灌注桩质量控制

灌注桩质量控制

港口工程钻孔灌注桩施工质量监理

简介：钻孔灌注桩是港口工程中常见的一种基础型式，具有承载力大、

施工速度快、占地少等优点。港口工程灌注桩大部份处于水上作业，施工

工序种类繁多，既有平台搭设，又有钢护筒埋设、钢筋笼吊装、水下混凝

土灌注等多道环节，影响成桩质量的因素多。监理人员不能彻底通过事后

检查来发现存在的问题，必须加强施工全过程的质量监控，采取各种有效

预防措施，才干保证灌注桩的成桩质量。

L质量控制依据和目标

L1质量控制依据

灌注桩施工质量控制依据主要有下列文件：①工程施工合同；②施工

图设计和工程地质勘察报告；③《水运工程质量检验标准》(JTS257-2022)；

④《港口工程灌注桩设计及施工规程》(JTJ248-2001)；⑤《港口工程嵌

岩桩设计及施工规程》(JTJ285-2000)o

1.2质量控制目标

灌注桩施工质量控制必须达到以下几个目标：①成桩过程各项指标，

包括桩位、桩长、桩径、孔底沉渣、桩孔垂直度及成桩材料质量等能满足

规范规定及设计要求；②预留混凝土试块强度满足设计要求；③桩身完整、

匀质，连续性好，无夹泥、断桩等缺陷。

2.施工准备阶段监理措施

2.1施工准备阶段监理工作内容：

①认真分析、研究施工图纸及地质勘察报告；②审批分项工程开工报告及

施工方案；③见证材料取样送检及碎配合比设计；④监理材料抽检平行试

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验。再者应做好现场开工前的准备，其监理包括下列内容：①巡查水上施

工平台搭设；②旁站护筒定位、埋设；③复核施工单位孔位测量；④泥浆

池、沉淀池的检查；⑤检查水泥、骨料、水质及其它添加剂数量，其质量

是否满足设计及规范要求，是否及批准的混凝土配合比设计试验报告的材

料相一致：⑥检查制作钢筋笼的钢筋型号、种类、数量是否满足设计要求，

钢筋加工各部位尺寸、焊接质量是否满足设计及规范要求，有无埋声测管

等。

2.2施工准备阶段几项主要质量控制

(1)做好施工方案审核工作

灌注桩开工前，施工单位应向监理方报送灌注桩施工方案，监理人员

应认真审核并提出具体的审查意见，经审批后的施工方案作为灌注桩施工

的指导性文件，在灌注桩施工过程应严格参照执行。

(2)水上施工平台搭设

一个稳定的施工平台是灌注桩施工的前提条件，因此平台设计时应对其稳

定性进行验算论证，保证平台具有足够的稳定性，并能满足承受施工设备、

材料和人员的荷载，并能承受水流力、波浪力、风力等荷载。平台搭设后

应设置一定数量的观测点，定期对平台进行沉降、位移观测。

(3)测量定位控制

测量定位，这是关系到孔位的准确性、钻孔的垂直度以及控制基准面

标高准确及否的关键环节，在具体操作中，要采取施工单位自检及监理人

员复检、验收相结合的措施，严格控制其偏差在设计或者规范允许的范围

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内（控制在±5cm范围内）。在测量放线中宜选用适宜精度的全站仪进行

孔

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位放样；桩位测量后，还要用钢尺和相邻的桩位进行校正，看所测距离及

计算值是否一致，以杜绝错误的发生；桩位确定后，应在边上设置两个保

护桩，钻孔过程定期校核桩位。

3.施工过程质量监控

优良的产品是在生产过程中通过严格的质量控制形成的，而不是单纯

依靠检验来获得，须将事后检验的被动补救转变为事前预防的主动控制；

施工过程的质量监控是关键，应抓住其质量控制点，对影响施工质量的有

关环节和施工参数进行严格控制。

3.1成孔过程质量监控

3.1.1成孔过程质量监理程序

①检查孔径、偏位、垂直度、泥浆性能并记录签认；②钻进时检查地

质情况是否及设计相符，及地质柱状图进行对照，检查是否入岩，并对入

岩深度及时签认；③终孔检查孔深、孔径、标高以及孔底岩样是否满足设

计要求；④清孔检查泥浆指标、沉渣厚度是否满足设计、规范要求。

3.1.2成孔过程关键点质量控制

(1)孔底沉渣控制

孔底沉渣是影响桩承载能力的重要因素，有关规范规定，水下灌注桩

桩底沉渣厚度对端承桩不得超过30mm、磨擦桩为300mm,但在施工过程

中，常有不少桩的桩底沉渣仍满足不了此要求，究其原因，主要是由于泥

浆性能不符合要求，影响灌注桩成桩质量的泥浆的性能指标主要是比重和

粘度，若泥浆过稀，则携渣能力不够，若泥浆过稠，则孔壁会形成一层厚

厚的泥皮，无形之中减少了桩径。泥浆的比重、粘度应根据地下水位高低

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和地层稳定情况等进行确定，如地下水位较高，容易坍塌，泥浆比重、粘

度可大些，但不宜过大，比重以1.T1.2、粘度为18〜25s为宜。钻

孔结束后，监理人员应要求施工单位在进行一次清孔的同时必须不断地补

充新鲜泥浆，将孔内含砂量大、性能差的泥浆置换出来；二次清孔时宜采

用泵吸反循环清孔，若采用正循环清孔，要排出岩渣和泥团，须加大泥浆

比重和粘度，且清孔的速度要慢。钻孔完毕后监理人员必须对终孔进行验

收，根据钻杆和钻头或者测绳的总长度和上部剩余长度检查终孔深度；要

严格检测钻杆和钻头或者测绳长度的准确性，杜绝以超深来抵消孔底淤

积。

(2)孔壁坍塌控制

孔壁坍塌普通是因预先未料到的复杂的不良地质情况、钢护筒未按规

定埋设、泥浆粘度不够、护壁效果不佳、孔口周围排水不良或者下钢筋笼

时碰撞孔壁等因素造成的，易造成埋、卡钻事故，应高度重视并采取相

应措施予以解决。监理人员首先应认真审阅场地工程地质勘察报告，对

地层情况做到心中有数；其次必须严格要求施工单位按规定埋设钢护筒,

保证孔口排水良好，下设钢筋笼及升降机具要防止偏斜；再者，在特殊

地层钻进应要求采月优质泥浆护壁，同时也可采用正循环钻进、反循环

排渣的作法来抑制穴稳定段地层的坍塌；最后，在不稳定地层中，换浆

不要过早，可在下完钢筋笼后进行二次清孔时替换掉高比重泥浆后，要

催促施工单位及时灌注混凝土，减少沉渣时间，以保证桩身质量。

(3)扩径(如何判定)和缩径控制

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扩径、缩径都是由于成孔直径不规则浮现扩孔或者缩孔及其它不良地

质现象引起的，力'孔普通是由钻头振动过大、偏位或者孔壁坍塌造成的,

缩孔

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是由于钻头磨损过甚、焊接不及时或者地层中有遇水膨胀的软土、黏土泥

岩造成的。缩径会减少桩的竖向承载力，而扩径会增加成本，必须采取

有力措施予以控制。为避免扩径的浮现，监理人员应检查钻机是否固定、

平稳，要求减压钻进，防止钻头摆动或者偏位，在成孔过程中还应要求徐

徐钻进，以便形成良好的孔壁，要始终保持适当的泥浆比重和足够的孔

内水位，护筒内泥浆面标高不低于地下水位或者河中施工水位1.5〜2.0m,

确保孔内泥浆对孔壁有足够的压力，成孔特别是清孔后应催促施工单位

尽快灌注水下混凝土，尽可能减少孔壁在小比重泥浆中的浸泡时间；为避

免缩径的浮现，钻孔前监理人员应详细了解地质资料，判别有无遇水膨胀

等不良地质条件的土层，如有应要求施工单位采用失水率V3~5ml/30

min的优质泥浆进行护壁，时常对钻头的直径进行校正，钻头直径普通

比所需成孔直径小20~25mm为宜。

3.2混凝土灌注过程质量监控

3.2.1灌注过程质量监理程序

①检查钢筋笼顶固定措施是否可行，其顶面标高是否满足设计要求；

②核实施工现场的配合比每盘材料数量是否按批准的配合比执行；③检查

导管的长度及导管的水密性，核实导管底部离孔底的距离是否满足规范要

求；④检查储料斗的容积是否可以达到混凝土初灌量导管的理论埋深（埋

深21.0m）；⑤导管下放完毕后，灌注前再一次检查井底沉渣或者泥浆

沉积厚度是否满足设计及规范要求；⑥浇灌混凝土过程中，检查导管的埋

深、压浆及混凝土面上升情况，注意孔内是否有异常情况，催促施工单

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位企业控制好水灰比、拌和速度及灌注速度；⑦施工企业按规定随机取样

做试块,

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监理随机抽检取样试块，浇灌完毕检查混凝土顶面标高。

3.2.2灌注过程主要环节质量控制

(1)混凝土坍落度控制

混凝土的坍落度(18~22cm)对成桩质量有直接影响，坍落度合理的

混凝土应是拌和均匀、和易性好、内阻小、初凝时间长、润滑性好且有较

好的触变性能，坍落度合理的混凝土可有效地保证混凝土灌注性、连续性

和密实性，普通应控制在18'22cm范围内。要配制出合理坍落度的混凝

土来保证桩身质量，监理人员必须重视以下几点：①制作混凝土的原材料

必须符合使用要求，特殊是水泥的质量必须保证，粗骨料尺寸级配要合理，

所使用的材料要进行二次复检方可投入使用；②混凝土的配合比要通过试

验确定；③做好混凝土在现场搅拌的质量控制工作，严格按配合比进行投

料；④要设有专人对搅拌室的混凝土进行坍落度等指标的检验；⑤按设计

要求做好混凝土的试块工作，并保证取样的真实性。

(2)导管埋深控制

导管底端在混凝土面以下的深度是否合理关系到成桩质量，必须予以

严格控制。监理人员应要求施工单位在开浇时，料斗必须储足一次下料能

保证导管埋入混凝土达1.0m以上的混凝土初灌量，以免因导管下口未

被埋入混凝土内造成管内反混浆现象，导致开浇失败；在浇注过程中，要

时常探测混凝土面实际标高、计算混凝土面上升高度、导管下口及混凝

土面相对位置，及时拆卸导管，保持导管合理埋深，严禁将导管拨出混

凝土面，导管埋深普通应控制在2飞m,过大或者过小都会在不同外界

条件下出现不同形式的质量问题，直接影响桩的质量。

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(3)钢筋笼上浮控制

在灌注混凝土前，钢筋笼自重及悬吊力形成平衡状态，在混凝土灌注

过程中，由于下列原因引起钢筋笼上浮：①钢筋笼在孔口固定不坚固或者

提升导管用力过猛，将钢筋笼钩挂；②混凝土面到达钢筋笼底面时，导

管埋深过浅，灌注量过大或者混凝十面超过钢筋笼底一定高度时，导管埋

深过大；③混凝土质量差，对于易离析、坍落度损失大的混凝土，都易使

钢筋笼上浮，解决的办法是操作耍正确、确保混凝土质量及加快混凝土灌

注。此外，监理人员还应要求施工单位做好如下控制措施：①在钢筋笼

上加压重物，并在上端加焊4根较粗钢筋(20以上)固定在钢护筒顶部

施工平台上；②用细钢筋在钢筋笼上加焊防浮倒刺；③当混凝土上升至

钢筋笼底部附近时，小步提升导管以保持较小的埋管深度(21.5m),

并稍稍减缓混凝土的灌注速度。

(4)桩头质量控制

在钻孔灌注桩施工中，要想保证桩头的质量，必须控制好最后•次灌

注量，桩顶不得偏低，凿出浮浆高度后必须保证暴露的桩顶混凝土达到设

计强度值，这就要求灌注混凝土的高度要超过桩顶标高。在实际施工中，

超灌量控制不当是时常存在的问题，超灌量过大，造成浪费，超灌量不足，

桩质量不能得到满足。此外，在开挖桩头检测时发现，由于桩顶混凝土及

孔内泥浆有直接接触，里面有时会裹有泥砂和浮浆等杂质，对桩头质量产

生极大影响。监理人员必须重视影响桩头质量的因素，要求施工单位采取

如下控制措施：①严格成孔工艺，清孔彻底，采用正确的水下混凝土灌注

工艺，使钻渣、泥皮被顶起至桩顶，在桩头形成较厚的浮浆层；②施工中

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应测准混凝土上升面标高；③应确定合理的超灌量，根据浮浆层厚度及桩

顶标高附近的工程地质情况，宜取0.51.0m的超灌高度；④清孔泥

浆要满足要求，灌注混凝土前，要进行孔底泥浆取样，孔底50cm范围内

的泥浆比重WL25、粘度＜28s；⑤在混凝土灌注过程中，尽量少上下

活动导管，导管埋深要在2~6m范围0

4.质量事故处理

4.1质量事故处理监理程序

当发现钻孔灌注桩工程浮现质量缺陷或者事故后，监理人员首先

应以书面“通知单”的形式通知施工单位，并要求住手有质量缺陷部位

和及其有关联部位及下道工序施工，需要时，还应要求施工单位采取防护

措施；其次，尽快组织及参及质量事故的调查，写出调查报告，进行事

故原因分析，正确判断事故原因，研究制订事故处理方案；再者，指令

施工单位按既定的处理方案实施对质量缺陷的处理；最后，组织有关人

员对处理的结果进行严格的检查、鉴定和验收，写出“质量事故处理报

告”，提交业主或者建设单位，并上报有关主管部门。

4.2质量事故处理

钻孔灌注桩施工发生质量事故，往往浮现在混凝土浇筑过程中，而且

很难处理，有些桩基甚至无法弥补；应加强各个环节的控制，尽量避免事

故的发生，一旦发生事故，应迅速分析原因，采取果断措施进行处理C下

面就常见的易浮现的施工质量事故进行原因分析且提出事故处理的具体

办法。

4.2.1离析处理

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离析是指钻孔灌注桩混凝土中的碎石、砂子、水泥等发生分离，导致

混凝土的强度降低，严重的甚至会引起断桩。产生离析有多种原因：灌桩

用的混凝土灌注前本身就发生了离析；混凝土灌注过程中导管内进水，使

水泥和骨料之间发生了分离；灌注过程中导管在混凝土中的埋置深度过

小：首批混凝土中已被泥浆离析的部份混凝土没有上翻而停留在桩的内

部。必须采取措施予以处理：对离析程度较轻的二类桩，可以不做处理；

离析程度较重或者严重的，必须予以处理，如离析段距桩顶<10m且桩径

>1000mm时，可采用人工对桩心混凝土进行清除，再按立柱混凝土施

工工艺进行桩心混凝土浇注；如离析段距桩顶,10m或者桩径VI000

imn时，可采用钻芯机将桩心混凝土逐渐取出，再重新灌注或者用岩石钻

钻掉、回填重新钻孔灌注。

4.2.2堵管处理

导管阻塞多发生在开始灌注或者发生在灌注过程中，发生阻塞的原因

主要有：初灌时导管离孔底太近，颠管时导管底部插入沉渣中导致阻塞;

级配或者水灰比不正确浮现混凝土离析，使混凝土的流动性降低；混凝

土中夹有较大石子，卡住导管；混凝土灌注不连续、在管中停留时间太

长，使已灌注的水下混凝土凝固，也会浮现导管阻塞。若初灌时发生阻

塞现象，不要存在费就施工想法，应即将要求施工人员将导管提出，将

导管内的混凝土取出（可采取反循环的方法将孔内的混凝土取出），及

时清除导管内混凝土，并重新将导管下入孔底再次清孔，孔深经监理人

员检查并符合要求后可重新灌注混凝土；若深度不太大，可用长杆冲捣;

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若深度较大可在允许范围内，反复提升导管插振；插振无效应将导管拨

起进行清理，拨管后

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若灌注高度不大，可重新钻进，若灌注高度较长，则将导管清理后，重新

插入混凝土内2~3m,用水泵吸出导管内泥浆、浮浆后恢复灌注。

5.质量检测

5.1成桩完毕的监理程序

①检测桩位偏差是否满足设计及规范耍求；②随机无破损检测或者钻

探取芯试验结果是否满足设计及规范要求，并旁站对桩基质量检测的其

它检测过程；③检查试块混凝土强度是否满足设计及质量评定标准；④

分项工程完工验收，进入中间交工计量。

5.2质量检测

质量检测可检验钻孔灌注桩成桩后承载力能否达到设计要求，这是决

定能否进行下一道工序施工的一个关键环节，往往会浮现检验合格而实际

却发生质量事故的情形，除人为因素弄虚作假外，客观来说是检验手段不

当所致。目前检测钻孔灌注桩合格及否的方法有静载荷法、动测法和取芯

法，实际应用时常选用上述「2种。静载荷法比较直观，得出的数据容

易让人信服，但缺点是加载影响深度有限；动测法可通过波速检测出桩身

的完整性及桩的长度，测出长度的误差普通在±300mm；取芯法通过取芯

可看出桩身完整性，芯样还可做室内试验，但取芯深度也有限。从上述几

种方法的分析来看，如果仅选择静载荷试验，试验合格只能说承载力短期

沉降满足设计要求，但施工后沉降并不能保证满足设计要求，实践证明，

施工后沉降及桩长及下卧层土质关系密切，若桩长未达设计要求，虽然静

载荷试验合格，并不能保证施工后沉降达到设计要求；如果仅采用动测法，

目前动测还不能直接测出承载力值。因此，建议把静载荷法和动测法结合

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起来较为合理。

6.结语

灌注桩施工的整个过程属隐蔽工程项目，质量控制比较艰难。因此，

要求现场监理人员要有高度的责任心，认真学习国家政策法规，正确应用

有关行业规范，熟悉设计图纸文件及各项技术要求，不断提高自身业务素

质和技术水平，以防为主，对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工，

严格把关，也惟独这样，灌注桩施工才干充分发挥出它的优点，达到安全、

优质、经济、高效的预期目的。

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2成孔质量的控制

成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要环节，对成孔质

量控制的不好，那以后的成桩质量更成疑问。塌孔、缩颈、桩孔偏斜及桩

端达不到设计持力层要求等，还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下

降。因此，在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工

作。

①定位。定位，不是单就坐标的定位，还要有钻孔顺序

的确定。首先，坐标的定位，在放样位置安置定位好护筒后要及时复核护

筒的位置和标高。严格按照规范要求的护筒中心及桩位中心线偏差不大于

50nlm，确保护筒内泥浆面标高不低于地下水位或者河中施工水位

1.5^2.0m（这是防止塌孔和缩颈的基本保证），并认真检查护筒周围土

体是否密实。在开始钻孔的第二天还要再次过来复核护筒位置和标高，

观察其变化，如有改变，即刻分析原因，立刻处理。其次，钻孔顺序的

确定。钻孔灌注桩是先成孔，然后在孔内成桩，在未浇筑混凝土前的桩

孔是依靠泥浆来平衡的，而在钻孔灌注桩成桩初始，桩身混凝土的强度

很低，都经不起钻孔过程中钻机对周围土体的动压力。故采取隔孔施工

对防止塌孔和缩颈是一项妥帖的技术措施。

②确保桩孔的垂直度。桩孔的垂直度是确保桩身质量的

一个重要条件。为了保证成孔的垂直度满足设计要求，应在施工过程中采

取两大措施：第一、扩大桩机支承面积使桩机稳固。第二开钻初期，成孔

深达5m时，应即检查钻杆垂直度，确保成孔垂直度在1%以内，待各方面

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均正常运转时，方可开始加速钻孔，此后还要时常校核钻架及钻杆的垂直

度。

③钻孔过程中泥浆各种性能指标的检测。在钻孔过程中，

泥浆的各项性能指标可以体现钻孔满意外的事故。如遭遇地下河和溶洞等

都会引起泥浆性能指标的变化，这些有些是设计中无法预见的，而确实我

们施工中必须处理的问题。而且，泥浆的作用是要平衡桩孔保证不塌孔，

不缩颈。这也就要求我们要保证泥浆指标的稳定。

④成孔深度的确定。虽然钻杆到达的深度已反映了成孔

深度，但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当，或者在提钻具时碰撞了

孔壁，就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很

大的艰难，有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此，在

提出钻具后用测绳复核成孔深度，如测绳的测深比钻杆的钻探小，就要

重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水

的问题，因其最大收缩率达1.2%,为提高测绳的测量精度，在使用前

耍预湿后重新标定，并在使用中时常复核。

⑤钢筋笼的制作和吊放。不少时候，桩孔的塌孔都是在

下放钢筋笼的时候造成的。钢筋的验收都要经过规范的监理程序才可以使

用，在制作钢筋笼是必须要注意以下几点：除锈、调直、焊接和钢筋间距。

钢筋笼制作完毕，应经检查验收，合格后才允许使用，否则应返工。验收

合格的钢筋笼，应挂牌及编号，以免用错。而普通浮现问题的地方在运输

和吊装钢筋笼时。运输和吊装钢筋笼时，应避免钢筋笼变形。吊点应对称，

使钢筋笼吊起时呈铅直状态。

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⑥二次清孔的完善。许多施工单位为了施工的快捷，便

利在下放钢筋笼和灌注砂的导管安装完毕后就不进行二次清孔或者简单行

事。孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的

沉渣再次沉到桩孔底部，最终不能被混凝土冲击反起而成为永久性沉渣，

从而影响桩基工程的质量C因此，必须在混凝土灌注前利用导管进行第二

次清孔。当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后，应即将进行水下

混凝土的灌注工作。如由于工作安排或者其他原因混凝土无法即将浇筑，

从清孔住手至碎开始浇灌超过4h,应重新清孔。

3成桩质量的控制

成桩是控制桩基质量的关键步骤。其成败直接影响着整

个桩基的成败。对成桩质量的控制应从儿个方面以下几个方面入手。

①原材料。为确保成桩质量，要严格检查验收进场原材

料的质保书（水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告），如发现实样

及质保书不符，应即将取样