钻孔灌注桩施工常见的质量事故及预防措施

摘要：钻孔灌注桩作为桥梁的基础，其质量好坏关系到整个桥梁工程建设的成败。根据多年的桥梁施工经验，对桥梁基础桩施工中常见的质量通病以及发生原因进行总结与分析，并提出相应的预防与处理措施，有助于提高施工质量。

关键词：钻孔灌注桩；质量通病；预防措施

中图分类号：U443文献标识码： A

钻孔灌注桩作为桥梁的基础，其施工属于隐蔽工程，桥梁基桩要承受桥梁下部工程和上部结构传递的全部荷载（恒载、活载），其质量好坏，将直关系到整个桥梁工程建设的成败。为了防患于未然，根据多年积累的施工经验，现把钻孔灌注桩施工中易出现的质量事故及预防措施归纳如下：

常见的质量事故主要表现为：

a）三坍：钻孔时坍孔，清孔时坍孔，灌注时坍孔；

b）二埋、二漏、二断：埋钻、埋管，钻孔漏浆、导管进水，断钻杆、断桩（含严重蜂窝、夹泥等）；

c）一偏、一扩、一缩、一卡、一浮、一短：偏孔、扩孔、缩孔、卡管、钢筋笼上浮和短桩头。

1、常见的钻孔（包括清孔）事故及处理方法

1.1坍孔

坍孔的表征是孔内水位突然下降，孔中冒出细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。

1.1.1坍孔原因

坍孔原因主要有以下几点：

a）钻孔时泥浆相对密度不够或其他泥浆性能指标（粘度、胶体率、失水率）不符合要求，使孔壁未形成泥皮护壁；

b）排查时未及时补充泥浆（或水）；清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，孔内水头高度不足，不能保持原有的静水压力；钻进时遇上承压水或砂砾等强透水层，使孔内的水流造成孔内水头高度不足，钻至砂砾层时进尺太快；

c）护筒埋置太浅，下端渗水，孔内水头过高，泥浆渗入护壁筒，造成护筒附近地面受水浸泡变软，或钻机直接接触护壁，钻进时的振动使孔口坍塌；

d）提钻时，回转速度过快，孔转时间过长；

e）吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。

1.1.2预防和处理

具体措施如下：

a）根据工程地质资料在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用相对密度、粘度、胶体率较大的泥浆，在造浆时，可根据钻机性能、地质情况，掺入适量的粘土（或膨胀土）和一定剂量外加剂（如纯碱、氢氧化钠、PHP等）来改善泥浆性能指标，经检验符合施工规范要求后方可开钻；

b）汛期水位变化过大时，应加高护筒，增高水头并保证水头相对稳定；

c）如发生孔内坍塌，应判明坍塌位置，回填砂土和粘质土（或砂砾黄土）混合物到坍孔处以上1m~2m；若坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再钻进；

d）严格控制好护筒埋置质量，特别是水中护筒的埋置，应严格控制冲程高度；

e）清孔时应指定专人来补浆（或水）以保持孔内水头高度相对稳定。供浆水管最好不要直接插入孔中，应通过水槽或水池使水慢速注入孔内，避免冲刷孔壁；

f）吊入钢筋骨架时，应对准钻孔中心垂直放入，严防触及孔壁；

1.2钻孔偏斜

1.2.1偏斜原因

原因有以下几点：

a）钻进中遇有较大的孤石或探头石；

b）在有倾斜的软硬地层交界处、岩面倾斜处钻进，或者在粒径大小悬殊砂卵石层中钻进，钻头受力不均；

c）扩孔较大处，钻头摆动偏向一方，或钻杆弯曲；

d）钻机底座未安置在水平位置上，施工平台产生不均匀沉陷、位移。

1.2.2预防和处理

具体措施如下：

a）安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在一条竖直线上，并经常检查校正；

b）由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架上增设导向架，使钻杆沿导向架对中钻进；

c）钻杆与接头应逐个检查，当主动钻杆弯曲时，要及时更换与调整；

d）在有倾斜软、硬地层交界处钻进时，应控制进尺、并低速钻进，出现偏斜时可采用回填片、卵石冲平后再钻进；

e）查明钻孔偏斜的位置和偏斜的情况后，可在偏斜处用钻头上下反复扫孔，使钻孔垂直后续钻。偏斜严重时应回填砂、粘土到偏斜处，待沉积密实后再继续钻进。

1.3糊钻和埋钻

1.3.1原因

糊钻的表征是在正反循环回转钻进过程中，在细粒土层中钻进时进尺缓慢，甚至不进尺出现憋泵现象；在粘土层中冲击成孔时，由于冲程太大、泥浆粘度过高、钻渣量大、钻杆内径过小，出浆口堵塞以致钻头被糊住或埋住。

1.3.2预防和处理

对于正反循环回转钻，可清除泥包，调节泥浆的相对密度和粘度，适当增大泵量并向孔内投入适量砂、石以解决泥包糊钻，选用刮板齿小、出浆口大的钻锥，若已严重钻，应停钻，清除钻渣。同时对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备进行检查清除。

1.4扩孔和缩孔

1.4.1扩孔原因及处理

扩孔一般表现为局部孔径过大。在地下水呈运动状态、土质松散地层或钻锥摆动过大时，易于出现扩孔，扩孔的发生原因同坍孔，轻则为扩孔，重则为坍孔。若只是孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔达到设计深度则不必处理，只需增加混凝土的灌注量。反循环钻机易发生扩孔现象，尤应引起注意。

1.4.2缩孔原因及处理

缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机进时发生卡钻、提不出钻头或者提钻异常困难。产生缩孔的原因有两种：一是钻锥补焊不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔；二是由于地层中有软缩土，遇水膨胀后使孔径缩小。前者发生时应及时修补磨损的钻头并检查钻头直径大小，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并需要快转慢进，上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直到缩孔部位达到设计孔径要求为止。

1.5钻孔漏浆

1.5.1漏浆原因

原因有以下几点：、

a）在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中钻进时，泥浆向孔壁外漏失；

b）护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆，护筒制作不良，接缝不严密，也会造成漏浆；

c）水头过高，水压力过大，使孔壁渗浆。

1.5.2处理方法

a）属第一种情况时回旋钻机应使用粘稠或高质量的泥浆钻孔；

b）护筒漏浆时，应按有关护筒制作与埋设的方法处理。若漏水严重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。

2、常见的灌注事故及处理方法

2.1导管进水

2.1.1进水原因

a）首批混凝土储量不足，或虽然混凝土储量已够，但导管底口距孔底间距过大，混凝土下落后不能埋住导管底口，以致泥水从底口进入；

b）导管接头处密封不严，密封橡皮垫变形或磨损未及时更换，接头处黄油涂抹不均匀，落下导管以及在灌注混凝土提升导管时用力过猛或来回摆动造成接头进水，接头间橡皮垫被导管内高压气体挤开，焊缝破裂使水从接头或焊缝中流入，或因导管在长期使用过程中，接头处变形或磨损未及时更换；

c）导管提升过猛，或测深出错，导管底口超出已灌注的混凝土面，底口涌入泥浆。

2.1.2预防和处理

a）由第一种原因引起的进水应立即将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌合物用反循环钻机的钻杆通过泥石泵吸出，或者用空气吸泥机、水力吸泥机以及抓斗清出，情况严重时需要将钢筋骨架提出采取复钻清除，然后重新下骨架、导管，增大首批混凝土储量重新灌注；

b）由于导管接头不严，出现少量漏水，可判断其具置，使漏水处尽可能让混凝土埋住，除此之外，还要加快混凝土灌注速度，同时适当增加混凝土中的水泥用量。若漏水较为严重则应拔换原管，或用原导管插入续管，灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸附和抽水方法吸出，为防止抽水后导管外的泥水穿透原混凝土，从导管底口翻入，导管插入混凝土内应大于200cm。

2.2卡管

2.2.1初灌时隔水栓卡管或由于混凝土本身的原因，如坍落度过小、流动性差、夹有大片石、拌合不均匀、运输途中产生离析、导致接缝处漏水，或由于雨天运送混凝土未加遮盖等，使混凝土中的水泥被冲走，粗骨料集中而造成导管堵塞。

处理办法可用长杆冲捣管内混凝土或上下提升抖动导管，如仍不能下落时，则需要将导管连同管内混凝土提出孔，拆管清理，然后重新下导管。如有混凝土拌合物落入井孔，需将散落在孔底的拌合物予以清除，应注意导管上重下轻，提管时防止翻到伤人。

2.2.2机械故障使混凝土在导管内停留时间过长，增大了导管内混凝土下落的阻力，将混凝土堵在管内。

预防方法是灌注前仔细检修机械设备，发生故障时立即调用备用机械。

2.3坍孔

在灌注过程中如发现护筒内水（泥浆）面突然上升溢出护筒，随后骤降并冒出气泡，应有坍孔的征象，可用探测仪探头或测深锤探测查明。

处理措施：保持或加大孔内水头高度，移开重物，排除振动等，防止继续坍孔，然后用吸泥机吸出坍入空中的泥土。

2.4埋管

原因：导管埋入混凝土过深，或导致管内外混凝土已初凝使导管与混凝土间摩阻力过大，导管提升不出来或提管过猛将导管拉断。

预防办法：应按要求严格控制埋管深度，一般不得超过6m~8m，拔管前或停灌时间较长时应经常提升导管，提升导管时间不可猛拔。

2.5钢筋笼上浮

原因：由于导管提升时挂钩挂住钢筋楼或由于混凝土表面接近钢筋楼底时，混凝土灌注速度过快，使混凝土下落冲出导管底口向上的反冲力大于钢筋笼在孔中的自重力所致。

克服钢筋笼上浮，除了改善混凝土流动性能、初凝时间等方面着手外，还应从钢筋笼自身结构及定位方式上加以考虑，具体措施为：

a)钢筋笼上端焊固在护筒上，可以承受部分顶托力，防止其上升；

b)在孔底设置直径不小于主筋1~2道加强环形筋，并以适当数量的牵引筋牢固地焊接于钢筋笼的底部。

2.6灌短桩头

原因：灌注将近结束时，浆渣过稠，探测锤太轻，沉不到混凝土表面，发生误测，造成拔出导管终止灌注而造成短桩。

预防办法是：在灌注过程中必须注明是否发生坍孔征象，如有坍孔，应按前述办法处理后再续灌。

2.7桩身夹泥、断桩

2.7.1原因分析：大都是以上各种事故所产生的结果。处理办法：对已发生或估计可能发生夹泥的桩，应根据声测结果或者用地质钻机，钻心取样，做深入的探查，判明情况，有下述情况之一时，应采取压浆补强的方法处理：

a)桩底与基岩之间的夹泥大于设计规定值；

b)桩身混凝土有夹泥或局部混凝土松散。

2.7.2补强处理方法

a）用地质钻机钻取芯孔两个，一个用作进浆孔，另一个用作出浆孔，孔深要达到补强位置一下1m，柱桩则应达到基层；

b）用高压水泵向一个孔内压入清水，压力不宜小于0.5Mpa~0.7Mpa，将夹泥和松散的混凝土碎渣从另一个孔冲洗出来，直到排出清水为止；

c）用压浆泵压浆，第一次压入水灰比为0.8的纯水泥稀浆，防止水泥浆从进浆口冒出，待孔内原有清水从出浆口压出以后，再用水灰比为0.5的浓水泥浆压入。

d）为使浆液得到充分扩散，停止压浆，用碎石将出浆口封填。

e）最后用水灰比为0.4的水泥浆压入，并增大压力至0.7Mpa~0.8Mpa时关闭进浆阀，稳压闷浆20min~25min后，压浆工作即可结束。

压浆结束待水泥浆硬化以后，应再做一次钻芯，检查补强效果，合格后方可交付使用，否则，应重钻补桩或会同有关单位研究其他补救措施。

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，因此在各类工程中得到广泛应用。但是由于钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行，其施工过程无法直接观察，成桩后也不能进行直接开挖验收，它又是最容易出现质量问题的一种基础形式。望本文的撰写能为同行者在这施工过程控制上起到一定的参考借鉴。

参考文献：

[1] 中华人民共和国行业标准 《建筑桩基技术规范》（JGJ94－1994）北京：中国建筑工业出版社

[2] 刘元炜 《桥梁钻孔桩施工技术要点》 北京：人民交通出版社

[3] 高大钊・赵春风・徐斌・《桩基础的设计方法与施工技术》 机械工业出版社