置恰好在距地表5.0m左右处。
对现场部分桩缺陷出现在距地表不同部位的现象（见表2），如259号Ⅲ类桩的缺陷出现约在14.0m处及108号Ⅲ类桩的缺陷出现约在13.0m处，分析如下：按成桩桩径推算桩体断面积0.283m2，现场每罐车混凝土容积通常为8m3，若取充盈系数1.05，则每罐车混凝土可灌注高度约为27m；本工程单根桩高度40m左右，1车混凝土浇筑完成后，钻孔内混凝土面距离地表约13.0m；现场第1车混凝土浇筑完成后和第2车混凝土开始浇筑前中间常常会存在时间间隔，部分操作工人为便于下一次灌注顺畅，会利用等料间隙擅自用水或砂浆润管，因而会导致约在13.0m处出现水囊或者水泥浆块淤积缺陷现象。
3.2 桩身夹泥
部分缺陷出现在灌注桩其他部位，形成桩身夹泥、桩体松脆现象，如130号桩（见表2）。导致这一结果的原因则是施工过程中未严格控制下料导管埋管深度及一次拆管长度。导管埋入太深，拆管时一次性拔管过多，或导管埋入混凝土深度不够，只处于浮浆层，都会致使混凝土压力不够，被泥浆挤入形成桩身夹泥，这也是施工中常见的质量问题。
4 缺陷桩处理方法
缺陷桩处理解决方案有以下2种：①对于单桩承台，将原来的承台扩建，在原有Ⅲ类缺陷灌注桩两侧补钻2根桩。补桩的过程中应严格控制施工操作规范性，以保证补桩质量。②对于两桩承台，采取钻孔高压水泥浆填充的办法，根据详细的声测结果，在每根桩上布设2～3个φ50mm的孔位进行取芯，进一步确定缺陷部位范围、大小和性质。
采用150型岩芯钻机，φ50mm钻头，从桩顶至缺陷部位进行连续钻芯取样，确定缺陷部位范围、大小和性质。选用12m3空压机和32mm不锈钢水管若干，钢管底部加工成90°弯头放入钻孔内，钻孔时连续充水。利用5MPa高压水沿钻孔进尺对缺陷部位进行冲洗，将桩身缺陷部位泥浆及松散混凝土冲洗干净，操作时注意水管均匀转动，及时调整跟进水管高度，轮换冲洗钻孔，确保冲洗充分，直至孔内不再有泥水残渣排出。
清孔完毕后，按C40混凝土配合比方案，将其粗骨料石子洗净填入清洗孔洞，然后采用灌浆压力机将配合比胶结料按水泥：水=2：1灌入孔内。采用二次灌浆工艺，确保封口严密。首次灌浆压力0.2～0.5MPa，直至浆体溢出；等待2～4h后进行二次灌浆，增加压力至0.5～1.0MPa，稳压30min后卸除压力。压浆工序中应密切注意进浆量和压力变化，确保灌浆质量。
5 结语
综上所述，钻孔灌注桩具有操作简易、适应性强、成本较低等施工优点，但施工控制不严也极易引发施工质量事故。为了避免质量缺陷和事故的发生，就要加强施工过程的质量控制，确保混凝土连续浇筑，尽量缩短灌注时间，严格遵循拆管与清洗步骤，规范操作，并要做好详细施工过程记录。只有这样才能保证钻孔灌注桩成桩质量，减少质量缺陷的发生，提高经济效益。
参考文献
[1] 朱少锋；石智萍.浅谈钻孔灌注桩施工质量缺陷及处理方法[J].科技创新导报.2011年29期
[2] 李业锋.钻孔灌注桩施工质量缺陷的处理方法[J].门窗，2012年06期