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摘要：近几年，我国在湿作业施工的钻孔灌注桩工程中，由于施工技术、施工工艺、施工管理水平、人员素质的差异，易出现坍孔、缩孔、断桩、钻孔偏斜、流砂、钻孔漏浆、钢筋吊脚桩、局部混凝土密实度差和孔底沉渣过厚等质量问题。文章介绍的是桩径局部普遍偏小的质量问题一例分析处理，希望对类似工程有借鉴作用。
关键词：钻孔灌注桩；加固处理；沉降监测
一、概况
（一）工程概况
某大楼，局部十五层，地下一层，建筑面积22600m2 。框架结构，桩箱基础，设计采用185根Ф700mm钻孔灌注桩，桩的中心距2.5m，桩长36.5m。桩配筋12Ф22，Ф8@100/200螺旋式箍筋，桩身混凝土强度等级C25， 混凝土保护层厚度70mm，设计单桩承载力特征值Ｒa＝2300KN。
（二）地质水文条件
1．地基土分层及其特征描述。根据勘察报告，场地处于长江河口三角洲平原的北翼，地基土除表层素填土外，属第四纪全新世沉积层。自下而下各土层分布为：（1）层素填土：杂色，以粉土为主要成分，含植物根茎，松软不均。层厚约0.8m；（2）层粉土：黄褐色～青灰色，湿～很湿，稍密～中密，层厚约2.2m；（3）层粉细砂夹粉土：青灰色，中密，偶为密实，饱和，夹少量粉质粘土薄层，含云母。层厚约2.2m；（4）层粉质粘土夹粉土：灰色，软塑，偶为流塑状的淤泥质粉质粘土，层厚约6.8m；（5）层粉土夹粉砂：青灰色，中密，饱和，层厚大于18m，未钻穿。
2．地下水：（1）拟建场地浅层土中地下水类型属孔隙潜水，主要补给源为大气降水，地表径流；（2）勘察期间（六月份），进行了地下水位观测，钻孔内静止水位自然地面往下约0.6m。地下水位受季节和大气降水影响而波动变化；（3）根据地下水水质分析资料，地下水对混凝土无腐蚀，长期浸水的情况下对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀，干湿交替的情况下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀。
二、施工组织管理简介
（一）钻孔灌注桩工艺流程
钻孔灌注桩施工工艺流程划分为：场地平整→桩位放线→开挖浆池、浆沟→护筒埋设→钻机就位、孔位校正→钻孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣→清孔换浆→终孔验收→拆钻→吊安钢筋笼→下导管（→二次清孔）→灌注混凝土→测量灌注量→计算桩径→成桩养护。
钻进程序：根据场地、桩距和进度情况，采用双机双打，两台钻机在两个机座上轮流按对角线对打。
（二）按照先打试桩后打工程桩建设程序组织
按照设计，选择三根工程桩作为试桩，先行施工。
在桩身混凝土达到设计强度，进行单桩竖向载荷实验，试验结果：三根桩极限承载力分别为3900KN 、4600KN 、4100KN，其平均值为4200KN，单桩承载力特征值为2100 KN，均小于设计单桩承载力特征值Ｒa＝2300KN。设计部门根据试验结果，对原设计进行调整，将原设计桩长33m调整为后36.5m，桩径不变，以保证单桩承载力特征值达设计要求。
三、质量问题的发现及处理
（一）问题的发现
土建施工单位在地下室电梯井部分挖土时，发现有许多工程桩露筋，桩径普遍不足。
经与有关部门商定做了一些必要的技术检测：（1）钻芯法鉴定桩的混凝土标号；（2）测量一定范围内的桩径；（3）高应变法检测14根桩的承载力；（4）低应变法测170根工程桩。
检测结果如下：（1）混凝土强度为32.7MPA，高于原设计要求C25；（2）每根桩挖深2m，测量桩径，桩径在586mm～649mm之间，露筋桩137根，保护层偏少桩37根，正常桩11根；（3）所测14根桩为完好桩和轻微缺陷桩；（4）所测170根桩，其中一类桩为11根，占所测总数6.5%，二类桩4根占所测总数2.4%，三类桩156根占所测总数91.1%；（5）调整桩长的单桩竖向承载力特征值为2438KN，均大于设计单桩竖向承载力特征值Ra=2300 KN。
（二）事故原因分析
根据检测结果及施工过程中的有关参数记录，分析如下：
从施工技术、工艺装备来分析，设备选型不尽合理，成孔与灌注混凝土工序搭接时间过长，而且上部覆盖的土壤强度并不是很大，易造成土层缩孔；另外护壁泥浆的绸度和比重控制不当，不能满足保孔排砂的技术要求，这也是产生缩孔的原因之一。
从施工组织管理上分析：（1）吊安钢筋笼阶段已发现钢筋笼沉不到位，但未引起施工单位足够重视，以便分析原因及时采取二次扫孔的方法；因而错过了避免灌注桩在混凝土浇筑过程中的缩孔现象；（2）以水泥用量推算混凝土灌入量，从取芯检测结果看，混凝土强度达32.7MPa比原设计强度大了许多，说明施工时未严格控制混凝土配合比，每吨水泥配出混凝土体积减少了，造成虚假偏大的充盈系数，给人以桩径已达到要求的假象。如果施工监理单位经验丰富，加强管理，及时分析施工过程中出现的异常情况，应该说桩径普遍偏小的现象是可以避免的。
（三）加固处理
1．加固处理的必要性。从所周知，保证钢筋与混凝土共同工作的基本条件是它们之间具有足够的粘结强度。所谓粘结强度是指在钢筋与混凝土接触界面上所产生的沿钢筋纵向的剪应力，正是通过这种粘结作用使钢筋与混凝土两者之间进行用力传递并协调变形。而影响混凝土粘结强度的因素主要有混凝土强度、浇注位置、保护层厚度、钢筋间距、横向钢筋及横向应力等。
本工程灌注桩纵向钢筋带肋钢筋，粘结强度主要依靠钢筋表面凸出肋与混凝土间的机械咬合力，这很大程度上取决于混凝土保护层厚度，混凝土保护层厚度越厚，则粘结锚固作用越大。由于缩孔，本工程大部分桩露筋、保护层厚度不够，混凝土粘结强度根本得不到保证，直接削减了桩的水平承载力特征值ＲHa ， 这是规范和设计所不允许的。
另外，混凝土结构的突出优点是耐久性好。这是由于混凝土的碱性环境使包裹在其中的钢筋表面形成钝化膜而不易锈蚀。但是碳化和脱钝会影响这种耐久性而使钢筋遭受锈蚀。而这些都与混凝土保护层厚度有关，一定的混凝土保护层是保证结构耐久性所必须的条件。本工程露筋、保护层厚度不够严重影响了结构的耐久性，从而使工程的设计使用年限得不到保证。
虽然高应变测试的承载能力与设计的承载能力相当（这是由于实测混凝土标号较设计高，可以弥补由于混凝土断面减小对混凝土强度的要求），但由于上述两点原因，必须进行加固处理；且考虑到高层建筑水平荷载作用不可忽视，基桩上段所受弯矩最大，到了一定深度以后由于土抗力的作用桩身所受的弯矩越来越小；而本工程桩露筋和保护层不够部位正是基桩的上段，这严重影响了桩的水平抗力性能。
最后经设计监理等单位商量，决定采取局部重新包裹高一标号混凝土的方法处理，以使钢筋与混凝土能共同工作。
2．处理方法：（1）在每根桩周围开挖2.0m深，直径1.8m基坑；（2）对桩存在的缺陷部位清理至密实部位，并将表面凿毛，同时除去浮渣及尘土；（3）将混凝土表面冲洗干净，浇筑混凝土前用水泥浆等界面剂对表面进行处理；（4）用钢护筒支模，C30混凝土（内掺12% UEA）振捣密实，混凝土包裹厚度200mm；（5）精心养护后，用砂石分层夯实回填。
3．验收。经有关部门验收，处理加固后的桩可达到原设计标准的使用要求。
四、沉降观测
为了监测大楼在施工阶段和竣工后的沉降情况，甲方委托测绘部门对大楼进行沉降观测。成果表明：大楼在施工阶段沉降均匀。主体封顶后7个观测点的总沉降量分别为15.800mm、13.100mm、18.200mm、12.500mm、10.800mm、14.000mm、10.500mm，相對而言沉降仍均匀，平均沉降量也远远小于规范要求。
五、结语
近几年，钻孔灌注桩由于无噪音和振动影响、设备构造简单、操作方便，而被广泛采用。但钻孔灌注桩缩孔现象在软土地区时有发生，如果施工单位对施工技术、施工工艺、施工管理水平、人员素质等引起足够的重视，还是可以避免的。本文针对缩孔现象提出以下几点措施，希望对类似工程施工有借鉴作用。
1．钻进时应根据土层情况加压，开始应轻压力、慢转速，逐步转入正常。这样可减少对土的强制扰动和挤压，使土中水和空气能充分扩散，避免产生孔隙压力，形成缩孔。
2．加强各钻孔灌注桩施工工艺程序的有效衔接，不得延误时间。特别在清孔后要立即放入钢筋笼并固定，检查无误后立即浇筑混凝土，间隔时间越短越好，以防缩孔坍孔。
3．在整个浇筑混凝土过程中，混凝土导管应埋入混凝土中2～4m，这样既可避免把上升面附近的浮浆卷入混凝土内，也桩孔内有一定的压力，使混凝土密实，避免缩孔。
4．施工经验不足时，选用钻机时可适当加大钻孔直径，增加混凝土用量。
5．加强施工管理和施工技术参数记录测试，及时发现问题，及时分析问题处理问题。
参考文献
[1]王伯惠，上官兴.中国钻孔灌注桩新发展．
[2]朱伯龙．混凝土结构设计原理．
[3]建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）．
[4]建筑施工手册（第九版）．
[5]混凝土结构工程施工及验收规范（GBS204-92）．
关键词：钻孔灌注桩；加固处理；沉降监测
一、概况
（一）工程概况
某大楼，局部十五层，地下一层，建筑面积22600m2 。框架结构，桩箱基础，设计采用185根Ф700mm钻孔灌注桩，桩的中心距2.5m，桩长36.5m。桩配筋12Ф22，Ф8@100/200螺旋式箍筋，桩身混凝土强度等级C25， 混凝土保护层厚度70mm，设计单桩承载力特征值Ｒa＝2300KN。
（二）地质水文条件
1．地基土分层及其特征描述。根据勘察报告，场地处于长江河口三角洲平原的北翼，地基土除表层素填土外，属第四纪全新世沉积层。自下而下各土层分布为：（1）层素填土：杂色，以粉土为主要成分，含植物根茎，松软不均。层厚约0.8m；（2）层粉土：黄褐色～青灰色，湿～很湿，稍密～中密，层厚约2.2m；（3）层粉细砂夹粉土：青灰色，中密，偶为密实，饱和，夹少量粉质粘土薄层，含云母。层厚约2.2m；（4）层粉质粘土夹粉土：灰色，软塑，偶为流塑状的淤泥质粉质粘土，层厚约6.8m；（5）层粉土夹粉砂：青灰色，中密，饱和，层厚大于18m，未钻穿。
2．地下水：（1）拟建场地浅层土中地下水类型属孔隙潜水，主要补给源为大气降水，地表径流；（2）勘察期间（六月份），进行了地下水位观测，钻孔内静止水位自然地面往下约0.6m。地下水位受季节和大气降水影响而波动变化；（3）根据地下水水质分析资料，地下水对混凝土无腐蚀，长期浸水的情况下对钢筋混凝土中的钢筋无腐蚀，干湿交替的情况下对钢筋混凝土结构中的钢筋具弱腐蚀。
二、施工组织管理简介
（一）钻孔灌注桩工艺流程
钻孔灌注桩施工工艺流程划分为：场地平整→桩位放线→开挖浆池、浆沟→护筒埋设→钻机就位、孔位校正→钻孔、泥浆循环、清除废浆、泥渣→清孔换浆→终孔验收→拆钻→吊安钢筋笼→下导管（→二次清孔）→灌注混凝土→测量灌注量→计算桩径→成桩养护。
钻进程序：根据场地、桩距和进度情况，采用双机双打，两台钻机在两个机座上轮流按对角线对打。
（二）按照先打试桩后打工程桩建设程序组织
按照设计，选择三根工程桩作为试桩，先行施工。
在桩身混凝土达到设计强度，进行单桩竖向载荷实验，试验结果：三根桩极限承载力分别为3900KN 、4600KN 、4100KN，其平均值为4200KN，单桩承载力特征值为2100 KN，均小于设计单桩承载力特征值Ｒa＝2300KN。设计部门根据试验结果，对原设计进行调整，将原设计桩长33m调整为后36.5m，桩径不变，以保证单桩承载力特征值达设计要求。
三、质量问题的发现及处理
（一）问题的发现
土建施工单位在地下室电梯井部分挖土时，发现有许多工程桩露筋，桩径普遍不足。
经与有关部门商定做了一些必要的技术检测：（1）钻芯法鉴定桩的混凝土标号；（2）测量一定范围内的桩径；（3）高应变法检测14根桩的承载力；（4）低应变法测170根工程桩。
检测结果如下：（1）混凝土强度为32.7MPA，高于原设计要求C25；（2）每根桩挖深2m，测量桩径，桩径在586mm～649mm之间，露筋桩137根，保护层偏少桩37根，正常桩11根；（3）所测14根桩为完好桩和轻微缺陷桩；（4）所测170根桩，其中一类桩为11根，占所测总数6.5%，二类桩4根占所测总数2.4%，三类桩156根占所测总数91.1%；（5）调整桩长的单桩竖向承载力特征值为2438KN，均大于设计单桩竖向承载力特征值Ra=2300 KN。
（二）事故原因分析
根据检测结果及施工过程中的有关参数记录，分析如下：
从施工技术、工艺装备来分析，设备选型不尽合理，成孔与灌注混凝土工序搭接时间过长，而且上部覆盖的土壤强度并不是很大，易造成土层缩孔；另外护壁泥浆的绸度和比重控制不当，不能满足保孔排砂的技术要求，这也是产生缩孔的原因之一。
从施工组织管理上分析：（1）吊安钢筋笼阶段已发现钢筋笼沉不到位，但未引起施工单位足够重视，以便分析原因及时采取二次扫孔的方法；因而错过了避免灌注桩在混凝土浇筑过程中的缩孔现象；（2）以水泥用量推算混凝土灌入量，从取芯检测结果看，混凝土强度达32.7MPa比原设计强度大了许多，说明施工时未严格控制混凝土配合比，每吨水泥配出混凝土体积减少了，造成虚假偏大的充盈系数，给人以桩径已达到要求的假象。如果施工监理单位经验丰富，加强管理，及时分析施工过程中出现的异常情况，应该说桩径普遍偏小的现象是可以避免的。
（三）加固处理
1．加固处理的必要性。从所周知，保证钢筋与混凝土共同工作的基本条件是它们之间具有足够的粘结强度。所谓粘结强度是指在钢筋与混凝土接触界面上所产生的沿钢筋纵向的剪应力，正是通过这种粘结作用使钢筋与混凝土两者之间进行用力传递并协调变形。而影响混凝土粘结强度的因素主要有混凝土强度、浇注位置、保护层厚度、钢筋间距、横向钢筋及横向应力等。
本工程灌注桩纵向钢筋带肋钢筋，粘结强度主要依靠钢筋表面凸出肋与混凝土间的机械咬合力，这很大程度上取决于混凝土保护层厚度，混凝土保护层厚度越厚，则粘结锚固作用越大。由于缩孔，本工程大部分桩露筋、保护层厚度不够，混凝土粘结强度根本得不到保证，直接削减了桩的水平承载力特征值ＲHa ， 这是规范和设计所不允许的。
另外，混凝土结构的突出优点是耐久性好。这是由于混凝土的碱性环境使包裹在其中的钢筋表面形成钝化膜而不易锈蚀。但是碳化和脱钝会影响这种耐久性而使钢筋遭受锈蚀。而这些都与混凝土保护层厚度有关，一定的混凝土保护层是保证结构耐久性所必须的条件。本工程露筋、保护层厚度不够严重影响了结构的耐久性，从而使工程的设计使用年限得不到保证。
虽然高应变测试的承载能力与设计的承载能力相当（这是由于实测混凝土标号较设计高，可以弥补由于混凝土断面减小对混凝土强度的要求），但由于上述两点原因，必须进行加固处理；且考虑到高层建筑水平荷载作用不可忽视，基桩上段所受弯矩最大，到了一定深度以后由于土抗力的作用桩身所受的弯矩越来越小；而本工程桩露筋和保护层不够部位正是基桩的上段，这严重影响了桩的水平抗力性能。
最后经设计监理等单位商量，决定采取局部重新包裹高一标号混凝土的方法处理，以使钢筋与混凝土能共同工作。
2．处理方法：（1）在每根桩周围开挖2.0m深，直径1.8m基坑；（2）对桩存在的缺陷部位清理至密实部位，并将表面凿毛，同时除去浮渣及尘土；（3）将混凝土表面冲洗干净，浇筑混凝土前用水泥浆等界面剂对表面进行处理；（4）用钢护筒支模，C30混凝土（内掺12% UEA）振捣密实，混凝土包裹厚度200mm；（5）精心养护后，用砂石分层夯实回填。
3．验收。经有关部门验收，处理加固后的桩可达到原设计标准的使用要求。
四、沉降观测
为了监测大楼在施工阶段和竣工后的沉降情况，甲方委托测绘部门对大楼进行沉降观测。成果表明：大楼在施工阶段沉降均匀。主体封顶后7个观测点的总沉降量分别为15.800mm、13.100mm、18.200mm、12.500mm、10.800mm、14.000mm、10.500mm，相對而言沉降仍均匀，平均沉降量也远远小于规范要求。
五、结语
近几年，钻孔灌注桩由于无噪音和振动影响、设备构造简单、操作方便，而被广泛采用。但钻孔灌注桩缩孔现象在软土地区时有发生，如果施工单位对施工技术、施工工艺、施工管理水平、人员素质等引起足够的重视，还是可以避免的。本文针对缩孔现象提出以下几点措施，希望对类似工程施工有借鉴作用。
1．钻进时应根据土层情况加压，开始应轻压力、慢转速，逐步转入正常。这样可减少对土的强制扰动和挤压，使土中水和空气能充分扩散，避免产生孔隙压力，形成缩孔。
2．加强各钻孔灌注桩施工工艺程序的有效衔接，不得延误时间。特别在清孔后要立即放入钢筋笼并固定，检查无误后立即浇筑混凝土，间隔时间越短越好，以防缩孔坍孔。
3．在整个浇筑混凝土过程中，混凝土导管应埋入混凝土中2～4m，这样既可避免把上升面附近的浮浆卷入混凝土内，也桩孔内有一定的压力，使混凝土密实，避免缩孔。
4．施工经验不足时，选用钻机时可适当加大钻孔直径，增加混凝土用量。
5．加强施工管理和施工技术参数记录测试，及时发现问题，及时分析问题处理问题。
参考文献
[1]王伯惠，上官兴.中国钻孔灌注桩新发展．
[2]朱伯龙．混凝土结构设计原理．
[3]建筑地基基础设计规范（GB 50007-2002）．
[4]建筑施工手册（第九版）．
[5]混凝土结构工程施工及验收规范（GBS204-92）．