1、混凝土灌注桩浅层缺陷剖析储永坚江苏恒基路桥总公司摘要：简要的提出了混凝土灌注桩施工中桩身浅层缺陷的成因原理，浅层缺陷的识别方法和治理措施，为严格控制混凝土灌注桩工程的施工质量，提高混凝土灌注桩的施工水平提供有益的帮助。关键词：混凝土灌注桩，浅层缺陷，成因，识别，治理浅层缺陷是混凝土灌注桩工程中的一项常见病，多发病，是引起桩基工程质量事故的重要原因，应引起施工单位足够重视。混凝土灌注桩的浅层缺陷通常是指桩顶以下 35m 深度范围内桩身混凝土结构完整性或桩体强度存在的缺陷。通过桩身结构完整性检测，将桩身混凝土的浅层缺陷充分暴露，针对缺陷特征，采取相应的治理措施，是控制混凝土灌注桩工程施工质量，确保
2、上部结构物结构安全的有效手段。一、 浅层缺陷成因分析施工场地的地质条件和桩基施工的工艺，决定了混凝土灌注桩易形成浅层缺陷。从地层沉积规律而言，越接近自然地面，地层沉积年代越近，土层结构越松散。直接位于地表的土层，由于受人类活动作用，形成了一层土体结构松散、均质性差、含较多腐殖质、植物根、根孔与虫孔的松散填土或耕植土。这是桩基施工时，地面土体容易坍塌、沉陷、桩顶混凝土含较多杂质，截面容易变化，诱发桩身浅部缺陷形成的根本原因。混凝土灌注桩的施工工艺，如施工过程中的质量控制不当，很容易产生如下现象：1、桩基施工时，由于桩身上部混凝土下落时的冲击力较小，所受混凝土柱的自重和压力也小，因此，桩身上部混凝
3、土的密实性通常较差，产生缺陷的机率通常较高。2、桩基施工过程中，混凝土在桩孔中自下而上抬升，由于杂质及浮浆的比重较轻，会随混凝土柱上升至桩的顶部。当超灌量不能足以将含有杂质的浆液全部溢出地面时，会产生桩身浅部混凝土强度偏低、空洞、夹泥及无石子现象等缺陷，甚至出现二次补灌混凝土的浆液与原桩身混凝土隔离，呈现浅部断桩现象。3、桩长较短配筋深度过浅，钢筋笼未按规范规定穿透软弱土层伸入下部较硬土层时，容易产生笼底位置处桩身混凝土的水平向裂缝或折裂。有时断裂部位的间隙较大，直接影响了桩的竖向承载力。尤其当桩的分布密度较大时，桩身混凝土的断裂现象尤为明显，增加桩的配筋长度对减轻笼底断桩现象有明显的作用，桩
4、基施工时应避免钢筋笼沉落，使桩体不能与承台直接连接，也容易使桩身在素混凝土段的底部出现水平向断裂。4、混凝土的集料级配不合理，和易性差，搅拌点离施工桩位过远使混凝土在运输过程中离析，拔管时钢筋笼受阻（钢筋笼尺寸过大或变形）引起混凝土瞬时拒落现象。诸如此类现象，都会引起桩身的浅部缺陷。5、钻孔灌注桩施工时护筒埋设不当，会引起护筒底部渗水漏浆现象，导致桩体在护筒底部位置的缺陷。在桥梁灌注桩施工中，此类现象时有发生。6、夯扩混凝土灌注桩施工时，当持力层埋深较浅（35m） ，尤其当持力层强度较高、桩间距较小或布桩密度较大时，夯扩头施工会引起地表严重隆起，致使邻近桩体在钢筋笼底部位置或桩身变截面的颈部位
5、置被拉断。7、破多余桩头混凝土时，采用大铁捶水平向锤出桩头，会引起桩身混凝土浅部的水平向断裂。尤其当桩的浇筑龄期较长时，水平向锤击桩会引起桩身混凝土浅部更严重的断裂，影响深度较深，地面桩身东倒西歪，时常在第一断位下出现第二断位。8、淤泥或淤泥土质层中如施工的锤击或震动沉管灌注桩。如拔管过快，桩身浅部易产生混凝土离析、缩颈、夹土或断裂现象。锤击沉管灌注桩当拔管至一定高度后，拔管进度已难控制，上述缺陷更易形成。9、桩基施工顺序不当，如同一承台基础的桩基，未在同一天连续浇灌注桩施工或基桩分布过密，采取了跳打施工，但跳打的间隔时间太短，尚不足 710 天邻近桩施工时，受桩周围土的挤压与抬升作用，桩身被
6、拉断。10、桩基施工中由于突发事件：停电、机械故障、混凝土供应中断等出现的混凝土浇注的间断现象，会引起桩身混凝土在某一断面出现施工缝，甚至被土夹断。桩基施工中的上述种种现象，都是诱发混凝土灌注桩浅部缺陷的因素。由于部缺陷的部位，往往是结构物轴向荷载与水平荷载最大的位置，桩身在竖向荷载或水平荷载作用下，首先在浅部缺陷位置破坏，使基桩丧失承载能力。二、浅层缺陷桩的识别浅层缺陷的主要识别手段是采用反射波法或通过开挖验证手段，查清桩基工程的浅部缺陷。目前，反射波法检测基桩结构完整性的理论基础是一维波动理论，将混凝土桩视为截面不变的均质杆件，即桩的长度远大于桩身直径， ，入射波长大于桩的直径，认为桩身混
7、凝土是连续的，并具有足够的强度。这一理论奠定了对桩顶的竖向敲击引起的质点振动。在远离桩顶位置能以平面波的形式向下传播，遇桩身阻抗明显改变的界面（如桩底、断桩和严重离析的部位）或桩身变化界面（如缩颈或扩颈等部位）产生反射波，根据反射波的特征，可以对桩的缺陷程度和位置作出判定。然而，由于在桩顶质点振动的近场，受到多种因素的干扰，给反射波法检测与分析增添了一定的难度。为此，通过改变锤头重量及锤头材料，采用重量较轻钢度较大的小铁锤敲击时，能激发较窄的入射波脉冲，把浅部缺陷的程度及位置显示出来。实践证明，桩身浅部缺陷的的反射波特征，是有一定规律的，可通过桩的开挖检验得到验证。通常，浅层缺陷的波形分析，只
8、能大致判定缺陷的严重程度和相对位置，难以对缺陷的位置和性质作出正确的判断。为查清缺陷和成因，以便对缺陷的性质提出加固措施，有条件时宜做适量开剖检验。三、桩基浅层缺陷的治理浅层缺陷的存在，使桩基在轴向荷载和水平荷载的作用下，桩身浅部混凝土首先被压碎或推断，使缺陷部位下的桩体失去支承荷载的作用。因而针对桩身浅部缺陷的性质、程度和特征，采取加固措施，消除浅部缺陷的隐患。通常，采用加固措施有以下几种：1、浅层缺陷发生部位较浅（12m 以内）时，可采用开挖、接桩手段，消除桩身缺陷。2、浅层缺陷发生部位超过 2m，或缺陷部位不超过 2m 但素土开挖有困难时，对于竖向荷载作为控制条件的桩基，只要满足断裂面上
9、下桩身处于整合或基本整合状态，由于水平向裂缝对竖向抗压承载力一般不构成威胁，可不加固处理。如最大断裂面间隙高度超过 10mm 时，应采用锤击、静压方法使其闭合或采用局部灌浆方法使其充填密实，或者加强基桩与基础的连接刚度和建筑物基础的整体刚度，以提高桩基的耐久性，增强桩基础的整体抵抗水平荷载的能力。3、浅层缺陷部位超过 2m 且为严重缩颈或缩颈断桩时，会对基桩的竖向承载力产生严重影响。此时，可根据施工方便采取开挖接桩或补桩处理。也可采取压密注浆的方法，在包含缺陷深度的部位，加强桩周土与桩的结合强度，使此部位的桩周土与桩结合成整体，共同承担竖向荷载的作用。4、应加强桩身顶部的余桩处理，提倡文明劈桩
10、，避免桩身受到振动破坏。5、应加强桩基工程基坑开挖围护措施。不要认为基桩本身能抵抗水平推力的作用，而忽视了对桩基工程基坑开挖的围护。尤其遇到了上部土体为软土或结构松散的填土时，基坑开挖时的大量土体又堆积在基坑四周，增大对桩的主动土压力，会引起上部桩体向基坑方向位移，直至将桩身推断。处理此类桩基事故，应针对工程对象对基坑采取边坡稳定及加固措施。四、结束语混凝土灌注桩浅层缺陷的成因错综复杂，难以全面阐述。采用反射波法的检测手段将受条件因素干扰，难以独立准确的判定浅层缺陷的性质、程度和位置，借助基坑开挖检验的校核手段是有必要的。对与提出的若干整治措施，希望能成为提高混凝土灌注桩的施工质量提供有益的帮助。
