钻孔灌注桩施工常见问题及防治措施

摘要：为了提高钻孔灌注桩的质量,本文总结了多年来从事钻孔灌注桩研究和施工经验,针对钻孔灌注桩施工常见的一些问题，而采取的相应的处理措施。使钻孔灌注桩施工在桥梁建设中得到广泛应用。

关键词：钻孔灌注桩技术；常见问题； 防治措施；

中图分类号：U443文献标识码： A

钻孔灌注桩技术，因其对各种土层的适应性强、无挤土效应、无震害、无噪音、承载力高等优点，在工程中得到了广泛的应用，工艺也日趋完善。钻孔灌注桩的施工，因其所选护壁形式的不同，有泥浆护壁和全套管施工两种。泥浆护壁施工时，因各种不确定因素的存在，对桩基本身质量也会造成不同程度的影响。桩基质量取决于勘察、设计、施工等许多因素，稍有不慎就可能造成质量事故。钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单、易操作且设备投入一般不是很大。施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度。必须防治钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题，保质保量的完成桩基施工任务。

一．钻孔过程中出现的施工质量问题及防治措施

1、护筒冒水

护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉、护筒倾斜和移位，以及钻孔偏斜，甚至无法继续施工。

造成原因:1）埋设护筒的周围土不密实；2）护筒水位差太大；3）钻头起落时碰撞。

防治措施:1）在埋设护筒时，坑地与四周应选用最佳含水

量的粘土分层夯实；2）在护筒的适当高度开孔，使护筒内保

持1.0―1,5m的水头高度；3）钻头起落时，应防止碰撞护筒；

4）发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加

固。若护筒严重下沉或移位，则应回填重新埋设护筒。

2、塌孔

塌孔是指在成孔过程中或成孔后，孔壁塌落现象。钻孔过

程中没有足够的水头压力和良好的泥浆护壁，成孔后孔内水位

失去了有效的补充水源，导致孔内水位降低、水压不够造成塌

孔。钻孔过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆

突然漏失，则表示有孔壁塌陷迹象。混凝土灌注过程中，如发

现孔内水位线非常明显、大幅度的上下波动，同时表面有大量

的气泡涌出，那说明孔内已有塌孔的部位。

造成原因：1）孔壁塌陷的主要原因是土质松散，护筒周

围未用粘土紧密填封；2）泥浆不合格，没有达到所需的粘度

和比重，在孔壁不能形成很好的泥皮，起不到护壁的作用；3）

没有及时的补水，护筒内水位高度不够，达不到足够的水位压

力；4）钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长；

5）灌注时间过长引起孔壁塌陷；6）强行吊放已经变形的钢筋

笼，致使孔壁泥皮破坏塌陷。

防治措施：1）在松散易塌的土层中，适当埋深护筒，用

粘土密实填封护筒四周，使用合格优质的泥浆，提高泥浆的比

重和粘度，保持护筒内泥浆水位高于地表水位；2）搬运和吊

装钢筋笼时，应防止其变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，

钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间；3）成

孔后待灌时间一般不应大于3小时，并控制混凝土的灌注时间，

在保证质量的情况下，尽量缩短灌注时间。

3、缩孔

缩孔是指成孔后孔内局部段出现孔径小于设计孔径的现

象。在下钢筋笼前可以用探孔器检查是否出现缩孔。

造成原因：1）缩孔主要与桩基处的土层性质、泥浆性能

及孔内外水头差有关，若在地层中含有遇水膨胀的塑性土或泥

岩，则易出现缩孔；2）软弱土层在土压力作用下向孔内变形

也会产生缩孔；3）钻头直径偏小，在使用的过程中没有及时

检查、及时修补。

防治措施：1）施工过程中泥浆比重越大，孔内泥浆顶面

标高与原地面的高差越大，出现缩孔的可能性就越小；2）平

时勤检查钻头的尺寸并及时修补，始终保持钻头的直径满足钻

孔的要求；3）若检查出有缩孔现象，在导正器（钻头）外侧

焊接一定数量的合金刀片，重新用在缩孔处刷孔，同时提高孔

内水头高度进行处理，处理完成后应尽快灌注，防止再次出现

缩孔。

4、钻孔偏斜

成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。

造成原因：1）钻机安装就位后加固不牢、稳定性差，造

成作业时钻机不稳定，钻头上下工作时不是垂直线；2）钻杆

弯曲造成的桩孔弯曲；3）地面土层不密实、软弱或不均匀；4）

土层呈斜状分布、土层中夹有大的孤石或其它硬物。

防治措施：1）先将场地夯实平整，轨道枕木宜均匀平整

着地；2）安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一

轴线，钻杆位置偏差不大于2cm；3）在不均匀地层中钻孔时，

采用自重大、钻杆刚度大的钻机，进入不均匀地层、斜状岩

层或碰到孤石时，钻速要慢档；4）安装导正装置也是防止孔

斜的简单有效的方法；5）钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反

复扫钻几次，以便削去硬土；如纠正无效，应于孔中偏斜处

回填粘土至0.5m以上重新钻进。

5、桩底沉渣量过多

造成原因：1）清孔不干净或未进行二次清孔；2）泥浆

比重过小或注入量不足，而难于将沉渣浮起；3）钢筋笼吊放

过程中未对准孔位而碰撞孔壁，使泥土塌落桩底；4）清孔后

待灌时间过长，致使泥浆沉积。

防治措施：1）成孔后钻头提高孔底10―20cm，保持慢速

空转，维持循环清孔时间不少于30分钟；2）采用性能较好

的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不要清水进行置换；3）钢

筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞

孔壁；4）可采用钢筋笼冷压接头或钢套筒对接工艺加快对接

钢筋笼速度，减少空孔时间，从而减少沉渣；5）下完钢筋笼

后检查沉渣，如超过规范要求，则应利用导管及泥浆泵进行

二次清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度符合规范要求；6）

二次清孔后，应避免长时间等待，尽快开始灌注混凝土；7）

灌注混凝土时导管底部至孔底的距离宜为25―40cm,且应有

足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以

上，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到清孔的

目的。

二．水下混凝土灌注过程中出现的施工质量问题及防治措施

1、卡管

水下灌注混凝土过程中，堵塞导管无法继续进行灌注的现

象。

造成原因：1）初灌时，隔水器具堵管；2）混凝土和易性、

流动性差造成离析；3）混凝土中粗骨料粒径过大；4）各种

机械故障引起混凝土灌注不连续，在导管中停留时间过长而

卡管；5）导管进水造成混凝土离析等。

防治措施：1）使用的隔水器具直径应与导管内径相匹配，

同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出；2）水下混凝土

必须具有良好的和易性，配合比应通过实验室确定，粗骨料

的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4，

且应小于40mm，为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土

宜掺外加剂；3）在混凝土拌和过程中，应加强对混凝土搅拌

时间和坍落度的控制，坍落度宜为18―22cm；4）导管使用前

必须做泌水试验，确保导管连接部的密封性，泌水压力为

0.6-1.0Mpa,以避免导管进水；5）在混凝土灌注过程中，混

凝土应缓缓倒入漏斗的导管，避免在导管内形成高压气塞；6）

在施工过程中，应时刻监控机械设备，确保机械设备运转正

常，避免因机设备故障造成质量事故的发生。

2、灌注混凝土过程中提升导管受阻现象

在施工过程，虽然按照技术要求和施工规范进行了正确的

操作，但由于水下混凝土基桩工作都于地面下完成，地下的

情况不可预见。即使在先期灌注正常的情况下，也会出现这

种现象，尤其对于基桩较长（30m以上），地下水位较高的地

段。

造成原因：在灌注混凝土开始阶段，由于第一盘混凝土

的体积较大，灌注开始时混凝土的下落对导管壁产生的侧压

力不均匀，造成导管的底部发生偏向一侧的摆动。如果没有

异常现象的发生，现场人员发现不了。随着灌注的进行，导

管底部已偏向一侧。提升导管时发现 ，即使采用很大马力的

提升设备，导管依然不动。对于此现象的发生，分析结果为

导管的连接处与钢筋笼内侧的架力筋发生搭接现象。此时导

管与钢筋骨架整个连为一体，加上已灌注的混凝土在处理提

升过程中，已随时间的延长而逐渐发生初凝，最终致使导管

无法拔出。

防治措施：在与第一节导管连接的导管外侧简单套上一

个椭圆形的套体（钢筋焊成），使其与钢筋笼隔开。由于设计

中大多采用摩擦桩，钢筋笼底部与孔底依设计不同，有0.5

―2m素混凝土构成。这一措施的采用必须保证套体所处导管

位置一定在钢筋笼底标高之上布置。这样，无论混凝土在任

何位置灌注，始终保证导管下部及连接部与钢筋笼架力筋不

发生接触。从而避免灌注过程中事故的发生，在实践中该方

法在保证其它技术措施的同时，最大程度上避免了提升导管

受阻现象的发生。

3、钢筋笼上浮

钢筋笼的位置随着混凝土的灌注，缓慢上浮的现象。

造成原因：1）钢筋笼初始位置过高，混凝土流动性过小，

导管在混凝土中埋置深度过大，钢筋笼被混凝土拖顶上升；2）

当混凝土灌至钢筋笼下时，若此时提升导管，导管底部距离

钢筋笼仅有1m左右，由于灌注的混凝土自导管流出后的冲击

力较大，推动了钢筋笼的上浮；3）当混凝土灌注过钢筋笼且

导管埋深较大时，其上层混凝土因灌注时间较长，已接近初

凝，表面形成硬壳。混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，此时

导管底端未及时提到钢筋笼底部以上。混凝土在导管流出后，

将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升。

防治措施：1）钢筋笼初始位置定位准确，并与孔口固定；

2）缩短灌注时间或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时

的流动性变小，混凝土接近钢筋笼时，控制导管埋深在1.5

―2m；3）灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土灌注的标高

及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2―3m时，应及时将

导管提升至钢筋笼底端以上；4）导管在混凝土面的埋深一般

宜保持在2―6m,严禁把导管提出混凝土面；5）当发生钢筋笼

上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和混

凝土面的标高。提升导管后再进行灌注，上浮现象即可消失。

4、断桩

断桩是成桩后桩身局部没有混凝土，或泥砂将桩身断成上

下两截，是严重的质量事故。

造成原因：1）为解决塞管猛插猛提导管，使导管底短时

间脱离了混凝土顶面；2）在灌注过程中出现塌孔，没有发现

或用吸泥机处理不彻底；3）灌注时间过长，混凝土顶面已形

成硬壳，后灌注的混凝土从导管上升后覆盖已初凝的混凝土，

混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥浆填充形

成断桩；4）混凝土供应中断或机械故障等造成灌注混凝土无

法继续进行。

防治措施：1）成孔后必须认真清孔，清孔时间应根据孔

内沉渣情况而定，清孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣

超过规范规定；2）严格确定混凝土的配合比，混凝土应有

良好的和易性和流动性，坍落度应满足灌注要求；3）灌注混

凝土前认真进行孔径测量，准确估算出全孔及首次混凝土灌

注量；4）灌注过程中，应随时控制混凝土面的标高和导管的

埋深，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程；5）在地

下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水

成功后方可灌注混凝土；6）灌注混凝土应从导管内灌入，要

求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量；7）在灌

注过程中应避免停电、停水；8）绑扎隔水器具的铁丝，应根

据首次混凝土灌入量的多少而定，严防断裂；9）确保导管的

密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升度而

定，切勿起拔过多。

5、泥浆进入导管

造成原因：1）在灌注混凝土过程中，拆卸导管时对导管

的长度计算错误，提升导管时管底提出了混凝土面，使泥浆

进入导管内；2）导管之间的接缝胶圈破裂，使泥浆进入导管

内。

防治措施：1）安装导管时，必须严格检查每一节连接部

的密封圈是否完好无损；2）准确测量孔深，计算混凝土高度

及导管埋深；3）若导管提脱进浆，应重新下导管，并将导管

内的泥浆抽完，再接着灌注混凝土，此时的第一斗混凝土需

要降低水灰比，加大水泥用量，增加混凝土的稠度；4）若导

管内进入泥浆时，已灌注的混凝土顶面距离孔口的高度较大，

抽出导管内的泥浆需要的时间较长，可能导致混凝土的工作

性能降低。为防止塞管而产生断桩，可以不抽出导管内的泥

浆。将导管插入混凝土约1m深，重新像施工首批混凝土一样

迅速提起隔水器具，下料排空导管内的泥浆。在导管内充满

混凝土的情况下，拆除料斗接长导管后继续灌注。

6、气孔

造成原因：灌注混凝土时，在短时间内大量混凝土进入料

斗，将一部分空气封闭在导管内，同混凝土一起进入桩身混

凝土中。桩身中气孔问题是水下灌注桩的通病，一般不会显

著降低桩身质量。因为在灌注混凝土时，体积较大的气泡被

混凝土挤压肯定会排出。不能排出的气泡必然是体积很小的，

但即使是这样，施工中也应尽量减少气孔。

防治措施：1）导管埋深不要过多，应在2―6m之间，这

样既能保证混凝土质量，又利于气泡上排出；2）灌注时尽

量从料斗的一侧下料，不要对准导管口，下料应尽量匀速均

匀；3）下完料拆管前多提插导管几次，利用导管对混凝土

的振动作用使气泡排出；4）混凝土灌注至桩身上部时，必

须确保灌注的有效高度，才能保证混凝土在下降时有足够的

冲击力，排除混凝土内的气泡。

四．结束语

随着交通基础设施建设的快速发展，钻孔灌注桩作为一

种基础形式，以其适应性强、成本适中、施工简便等特点，

仍将被广泛的应用于公路桥梁及其他工程领域。灌注桩属于

隐蔽工程，但由于影响灌注桩施工质量的因素很多。因此，

对其施工的每一个环节都必须严格要求。对各种影响因素都

必须有详细的考虑，若稍有不慎或措施不严，就会造成质量

事故。小到塌孔、缩径，大到断桩报废。以致延误工期，甚

至给投资者造成巨大的经济损失和不良社会影响。