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钻孔灌注桩桩身缺陷成因与防治措施

文档作者：段红升文档来源：江苏省射阳县交通局		点击数：	更新时间： 2022年09月02日
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钻孔灌注桩桩身缺陷成因与防治措施
段红升
(江苏省射阳县交通局，江苏射阳224300)
摘要：钻孔灌注桩的质量与钻孔过程的控制有关，灌注水下水泥砼的成桩过程有关。
关键词：钻孔灌注桩桩身缺陷预防措施
钻孔灌注桩是桥梁常用的基桩形式之一，它能将
上部结构的荷载传递到深层稳定的土层，从而大大减
少基础沉降和桥梁的不均匀沉降，因此它是一种有效、
安全可靠的基础形式。但由于成桩过程是在桩位处的
地面下和水下完成，施工工序多，质量控制难度大，桩
身极易产生断桩、夹层、缩颈、孔洞、离析和胶接不良等
缺陷。据报道，钻孔灌注桩桩身质量缺陷率国外约为
5—10％，国内约为2_2l％。据笔者多年来的工作体
会，在很多地区对桩身质量的缺陷问题没有被施工单
位很好地重视，以致于出现了很多像断桩、夹层、缩颈、
离析等这样的桩身质量事故。因此，笔者认为必须坚持
以预防为主的思想，加强管理，改进施工操作工艺，加
强检测，提高灌注桩质量。现就钻孔灌注桩桩身缺陷产
生原因加以分析，提出一些预防意见，仅供参考。
1产生桩身缺陷的主要原因。。?
钻孔灌注桩施工质量的好坏，从钻孔灌注桩形成
的过程来看，主要有两个大方面的原因：①钻孔，②灌
注水下砼。以下就水下砼灌注过程中易造成的桩身缺
陷的原因作分析。
1．1导管进水
一种情况是首批砼储备不足，导管底口距孔底的
间距过大，砼下落后，不能埋高导管底口，以致泥水从
底口进入。另一种情况是导管接头不严，接头间橡皮垫
被导管高压气囊挤开，或焊缝破裂使水从接头或焊缝
中流入；导管提升过猛，或测量埋深错误，导管底口超
出原砼面，底口涌入泥水，导致砼质量较差。
1．2导管升降
灌注水下砼用的导管是由多节导管用法兰拼接而
成的，节长一般为1．5—3米。施工过程中，操作人员为
了多拆导管使导管在砼中埋置深度达到最深，而不断
升降导管促使灌注砼上升最高。由于导管不断升降造
成首批砼上面的孔底沉渣在法兰作用下进入砼中，形
成顶面有一层含泥率和含水率较大的砼。所以导管升
降活动次数越多进入顶面砼的泥浆就越多，深度越深，
砼质量越差。
这就是说，由于导管频繁升降，导致砼顶面沉渣在
导管法兰作用下进入砼中，形成一层厚达数米的质量
差砼。该层砼由下而上有一个次差、较差、极差的过渡，
顶面极差砼基本处于离析或砼和沉渣混合状态。
如果提升拆导管后导管底口刚好到次差或较差砼
位置，也就产生局部结合不良或局部离析。
1．3卡管
(1)初灌时隔水栓卡管，或由于砼本身原因，如坍
落度过小，流动性差，拌和不均匀，运输途中离析，导管
接缝处漏水，雨天运送砼未加覆盖，使砼中水泥浆被雨
水冲走。
(2)机械发生故障或其它原因使砼在导管内停留
时间过长，或灌注持续时间过长，最初灌注的砼已经初
凝，增大了管内砼下落的阻力，砼堵在导管内。
14灌注过程中坍孔
坍孔原因是：(1)护筒底脚周围漏水，孔内水位降
低。(2)钻杆及钻头提出后未及时补充水头。(3)护筒周
围堆放重物或机械振动。(4)清孔后泥浆密度和粘度过
低，致使孔壁坍塌。
1．5埋管
导管埋入砼过深，导管内处砼已初凝使管与砼间
摩阻力过大，产生埋管事故。
1．6浇短桩头
产生原因：灌注将近结束时，浆渣过稠或测深锤过轻
发生误测，拔除导管，中止灌注，而造成浇短桩头事故。
一47—
万方数据
总第114期江西建材l／2011
1．7钢筋笼上浮
产生原因：砼从漏斗向下灌注时的位能产生冲击
力，砼从导管底口流布出来向上升起时，向下的冲击力
转变为向上的顶托力，顶托力较大引起钢筋笼上浮。另
外，钻孔弯曲或倾斜，两节钢筋笼连接不牢固，不竖直，
导管法兰盘钩挂钢筋骨架，孔底有沉渣等也是钢筋笼
上浮的原因。
1．8地质因素
钻孔桩成孔、清孔结束后，拆除钻杆、钻头，安放钢
筋笼需要数小时，或在灌注砼的过程中，当地质条件较
差时，特别是局部地层中有软塑土遇水膨胀后孔径缩
小，也会造成桩身缩颈缺陷。
1．9混凝土灌注时间
根据导管法灌注水下砼的特点，要求首批砼从灌
注开始到灌注完成，应始终保持必要的塑性和流动度
(不可初凝)，防止砼粘附于孑L壁或钢筋笼，或被后灌注
砼顶破造成桩身缺陷。
1．10砼松散或蜂窝
(1)碎石(卵石)级配差，或砼运距长，又从导管下
落时引起离析而出现蜂窝。
(2)导管埋置过深又拆管不及时，或拔管过快使新
老砼不能很好地结合，而留下空隙引起蜂窝或松散。
(3)施工中上料工人操作失误，或没有控制好配合
比，形成砼松散。
(4)砼搅拌时间不当，出现离析而造成松散或蜂
窝。
1．1l砼强度低
(1)没有控制好砼设计配合比。
(2)水泥、砂、石等材质差。
2消除桩身缺陷的预防措施
防治措施主要考虑砼灌注过程中的注意事项及砼
本身质量两个方面：
(1)导管进水时，将导管提出，然后迅速重新下导
管并准备足够储量的首批砼，重新灌注。或者用原导管
(或用新导管)插入砼内续灌(插入砼内深度大于
150cm)，续灌前应利用小型水泵或小口径的抽水设备
将进入导管内的水抽干沉淀土吸出。在灌注砼前应对
导管进行水泌检查。
(2)卡管时可用长杆冲捣导管内砼，用吊绳抖动导
管，如仍不下落，则须将导管连同其内砼提出钻孔，进
行清理和修整，然后重新吊装导管并经处理后灌注。
(3)发生坍孔后，应查明原因，采取相应的措施，如
保持或加大水头，移开重物，排除振动，防止继续坍孔。
然后用吸泥机吸出坍入孔内的泥土，如不继续坍孔，可
恢复正常灌注。如坍孔仍不停止，坍塌部位较深，宜将
～48一
导管拔出，保存孔位，以粘土回填，待坍塌稳定后，掏出
或吸出回填土，重新下导管灌注。但这种桩应按断桩采
取补强处理。
(4)埋管预防方法：严格控制导管埋深，不得超过
6m，首批砼掺入缓凝剂，加速灌注速度，导管接头要牢固。
当埋管事故发生后，强用链滑车、千斤顶试拔。如
仍拔不出，则按断桩处理，可将护筒接长锤击使护筒底
脚沉到已灌注的砼下面，然后用潜水泵抽水，吸泥机吸
渣后，接灌砼，亦按断桩处理。
(5)浇短桩头的预防办法：测深锤宜加重；灌注将
近结束时加灌清水稀释泥浆并掏出部分沉淀土。
处理办法：确保护筒底处于已灌注的砼内，然后抽
水、排渣，接浇普通砼。
(6)对于钢筋笼上浮可采用以下几种处理办法：
①将几根钢筋骨架的主筋延长伸至孔底；②砼表
面接近钢筋笼底时，放慢砼的灌注速度；③砼表面接近
钢筋骨架时，导管保持较大的埋深，导管底口与钢筋骨
架底端保持较大的距离；④砼表面进入钢筋骨架一定
深度后，提升导管使导管底口高于钢筋骨架底端一定
距离，但导管在砼内埋深不得小于2m；⑤孔形、孔位必
须通过检孔器检测后才允许清孔；⑥两节钢筋笼必须
焊接牢固，且保持竖直；⑦导管必须置于钢筋笼中间，
且保持轴线一致；⑧灌注前必须保证沉淀层厚度符合
设计要求。
(7)克服不良地质条件的影响。遇到地质不良情况
时，要采取相应对策，早做准备。如果遇到橡皮泥时，可
采取上下反复扫孔的方法，以扩大孔径，防止桩身缩颈。
(8)缩短水下灌注砼时间。这要求施工单位根据灌
注水下砼的数量，合理安排机具和劳力，并有足够的备
用机具。当机具和劳力难以安排调度时，用缓凝剂延长
砼的初凝时间，确保在初凝前完成砼灌注。
(9)保证导管最小埋置深度。严格按规范规定进行
施工，使导管埋置最小深度为2米，防止新灌砼顶破首
批砼，造成夹层或断桩。
(10)为保证桩基自身砼强度，要从进材料做起，严
格把好材料质量关，严禁使用不合格水泥等材料，对水
泥、钢材必须出示法定质保资料，水泥标号必须有1．13
的工程富余系数，不符合上述规定已进场的材料一律
退货或禁止用于永久工程。
(11)确定正确的配合比，要求满足强度、和易性、
耐久性的要求。试配强度应按规范方法计算，注意针对
不同工艺、不同结构特点采用不同的自标坍落度。一般
按设计的砼标号提高20％进行配合比设计，每立方米
砼水泥用量不少于350奴。
(12)现场施工严格称量材料，按设计的水灰比控
万方数据
水下砼施工及技术要求
董绍昌
(江西省建筑科学研究院，江西南昌330046)
摘要：本文主要阐述水下混凝土施工所使用的一些基本方法以及带水施工的质量控制，同时强调在方案设计时应根
据具体工程对混凝土强度、耐久性、施工工艺和环境保护等要求和作业面大小、水深、水流及波浪的影响等。
关键词：水下砼施工技术外加剂流动性工程应用
1 前言
混凝土是一种重要的建筑材料，随着我国建设的
不断发展，在桥梁、地下和水下建筑、远距离跨海跨河
隧道工程、水利水电、交通、能源工程等基础建设中都
需要大量的水下混凝土工程。因此，进一步研究开发优
异的水下施工技术和材料、得到高质量而又经济的水
下混凝土，在当今社会条件下是十分必要的。在寒冷及
炎热季节，水环境对混凝土硬化都具有较适宜的温度
条件，作为一种可改造性强、可以应用于各种水下特殊
环境的建筑材料，水下混凝土在当今建设中有着极为
重要的作用。特别是水下不分散混凝土的研究和应用，
更加充实了水下混凝土的内容，将水下混凝土施工技
术提高到了一个新的水平。
2水下混凝土施工技术
带水作业在传统上是指水下灌筑混凝土，但随着
科学技术的发展，现在似乎还应包括水下不分散混凝
土。二者都是指在陆地拌制而直接浇灌于水下结构部
位并就地成型的混凝土。前者是依靠施工时密封性良
好的机具隔水措施，后者则通过专门的外加剂使混凝
土拌合物自身性质得以改善来抵抗水的冲洗，在流动
制加水量，并保证拌和时间。拌和料出机后，必须立即
运到灌注地点使用，防止拌和料离析。为防止首批砼冲
量不足，要根据桩径大小和导管距桩底的距离，充分考
虑计算首批砼必须具备的数量，确保首批砼能够包裹
导管至少1米。
(13)严格按试验的砼配合比、坍落度及使用外加
剂的要求施工。
(14)灌注砼时应不断测量砼顶面高程，避免导管
埋置过深导致无法提升导管，或过浅使得导管提离砼
项面。
(15)应避免在不良天气浇筑桩基水下砼。如浇筑
水下砼时发生暴雨，应采取遮盖措施和技术措施，以防
导管堵塞等。
对桩身质量有好处的其他措施：
(1)尽量提高砼灌注平台高度。砼灌注平台一般比
水面高1．5米，这是不够的，要尽量提高其高度或在后
期灌注砼时将漏斗放置高些。因此，建议建设、施工单
位在编制概预算或招投标时要充分考虑到这个问题，
以免工程承包价格过低，工程质量难以保证和提高。
(2)减少导管升降次数。导管升降次数越多，越容
易挟带沉渣进入砼中造成桩身缺陷。这要求导管长度
足够时，禁止导管升降乱拉。当灌注到末期砼确实难以
自动下灌时，应控制升降次数，保证顶层砼质量。
(3)增加导管底口管的长度。底口导管节长最好长
4—6m，不设法兰，这样灌注末期砼时，便不会将沉渣拉
进砼，从根本上消除桩身缺陷。
(4)改进导管法兰结构。为了防止导管法兰在升降
时将沉渣拉进砼中，可在导管上装一个钢制的锥形护
罩，罩住法兰。导管连接结构可采用卡口式，或上下锥
形的快速接头构造导管。

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