浅谈冲击钻孔桩灌注桩施工中易出现的问题及处理措施

【摘 要】：文章分析了桥梁冲击钻孔灌注桩施工中易出现的问题及处理措施

【关键词】：桥梁 钻孔灌注桩 施工问题 处理措施

钻孔灌注桩工艺是目前铁路桥梁基础的主要形式之一，在世界各国的工程建设中有着非常广泛的应用。但是，由于地质各不相同且复杂多变，同时受施工工艺水平、现场技术人员业务素质等诸多因素的影响，在施工过程中常出现一些问题，如果处理不当或不及时，或是使工程质量留下隐患，或是影响工程进度，或是造成不必要的损失。笔者参与修建的京沪高速铁路大汶河特大桥全长21.142m，横跨大汶河，地表土层深浅不一，地下溶洞错综复杂，岩石质地坚硬，裂隙发育，岩层破碎、倾斜，给桩基施工带来极大的困难，而该工程整体工期短，进度压力十分大，为了加快施工进度，又保证工程质量，在施工过程中想法设法克服重重困难，不断总结、提高，采取了一系列有效措施，即保证了工程质量，又取得了较显著的经济和进度效益。

冲击钻孔灌注桩施工过程中易出现的问题很多，经笔者归纳整理，并结合在京沪高速铁路大汶河特大桥施工的切身经历，总结出以下几个方面：

一、钻孔过程中易出现的问题及相关处理？措施

1、孔桩出现偏斜。主要是支撑不好、孔桩地质构造不均匀等因素引起钻机整体或钻头在钻孔过程中发生偏斜，导致出现偏孔。出现偏孔时，宜采取以下处理措施：？？？

1.1 因钻机倾斜造成的偏孔，应先移开钻机，检查钻孔壁泥浆附着情况。若钻孔壁比较稳定，则应加固施工范围内的地基或加大钻机的支撑面积，再重新安装钻机恢复施工；当钻孔壁随时有坍塌可能的，应将已钻孔回填至原地面，待地层静置稳定后重新开始钻孔。

1.2 因地质构造不均匀引起的偏孔，先分析清楚岩层的走向，而后采用适当的回填材料（大汶河特大桥使用的是片石及黏土）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5cm的，应视情况静置2h甚至更长的时间，待地层沉积稳定后才能恢复钻孔施工。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，以慢速钻进。

2、护筒脱落。由于护筒背后回填土不够密实，或钻孔时孔内水涌动引起的护筒失稳而脱落。出现护筒脱落时应立即停止钻孔，采取相应措施处理；由于地面流水引起的可先流水引排，并在原地面上填一层黏土避免渗漏，随后重新安装护筒，并将护筒背后回填密实后，恢复钻孔施工。

3、卡钻。钻孔经过岩层分界面时因相邻岩层强度差别较大、操作中未及时根据地质情况调整钻头的行程等原因引起“卡钻”现象，或是出露的“探头石”也易引起“卡钻”，或是因机械故障导致钻头在浓泥浆中滞留时间过长而导致钻头无法提升等。针对发生“卡钻”的原因采取如下方法处理：

3.1由于“探头石”引起的卡钻现象，可以适当往下放钻头，而后，强力快速往上提，使“探头石”受瞬间冲击缩回，从而顺利提起钻头。

3.2因钻头穿过岩层突变处导致的卡钻，优先采用水下爆破的方法进行处理。在整体岩层中此方法容易奏效，但砂土地层中不宜采取此方法处理，防止出现引起坍孔。

3.3由于机械故障导致钻头在浓泥浆中滞留时间过长造成的钻头无法提升的，可采取插入高压水管置换泥浆的方法进行处理；或保持泥浆浓度，采用小钻头引导至所掉的钻头处，“疏通”后应尽快提出钻头。

5、掉钻。由于机械故障、钢丝绳断裂、孔壁坍塌等因素导致钻头落入孔底的现象通常称“掉钻”，发生“掉钻”后，应及时采取如下方法进行打捞。

5.1钻孔壁稳定的情况下，直接用钻机起吊“打捞器”入孔进行打捞。打捞前，应先用“探针”探明钻头在孔中的具置，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，避免起吊中途再度落入孔中。

5.2钻孔孔壁出现局部坍塌埋住钻头，但大部分孔壁处于稳定状态，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，而后采取“气举法”清除钻头上方的沉积土和淤泥，在确认钻头已露出后再实施钻头的打捞工作。如果钻孔壁随时有继续坍塌的可能时，应采取钢护筒跟进、搅拌桩围护、帷幕等方法加固钻孔壁，而后打捞钻头。

二、水下混凝土灌注过程中易出现的问题及处理对策？

1、封底失败。由于首灌混凝土数量过小、孔底的沉碴厚度过大等因素导致首灌混凝土灌注入孔后，未能实现水下混凝土封底的现象称为封底失败。封底失败后，应立即暂停灌注，提出钢筋笼，并按如下方法对进行下步处理：

1.1 地层稳定性较好的，应采取导管内安设高压风管按二次清孔的方法将已灌注的混凝土清理干净，重新报请监理工程师检查，符合规范和设计要求后，可以重新进行水下混凝土灌注。

1.2地层稳定性较差或高压清孔的方法不能奏效时，则应及时提出导管、拔除钢筋笼，重新将钻机安装到位，将未灌注混凝土部分钻孔回填，待地层沉积稳定后用冲击钻清除已灌注的混凝土，到达设计孔底标高后，报请监理工程师检查，合格后进行水下混凝土灌注。

2、卡管。因混凝土和易性差、混凝土中含有大块径骨料或受潮凝固的水泥块、灌注时混凝土冲击力不足等原因，导致水下混凝土灌注无法继续进行的现象统称为卡管。？出现卡管时，应及时采取如下措施处理。

2.1 由于混凝土质量造成的导管堵塞，可采取少量（根据堵管前测量及计算的导管埋深结果，在保证导管最小安全埋深的情况下）提升导管而后快速下落或加大一次性灌注混凝土数量而后快速提升再迅速下放，以冲击疏通导管的方法进行处理。

2.2由于混凝土冲击力不足造成的，应及时加长上部导管的长度，而后以一次性较大量混凝土冲击灌注以达到疏通导管的目的。

2.3 采取“二次砍球法”进行处理，具体操作方法是：将导管拔出疏通后，在底部用塑料薄膜类不透水而又易破物包裹，在顶部用力压入已灌注的砼内一定深度（0.5m～0.8m即可），此时塑料薄膜破损而又能保证泥浆不进入砼中，随后可按照灌注封底砼的方法实施二次封底。

当以上几种方法处理不能奏效时，应立即停止，认为已断桩。

3、断桩。由于灌注中提升导管失误、混凝土供应中断或导管渗水等因素导致导管中已灌注的混凝土与导管内的混凝土隔断，无法继续灌注的现象通称为断桩。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：

3.1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砼部分后，恢复至灌注前情况后重新灌注。

3.2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，而后进行进行接桩比较经济。

3.3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，且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，联系设计单位，由其提供加桩方案，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，恢复至灌注前状况。？

3.4 长度大于50m的桩出现的断桩事故时，应对处理方案详细论证后确定处理方案，切勿盲目操作以免带来更大的损失。

随着施工工艺的更新，相继出现了钻孔后灌浆桩、钻孔扩底桩等新工艺、新技术，为钻孔桩基础的应用拓展了更广阔的空间。