钻孔灌注桩质量问题分析及质量控制
一、 概述：
在基础工程中，钻孔灌注桩应用较普遍，同时因钻孔灌注桩施工工艺复杂，工序繁多，隐蔽性强，所以其工程质量也倍加受到重视。在工程实践中，采用合理的施工工艺和方法，加强施工管理，使用有效的检测手段，以确保钻孔灌注桩施工质量，是可以做到的。
然而，由于钻孔灌注桩施工工艺复杂，工序繁多，隐蔽性强的特点，在工程实践中往往会因为施工管理不严，施工方法不当等原因，而造成质量事故，致使钻孔灌注桩承载能力降低，甚至丧失。为了更好地对钻孔灌注桩施工工艺进行控制，确保其工程质量，有必要对影响钻孔灌注桩质量的各种因素进行分析，以便找出影响质量的主要因素，在工程实践过程中有针对性地加以控制。
本文针对影响钻孔灌注桩工程质量的各种因素进行了认真客观地分析，找出影响钻孔灌注桩质量的各种因素及其形成原因和后果，并结合钻孔灌注桩工程特点提出了相应的控制措施和手段。在军山长江大桥基础工程监理过程中，针对影响钻孔灌注桩工程质量的各种因素采取相应的手段予以控制，取得了良好的效果。
二、 影响钻孔灌注桩质量的各种因素分析
工程实践中，影响钻孔灌注桩质量的因素较多，主要地可以分为三类。第一类，它主要影响钻孔灌注桩桩身质量，降低桩身强度或使
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用效能，如砼强度降低，灌注质量差，桩身严重缩颈，因有夹层等；第二类，则主要影响桩土间完整结合，使桩土间摩阻力降低，使桩底支承力降低，或改变桩身外形，使桩受力情况发生改变，如泥浆质量差，泥皮厚度大，沉渣太厚等；第三类因素，则主要是因施工管理不善，质量意识不强，致使某些施工人员对规范标准理解错误，不清楚设计要求，因而在执行时，出现偏差或错误。如有些施工人员对成孔桩径提出负公差问题或对钢筋焊接接头质量提出合格率问题等。
对于第三类因素引起的质量问题，主要通过耐心解释，严格质量标准，尽量通过事前控制来避免。对Ⅰ、Ⅱ类因素引起的质量问题，除应做好事前控制外，还应根据影响钻孔灌注桩质量的各种因素形成的原因及后果，采取相应的措施和监理手段，在施工过程中加以控制。下文将对钻孔灌注桩质量问题进行分析，找出原因和后果，并提出相应对策。
1、 孔径不足形成的原因及对钻孔灌注桩承载能力的影响。 孔径不足在工程实践中应严格控制，否则，容易酿成严重质量事故。
首先，在粘土地质中钻孔，缩颈现象时有发生，特别是在软塑、流塑状态土中钻孔，如施工不当，更容易引起缩孔或缩颈。
其次，在有些情况下，由于施工人员对规范理解不透，认为钻孔灌注桩桩径允许负公差，因而为了降低施工成本，加快钻进速度，而将钻头直径减小致不足设计桩径。
由于上速原因，造成钻孔灌注桩孔径不足的质量问题，将会导致：
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1）因孔径不足，使得桩的横截面和及桩土接触周边面积减小，致使钻孔灌注桩承载能力降低。
2）当缩孔严重时，桩身截面严重不足，桩本身承载能力大大降低，而这种情况，往往多发生在桩的上部软土层内，桩在这部分受力一般较大，也较复杂，会因桩身强度不够而被破坏。
3）当孔径不足时，钢筋笼安放比较困难，有时采取加压或上下抽动钢筋笼使钢筋笼就位，会使钢筋笼变形。这既影响了钢筋笼正常发挥作用，同时钢筋笼变形后，有些部位保护层不够，使得钢筋容易锈蚀而缩短使用寿命。
2、 泥浆对钻孔灌注桩质量的影响。
泥浆质量的好坏，也是影响钻孔灌注桩质量的主要原因，泥浆不仅起护壁作用，而且对钻孔灌注桩承载能力有较大影响。
1）采用合格的泥浆护壁，其护壁泥皮厚度较薄，一般在2mm左右。当泥浆质量差，含砂率高，稠度大，施工时间长时，容易在孔壁上形成较厚的泥皮，其厚度有时会超过4mm。这将大大降低桩侧摩阻力。具有关测试报告，严重不合格的泥皮，可使桩侧摩阻力降低50%以上。
2）泥浆质量差，含砂率太高时，孔壁泥皮形成隔水膜作用，这即容易引起坍孔，同时也会因孔壁浸泡松软而降低桩侧摩阻力。
造成泥浆不合格的原因，主要是有些施工人员认为，泥浆主要是为了护壁，不影响钻孔灌注桩的质量。只要不坍孔，便可忽视泥浆质量的控制。
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3、 桩底沉渣厚度对钻孔灌注桩承载能力的影响。
桩底沉渣太厚，会导致桩底支承能力严重降低甚至丧失。特别是对于钻孔灌注柱桩（端承桩）来说，桩底沉渣太厚，将会造成严重质量问题。因而桩底沉渣厚度应严格控制在规范规定标准之内。
造成桩底沉渣太厚的原因，主要是因为： 1） 首次清孔不彻底； 2） 砼灌注前未进行二次清孔； 3） 二次清孔与砼灌注时间间隔太长。 4、 桩身垂直度与钻孔灌注桩承载能力的关系。
钻孔灌注桩垂直度容许偏差为1%。在工程实践中，若不采取有效措施对钻孔灌注桩垂直度予以控制，其质量是很难得到保证的。在某工点，采取超声波孔壁检测以对桩孔进行检测发现，有些桩孔垂直度达到2.8%，严重超过规范规定标准，另有些桩孔呈S型弯曲。如此将改变桩的实践受力状态，特别是对单桩或单排桩受力结构，其实际承载力大大降低。
除此之外，砼质量，砼灌注质量，钢筋笼制作、安装等也是影响钻孔灌注桩质量的主要因素。表Ⅰ列出了影响钻孔灌注桩质量的各种主要因素的形成原因和后果，并制定了相应的控制措施。 三、质量控制
质量控制应遵循一定的规律，首先，对质量目标应通过工序分析予以分解确定各工序主要控制内容和质量标准，制定质量控制计划。在此基础上对工程实施监控。监控过程除了要采取一定手段和检验方
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法外，还需要对跟踪检查记录，出现的质量问题，进行统计分析，查找原因，调整对策，对可能会发生的质量问题实施预控。
1、工序质量分析：
工序质量的控制是确保钻孔灌注桩质量的基础，在明确了影响钻孔灌注桩质量的主要因素之后，通过工序分析，找出各工序影响质量的主要因素，从而可以确定各工序质量控制的主要内容。同时通过工序分析，针对主要因素，制定出工序质量控制措施和质量标准，进行主动的预防性的重点控制。
在工序分析中应注意：1）工序的划分应合理，工序划分太多不便于操作，而且多数情况下也没必要，工序划分太少，对质量控制不利，容易将某些重要质量控制点越过，使事后控制的内容增加。2）工序划分应在节点位置，便于及时发现问题，及时纠正。
2、制定工序质量控制计划和质量标准。
经过工序分析找出各工序影响钻孔灌注桩工程质量的主要因素后，制定相应的工序质量控制计划。控制计划的内容主要包括：重点控制内容、控制的手段和方法，以及质量标准的制定。
质量控制计划主要针对支配性因素，除应明确重点控制内容，制定质量标准，还应配合相应的控制手段，包括监理抽检计划，控制点的设置，检测手段的确定，监理人员的组织安排，对支配性要素控制的责任落实。
钻孔灌注桩为隐蔽工程，工程一旦完成，则很难进行复检。对存在的质量隐患很难在事后查出来，同时质量问题一旦发生，则难以处
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理。为此，在施工过程中，除应针对主要原因设置控制点，还应对重要工序实行旁站监理。如钻孔灌注桩水下砼灌注，就应实行旁站监理及时把握工程状态。工程质量检测手段应很明确。
质量标准的制定要符合规范标准及设计要求，同时要充分考虑各工序对质量影响的程度将质量目标在各工序予以分解。如在桩位偏差控制中，应将质量目标分解在测量放线、护筒安设、钻机对位、钻孔、钢筋笼安放，成桩检测等各阶段予以控制。
表Ⅱ是钻孔灌注桩质量控制计划的主要内容。 3、质量控制点的设置。
钻孔灌注桩质量控制点的设置，以确保工序质量为前提，针对重点控制对象，关键部位或薄弱环节设置。由于钻孔灌注桩施工隐蔽性强，一旦出现质量问题很难处理，所以在关键节点应设置停止点，对质量实行预控。
质量控制点的设置对于控制钻孔灌注桩质量很重要，必要时还应设置停止点，否则象孔径不足、桩长不够，桩孔垂直度超标等重大问题会因检验不及时而漏检，且事后又无法复检，使工程留有质量隐患。
表Ⅰ列出了质量控制点设置的位置和针对的控制项目，但随着工程的进展质量控制点应作相应调整。
4、对钻孔灌注桩施工实施动态监控。
钻孔灌注桩施工时间长，工序间御接紧，只有实施动态跟踪监控，才能及时掌握具体情况。
动态跟踪监控主要是通过对施工情况进行定期和不定期的检查，
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记录、并判断质量情况。对跟踪检查的数据和结果进行分析，找出导致出现质量问题的主要原因及时采取相应对策也是动态控制的主要内容。
为了使动态跟踪监控具有有效效果，那就要求跟踪监控要有计划性，使跟踪监控要有针对性和随机性。
跟踪监控记录要有系统性、针对性，数据要准确而真实。特别是针对质量问题的记录更要详细。
跟踪监控的目的就是为了对工程质量进行控制，其主要表现不仅仅在检查、判断和改正，更重要的还在于通过对数据的统计分析，判断质量的波动情况，通过对事故原因的分析和统计，找出出现质量事故的主要原因，有针对性的采取对策。如在某长江大桥桩基础工程施工监理过程中，首批检测的12根桩中有3根为Ⅱ类桩，优良率仅为75%，远不能满足质量目标要求。对所出现的问题进行分析后，发现3根Ⅱ类桩均为桩底部砼质量不好，而从检查记录来看，二次清孔及二次清孔与砼灌注间隔时间均满足要求，从灌注记录发现其首盘灌注方量不够，导管至桩底距离较大。为此，将首盘砼灌注量及导管距桩底间距作为重点控制内容，并设置为停止点。在这些因素得到控制后，其钻孔灌注桩质量有了较大提高，优良率达95%以上。
5、 严把质量检验关
钻孔灌注桩质量的检验评定，实际上是从工序检验开始。钻孔灌注桩工序质量检验的结果是分项工程质量评定的依据，所以，在工序质量检验时应严把质量关。
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1）坚持自检、互检，并在自检合格后报验的基础上进行，监理检验的质量认证制度，在设置为质量控制点的项目未经监理复检合格后，均不得进入下道工序或分项工程施工。
2）加强巡检，在重要工序进行旁站监理。在巡检及旁站过程中，做好各种检验记录，并对各种检验记录进行分类整理和分析，判断工序质量的波动情况。
3）严格报告制度
严格报告制度的目的，主要是为了让监理工程师及时掌握工程进度，工程质量情况，合理安排监理人员，并针对工程质量波动情况，及时调整监理重点。
严格报告制度的目的还在于及时了解质量控制计划的合理性及其执行效果，并根据质量控制情况，合理调整监理计划，规范检测方法，进一步明确质量标准。
6、采取先进有效的检测手段，是质量控制的重点措施。 在制定质量控制计划时，应充分结合质量标准考虑采取先进有效的检测手段，有效地清除质量隐患。如在钻孔灌注桩桩孔质量的检验中，常规方法一般采用孔规检验，这种方法对孔径及垂直度检验有一定可靠性，但由于操作上的任意性，且有时受条件限制，检测结果有时偏差较大。而且这种方法对桩孔呈“S”型弯曲有时无法判断。若采用孔壁超声检测仪对桩孔质量进行检测，其孔径、孔型、垂直度均可直观地加以判断，这即可避免质量事故的发生，同时也可避免因检测结果的偏差而导致与承包商产生矛盾。
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同样，在钻孔灌注桩桩身预埋超声检测管，在钻孔灌注桩完工并达到一定强度后，对其进行超声检测，可有效地判断桩身砼的匀质性，对桩身夹泥，砼离析等情况的判断较准确。 四、结束语
在钻孔灌注桩质量控制中，应针对影响质量的支配性要素，重点控制。经过对质量问题进行分析，可以找到影响质量的各支配性要素，但由于钻孔灌注桩施工工程地质情况复杂，工序繁多，隐蔽性强，工程质量受施工工艺的影响等特点，支配性要素往往可能会因工程地质，施工工艺，施工条件不同而改变。因而对支配性要素控制的重点应因地制宜，因时而宜。
本文述及了钻孔灌注桩质量控制方法，各主要工序`的重点控制内容，但在工程实践中，有些非支配性要素，可能会因客观条件的改变而变为支配性要素，因而在具体工程实践中，应结合实际情况，对质量控制计划加以调整。
总之，在钻孔灌注桩质量控制中，应目标明确，方法得当，检测手段可靠，在强调事前控制的同时，加大对工程质量的动态控制力度，并严格按标准验收，这样，质量控制一定能取得很好的效果。
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钻孔灌注桩施工主要质量问题及控制措施附表Ⅰ
质 量 问 题 形 成 原 因 测量有误； 基桩位移； 钻孔位移； 钻头直径小； 地质条件差； 成孔时间过长； 测量误差或错误； 清孔不彻底 造成沉渣太厚； 锥形铅成孔时， 钻头高度未扣除 配制泥浆不符合要求； 含砂率高； 缺乏对泥浆质量跟踪检查调整 第一次清孔不彻底； 没有进行二次清孔， 砼灌注及二次清孔时间间隔长 后 果 桩距,承台 襟边尺寸不够； 减小桩受力面积 使钢筋保护层减小； 使桩周摩阻力和 桩底支承力减小； 主 要 控 制 措 施 和 手 段 加强对测量控制； 强调护筒埋设精度； 钻机就位时应用仪器复测； 加大钻头直径；改善钻进工艺； 缩短成孔时间；采用可行手段 （如孔径检测仪）对成孔质量进行检测； 改善测量手段,延长清孔时间； 改善泥浆质量采用反复清孔； 灌注砼前进性二次清孔， 并进行认真检测； 钻头高度应扣除 对泥浆质量跟踪检测； 调整泥浆稠度, 控制含砂率； 强调进行二次清孔； 使清孔与灌注砼间隔时间尽量缩短； 二次清孔反循环法 洗浆 筛渣 选用性能可行的钻机； 随时检查钻杆垂直度； 在地层变化处, 控制钻进速度； 加大钻头配重； 采取孔壁检测仪进行检测; 持证上岗,严格检查； 在恶劣天气应作防护； 主筋接头交错设置； 测量措施落实； 定位措施可靠和稳定 改善砼和易性； 增加砼坍落度； 改善泥浆, 增大灌注超压力, 减少粗骨料粒径 清除孔周余土； 减小对孔的拢动； 控制每次拔管高度； 控制导管埋深 对砼质量进行超声波检测 改善首盘砼灌注工艺； 导管离孔底距离不能大于40cm； 首盘砼量应足够大； 对桩身砼质量进行超声波检测 首盘砼埋管深度达到1m以上. 桩位偏移 孔径不足 孔深不够 桩支承能力降低 泥浆质量差,造成 泥皮厚度 增大或坍孔 沉渣厚度 过大 容易造成坍孔； 泥皮过厚, 降低桩周摩阻力； 时桩端支承能力丧失 桩身 垂直度超标 钻机不稳；钻杆不直；, 地质不均匀；岩面倾斜； 钻机性能差；钻头配重不够； 无证施焊； 在恶劣天气无保护施焊； 对焊接质量不重视； 钢筋笼安放无定位措施； 无固定措施； 测量不准确； 粗骨料粒径过大； 泥浆稠度比重大； 砼和易性差； 灌注砼时漏斗高度不够 首批砼隔水措施不利； 导管拔冒,灌注过程中塌； 导管埋深太深导致导管拔断； 导管水密性差 首盘砼量不够； 导管离孔底距离太大； 首盘砼在导管内与水没有有效隔离 改变桩受力性能 使桩承载能力降低 终孔时发现钻机倾斜,纠偏很困难 钢筋笼 主筋焊接 质量不合格 钢筋笼安放偏位或上浮 桩身砼 不均匀 桩周为砂浆,骨料集中于桩中心 断桩 桩身夹泥浆 主筋在接头处破坏 桩头钢筋偏位； 钢筋保护层减少； 桩头抗弯能力降低 降低桩身强度 降低桩身强度 桩底砼离析 降低桩端砼强度； 特别对于柱桩 危害极大
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钻孔灌注桩基础工程质量控制计划 表Ⅱ
工序 控制项目 工作平台或场地，设备检查； 桩位放线； 检测工具； 钻头直径； 桩位放线精度控制； 计量检测工具标定 钢护筒制安; 钢护筒定位 控制钢护筒平面位置; 控制护筒顶标高及埋深, 护筒垂直度控制 桩孔中心,转盘中心定位; 岩性及取渣样检查; 故障处理 钻孔垂直度控制; 地层岩性及渣样监控; 非清水成孔的泥浆质量控制; 钻进记录检查 终孔岩性,标高控制 孔底有效标高控制 监理手段 设置停止点 控制点复核 桩位抽检 施工方案审查 施工条件审查 检测方法 质量标准 钻孔 准备 水平仪 经纬仪 钢尺 桩中心偏差：符合测量精度要求,并<10mm； 钻头直径不小于设计桩径； 钢护筒安装 见证点 现场巡检 随机检查 转盘水平， 钻杆垂直度情况 核实钻进记录 设置见证点 钢尺 铅垂 中心平面位置偏差<5cm 垂直度<1% 钻孔 水平靠尺 查记录 取渣样复检 稠度仪 比重仪 取渣样，铅锤、钢尺 孔壁检测仪 钢尺 铅垂 绳尺 稠度仪 比重仪 沉渣盒 工艺要求:气举(或泵吸)反循环 垂直度:<1% 非清水成孔的泥浆,结合地层条件,参照有关规范制配 终孔 符合设计要求 成孔质量: 孔位中心偏差<2.5cm 孔径:不小于设计桩径 垂直度:<1% 沉渣厚度柱桩<5cm，摩擦桩<10cm 非清水成孔的泥浆指标: 相对密度:1.05~1.2 粘度:17-20 含砂率:<4% 主筋接头:套筒挤压 主筋间距:±20mm 螺旋筋间距:+0,-20mm 笼长:符合设计要求, 钢筋笼骨架底面高程:±50mm 桩头预留外露长:不小于设计长 沉渣厚度:<5cm 非清水成孔的泥浆指标: 同首次清孔标准 砼试件制取组数: 桩径D＜1.8m者:≥3组 桩径D≥1.8m者:≥4组 首批砼灌入量应满足: 导管口至孔底高度:25~40cm 导管埋入深度:>1.0m 连续灌注中，导管埋入深度>2m,且<6m 桩头超灌厚度:0.8~1.0m 砼强度:合格标准以内 桩位偏差:群桩＜10cm，单桩5cm 群桩重心偏差:<5cm 垂直度:<1% 无破损检测为Ⅰ、Ⅱ类； 首次清孔 桩孔直径； 桩底标高； 桩孔垂直度； 泥浆质量； 沉渣厚度； 设置见证点 现场检测 桩孔质量抽检 泥浆质量，沉渣厚度抽检 钢筋笼制安 钢筋原材料质量； 钢筋笼制作与安装; 主筋接头焊接质量； 钢筋笼直径、主筋根数、 间距、点数、箍筋间距； 沉渣厚度控制 泥浆浓度控制 二次清孔与砼灌注间隔时间控制 导管密性检验; 原材料质量控制; 砼拌合质量; 砼灌注质量 首批砼灌入量控制 砼连续灌注质量控制 砼搅拌时间、运输时间、砼计量； 设置停止点 钢筋材抽检 钢筋接头抽检 钢尺 外观检查 试验室检测 二次清孔 设置见证点 稠度仪 比重仪 沉渣盒 灌注水下砼 设置停止点 旁站监理 原材料抽检 砼试块抽检 绳锤 试验室检测 现场取样，确定砼质量 成桩质量检验 设置停止点 砼强度检验； 测量复测 成桩质量检验： 砼试块试压； 桩位偏差、桩头质量、钢筋长度； 资料复查 无损检测； 无损检测抽检 试块强度试压 超声波检测仪 经纬仪 水平仪钢尺 精品文档
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