钻孔桩施工中常见问题的预防及处理

■张占国，王志强 ■中交第四公路工程局有限公司，天津 301700

钻孔桩是在泥浆护壁条件下，利用机械钻进形成桩孔，采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。钻孔桩基础无论在公路、铁路、水利水电、市政等大型建设，还是在各类房屋及民用建筑中都应用广泛。钻孔、灌注混凝土都是在水下进行，工程质量只能通过科学的过程控制和完工后的仪器检测来确认。如何预防和避免在钻孔过程中和水下混凝土灌注过程中发生不符合规范要求的现象，对施工过程中出现的问题如何合理的处理以保证工程的质量和进度是需要根据现场地质等实际情况具体分析解决。根据广南项目的地质特性和近年来在现场实践经验，认为在钻孔桩施工过程中主要有以下几类问题。

1 钻孔过程中出现的相关问题及处理

1.1 孔位偏斜

原因分析:桩架不稳、钻杆导架不垂直;土层软硬不匀，致使钻头受力不均;钻孔中遇有较大孤石、探头石。预防及处理措施:(1)对于冲击钻及回旋钻，由于桩架不稳、钻杆导架不垂直引起的偏斜孔，应先移开钻机，检查、纠正桩架，使之垂直安置稳固，并对导架进行水平与垂直校正和对钻孔设备加以检修;加固施工范围内的地基或加大钻机的支撑面积。对于旋挖钻机在钻机过程中应时刻注意对中及垂直度仪表显示，及时纠偏。(2)由于土层软硬不匀，致使钻头受力不均而引起的偏斜孔，应先分析清楚岩层的走向，采用适当的回填材料(回填材料一般为片石或砼块等)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。(3)如有较大孤石、探头石，冲击钻施工时应低速将石打碎。倾斜基岩时，可用混凝土填平，待其凝固后再钻。偏斜过大时，填入片石或砼块等重新钻进，控制钻速。对于用回旋钻及旋挖钻施工时可用混凝土填平，待其凝固后再钻。也可以换用小一号的带合金刀片钻头将大孤石钻穿后，继续用原钻头钻进。

1.2 护筒失稳或下沉

原因分析:由于护筒背后回填土质量不好受地面水流的浸泡等因素引起的护筒失去稳定、下沉。预防及处理措施:

出现护筒下沉应立即停止钻孔，将钻机移开，将地面流水牵引出一定范围，在原地面上填一层黏土使地面干燥、不渗漏，而后重新安装护筒(作好护筒背后填筑)，钻机重新定位恢复钻孔施工。

1.3 扩孔及缩孔

(1)扩孔原因分析:是因孔壁坍塌或钻机摆过大所致。预防及处理措施:对于容易发生孔壁坍塌(特别是特殊地层地质处如细砂及粉细砂)的孔桩，应加大泥浆的粘度，控制钻机的速度。在钻进中注意钻机的稳定，需经常加固钻机的撑件，控制其摆动幅度。

(2)缩孔原因分析:是因在饱和性粘土、细砂、粉细砂、淤泥质黏土特别是IL ＞1.0 处于流塑性状态的土层中含水高、塑性大，钻头经过后钻孔壁回缩，地层中有软塑土，遇水膨胀后使孔径缩小。预防及处理措施:在软塑地层采用失水率小的优质泥浆护壁;加大泥浆的粘度，降低钻机的钻速。已发生缩孔时，宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径，或在导正器外侧焊接一定数量的合金叶片进行旋转清理的办法。

1.4 进尺缓慢或难以钻进

原因分析:由于未有效控制行程、泥浆比重、根据现场地质情况选型钻机，在施工中会出现进尺缓慢或难以钻进。预防和处理办法:应根据不同的地层地质变化钻机的行程，加大泥浆循环清碴的力度，在确保孔壁安全的情况下减少泥浆的比重。对于个别岩石强度高而原先采用空心钻、进尺缓慢、机械损耗严重的应立即回填后更换十字实心钻。

2 水下混凝土灌注中出现问题及处理

2.1 沉碴厚度超标

原因分析:清孔用泥浆含砂率、胶体率、比重、粘度全部或部分超出规范要求时沉碴厚度将超标。预防及处理措施:控制钻进中及清孔后泥浆比重、粘度、含沙率、胶体率等满足规范要求，并进行二次清孔。在灌注首封砼前必须先对孔内沉碴进行测量，如果沉碴厚度超出规范要求，应重新清孔直至沉碴厚度符合要求时方可开始灌注。

2.2 导管进水(俗称砼洗澡)

原因分析:首封砼量不足，或虽然砼储量已够，但导管底口距孔底的间距太大，砼下落后导管无埋深，以至泥浆水从导管底口进入导管;导管提升过猛过高，或测绳测深出现差错，导管底口超出原砼面，底口涌入泥水;导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开或焊缝破裂，水从接头或焊缝流入。预防措施:在砼灌注前应根据灌注孔桩直径、导管直径及长度，计算首封砼的最少方量，加工不小于首封方量要求的料斗;每套新进场导管，应对导管进行气密性试验，合格后方可使用，每节导管在安装时应加橡皮圈防水;在砼灌注过程中应随时控制导管的埋深，应采用测绳砼提升面结合孔内已灌注砼方量反算砼提升面二者双控的办法提拔导管，当二者基本一致时方可提拔导管，出入较大的要查明原因确保导管具有一定的埋深后再提拔导管。处理措施:(1)若是上述第一种原因引起的，应立即将导管提出，将散落在孔底的砼拌和物通过泥砂泵吸出或者用空气吸泥机吸出，不得已时需将钢筋笼提出采取复钻清除，然后重新下放钢筋骨架、导管并投入足够储量的首封砼，重新灌注。(2)若是上述第二种原因引起的，在确认导管已拔出砼面后，应立即将导管提出，及时拔出钢筋笼。对于砼已经初凝钢筋笼无法拔出的，可采用潜水员潜水，将砼面以上的钢筋水下切割提出，重新就位钻机冲击。出现这种情况应及时果断，争取在砼达到很高的强度前处理完毕，将减少处理的费用和时间。

2.3 钢筋笼上浮

原因分析:由于砼流动性能差、初凝时间短、灌注砼速度过快、设计为半孔钢筋笼等容易产生在灌注过程中钢筋笼上浮。预防及处理措施:控制砼的流动性;延长初凝时间;适当减少钢筋笼下端的箍筋数量，可以减少砼向上的顶托力;钢筋笼上端焊固在护筒上，可以承受部分顶托力;在孔底设置直径不小于主筋的1～2 道加强环形筋，并以适当数量的牵引筋牢固地焊接于钢筋笼底部;灌注时特别是半孔钢筋笼时控制灌注速度。

2.4 断桩

原因分析:由于灌注中提升导管失误、混凝土供应中断(下雨、停电、机械故障、砼供应不及时等)或导管漏水等原因导致导管中已灌注的混凝土与导管的混凝土隔断，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，应立即停止砼的灌注，尽快提拔导管和钢筋笼，尽量将损失降到最小。

3 成桩后的质量缺陷处理

(1)混凝土灌注终孔收方时控制失误而导致未灌注至设计标高以上或由于砼裹浆导致设计桩顶标高及以下砼松散，而需将桩顶松散砼凿除后桩长小于设计要求:基坑开挖后进行钻孔桩的接长。接长施工前，先清理干净桩顶浮碴和松散混凝土，后凿除至全断面露出新鲜骨料为准，将顶面凿修平整。灌注接桩前应将混凝土表面杂物及积水清理干净，采用高一等级标号的砼灌注至设计位置。由于桩顶处受力很大，在桩基灌注砼收方时尽量确保超设计灌注一定高度的砼，以免在桩顶处需接桩处理。

(2)由于灌注过程中，发生的孔壁局部坍塌的杂物等侵入混凝土、混凝土和易性差等因素在桩体形成夹层导致钻孔桩混凝土不连续。对于此类问题，当桩基直径较大(大于等于3.0m)，可采用桩底部压浆或者高压注浆方法处理。钻孔时必须确保进出孔通视。

(3)对于夹层严重的，经技术及经济分析比较后，采取补救处理难度大、费用高的应重新就位钻机冲击，以免留下质量隐患和延误工期。

4 结束语

纵前所述，由于钻孔桩都是在水下进行，施工中不确定因素和影响很多，出现问题较地面上施工频繁，难度也较大，无论采取何种处理办法都将对工程的质量、进度和施工单位的效益产生影响。所以，关键是过程控制，即在钻孔桩施工过程中必须做到每道工序严格按照规范操作，责任明确。对出现的问题要弄清楚原因并及时处理到位，对有可能出现的问题要有全面的预防措施和方案，尽量减少在钻孔桩施工过程中事故的发生。