钻孔灌注桩施工技术控制要点

吴健 蒯震宇

摘要：孔灌注桩具有施工工艺简单，适应性强等特点。在当前的公路和铁路桥梁工程施工中，钻孔灌注桩基础的应用越来越广泛。如何保证桩基础的施工质量，快速高效的进行桩基础施工，已越来越受到人们的重视。

关键词：桥梁桩基础 ， 钻孔灌注桩， 施工技术 ， 质量控制

1 施工工艺

钻孔灌注桩技术目前在我国桩基础施工中被普遍使用，而正循环回转钻孔方法以其成桩直径灵活、噪音小、洞壁摩阻力大、土质适用性强，对周围土层结构影响小等优点，在桩基础工程施工中得到越来越多的青睐。正循环回转钻孔的工作原理是：用泥浆泵把泥浆输进空心钻杆，从钻杆底部射出。泥浆在冷却钻头的同时带动钻渣悬浮上升，溢出流入孔外的泥浆溜槽，经过沉淀池沉淀净化，泥浆再循环使用。

正循环回钻适用于粘性土粉砂细中粗砂，含少量砾石、卵石（含泥量少于20%的土、软岩，孔径为80～250cm，孔深为30～100m，其优点是钻进与排渣同时连续进行，成孔速度较快，钻孔深度较大。

1.1 工艺流程

采用正循环回转钻孔成桩工艺：①桩位放样； ②埋设护筒； ③注泥浆； ④钻进取土； ⑤清孔； ⑥吊放钢筋笼； ⑦拼接导管； ⑧二次清孔； ⑨混凝土灌注； ⑩拔出护筒。（施工工艺流程图如下）

图2-1 钻孔灌注桩施工工艺流程图

2 常见问题预防及处理

2.1 坍孔

⑴ 造成原因：

①泥浆稠度小，护壁效果差，出现漏水；或护筒埋置较浅，周围封堵不密实；或护筒底部的粘土层厚度不足，护筒底部漏水等原因，造成泥浆水头高度不够，对孔壁压力减少。

②泥浆相对密度过小，致使水头对孔壁的压力较小。

⑵ 预防措施：

①在钻孔附近，不要设临时通行便道，禁止有大型设备作业。在陆地上埋置护筒时，应在底部夯填50cm厚的粘土，在护筒周围也要夯填粘土，并注意夯实，护筒周围要均匀回填，保证护筒稳固和防止地面水的渗入。

②水中振动沉入护筒时，应根据地质资料，将护筒沉穿淤泥及透水层，护筒之间的接头要密封好，防止漏水。

③应根据设计单位提供的地质勘探资料，根据地质情况的不同，选用适宜的泥浆比重、泥浆粘度及不同的钻进速度。

④钻孔时要连续作业，无特殊情况中途不得停钻。

⑶处理措施：

①如有轻微坍孔时，可采取增大泥浆比重、提高泥浆水位的措施，保证水头压力。

②坍孔部位不深时，可改用深埋护筒，将护筒周围回填、夯实，重新钻孔。

③若发生严重坍孔，应马上退出钻机。重新用粘土回填，待回填土密实后重新钻孔。

2.2 扩孔和缩孔

⑴ 扩孔比较多见，一般表现局部的孔径过大。在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大，易于出现扩孔。扩孔发生原因与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。

⑵ 缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提外鸣叫的迹象。缩孔原因有两种，一种是钻锥焊补不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔，另一种是由于地层中有软塑土，俗称橡皮土，遇水膨胀后使孔径缩小。各种钻孔方法均可能发生缩孔。为防止缩孔，前者要及时修补磨损的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进，并复钻二三次，或者使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使发生缩孔部位达到设计要求为止。对于有缩孔现象的孔位，钢筋笼就位后须立即灌注，以免桩身缩径或露筋。

2.3 埋钻和糊钻

糊钻和埋钻常出现于正反循环回转钻进中，糊钻的特征是在细粒土层中钻进时进尺缓慢，甚至不进尺出现憋泵现象。预防和处理办法，对正反循环回转钻，可清除泥包，调节泥浆的相对密度和粘度，适当增大泵量和向孔内投入适量砂石解决泥包糊钻。选用刮板齿小、出浆口大的钻锥。严重糊钻，应停钻，清除钻渣。对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算。

2.4钻孔漏浆

⑴ 漏浆原因

①护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。

②护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。

③水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。

⑵ 处理办法：护筒漏浆，应按前述有关护筒制作与埋设的规范规定办理。如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉絮堵塞，封闭接缝。如漏水嚴重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。

2.5 导管进水

⑴主要原因

①首批砼储量不足或虽储量够，但导管底口距孔底间距过大，砼下落后不能埋没导管底口，以至泥水从底口进入。

②导管接头不密封，接头间橡皮垫被高压气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。

③导管提升过猛，或测深出错，管底口超出砼面，底口涌入泥水。

⑵预防和处理方法

①引起的导管进水，应立即将导管提出，将散落在孔底的砼拌和物利用旋挖筒或泥浆泵清出。不得已时，将钢筋笼提出采取复钻清除，然后重新实施水下砼灌注。

② 、③引起的导管进水，视具体情况，拔换导管下新管，或用原导管插入续灌，但灌注前应将导管内的水和沉渣用吸泥和抽水的方法吸干。若采取续灌，续灌砼配合比应增加水泥量，提高稠度后灌入导管内，在灌入前将导管进行小幅度抖动或挂振捣器予以振动片刻，使原混凝土损失的流动性得以弥补。以后灌注的砼可恢复正常的配合比。

2.6卡管

⑴ 剪球时卡管

原因有：一是剪球制作不合理，塞球直径与导管直径差别太小；一是剪球前砂浆或细石料渗入导管与球壁之间造成堵塞。

处理方法：主要采用比漏斗长2m左右，Φ20～25mm的钢筋捅塞球，使砼下落；或利用机械振动使混凝土下落。

⑵ 混凝土本身的原因：

主要是砼塌落度过小、流动性差、夹有大颗粒骨料、拌和不均匀，以及运输中产生离析导管漏水、导管接缝漏水、雨天运送混凝土未加遮盖等致使混凝土中水泥被冲走，粗骨料集中而造成导管堵塞。

首批混凝土的要求：灌注的第一斗混凝土塌落度以控制在水下混凝土塌落度规范要求的高限为宜，为确保剪球顺利，首先要对高性能混凝土的坍落度、泌水率、含气量等进行检测，混凝土的工作性达到要求时方可进行灌注。

处理方法：采用长Ф25mm以上的长钢筋或钢管冲捣管内混凝土，用吊绳抖动导管，用重锤敲击导管表面等。如混凝土仍不能下落，则视事情（经济比选），考虑是否按照“二次砍球法”处理。

2.7灌注混凝土时坍孔

在灌注过程中，如发现井孔护筒内水（泥浆）位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，应怀疑是塌孔征象，可用测探锥探测。

塌孔原因：护筒底角漏水，孔内水位降低；护筒周围堆放重物或机械振动；清孔后未及时浇注砼，放置时间过长。

预防措施：灌注混凝土时禁止大型设备在附近作业，若浇注工作准备工作不充分，暂时不要清孔，情况合格后及时浇注砼。

发生塌孔后，应查明原因，采取相应措施，如保持水头或加大水头、移开重物或机械振动等。然后用吸泥机吸出塌入孔中的泥土。若不继续塌孔，可恢复正常灌注；若塌孔仍不停止，塌孔部位较深，宜将导管拔出，将混凝土钻开抓出，保存孔位，回填沙砾黏土，日后重新钻孔成桩。

2.8埋管

浇筑过程中，发生埋管有两种可能：

①笼制作质量差，部分钢筋脱离主筋后插入导管吊环（此情况一般会浮笼）。处理方法：转动导管，使导管和钢筋分离并居钻孔中心，再继续浇筑。

②导管埋深过大或混凝土初凝造成导管内外摩檫力增大。

预防：严格控制导管埋深（不得大于6m且不小于2m），活动导管，防止砼初凝。

处理方法：查明原因，尽可能增大拔力、正反摇动、拔起导管（但要防止拔漏导管）。

以增加骨架在导管口以下的埋置深度，从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。

3 结 论

灌注桩属于隐蔽基础工程，影响灌注桩施工质量的因素多且复杂，对其施工过程每一环节都必须要严格要求，充分详尽考虑各种影响因素，如地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制、灌注质量等，从旋挖钻机开钻直到水下混凝土浇筑前，孔壁的稳定始终决定着能否成桩，控制好泥浆质量、保证孔壁、孔口不坍塌是其中关键工序。整个桩基础的质量控制，就是在孔壁稳定、顺利成桩的情况下保证桩身不偏位，保证水下混凝土的灌注质量。对成品桩的质量检测主要从桩身偏位、钢筋笼偏位、混凝土强度、单桩承载能力等几个方面全面进行检测判定。

参考文献（References）：

⑴陈唯一，林荫岳等编著.客运专线铁路桥涵工程施工技术指南（TZ213—2005）[M].北京：中国铁道出版社，2005.

⑵张宇宁，常乃超等编著.铁路混凝土工程施工技术指南（TZ210—2005）[M].北京：中国铁道出版社，2006.

⑶陈唯一，盛黎明等编著.客运专线铁桥涵工程施工施工质量验收暂行标准（TZ210—2005）[M].北京：中国铁道出版社，2006.

作者简介：吳健 男 （1979-09-01）汉 江苏海门 东南大学毕业 本科学历 土木工程（道路与桥梁方向）

地址：江苏海门市宏日阳光水岸6幢1506室