CFG桩施工中使用长螺旋钻存在问题的刨析

胡德虎

摘要：通过工程实例，介绍了长螺旋钻孔在CFG桩施工中存在的由于钻门打不开而造成堵管或爆管，憋钻和卡钻，断桩、缩径和桩身缺陷等事故及采取的防治措施。

关键词：长螺旋钻孔桩 CFG桩 钻门

CFG桩经过十多年的研究和推广应用已在我国的北京等十多个省市自治区的工业与民用建筑的地基处理中得到广泛应用。CFG桩有多种施工方法，其中长螺旋钻孔灌注成桩施工方法与沉管灌注成桩、泥浆护壁钻孔灌注成桩等其它方法相比，具有施工噪声低、无泥浆污染、符合环保要求、设备行走灵活、成桩速度快、地层实用性强、经济效益好等优点，是一种很有发展前途的施工方法。目前在北京等地区长螺旋钻孔灌注成桩法得到了广泛的应用。

长螺旋钻孔灌注成桩也称长螺旋泵压混合料成桩，首先用长螺旋钻孔到达预定深度，然后提升钻杆。同时用高压泵将桩体混合料通过高压管路的长螺旋钻杆的内管压到孔内成桩。大量实践证明，CFG桩复合地基设计，就承载力而言不会有太大的问题，而可能出现问题的往往是CFG桩的施工。本文就长螺旋钻孔灌注成桩在实际施工中遇到的一些技术和成桩质量问题进行讨论并探讨防治措施。

1. 长螺旋钻孔到达设计孔深后钻门打不开，造成堵管和爆管

长螺旋钻孔钻头两边设计有2个抛物线型钻门。在施工过程中两钻门关闭防止钻屑进入钻杆内造成钻杆堵塞。当泵砼时两钻门打开，由此将砼灌入孔内。

钻门打不开的原因：一是所用钻头钻门本身卡死或因机械损坏等造成，因此，每次施钻前应检查钻门是否卡死；二是由于所钻地层为胶结性强、富含水的塑性粘土层，在钻进过程中出现泥包钻头现象，因此将两钻门包死，在钻到预定孔深后泵砼时钻门打不开。在北京上地佳园住宅小区9号楼cFG桩施工中就出现了这种情况。其地层情况见表1。

由表1可见，在③一。层和接近孔底的④一，层均为饱和可塑粘土，实践证明钻进此类地层时易出现泥包钻头现象使钻门打不开。

最初我们是将已钻到孔底的钻具全部提出孔外，将包裹在钻头上的泥清除后再下钻到孔底开始提钻泵砼，此法虽然解决了成孔施工，但2次下钻不仅降低了施工效率，同时也易使孔径超差造成不必要的浪费。后来采用了钻具回转泵砼法，就是在泵砼的同时使钻具在提拉的正向回转，使挤压在钻门的泥松动或脱落，从而在压力砼作用下将钻门打开，当钻门打开后停止钻具回转。采用此种方法效果较好。成桩后的桩经测试完全符合设计要求。

另外一种情况是所钻地层为饱和砂层，在提钻过程中坍塌而堵死钻门。遇到此种地层采用底开门钻头。所谓底开门钻头就是钻门在砼挤压下其底门及钻尖一同向下开起。与侧开门钻头相比，此种钻头的特点就是开门在钻头的底部，避免了侧向挤压钻门使之打不开。采用此种钻头在北京朝阳区辛庄工地取得了较好效果。开始采用侧开门钻头每天成桩3根，爆胶管2根，成桩困难，改用底开门钻头后避免了因钻门打不开的堵管现象，每天成桩80根。

2. 憋钻和卡钻

长螺旋钻孔施工中的憋钻就是在钻进过程中钻杆突然自动停止回转，严重时会烧毁动力电机。造成憋钻的主要原因是施钻过程中钻具下放速度过快，致使钻出的钻屑来不及带出孔外而挤压在钻杆与孔壁之间，严重时就造成卡钻事故。所谓卡钻就是当憋钻后原钻具拉不起来，如若强拉就会造成钻机其它部位受损，如液压支腿损坏或主卷扬钢丝绳拉断等。实践表明，憋钻在任何地层施钻时都会发生，而卡钻多在硬一些含砂砾的地层中发生。如果出现憋钻，立即关掉回转动力电源，将钻具用最低提升速度提起后重新施钻即可。如果出现了卡钻，首先应将钻机塔下大梁用机枕木垫好，再用最低提速提拉钻具，必要时使用其它起重机械帮助提升。

处理事故是很麻烦的事，着手于事故的预防就显得尤为重要，施钻前组织施工人员熟悉所施钻地层情况，制定合理的施工方案，在施钻过程中根据地层变化和动力头工作电流值对钻压、转速和钻进速度进行合理调整，采用间歇式钻进方法，即钻进～空转一钻进，钻进至设计深度后空转30～60 s，待电流稳定后停钻，以避免憋钻和卡钻事故。

3. 断桩、缩径和桩身缺陷

长螺旋灌注桩在成桩后施工中会出现断桩、缩径和桩身缺陷等质量问题，大量的施工实践证明：在饱和软土中成桩易出现缩径和断桩；在饱和砂层中成桩易出现断桩。

在饱和软土中长螺旋灌注成桩造成缩径和断桩的原因是在连打作业中如泵送砼时压力过大，已打邻桩被挤压造成缩径或断桩，在饱和砂层中出现断桩的现象是由于桩机提升钻杆线速度太快，泵砼量与钻杆提升速度不匹配，在钻杆提升过程中钻孔内产生负压，使孔壁塌陷造成断桩。无论在任何地层中，长螺旋灌注成桩钻杆提升速度与泵砼量不匹配，都会出现断桩和桩身缺陷，特别是在饱和的砂层和易塌陷的杂土层更为严重。为此在施工中应确保砼灌注的连续性。钻杆提升速度为1.8～2.5 m／min，保证钻头在砼里埋深始终控制在1m以上，保证带压提钻，充盈系数控制在1.3～1.5之间。

提钻速度与砼泵送量的关系可根据下式计算：

式中：v1 ——砼实际输送量，m3／min； v——钻杆提拔速度，m/min； a——桩体充盈系数；D——桩径，m。

在施工中还遇到这样的问题：就是在桩的保护桩或保护桩以下产生桩身夹砂、空心或“萝卜心”，浅的几十厘米，深的1m多。例如我们在北京通县某工地施工中有1／3的桩出现此类现象。造成这类桩身缺陷的主要原因是因为在桩上部灌注时提钻速度过快，钻头没有埋在砼里，致使在钻头提拔过程中桩身在钻门两边为砼而两边为砂，流动的砼包了砂造成夹砂桩；另一种情况是灌注过程中地层没有塌陷而是钻门出来的砼将浮灰(上部离析砼)包裹成“萝卜心”桩。因此在施工中确保砼灌注的连续性是至关重要的。

4 . 结语

通过在北京上地佳园、通县等工地的施工实践，从中认识到了长螺旋钻孔存在问题与成桩质量有直接关系，施工中由于操作不当和对地层了解不够或钻具采用不当都会影响桩的质量或在施工中出现事故。从中总结了一些经验，为今后长螺旋钻孑L灌注成桩在CFG桩施工中出现类似的问题采取相应的处理措施提供了有效的依据。