浅谈钻孔灌注桩施工中常见问题的预防及处理

摘要：钻孔灌注桩在工程结构物施工中是最常用的地基处理方式之一，在基础建设高速发展的今天，桥梁的跨度越来越大，高层建筑的高度越来越高，导致桩基础的深度和孔径也随之加大，使得施工的难度也越来越大，在施工过程中，灌注桩施工遇到了各种潜在的问题，对问题进行认真分析并采取了有效的措施，避免造成质量事故。

关键词：钻孔灌注桩 事故原因分析 预防及处理

1 概述

灌注桩在100多年前的1893年由工程师们借鉴掘井技术发明了人工挖孔灌注桩，随着工业发展和城市人口的增长，该技术被广泛地应用在工业厂房和民用建筑上，用来改善不良的地质承载条件。在20世纪40年代初，在美国首先问世大功率钻孔机具，尤其二战后，欧美发达国家的经济出现了复苏与发展，进而在一定程度上使得灌注桩技术得到了前所未有的进步和发展。时至今日，随着科学技术的不断进步与发展，在高层、超高层的建筑物和重型构筑物中，钻孔灌注桩得到广泛的使用，最常见的地基处理方式依然是钻孔灌注桩。

当然，在施工中，地质条件比较复杂以及一些容易被忽视的问题，导致完成的灌注桩存在缺陷达不到设计要求，后续处理非常困难，本文对施工中常遇到的问题进行分析讨论，提出处理方法，希望能对施工作业起到指导作业。

2 钻孔设备选型

通常情况下，对于钻孔桩成孔来说，其成孔方法主要分为：冲击钻孔、回转钻孔和旋挖钻孔三种。冲击钻机、回转钻机和旋挖钻机在施工过程中比较常用。

2.1 冲击钻机 在卵（漂）石土、岩层中，进行钻孔时，冲击钻比较适用。通常情况下，主要机具设备包括：一类冲击钻孔的整套设备，本身配有的设备包括钻架、起吊及冲击等；一类比较简单的冲击钻具，通常情况下，该类钻具的组成包括带有离合器的双筒卷扬机，并且在一定程度上简易杆件组成钻架。

2.2 回转钻机 通常情况下，回转钻孔主要包括：正循环回转钻孔和反循环回转钻孔两种。这两种钻孔方式的区别主要表现为：泥浆循环方式不同，通常情况下，压入泥浆属于正循环，在黏土，粉土，细、中、粗砂等各类土层钻孔时比较适用；对于抽泥浆来说，属于反循环，在黏性土、砂性土、砂卵石和风化岩层中钻孔时比较适用。

2.3 旋挖钻机 旋挖钻机适用于砂性土、砂卵石和风化岩层，旋挖钻成孔速度快、质量高。该钻机为全液压驱动，电脑控制，能精确定位钻孔、自动校正钻孔垂直度和自动量测钻孔深度，最大限度地保证钻孔质量。目前，德国生产的BG系列旋挖钻机和意大利生产的R系列旋挖钻机在国内比较常用。

钻孔施工应根据地质情况、设计桩长、桩径以及施工条件选择钻机类型，同时应兼顾施工工期、经济成本等影响因素。

3 常见事故的原因分析、预防及处置

3.1 钻孔塌孔

3.1.1 塌孔的原因：造成塌孔的原因通常情况下主要包括：在相对密度方面，泥浆与相应的设计要求不符，或者性能指标没有达到设计要求，进而在一定程度上导致孔壁没有形成泥皮护壁；出渣后由于泥浆（或水）没有得到及时的补充，在一定程度上导致河水、潮水等上涨，或者孔内出现相应的承压水，或者钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水头因孔内水流失进而导致高度不够；埋置护筒的深度不够。

3.1.2 预防和处置塌孔：①如果钻孔发生在松散粉砂土或流砂中时，在这种情况下，需要严格控制进尺速度，并且选择的泥浆无论是密度、粘度，还是胶体率等都要大，并且在一定程度上需要选择高质量的泥浆；②如果坍塌发生在孔口时，在这种情况下，需要立即拆除护筒，并且在一定程度上对钻孔进行回填；③如果坍塌发生在孔内时，在这种情况下需要判断坍塌的位置，在一定程度上选择回填砂和粘质土混合物，回填到坍孔处以上1m-2m，如果坍孔严重，在这种情况下需要全部进行回填，待回填物沉积密实后再进行钻进，通常情况下，需要2-3周的时间才能进行开钻。在回填前，为了加快施工的进度，通常情况下，将泥浆重量1%的水泥搅拌均匀后加入到孔内再进行回填，通过处理回填1周左右就可以进行再次开钻；④为了确保孔内必要的水头高度，在清孔过程中，需要指定专人进行补浆（或水）。通常情况下，在钻孔中不能直接插入供水管，需要借助水槽或水池等，将水减速后在一定程度上流入钻中，进一步避免孔壁受到不必要的冲刷；⑤在对钢筋骨架进行吊入的过程中，通常情况下骨架需要与钻孔中心相对应，同时竖直插入，在一定程度上避免触及孔壁。另外，钢筋保护层垫块宜采用可滚动的圆形混凝土垫块，进而在一定程度上减少对孔壁的碰撞。

3.2 钻孔偏斜 通常情况下，各种钻孔方法在一定程度上都可能造成钻孔偏斜事故，相比之下，旋挖成孔出现此类事故较少。

3.2.1 偏斜原因：粒径较大的孤石，或者探头石出现在相应的钻孔中；在倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜钻进；钻头在扩孔较大处出现摆动，进而偏向一方；安置钻机底座出现倾斜或沉陷出现不均匀和位移。

3.2.2 预防和处理 ①通常情况下，需要通过填筑密实的方式对施工平台进行处理，并且在一定程度上，在对钻机进行安装的过程中，需要确保转盘、底座的平稳性，并且在一条竖直线上处理起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒的中心；②主动钻杆由于长度较大，在转动过程中，上部摆动的幅度较大；③逐个检查钻杆接头，及时调正，要用千斤顶及时调直弯曲的主动钻杆。

3.3 扩孔和缩孔 桩基施工中扩孔较常见，在土质松散或钻锥摆动幅度较大的地层处，易于出现扩孔，在产生的原因方面，扩孔与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。通常情况下，如果只是在孔内的局部发生坍塌，进而出现扩孔，如果钻孔依然能够达到设计桩底标高，在这种情况下可以不进行处理，只是适当增加混凝土灌注量，同时增多超方量。

3.4 钻孔漏浆 钻孔漏浆原因：在地层中进行钻进时，如果地层处于透水性强的砂砾或流砂中，或者有地下水流动；埋置护筒的深度太浅，没有夯实回填土，在一定程度上导致刃脚处出现漏浆； 水头过高，水柱压力过大，进而在一定程度上导致孔壁渗浆等。处置方法主要包括：钻孔过程中使用较粘稠或高质量的泥浆；护筒制作与埋设需要严格遵守规范要求。

3.5 钻孔桩断桩 钻孔灌注桩出现断桩常见的有以下几种情况，下面分别从原因分析、预防及处置方法等几个方面加以阐述。

3.5.1 首批混凝土封底失败 事故原因主要是导管底距离孔底距离偏差太大。太高了使首批砼数量不够，埋不了导管下口（1米以上），太低了使首批砼下落困难，造成泥浆与混凝土混合；首批砼数量不够或品质太差；导管进浆等。主要的处置措施包括：准确测量每节导管的长度，并编号记录，复核孔深及导管总长度；根据孔径、导管直径认真计算和复核首批砼数量；搞好配合比设计，严格控制混凝土和易性；导管漏浆造成首批混凝土封底失败后，应拨出导管，提起钢筋笼，立即清孔。

3.5.2 导管拨空、掉管 事故原因主要包括：在测量和计算过程中出现错误，在一定程度上使得灌注砼的导管出现拨空，进而使泥浆充满管内；埋设导管的深度过小，导致泥浆涌入导管；连接导管接头不符合相应的要求；在一定程度上使得导管挂住钢筋笼。预防措施：对孔深、导管长度等进行认真的测量和复核，在施工员在场的情况下，进行测量和复核；对于导管的埋设深度取保守数值；每次拆管后需要对导管接头进行重新连接。处置措施包括：如果混凝土面距离地面较深，在这种情况下需要重新成孔；反之则通过接桩的方式进行处理。

3.5.3 混凝土上升困难、不翻浆 其原因包括：混凝土供料时间间隔太长，在一定程度上导致降低了混凝土的流动性；混凝土的和易性差；埋设导管的深度过大；将近结束灌注时，导管内由于混凝土柱高减小，进一步降低了超压力。处置措施： 提起导管，减少导管埋深；接长导管，提高导管内混凝土柱高；加强混凝土拌制过程的质量控制，做到混凝土出厂和到现场灌注前每车必检；在混凝土灌注过程中，至少保证现场有两辆以上的混凝土运输车等待，保证连续灌注。

4 结论

随着工程建设的快速发展，桩基础施工遇到的不良地质条件越来越多，在施工过程中认真执行设计要求和施工技术要求是非常重要的，针对施工中可能遇到的潜在问题认真分析原因，提前制定应急处理预案。当问题出现时采取有针对性的处理措施，能较好地避免各类质量事故。

参考文献：

[1]JTJ024-85，公路桥梁地基与基础设计规范[S].

[2]JTJ041-2000，公路桥涵施工技术规范[S].

[3]韩永明.钻孔灌注桩施工的难点及对策[J].科技信息（学术研究），2008（04）.