混凝土钻孔灌注桩常见缺陷及检测方法分析

随着我国交通基础设施建设的快速发展，混凝土钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、施工方便、成本低廉等特点被广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。灌注桩能将上部结构荷载传递到深层稳定的土层中，从而大大减少基础沉降，是一种极为有效，安全可靠的基础形式，但是灌注桩的施工大多是在地面下或水下完成，施工工序多，质量控制难度大，稍有不慎易产生断桩等严重缺陷。因此，需要加强质量检测，依据检测数据判断桩身质量，探索简便使用的检测方法，确保施工质量。

 

一、钻孔灌注桩的特点

（一）优点

1、可以穿越各种土质复杂或软硬变化较大的土层，对施工场地要求不高。

2、桩竖向抗压承载力较高，抗拔、抗剪性能好，沉降量小。

3、基础刚度大，稳定性好，抗震性能好。

4、施工噪音小，适合于人口密集地区施工，对周围环境影响小。

 

（二）缺点

混凝土钻孔灌注桩基础通常在地下和水下施工，施工工序多，工艺复杂，技术标准高，施工比较困难，如果施工管理不完善或者发生突发事件，就很容易引发质量问题，如断桩、混凝土离析、缩颈、孔底虚土或沉渣过厚等，都会影响到成桩质量。鉴于成桩过程中可能出现的这些质量问题，所以必须要做大量的质量检测工作，以确保桩的质量符合要求。

 

二、钻孔灌桩常见缺陷

混凝土钻孔灌注桩常见的质量缺陷有断裂、夹泥、缩径、扩径、空洞、混凝土离析等，这些缺陷的产生，主要有以下几点原因：

 

 

1、 灌注混凝土过程中，混凝土运送不及时，埋深测量不准导致拔管时偏差或者坍孔造成混凝土中夹泥沙过多形成断桩。导管插入混凝土中的深度较大，拔出时表层混凝土已接近初拧，成成薄硬壳，当继续浇筑后，会造成表面破裂形成隐形断桩。

 

2、 土质松软，泥浆护壁效果不好，钻孔速度过快，空钻较多，孔中水压不够，土层压力挤压，孔壁平衡破坏，造成局部孔壁坍塌，同时也会引起夹泥现象。

 

3、 混凝土搅拌不均匀或运输路径太长水分流失等缺水或多水现象，造成桩身混凝土离析。

 

4、 混凝土钻孔桩断桩主要由二次浇灌或受较大外力作用等原因，缺陷相当严重，但容易发现。

 

5、 塑性土膨胀会引起孔径小于设计孔径，对于此现象，要选用优质泥浆，降低失水量，同时加快成孔速度，在孔壁形成泥浆护壁，避免孔壁渗水和膨胀。

 

6、 清孔不彻底，泥浆质量不好，比重小都会引起桩底浮渣。泥浆注入量不足时也会难以将浮渣带出。

 

三、常见钻孔灌注桩检测方法及特点

由于钻孔灌注桩在施工中质量难以控制，施工工艺和工序都比较繁杂，引起桩身质量因素有很多，所以要加强施工过程中的质量管控，做到每一道工序都符合技术要求，进而才能为成桩质量打好基础。

 

成桩质量检测主要目的是检测桩身的完整性，也可以估算单桩的承载力，检测桩身的质量缺陷以及其位置、大小、确定其对桩身质量的影响程度，进而确定桩身质量是否符合标准，保证其使用寿命和安全。

 

根据对标准JTG/T 3512-2020 《公路工程基桩检测技术规程》的分析，常见的检测方法有以下几种：

 

（1）超声波透射法

超声波透射法检测准确，检测范围大，且不受桩长、桩径以及场地的限制等优点。因此在工程中被广泛应用。它的检测原理是在砼中传播时，声波会在质量缺陷断面上产生反射和散射等物理现象，从而引起声波的不规律变化，根据其波动与变化特征，可以找出缺陷的位置。

 

 

但它也存在以下缺点：

只能判定桩身缺陷的位置，不能检测出缺陷的大小。此检测方法必须在混凝土灌注前就预埋长度和桩一样的声波检测管，这样就增加了施工工序和成本。

 

（2）钻芯取样法

钻芯取样法可用来检测桩长、桩身完整性，同时可以检测桩身的强度，它的检测原理很简单，结果明确直观。主要是截取芯样制作试件，进一步检测其质量进行抗压强度试验，确定其抗压强度的代表值。

 

但钻芯取样法仅能反映小部分砼的质量，同时检测设备庞大、费用较高，效率较低，对桩身有一定的损害，只能作为抽样检查，不宜作为大面积检测的方法。

 

（3）高应变动力试桩法

高应变动力试桩法主要是用来判定单桩竖向抗压承载能力是否满足设计要求的一种检测方法，其原理是利用重锤冲击桩顶产生的瞬时冲击力，使桩周土产生塑性变形，安装在桩顶量测的传感器会实测一些数据，并用应力波理论分析确定桩身完整性和极限承载力。这种检测方法能够同时测得力和速度，能定量计算截面缺陷，测得的桩身承载力精度比较高。但同样存在一些缺点，如：准确性相对较高，但不是很精确，设备昂贵，对场地要求高，且易破坏桩头等。

 

（4）静荷载试验

静荷载试验主要是通过检测桩基的承载力来判断桩基的质量，主要检测原理是依据桩基的设计承载力，在桩顶逐步加压，检测出比较准确的极限承载力。该方法检测精度高，相对误差较小，但加载周期较长，加载设备及场地庞大，费用较大。

 

（5）低应变反射波法

低应变反射法可以检测桩身完整性，弹性波理论是其理论支撑与依据，主要检测原理是在桩头瞬态激振的情况下，进行波形测试，通过弹性波传播特征与波形变化来分析判断桩身质量。这种方法可以用于检测桩身缺陷及其在长方向的位置，判定桩身完整性类别。检测方法比较简易快捷，结果比较精确，检测成本较小。

 

但检测环境容易受到干扰，检测时第一个缺陷的波动信号会影响之后的传播信号，所以只能有效检测第一个缺陷，对于多个缺陷的桩检测精度不高。

 

 

四、总结

混凝土钻孔灌注桩可以说是一项隐蔽工程，其质量的好坏直接影响到建筑物质量，所以桩的质量检测不容忽视。由以上几种桩身质量检测方法原理及特点可以看出，超声波与低应变检测方法比较准确，而且方便，但不能进行单桩承载力的估算；高应变检测方法比较全面，但准确度有所欠缺；钻芯法和静载试验法也比较准确，但实际操作起来比较麻烦，费工费时，由此可以看出各个方法都有其优缺点，故在实际应用中，应该综合考虑，选择合理有效的检测方法，必要时可采用同种方法复测，其他检测方法验测的形式来综合进行计算、分析，进一步保证检测的准确性。