通过无损检测对缺陷桩的分析与控制

姚金水 余涛

在国家大规模基础设施建设的背景下，桥梁工程占据了很大的比例，而桩基工程作为桥梁工程的重要分部工程，对桥梁的整体施工质量有着直接影响。旋挖钻施工技术是一种较为常见的桥梁桩基处理施工技术，成桩效果较好。但是在工程中实践中也会出现一定的质量缺陷。本文就是以某特大桥工程为例，通过多种检测方法发现桥梁的质量缺陷桩，并对其质量控制措施进行了探讨。

1、工程地质概况

某桥梁采用钻孔灌注桩群桩基础、扩大基础承台、双线圆端型实体墩。根据实地勘探该地带地质情况基本如下：①0～5m左右为粉土，黄褐色，密实。②5～8m左右为粉质粘土，黄褐色（或灰褐色），硬塑。③8～10m左右为粉砂，灰黄色，中密。④10～15m左右为细砂，黄褐色，中密。⑤15～24m左右为细砂，褐黄色（20m以下为灰褐色），密实。⑥24～29m左右为粉质粘土，灰褐色，硬塑。⑦29～33m左右为粉土，褐黄色（或灰褐色），硬塑。⑧33～43m左右为细砂，黄褐色，密实。⑨43～46m左右为粉砂，灰褐色，密实。⑩46～51m左右为细砂，黄褐色，密实。51～55m左右为粉质粘土，灰褐色，硬塑。

1.1质量缺陷桩的检测情况及结论

经前期无损检测发现，本工程中所发现的缺陷桩位置均处在18-22m的区域范围内。现对此类缺陷桩的测试情况及结论做如下记录：1.1.1某号墩10号桩，桩长39.0米，桩径1.25米，采用低应变法检测，根据平均波速4.20km/s计算判定缺陷位置为20.6米处严重缺陷。1.1.2某号墩7号桩，桩长39.0米，桩径1.25米，采用低应变法检测，根据平均波速4.20km/s计算判定缺陷位置为19.8米处严重缺陷，12.3米处轻微缺陷。1.2.3某号墩2号桩，桩长39.0米，桩径1.25米，低应变法检测，根据平均波速4.20km/s计算判定缺陷位置为20.0米处严重缺陷。1.1.4某号墩4号桩，桩长42.0米，桩径1.25米，低应变法检测。根据平均波速4.20km/s计算判定缺陷位置为19.7米处严重缺陷，频域分析判定缺陷位置为20.1米处，基本与时域分析结果一致。声波透射法检测深度范围19.0～21.0米处严重缺陷。

1.2检测问题验证及处理

以上数根中部缺陷桩均采用钻芯法进行验证，桩径1.25米的桩基按照检测规范，在桩顶对称取2个点位进行取芯，取芯深度為25.0米。经过现场验证，可以证明两钻芯孔间存在由于夹砂被冲洗后形成的穿孔。由此，结合多种检测方法的检测情况分析此类桩质量问题为同一类型缺陷，定性为桩身中部严重夹砂缺陷，严重影响桩身结构承载力，判定为严重缺陷桩，做冲击处理。

2、质量问题共性及缺陷成因分析

2.1旋挖钻机成孔

由于本标段以砂层与粘土层为主，设计桩型为摩擦桩。旋挖钻因其成孔速度快、环保特点突出、被定为首选钻孔机型。但若在施工中未严格按照规范施工，就会出现施工质量问题。在同期施工也有部分桩基采用反循环法回旋钻施工，成桩后检测未发现一例同类质量缺陷问题桩。由于旋挖钻钻孔不同于回旋钻成孔，钻进过程中泥浆不循环，护壁效果较差，和孔内泥浆含砂量难以控制，给混凝土灌注桩增加了质量控制难度。因此旋挖钻机成孔过程控制不严是此类缺陷桩形成的重要原因。

2.2砂层钻孔现场施工清孔控制不严

旋挖钻成孔，通常采用掏渣法进行清孔，在水下砼浇筑前，还需复查桩底沉渣厚度，不满足要求时进行二次清孔，同时通过二次清孔将孔内泥浆的含砂率控制在2%以下。但在较大规模的桩基施工中，二次清孔往往不够彻底，孔内泥浆的含砂率不达标，停止清孔后泥浆又会迅速沉淀。因此清空控制不严是此类缺陷桩形成的重要原因。

2.3非通长钢筋笼

此类桩基设计采用的是非通长钢筋笼。在非通长钢筋笼的桩基灌注时，一旦混凝土的作业时间偏长，混凝土流动性减小，加之泥浆中悬浮状态的泥砂沉淀于混凝土顶面，必将影响到混凝土面的正常抬升。因此非通长钢筋笼的存在，一定程度上影响了混凝土灌注面的自然抬升，是形成桩身夹砂的重要原因。

2.4灌注过程的控制不严

水下混凝土灌注，需合理安排施工人员及施工机械，以达到灌注的顺利性及连贯性。若混凝土灌注速度的控制不利，以及浇注过程中影响连续灌注的一些外界因素是此类缺陷桩形成的又一要因。

3、施工控制要点

1.根据地质、施工场地各方面情况选择合适的钻机机型，对钻机队伍，钻机操作人员的技术水平进行严格考核。人、机、料、法、环中，人是施工质量的重要影响因素，良好的施工队伍，精良的技术设备是建造优质精品的工程的首要保证。

2.旋挖钻施工成孔速度优势，受到广大施工建设单位的追捧，但在桩基施工过程中往往被过度的开发。在厚砂层中钻进，如上1.25m桩径，桩长40m左右的桩基，3个小时成孔，钻进速度过快，孔内泥浆质量控制不严，孔内未能形成良好的护壁，给后续施工带来极大的质量隐患。因此，在砂层中旋挖钻钻进不宜过快，应采用低转速慢钻进的方式施工，并通过选用合适的膨润土调制泥浆，加强钻孔过程中的泥浆控制，以此来促进孔壁的稳定性，只有稳定的孔壁效果才能保证成孔后混凝土顺利灌注。

3.混凝土灌注的质量控制。混凝土灌注前，应安排足够数量的施工机械，待现场各种准备工作就绪后方可进行混凝土的灌注。灌注时要做好详细的灌注记录，及时分析现场实际数据与混凝土理论上升量之间的关系，发现异常及时处理。同时做好相应的施工紧急预案，一旦出现情况，可在第一时间进行处理。混凝土灌注过程中，要经常性的对混凝土表面进行深度测量，严格控制导管埋置深度（导管埋置深度一般控制在2～6m），严禁为了省工而减少导管拆卸次数，致使导管埋置深度过大出现卡管现象。

4、结束语

总之，桩基质量的水平主要体现在施工现场的技术管理，施工操作人员的责任心，对桩基施工的每道工序、每个环节都要高度重视、精心施工。质量事故预防为主，对施工控制过程中的细节加强管理才能创造高质量、高效益的桩基工程。

（作者单位：中建交通建设集团有限公司）