桥梁钻孔桩施工常见问题成因及防治措施

范利民

（中交第三公路工程局第三分公司　湖南　岳阳　414314）

桥梁钻孔桩施工常见问题成因及防治措施

范利民

（中交第三公路工程局第三分公司湖南岳阳414314）

钻孔灌注桩成孔技术要求高，灌注砼施工过程工序环节，工艺复杂，工作量较大，并需在短时间内快速完成水下混凝土灌注施工，但是其施工极易受到人为因素的影响，稍有疏忽，就容易产生质量缺陷，导致病桩、断桩等问题，影响到整个桥梁质量，缩短其使用寿命。基于此，本文首先分析了桥梁钻孔桩施工常见问题及其成因，其后就其防治做了具体探讨。

桥梁；钻孔灌注桩；问题；措施

1　护筒周边冒水

陆上钻孔灌注施工时，出现护筒周边冒水的现象，甚至是引发护筒倾斜、移位或是地基下沉等问题，直接阻碍了施工的顺利进行。

1.1原因分析

①在进行护筒的埋设时，周边土不够密实；②护筒的内、外水位差过大；③钻头起落过程中，碰撞到了护筒。

1.2防治措施

在进行护筒埋设时，应在桩位和四周选择最佳含水量粘土进行分层夯实，埋设护筒时要按护筒大小人工开挖，不得使用挖掘机等机械设备，以免扰动护筒周围土体，确保护筒比地面高出30cm，或是比水面高出1.0～2.0m；在护筒适当高度进行开孔，确保护筒内有1.0～1.5m水头高度；在钻头起落过程中，需有效避免其碰撞护筒；发现护筒周边冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固；仍不奏效时采用粘土拌合水泥或生石灰分层填筑夯实。若护筒严重下沉或移位时，则应将护筒拔出并将孔位回填密实后重新安装护筒。

2　地表塌陷

钻孔桩施工过程中孔口周围地面大面积塌陷造成护筒移位、桩机倾斜甚至护筒坠落、桩机倾覆、人员伤亡的现象。该现象多见于地下岩溶发育地区。

2.1原因分析

由于地下岩溶发育，覆盖层为透水层，地表水下渗穿过覆盖层进入溶洞，将覆盖层细粒土携带一同进入溶洞，经过长期搬运覆盖层内将会产生大量空洞，造成覆盖层土质疏松，承载力、粘聚力均受到破坏或钻孔位于人工填土修筑的平台之上，填土未经充分压实。在此种情况下施工钻孔桩一旦钻至溶洞突发漏浆，土体失去泥浆支撑将会引起大范围的塌方及地表沉降。

2.2防治措施

钻孔桩施工平台一定要碾压密实，认真分析设计图纸，确定溶洞位置，在附近备足回填用片石、粘土、泥浆、回填用机械，一旦孔内浆面下降应迅速将钻头提出空口，立刻组织回填，如浆面下降速度过快来不及回填则用泥浆泵抽取备用泥浆进行补充，边补浆边回填，直至浆面不在下降。若设计上显示覆盖层较浅、溶洞较大可再开孔前打设长护筒，长护筒直径需大于桩径20cm，厚度不小于1cm，长度以接近岩面为宜。若桩长较长、覆盖层较厚打设长护筒较困难，可选择提前进行注浆，封堵大型溶洞。钻孔桩施工中一旦发生地表塌陷将引发重大安全事故，并且塌方后对周边地层产生扰动，增加后续桩基施工的难度。所以必须提前对设计图、现场进行仔细分析、调查做好充分准备，将问题消灭在萌芽状态。

3　钻孔

钻孔偏斜，导致成孔后，桩孔产生较大的垂直偏差、弯曲等问题。

3.1原因分析

①钻机在进行安装就位时，未能有效控制其稳定性，导致作业过程中，钻机不稳，钻杆弯曲；②地面软弱，或是软硬不够均匀；③土层呈现为斜状分布，或是土层内存在大块孤石、硬物，入岩后遇到“斜岩”（即同一水平面岩层软硬不一或岩层解理面不水平）。上述情形均易造成钻孔偏斜。

3.2防治措施

先将场地夯实平整，轨道枕木要均匀着地；对于回转钻机或旋挖钻机：安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于20mm；在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机；进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，钻速要打慢档；另外，安装导正装置也是防止孔斜的简单有效方法。钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土；如纠正无效，应于孔中局部回填粘土或片石至偏孔处0.5m以上，重新钻进。对于冲击钻机：安装钻机时要平整夯实好作业平台并在钻机下面垫设方木，加强钻机限位，发生偏孔后必须回填至偏空位置以上，在岩层发生偏孔后应及时向孔内抛填硬质片石进行纠偏，必要时可以回填高标号混凝土（回填至开始偏孔的位置，一般要在回填3d以后才可以开钻，否则混凝土强度未超过硬质岩层，起不到纠偏的效果。）或钢筋头，如果回填纠偏不起作用就要考虑在偏孔处用地质钻机钻孔安装炸药进行水下爆破，钻孔前一定要摸清偏孔方向，爆破的目的就是破除硬岩，使孔底本已发生倾斜的岩面回归水平甚至向反方向倾斜。爆破对处理偏孔效果较明显，但爆破时一定要控制好装药量避免炸塌孔壁带来不必要的麻烦。偏孔现象在钻孔桩施工中较为常见，越早发现越容易纠正，所以一旦发现偏孔应及时采取措施予以纠正。

4　缩孔

缩孔即局部孔径比设计桩径小。

4.1原因分析

钻孔时，因为钻锥磨损或是焊补不够及时，亦或地层内遭遇膨胀的软、粘土以及泥岩，以及遇到流塑状粘土地层均极易出现缩孔问题。

4.2防治措施

选取优质泥浆，减少失水量；成孔时，需加大泵量，快速成孔，确保成孔后一定的时间段内，孔壁能够形成泥皮，防止渗水、膨胀；或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用；适当加大钻头尺寸；缩短成孔至灌注之间的间隔时间。缩孔现象一般是在钻进过程及成孔后的时间段内缓慢产生的，因此要尽量缩短造孔及安装钢筋笼、导管的时间，搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，钢筋笼接长时要加快进度，尽可能缩短沉放时间。并且在安装钢筋笼之前必须严格检查孔径一旦出现缩孔，采用钻头上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。

5　导管堵塞

灌注混凝土的过程中，容易产生导管堵塞，问题虽小，但却会带来很大的麻烦，一旦导管堵塞将导致断桩，对此必须引起重视。

5.1原因分析

初灌时，隔水栓出现堵管问题；导管气密性不合格，在巨大压力下混凝土拌合物中的水泥浆从导管接口处挤出造成管内混凝土干涩、结块堵塞导管；由于混凝土的和易性、流动性未能够达标，导致离析现象的出现；混凝土的选用的中粗骨料粒径太大；因为机械故障，导致混凝土的浇筑不够连续，在导管内停留了过长的时间，导致堵管；由于导管进水，导致混凝土出现离析。

5.2防治措施

隔水栓直径必须和导管的内径匹配，并具备优良的隔水性能，保证顺利排出；在混凝土的灌注过程中，必须有效控制混凝土的搅拌时间以及坍落度；确保水下混凝土和易性良好、配合比科学，通常坍落度需控制在180～220mm，粗骨料最大粒径需不超过导管内径1/6～1/8、钢筋笼主筋最小净距1/4，同时不超过40mm；为了实现混凝土和易性的有效改善，减缓混凝土凝结，可适当使用外加剂；导管连接处必须具有良好的密封性，可通过设置橡胶垫圈实现，同时在使用导管前，需开展水密承压、接头抗拉的试验，不得利用气压进行试压；水密试验水压需大于孔内净水压力1.3倍；混凝土浇筑时，导管顶口需布设排气孔，防止导管内存在高压气塞；在施工时，应加强混凝土的调度保证供应及时，缩短两车混凝土间隔时间。在孔桩灌注现场必须要有技术人员对混凝土和易性及坍落度进行控制，由于长距离运输混凝土可能会发生离析、泌水，尤其在夏天气温较高混凝土坍落度经时损失较严重，因此每车混凝土灌注前必须做坍落度试验并目测其和易性，一旦发现混凝土有离析、坍落度不符合要求必须禁止使用，否则堵塞导管后果不堪设想。现场人员要对机械设备进行实时监控，保证机械正常运转，防止出现机械事故，必要时启用备用机械设备。

6　钢筋笼上浮

进行混凝土浇灌时，容易出现钢筋笼整体上浮的问题。

6.1原因分析

钢筋笼的初始放置位置太高、混凝土的流动性太小、导管埋置深度太大，导致钢筋笼被混凝土拖顶上升；当混凝土灌至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时，由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼的上浮；因为混凝土灌注超过了钢筋笼底口，而导管的埋深较大，上层的混凝土由于浇注时间太长，已经接近初凝，其表面存在硬壳，而混凝土和钢筋笼具备一定握裹力，这时导管底端未能够及时地提至钢筋笼的底部以上，而混凝土由导管中流出以后，会以一定速度向上顶升，这也就带动了钢筋笼的上升。

6.2防治措施

精确测量护筒顶高程，准确计算吊环长度，钢筋笼初始位置定位准确，并与孔口固定牢固；在保证灌注质量的情况下，加快混凝土的灌注，使得灌注时间得到有效缩短，或是可以采取掺外加剂的方法，使得混凝土顶层在进入钢筋笼时，其流动性依旧较好；在桩长较短、钢筋笼重量较轻的情况下严格控制混凝土坍落度，最好在200～220mm之间，混凝土坍落度小是造成钢筋笼上浮最主要的原因；如果钢筋笼比桩长短，在混凝土接近了钢筋笼底口时，将导管埋深控制于1.5～2.0m，放缓混凝土的灌注速度，减小混凝土冲击力；灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土拌和物上升到骨架底口以上4m时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上方可以逐渐加快混凝土灌注速度；导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2～6m；在灌注过程中，应经常测探井孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深；若钢筋笼与桩长相等则可以在钢筋笼底口加焊十字撑，增大钢筋笼的上浮阻力，减弱钢筋笼的上浮趋势。若是出现钢筋笼上浮现象，必须立刻停止灌注，当查明原因并进行有效处理后，方可继续灌注混凝土。

7　断桩

间断桩指的是桩体的混凝土不连续，其中间存在泥浆等疏松体，或是被泥土填充。

7.1原因分析

导管的底端与孔底的间距太大（即导管“悬空”过大），泥浆将混凝土稀释，导致混凝土一直不凝固，混凝土桩体和基岩间被不凝固混凝土填充；由于地下水活动影响，或是导管的密封不良，导致泥浆浸入到混凝土中，水灰比大大增加，导致桩身的中段产生了混凝土的不凝体；在进行混凝土的浇注时，因为导管的提升速度太快，使得导管口露出了混凝土面，或者由于停电、待料时间太长，导致夹渣问题，桩身中的岩渣最终沉积成层，使得混凝土桩上、下被分开，以及混凝土和易性不好或导管气密性差造成导管堵塞导致灌筑中断的现象。

7.2防治措施

成孔后，需做好清孔工作，选择优质泥浆进行清孔，冲孔时间必须严格根据孔内的沉渣决定，清孔过程中泥浆比重由大变小缓慢进行，如果调浆过快容易造成孔内泥浆中石渣沉淀加快、清孔不彻底，造成灌桩时桩身混凝土夹渣甚至断桩；清孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定；灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确计算首次混凝土灌注量（“封底”混凝土用量）严格控制导管悬空，导管悬空宜控制在40～60cm，确保首次混凝土灌注下去后能够埋住导口1m以上；混凝土浇注过程中，应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程；严格控制混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求；在地下水丰富的地段，首先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土；灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水；确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据孔内混凝土的上升高度而定，导管埋深宜为4～6m，特别困难的情况下也不得小于2m，每次拆卸导管前必须测量孔内混凝土面高度、拆卸导管时要有专人记录、计算，切勿因测量、计算错误将导管拔出混凝土面以上。

8　结束语

随着国家大规模基础设施建设的推进以及技术标准的不断提高，钻孔灌注桩普遍得到采用，工程技术人员应在施工过程中对以上问题引起足够重视并加以防治，避免给建筑工程实体质量带来危害，以延长建筑物使用寿命，减少由此带来的不必要的建筑物维修费用，避免因工程质量问题产生的人民生命财产的损失。

U445.551

A

1673-0038（2015）43-0193-03

2015-10-9

范利民（1984-），男，助理工程师，本科，主要从事道路与桥梁工程建设工作。