钻孔灌注桩施工质量事故分析

张国永

摘要：文章叙述了钻孔灌注桩施工中常易发生的一些质量事故，并作了简要的分析和总结，以供施工参考。

关键词：钻孔灌注桩；钻孔灌注桩事故；施工质量；施工事故

中图分类号：TU443

文献标识码：A

文章编号：1009-2374(2009)04-0037-02

一、钻孔灌注桩事故原因分析

钻孔灌注桩事故：一是发生在施工(钻孔、灌注砼)过程中；二是成桩后试验检测发现缺陷桩(离析、蜂窝、孔洞、夹泥)、断桩(全断面夹泥、孔洞)。在施工过程中发生的事故是多种多样的，分析其原因，除地质条件、施工技术水平外，主要是施工准备工作没有做好，因为准备工作的好坏，直接影响钻孔灌注桩的成败。

(一)钻孔施工中的事故

桥梁工程中的地质条件比较复杂，对不同的地质应选择相应的钻机。对第四纪河床冲击层(砂土、黏性土、黄土、淤泥)，一般采用回旋钻机；对坡积层。河床砂砾石层一般采用冲击(或冲抓)钻机；对复杂的地质条件(砂砾石胶结坚硬)，含大块孤石的砂土层互层，采用冲击钻与回旋钻配合钻孔，或采用地质岩芯钻机。

钻孔过程中的停钻事故，通常是选用的钻机不适应复杂的地层所致：(1)某大桥河床上层为淤积土及细砂层，下层为砂砾石层，且胶结坚硬，进场的工程潜水钻机(回旋钻)，钻进淤积土、细砂层后，对胶结坚硬的砂砾石层钻进困难。每班8h只能钻进20－30cm，遇到大块孤石，回旋钻更是无能为力，导致停钻。停钻一个月后，才引进冲击钻机配合冲抓锥进行钻孔，但钻进速度很慢，经常损坏钻头、修补，每班进尺不超过1m。(2)在河床砂砾石地层中采用冲抓钻钻孔时，虽然锥抓出比钻孔半径大的孤石，但大孤石不一定正处于孔中心位置，有时大孤石一部分嵌在孔壁内，冲抓钻就无能为力了。只能改用十字头冲击锥将大孤石打碎，再用冲抓锥钻。

采用冲击、冲抓锥钻孔常见的事故及处理办法有：(1)在冲抓锥钻孔过程中，当砂卵石、碎石掉进冲抓锥身内，将内外套或滑轮卡住，使锥头不能闭合、张开而停钻，修理抓锥头继续钻孔。(2)用冲击锥抓冲孔时，由于钢丝绳断裂、冲击锥头掉进孔底，如没有塌孔，用铁钩进行打捞，更换钢丝绳后，再进行冲击钻孔。(3)在冲孔过程中，当发生塌孔时，泥土将锥头掩埋，不能提升锥头，如果塌孔不严重，先用高压射水法将孔内泥浆冲出，或用清水循环将泥浆抽出，再用钢丝绳起吊锥头，可以继续进行冲击钻孔。

(二)灌注水下砼施工中的事故

灌注水下砼是钻孔灌注桩施工中的关键工序，必须做好灌注砼前的准备工作；灌注水下砼要求必须连续、迅速在砼初凝之前的限定时间内一次灌成。

在灌注砼的过程中发生停灌，造成“缺陷桩”、“断桩”事故的原因有：

1．孔底沉淤厚度大。(1)在施工中，由于缺少清淤设备，特别是采用冲击(抓)钻机成孔，经常发生清孔不彻底，沉淤厚度大于允许值。某大桥钻孔灌注桩为摩擦嵌岩桩(承受桩底反力)，桩长16m，桩径1.5m，沉淤厚度最大达70cm，成桩后经超声波检测不合格，需进行加固处理。

(2)如果清孔不彻底(未用清水换泥浆循环)，不公沉淤厚度大，而且钻孔内泥浆太稠，在灌注砼时，展管外的反压力增大，当导管偏离中心靠了孔壁一侧，灌注的砼上翻过程中可能有稠泥浆卷入砼中，造成夹泥层，发生“缺陷桩”或“断桩”事故。(3)孔底沉淤厚度太厚(>20cm)，在灌注第一盘1：2的水泥砂浆时，由于泥浆反压力大，泥浆卷放砂浆，孔底灌注砼质量差。对摩擦嵌岩桩将导致“缺陷桩”事故。

2．导管不能“封口”(闭气)。

3．导管漏水。

4．导管人砼的深度问题。在砼灌注过程中，应定时测量孔内砼顶面高程，以控制导管在砼中的埋深，一般要求导管埋深2～6m，对于长桩(>30m)，在灌注桩的下部时，导管埋深大些(4～5m，不超过6m)，还要考虑到起吊能力；在灌注桩的上部时，逐渐减小埋管深度，但埋深不得小于2m。

(1)导管埋深过大问题。当导管埋深过大(>6m)，达到8～10米，导管提升困难，甚至不能提升导管(导管外埋深的砼将导管卡死)，导致砼停灌(断桩)事故。某大桥钻孔灌注桩长49m，在灌注桩的下部(约30m)时，砼灌注很顺利，由于施工技术人员思想麻痹，擅离工作岗位(无人测量导管深度)，当导管埋深约9m，现场只有5吨电动葫芦不能起吊导管(备用的16吨汽车吊不能进场)。待手忙脚乱想法仍不能提升导管，耽误灌注砼半个小时后，工人继续灌注砼至导管埋深约14米时，部分砼已发生初凝或终凝，不得不停灌，导至断桩事故。采用旋喷防渗帷幕桩，人工开挖至断桩部位，浆水抽干，人工浇筑砼，振动器捣密实，完成接桩。

(2)导管埋深过小问题。在灌注砼过程中，砼灌注不顺畅，当砼充满导管和漏斗而不能灌注时，需要提升导管，并将导管上下蠕动，砼才能灌入(孔口能水)，有时不小心将导管提升过大，使导管埋深小于2米，如果导管倾斜，孔内砼面以上的泥浆水可能反压或卷入砼中，形成夹泥层，导致“缺陷桩”的质量事故。

(3)导管提高砼表面问题。某特大桥采用冲击钻成孔，在灌注砼3米深时，由于灌注砼不顺畅，在提升导管时不小心，将导管提升砼表面，导致砼停灌，提出钢筋笼，重新冲击已灌砼(3米深)至桩底，再灌注砼成桩。

5．钢筋笼上浮问题。在灌注砼时(通常砼灌注不久)，有时会发生钢筋笼上浮现象，有两种情况：(1)由于导管不居中或导管倾斜，法兰盘或吊导管的钢丝绳没有扎好，挂住钢筋笼，当提升导管时把钢筋笼提起。此时，可将导管下落一点，晃动导管，并将导管移向中心位置，使挂住的钢筋笼脱开，继续灌注砼。(2)对于摩擦嵌岩桩，由于桩长较短(<20米)，灌注的砼向上翻时将钢筋笼浮起。当发生钢筋笼上浮时，应暂停灌注砼，将导管提升一段距离，减小导管埋人深度以减小砼上翻的浮力。某大桥河床地质为砂砾石地层，钻孔灌注桩的桩长16米，钢筋笼长度为14.5米，当砼灌注深度大于2米时，钢筋笼发生上浮，施工人员临时想在钢筋笼顶端焊接钢梁，企图增加反压力，再重新用冲击钻钻孔。在施工中为防止钢筋笼上浮，可以采取以下措施：1)在钢筋笼下端坠些大块石加重；2)在钢筋笼上端(桩头处)固定加重；3)在灌注砼时，当砼面接近钢筋笼底端，而导管埋深又较大(>3米)，可以将导管提升，使导管埋深在1.5～2米，以减小砼上翻时的上浮力。

6．砼的配合比及运输问题。钻孔灌注桩大多数是在水下进行砼灌注，砼配合比要求有良好的级配，水灰比大(塌落度18～22cm)，砂率高，水泥用量多，保证灌注的砼有良好的和易性，足够的流动性。

某大桥在灌注砼时，没有按设计配合比拌和砼，进场的粗骨料级配很差，粗骨料未按0.5～2cm、2～4cm分级，混合料以3～4cm为主(约占80％)，且超粒径(>5cm)较多(>5％)，砼拌和料采用机动小翻斗运输，河床砂石路不平，

使砼离析严重，造成砼灌注不顺畅，经常要提升导管并使导管上下蠕动，才能灌注砼。一旦离析的砼进入导管，由于粗骨料堆积在一起而堵塞导管，导致停灌断桩的严重事故。

7．灌注设备发生故障。灌注水下砼要求连续，快速在一定的时间内完成。在施工中，如果施工准备工作较差，机械设备不配套，完成率低，又无备用设备，有可能因机械设备发生故障，延误砼灌注时间而导致停灌事故，常常有以下几种：

(1)砼拌和机突然停转，又无备用拌和机及时代替，使砼拌和中断。某大桥准备2台拌和机，一台工作，一台备用，当开灌不久，工作的拌和机故障而停止砼拌和，启动备用拌和机2个小时，在第一台故障拌和机未抢修好时，第二台拌和机又发生故障，砼拌和停止，导致砼停灌事故。

(2)外线电路停电，又无备用发电机及时发电或者自备一台发电机而发生故障停电或者工地配电装置(盘)功率小，保险丝烧断造成断电，使砼拌和机、电动起吊设备停止工作。

(3)吊车、卷扬机、电动葫芦等起吊设备突然发生故障，不能起吊砼料罐，和提升导管，某特大桥灌注钻孔桩水下砼一个小时，汽车吊突然发生故障，抢修2小时也未修好，导致砼停灌，拔出钢筋笼，重新冲击已灌砼(2米)至桩底，再灌注砼成桩。

(4)起吊导管和砼料斗的钢丝绳断裂，工地现场又无备用的钢丝绳替换，导致砼停灌事故。

(5)砼运输设备损坏，如砼输送泵阻塞，或机动翻斗发生故障，又无备用的运输设备代替，导致砼停灌事故。

以上机械设备发生故障而停止工作，待抢修、排除故障后，已延误(中断)砼连续灌注的时间，当砼停灌超过2小时，砼已发生初凝或终凝，不能继续进行砼灌注而造成停灌事故。

8．断头桩及桩头砼不密实。水下灌注砼是依靠砼的灌注压力，从下到上自行灌满桩孔，使灌注的砼达到密实的质量要求。在灌注的砼接近桩头部位(<3米)时，由于“超灌压力”太小，发生断头桩或桩头砼不密实的质量问题。所谓“超灌压力”是指导管内外砼柱之间的压力差(砼漏斗高于桩头至灌注砼面的距离)，即导管内的砼柱高度与导管外砼面之间的高差引起的“压力差”，根据经验，桩头以上的超灌压力应不小于6米小柱，即导管顶进料漏斗应高于桩顶(或地面)3米，用吊车吊起砼罐进行灌注，才能保证桩头砼的质量(密实)。

当灌注的砼面接近桩头(<3米)时，因桩孔上部(导管外)泥浆增多，稠度增大，相应的反压力增大，如果超灌压力小，不能继续灌注砼，造成断头桩；或者灌注的砼面没有达到超灌高度(大于桩头设计高程的高度为0.2—0.4d，d为桩径)，由于部分泥浆混入，造成桩头砼不密实，强度低的质量事故。

发生“断头桩”或“桩头砼不密实”的质量事故，都需要进行开挖清理、凿除，采用人工立模浇筑砼“接桩”的处理方案，如果“接桩”在地下水位以上进行比较容易，如果处于地下水位以下接桩，由于抽(排)水问题将给人工接桩带来极大的困难。

二、结论

从以上钻孔灌注桩在施工过程中发生的质量事故原因，可以得出结论：

1．在施工中应遵循“严格工艺、精心施工，防检结合，以防为主”的原则。

2．做好钻孔灌注桩施工的准备工作，既有完善的施工方案，又有完备的应急措施。

3．施工中要保证机具设备完好，并有备用。

4．施工组织严密，要求人员配齐，分工明确，各尽其职；做到分工合作、统一指挥、紧张有序、忙而不乱；还要责任到人，奖罚兑现。

5．树立“质量第一”克服“麻痹大意”的思想，不断总结经验教训，提高施工技术水平，力争钻孔灌注桩的成功率达到100％。