成孔质量检测的若干技术问题探讨

金煜炜

摘要：在介绍灌注桩成孔成孔工艺及成孔质量的各项指标后，在成孔质量检测过程中遇到的问题，以及当前技术手段是否能达到检测的量化控制要求进行探讨。

关键词：灌注桩；成孔质量检测；成桩

1、概述

近年来我国高等级公路桥梁建设速度突飞猛进，钻孔灌注桩在道路及桥梁施工过程中一直是首选桩型，又因为是非挤土桩，在城市中施工中也成占据了重要地位。钻孔灌注桩的应用往往意味着大直径、长桩长，而桩基施工属于地下隐蔽工程，因此对成孔质量的把控就变得至关重要。如果无法对成孔质量进行检测亦或是检测结果难以达到规范要求，则会对上部结构产生重大的质量安全隐患；所以在实际过程中，必须对成孔质量进行严格控制。

2、成孔质量检测标准

目前的行业标准中，《公路桥涵施工技术规范》（JTG/TF50-2011）、《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2014）对灌注桩成孔质量的检查内容、检验标准及检查方法都进行了相关规定和要求，并给出了桩位、孔深、孔径、垂直度以及沉渣厚度的量化要求。

3、成孔质量检测过程中存在的问题

3.1、设计、施工、检测的系统性失衡

3. 1.1钻孔灌注桩设计

在钻孔灌注桩设计意图中，对孔径、孔深、垂直度、沉渣厚度等多项技术指标均提出了量化控制要求。其中孔径保证目的：通过截面尺寸的保证来确保桩身结构强度、耐久性和抗腐蚀能力；孔深保证目的：实际上是有效桩长保证的必要条件，亦是使桩端约束条件达至设计要求的必要条件；垂直度保证目的：主要是抗压桩的附加弯矩问题；沉渣厚度保证目的：避免端阻降低、侧阻软化，避免产生过大的桩端沉降，以控制总沉降和差异沉降。

3.1.2存在的主要问题

（1）设计控制指标和实际工程诉求之间的不完全匹配（如孔径控制值为-0，特指个别断面）。

（2）设计控制指标和普遍施工实现以及检测实现之间的矛盾，这方面以沉渣厚度控制指标最为典型。

从普遍施工实现来讲，除设计意图和地质条件等外在因素外，目前的施工惯性主要存在以下问题；

①采用不匹配的成孔工艺；②造浆工艺不合理；③未采用除砂工艺，进而使含砂率明显超限。

从检测实现角度，其矛盾更为突出，其主要体现在：

①物理前提未能有效建立，主要指沉渣厚度测定；②检测方法的技术逻辑（包括孔径、孔深及垂直度）不够严密；③关键施工过程节点未能检验（主要指二清沉降厚度）；④检测仪器设备开发滞后。

3.2沉渣厚度检测

3.2.1定义

从定义上讲，可定义为钻孔灌注桩成孔后淤积于孔底部的非原状沉淀物。从工程应用角度，不能有效上泛（或置换的）且低于原状土强度的沉淀物均可视为沉渣。

3.2.2现行的主要检测方法

现行的主要检测方法有电阻率法、探针法、测锤法、电容法等。

（1）电阻率法

其物理前提是泥浆层、沉渣层、原土层存在显著电阻率差异。实际上，孔中呈饱和态，因此其电阻率差异往往并不明显或表现杂乱，从这个角度上来讲，拾取物性最大差异的物理前提不能有效建立。

（2）水文测锤法

①孔深应量测至保径环处，在有些时候，因桩长因素、成孔垂直度因素，距孔壁100mm～200mm下放测量绳并不具有可操作性；②凭借手感，是否能够有效确定沉渣层上顶面（即混凝土不能充分上泛的界限压力面）；③保径环以下部位的沉渣未做考虑，但其仍然存在应用隐患；④钻进实际孔深记录由施工单位完成（或第三方检测实地测量），若由施工单位完成，其严谨性能否得到保证；⑤设计控制值和测试误差存在严重不匹配情形。

（3）探针倾角法

定位盘遇阻时视为揭遇沉渣顶面，此时启动探针并下放，当探针遇阻倾角突变时则判定已揭遇原土顶面（即沉渣底面深度）。①确定沉渣层顶面的力学依据不充分（如何证明定位盘遇阻即为沉渣不上泛截面）；②探针行程太短，超过量程后，沉渣厚度评价即为开发性结果，仅可用于符合性评价，此时对设计和施工的反馈不够充分。

3.3、孔深检测

规范要求孔深测量精度应不低于0.3%，存在测量精度和工程诉求不匹配之情形。

3.4、孔径检测

3.4.1传统接触式仪器测试误差的主要来源

测试方法设计的局限性：测壁顶端B点绕圆心O点的圆周运动转换成滑动杆在a点上下直线运动，此时①大量程到小量程，精度较差；②非线性转换，需要标定。

3.4.2超声波法测试的局限性

（1）采用超声波法检测成孔质量时，由于超声波探头的封装方式造成声波发射面外侧一定距离存在反射盲区，因此存在最小被测孔径的限制。

（2）泥浆的性能直接影响超声波的传播性能。

3.5、成孔垂直度检测

接触式测斜仪检测成孔倾斜度，采用顶角测量方法，连续多点测量顶角及方位角。

3.5.1实测案例

成孔井下探头有四只机械支臂，其中臂1和臂3处于相对位置，而臂2和臂4处于相对位置。在检测过程中，机械支臂的端点沿成孔内壁运动。在下图所示的成孔垂直曲线中，左边部分显示的是臂1和臂3的端点运动轨迹曲线，而右边部分显示的是臂2和臂4的端点运动轨迹曲线。两轨迹的中心线被用来确定成孔垂直度，其计算方法采用线性拟合。如图4所示，左边部分的显示的直线指示成孔垂直度为-0.129%，而右邊部分的显示直线指示成孔垂直度为-0.29%。因此本次检测结果表明，成孔垂直度的最后结果优于0.29%。

4、结束语

目前，在很多工程中，桩基的成孔质量对成桩质量有着决定性影响，从而影响整个工程的质量。同时，由于施工中存在各种不确定因素，成孔质量往往难以控制， 因而要保证整个工程的质量，必须依靠有效的检测方法对成孔质量进行把关；然而，现在行业内的各项检测技术存在一定的缺陷，现阶段应该采用多种方法进行综合检测，更应该加强技术革新，研发出更具严谨性和准确性的检测技术。

参考文献：

[1]肖锦荒.灌注桩成孔质量测试技术应用研究.华东科技：学术版.（2016）10-0110-01

[2]张树风.谢晓锋.灌注桩成孔质量检测技术及若干问题探讨.广东土木与建筑.（2011）8