钻孔桩施工中常见问题处理及预防

摘要：钻孔桩以其适应性强, 造价低等优势, 广泛应用于公路、铁路、港口及高层建筑等工程。钻孔灌注桩灌注施工中产生诸如堵管、断桩等质量问题, 这些质量问题不仅给企业造成较大损失, 而且会延误工期,影响进度。为此,针对钻孔桩水下混凝土灌注中的常见问题,结合工程施工实践经验谈一些处理及预防措施，以供参考。

中图分类号：P634.2 文献标识码：A 文章编号：

Abstract: the drilling pile with its strong adaptability and low cost advantage, widely used in road, railway, port and high building and other projects. Bored piles construction such as blocking from perfusion pile breaking pipe, and the quality question, the quality problem not only to the enterprise has large losses, and will delay time limit, influence progress. Therefore, in view of the bored pile underwater concrete pouring the most common issues, combined with engineering construction practice experiences some treatment and prevention measures to for reference.

一、钻孔倾斜

1、事故原因

(1)钻机排架不稳,钻机导架不垂直,钻机部件松动。(2)土层软弱不均匀时,钻头受力不均匀。(3)扩孔较大时,钻头偏向一方。(4)钻杆弯曲 ,接头不正。(5)土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物。

2、处理及预防措施

(1) 因钻机倾斜造成的应先移开钻机，检查钻孔壁情况，如果钻孔壁比较稳定，则应加固施工范围内的地基 或加大钻机的支撑面积，而后，重新安装钻机恢复施工；钻孔壁随时有坍塌可能的，应将钻孔回填至原地面，待地层静置稳定后重新开始钻孔。

(2) 地质构造不均匀引起的，先分析清楚岩层的走向，然后采用适当的回填材料（回填材料一般为片石加黏土、纯碱、锯末等组成的混合物）将钻孔回填至计算确定的高程处,静置一段时间后恢复施工。孔中心偏差小于 20cm 的，静置 1～2h 后可以继续钻孔。孔中心偏差大于 20cm 的，应根据情况静置2h甚至更长的时间待地层沉积稳定后恢复钻孔施工。穿过倾斜岩层过程中，应采用自重较大的复合式牙轮钻、冲击钻，以慢速钻孔。

(3)进入不均匀硬层 ,斜状岩层和碰到孤石时,宜用钻机钻透,当用冲孔钻时,宜用低速将石打碎 ,如遇到倾斜岩石应先用混凝土填平,待混凝土凝固后再继续钻进,另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。

二、掉钻

1、事故原因

由于机械故障、钢丝绳断裂、孔壁坍塌等因素造成钻头落入孔底。

2、处理及预防措施。

发生“掉钻”后，应及时采取恰当的方法实施打捞。

（1）钻孔壁稳定的情况，直接用钻机起吊“打捞器”入孔进行打捞。打捞前，先用“探针”探明钻头在孔中的位置为制定打捞方案 提供依据。打捞设备和打捞操作方法必须保证在抓住钻头后尽量一次成功，避免起吊至空中再度落入孔中的现象发生。

（2）钻孔壁出现局部坍塌将钻头埋没且大部分钻孔壁处于稳定时，应先加大孔内泥浆的浓 度，将旋转钻头放入安全的深度范围搅动泥浆以加强钻孔壁，之后，采取“气举法 ”清除钻头上方的沉积土和淤泥，确认钻头已露出后再实施钻头的打捞工作。钻孔壁随时有继续坍塌可能时，先在孔内安装长钢护筒、搅拌桩围护、帷幕法 等方法加固钻孔壁，而后打捞钻头。

三、堵管

分开始灌注时堵管和灌注过程中堵管两种情况。

1、开始灌注时堵管

开始灌注时堵管,指首盘混凝土灌注即堵管,其原因主要有隔水塞被卡住和漏斗底部混合料产生离析, 致混凝土无法下落两种情况。为预防初灌时堵管需采取以下措施:

（1）钻孔桩灌注前，对导管进行试探, 检查导管的垂直度, 并进行导管过球试验。

（2）首盘混凝土拌和。适当多掺加水泥和细骨料,确保首盘混凝土的和易性,另外在灌注漏斗内洒水润湿,以利混凝土顺利下落。

（3）精确计算导管底口与孔底之间距离，以控制在30～50cm 为宜, 太小容易堵管,太大则无法保证初灌导管埋深。

2、灌注过程中堵管

灌注过程中堵管, 主要由于混凝土和易性太差、离析; 石子粒径过大; 有大的异物(如受潮水泥结块等);埋管太深;导管直径太小;灌注时间太长或两盘混凝土间隔时间过长所致。

为预防灌注过程中堵管,主要采取以下措施。

（1）合理组织, 加快混凝土灌注速度。同时确保混凝土连续灌注,不要因故间断灌注。（2）采用强制拌和机拌和。严格按配合比施工,保证混凝土拌和时间,缩小混凝土运距,或采用混凝土运输车运输,确保灌注的混凝土无离析和泌水现象。宜掺加缓凝减水剂,改善混凝土的性能。混凝土坍落度宜控制在18cm～22cm。（3）砂、石应严格过筛。避免有大块卵石等异物进入混凝土中, 碎石的最大粒径要根据导管直径、钢筋间距等指标严格控制,一般≯4cm。防止水泥受潮, 避免大块异物进入混凝土中。另外可在灌注漏斗上设一间距 10cm×10cm 钢筋网垫, 隔离混凝土中的大块异物, 确保无大块物体进入导管中。（4）灌注过程中勤量测。勤拆管,埋管深度宜控制2m~6m之间, 以免埋管太深造成堵管。（5）根据钻孔桩直径。宜选用内径25或30cm并且顺直、内壁光滑的导管, 不宜选用内径过小的导管。如果出现堵管,则要分析原因,采用长杆冲捣, 大锤敲击导管,或利用卷扬机将漏斗稍提一定高度,猛然下落,利用振动使混凝土下落。如仍无效, 则提出导管,清理出混凝土,分析原因,重新施工。

四、钢筋笼上浮

1、事故原因

主要由于混凝土灌注时冲击力过大或灌注时间较长,表层混凝土凝结而推动钢筋笼上浮或钢筋笼固定不好而上浮。

2、处理措施

发现钢筋笼上浮，应立即暂停灌注，采取以下措施进行处理。

（1）对于钢筋笼上浮在 1 倍直径以下的可以在采取有效防止上浮的措施后继续灌注。悬吊钢筋焊缝脱落的，应及时补焊；悬吊钢筋弯曲的情况应增加钢管支撑。

（2）由于混凝土导致的,可采用加强混凝土的拌和质量,加入缓凝剂等方法,改善混凝土的和易性。

（3）加强钢筋笼在孔口的固定,用钢管垂直地卡压住钢筋笼,并将钢管点焊在孔口上。

（4）混凝土面接近钢筋笼时保持较大埋深,并放慢灌注速度,混凝土面进入钢筋笼 2～3m后则适当提升导管,减小埋深(但不小于 1m),以增加钢筋笼在导管底口以下的埋深,从而增加混凝土对钢筋笼的握裹力。

（5）钢筋笼上浮比较严重的必须拔出钢筋笼，按照断桩进行处理。

3、预防措施

（1）缩短全桩混凝土灌注时间,避免表层混凝土凝固而顶推钢筋笼上浮同时宜掺用缓凝减水剂, 以改善混凝土性能。

（2）混凝土要徐徐灌入,减少冲击力,并合理控制拆管, 避免导管底与钢筋笼底端距离过小, 当混凝土面上升到钢筋笼底端时,导管底口距离钢筋笼底不宜小于2m, 此时适当加大导管埋深, 以减少混凝土灌注时对钢筋笼向上的冲击力,当混凝土面进入到钢筋笼适当深度后, 一次拆除导管,使导管底口进入钢筋笼底端 1.5m 以上,同时确保混凝土灌注速度,可很好防止钢筋笼上浮。如灌注过程中钢筋笼开始上浮,需迅速计算钢筋笼底和导管底口距离,采取拆管或将导管提高一定高度控制, 如不见效,则在上部采取措施加固。实践证明采用钢管加固钢筋笼,可很好控制钢筋笼上浮。

五、断桩

1、 事故原因

灌注中提升导管过高、混凝土供应中断（下雨、停电、机械故障等）或导管漏水等原因导致导管中已灌注的混凝土与导管的混凝土隔断，无法继续灌注。

2、处理措施

在灌注过程中认定发生断桩事故后，应立即停止继续灌注，提拔导管和钢筋笼，尽量将损失降低到最小。并采取以下办法处理：

（1）断桩截面位置处于设计桩全长的三分之一以下时，一般采取冲击钻清除已灌注部分，再实施原位恢复。

（2）断桩截面位置处于设计桩全长的三分之二以上且距离孔口深度不大于10m 时，先进行 钻孔壁加固，而后进行钻孔桩的接长比较经济。

（3）断桩截面位置处于设计桩全长的三分之一与三分之二之间的，应对各种处理方法进行对比，选择经济、可行的处理方法。墩（台）桩布置有条件变更，桩布置改变造成的损失较小的，应积极与设计单位联系争取变更设计；桩布置无法改变但可以增加桩的，最好由设计单位提供增加桩方案，实施增加基桩；不具备以上两类情况的一般应及时采取冲击钻处理后原位恢复。

（4）桩长大于50m的桩出现的断桩情况，应对处理方案详细论证后着手，切勿盲目操作以免带来较大的损失。

3、预防措施:

（1）施工技术人员和操作人员要进行岗前培训，增强质量意识和业务技能。技术人员要细心量测, 准确计算导管埋深,合理控制拆管节奏,严格按施工规范施工。

（2）严格控制混凝土拌和质量宜掺用缓凝型减水剂,以改善混凝土性能。

（3）钻孔桩施工要确保设备的完好率并有备用设备;一旦设备出现故障,立即启用备用设备,确保正常施工,不得延误时间。

六、孔壁坍塌

1、事故原因

(1)护筒的长度不够,护筒变形或形状不合格、护筒埋置太浅、周围填土不密实。

(2)保持的水头压力不够,泥浆比重太水。泥浆太稀,泥浆除护壁上浮钻渣的作用外,还利用其侧压力稳定孔壁,泥浆稀了,作用就降低,就容易塌孔,泥浆高度不够,规范对各种不同土层等情况有具体要求:“当地质不良,容易塌孔时,护筒顶端宜高出地下水位1.5～2.2 m ,高度不够同样是属稳定孔壁压力不足而造成塌孔。”

(3)成孔速度太快,在孔壁中来不及形成泥膜。

(4)沉放钢筋时,碰撞了孔壁 ,破坏了泥膜及孔壁。

(5)造孔机械的机械力过大,致使护筒与土层之间的粘着力减弱。

(6)突发性事件如机械故障,停电等意外出现造成长时间停工而导致坍孔。由这原因产生的事故是不少的,因此使用有效的管理方法,把故障率减少,并在最短时间内修复使用,不致因机械故障造成断桩事故。

(7)气候影响:这主要是指大暴雨,而且时间较长,由于灌注桩是水下,抢时间不能间断的快速作业,因而不能在雨天进行,必须了解气候预报,及时了解当地的天气状况,同时也要做好各项防雨措施 ,以减少事故发生。

2、处理措施

（1）对于钻孔桩底部混凝土夹碴的情况，采取桩底部压浆或者高压注浆方法处理。

（2）桩体的少量夹层或不连续，用小型冲击钻钻一系列小直径的孔进行置换清理泥浆和杂 物（钻孔直径60～75mm，桩中心一个孔，其余3～4 个孔分布在以桩中心为圆心，直径为450mm 左右的圆周上）。清理后，进行高压注浆处理。

（3）对于夹层较严重的，在钻孔桩中心处钻一个直径 75mm 孔探明缺陷范围。然后，以钻孔桩中心为圆心，采用冲击钻钻直径80～100cm的孔，人工入孔清理，清理结束后，灌注高强混凝土。

3、预防措施

（1）汛期或潮期水位变化过大时,应采取升高护筒,增加水头等措施来保持水头相对稳定。

（2）提升钻头,下放钢筋笼时要保持竖直,尽量不要碰撞孔壁。

（3）在松软地层处要控制好进尺速度,并要根据地层的变化情况及进度调整泥浆的浓度,使泥起到较好的护壁作用。

（4）钻孔灌注桩的清孔,吊装钢筋笼,灌注水下混凝土各工序应连续快速完成。

（5）为有效地防止塌孔、缩径及桩孔倾斜等现象 ,除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲时,还根据不同土层情况对此地质资料,随时调整钻进速度,并描绘出钻进成孔时间曲线。当钻进粉砂层进尺明显下降,在软粘土钻进最快0.2m/min左右,在细粉砂层钻进都是0.015m/min左右。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小,在施工过程中要经常复核钻头直径,如发现其磨损超10mm,就要及时换调钻头。

七、结语

在地下工程中,钻孔灌注桩是应用最多、最广的一种桩基施工方法。它作为一项隐蔽性施工,一旦出现质量缺陷,尤其是发生断桩质量事故,处理是相当困难的。但是不少钻孔灌注桩存在各种形态复杂的质量缺陷，是钻孔灌注桩本身的施工工艺特点决定的。虽难以绝对避免，但我们可以对可能出现的质量问题提前采取预防措施，对出现的事故，分清原因，采取合理的技术措施，及时补强。对确认存在缺点的钻孔桩，应尽可能设法补强。经过补救补强的桩，需认真检验后，方可使用。对质量极差，确实无法利用的桩，可采用补桩或其他措施解决。同时应严格控制各个施工环节,消除隐患,杜绝质量事故的发生，把握和解决好上述技术关键问题至关重要,应予以重视。