公路桥梁钻孔灌注桩塌孔斜孔成因分析及防治措施

(南平高速建设有限公司，南平353000)

公路桥梁钻孔灌注桩塌孔斜孔成因分析及防治措施

■李靖

(南平高速建设有限公司，南平353000)

本文以建阳水吉大桥为工程实例，分析了公路桥梁钻孔灌注桩施工中出现的塌孔斜孔成因，并提出预防措施和解决方法，为类似问题处理提供借鉴。

公路桥梁钻孔桩处理对策防治措施

0 引言

钻孔灌注桩是指采用不同的钻孔方法，在土体中形成一定直径的井径，达到设计标高后，将钢筋骨架(笼)吊入井孔中，灌注混凝土形成的桩基础，是当前桥梁施工中被广泛采用桩基形式。它可以穿越各种土质复杂或软硬变化较大的土层(如各类黏性土、砂土、碎砾石土、风化岩及多夹层的岩层)对地基进行加固处理,具有承载力适应范围广、施工机具简单、施工安全性好等诸多优点。同时钻孔灌注桩也存在着施工环节较多,技术要求高,工艺较复杂,人为因素的影响较大等劣势,稍有不慎则会导致至发生塌孔、斜孔和钢筋笼上浮偏位等质量通病，以致产生病桩、断桩等重大质量事故,危及桩基工程的安全。

1 工程概况及地质情况

宁德至武夷山高速公路水吉互通连接线的建阳市水吉大桥工程，桥长487m，宽度18m，设计速度60km/h。上部结构为预应力钢筋混凝土连续T梁，(16×30)m；最大桥高约15m，下部结构采用柱式墩，桩基础。基础设计全部采用钻孔灌注桩，桩径有150cm与180cm二种，共有孔桩39根，最长孔桩深40m。

桥区覆盖层为残坡积层(Qe1+d1)粘土，冲、洪积层(Qa1+p1)卵石土。下伏基岩为侏罗系上统遂宁组(J3s)泥岩、砂岩及蓬莱组(J3p)砂岩、泥岩。岩石受风化程度深，差异风化明显，剥蚀较严重，岩体较破碎，按岩体风化及破碎程度划分为强、中风化两层。

2 钻孔灌注桩塌斜孔成因分析

在钻孔灌注桩施工中常遇的通病有以下几点：(1)桩孔不圆，成梅花形，掏渣筒下入困难；(2)钻孔偏斜；(3)冲击钻被卡提不起来；(4)钻头脱落；(5)孔壁坍塌；(6)吊脚桩；(7)流砂(冲孔时大量流砂涌塞孔底)。在施工过程中，对于在水中桩施工，塌孔和斜孔现象经常出现，这直接影响钻孔灌注桩质量。

2.1 塌孔

塌孔是在成孔过程中孔壁出现局部坍落的现象。在钻孔过程中，如果发现钻孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，就表示有孔壁塌陷迹象。此时，出渣量显著增加却不见钻头进尺，随之钻孔负荷显著增加，泥浆泵压力突然上升，极易造成憋泵。所以一旦塌孔，钻孔便无法正常进行，由此易造成掉钻、埋钻事故。

2.1.1 塌孔成因

塌孔原因主要有：

(1)在有砂卵石、卵石或流塑淤泥质土夹层中成孔，这些土层不能直立而塌落。(2)土质松散，泥浆相对密度不够，泥浆护壁不好，使孔壁未形成坚实的泥皮状态。(3)松软地质层钻进过快或回转速度过快，空钻时间过长，或冲程太大。(4)护筒埋置过浅，周围未用粘土紧密填封，下端护筒孔口漏水、或孔口长期浸泡松软。(5)成孔后没有及时浇筑混凝土，待灌时间过长或者下钢筋笼时挂破孔壁而造成桩孔坍塌。

2.1.2 主要防治措施

主要防治措施如下：

(1)采取有效措施消除不良地层的影响。对于杂填土地层，当杂填土比较薄时，可以直接挖除，再用钢护筒进行护壁；当杂填土比较厚时，可以通过调整钻探工艺来防止其塌孔。(2)重视护筒埋设环节，在松散易坍的土层中，护筒的埋置深度适当加大，周围必须用粘土紧密填封，确保护筒埋置稳固、严密。(3)选用优质泥浆，随时注意控制泥浆比重，在松散粉砂土或流砂中钻孔时，应选用较大比重、粘度的泥浆。选用优质粘土制作泥浆，要求粘土中不得含有沙石等杂质，对泥浆的相对密度、粘度、胶体率进行严格控制，使其各项指标均达到合格。(4)控制孔内水位，始终保持孔内水位高于地下水位，地域性水位变化过大时，采取增高水头、提高护筒等方式保证水头的稳定。(5)严格控制钢筋笼吊放施工，在搬运、吊装过程中，为了防止出现变形，需要将其对准孔位，从而使钢筋笼能够缓慢、顺直、匀速地下落，注意避免碰触孔壁，加快钢筋笼的焊接速度，缩短沉放的时间。(6)严格掌握成孔与灌注的时间差，防止软土地层释放应力，保证在地层发生蠕变前完成钻孔灌注混凝土。灌注砼时，提高导管的拆装效率，尽可能缩短砼的灌注时间。

2.2 斜孔

斜孔是指成孔后出现较大垂直偏差或弯曲，斜桩斜度超出规范范围或桩位偏离设计桩位。往往会在遇到地层岩面倾斜或者大孤石或者探头石或者土层软硬无规律的时候出现。当桩孔垂直偏差大于桩深度的1/100时，桩基在竖直方向上的承载力会下降，或造成灌注桩施工时钢筋笼难以吊入。

2.2.1 偏斜原因

偏斜原因主要有：

(1)钻机安装就位稳定性差，钻机底座未安置水平或是产生不均匀沉降。(2)钻孔中遇有较大孤石或探头石。(3)作业时，钻杆弯曲，接头不正。(4)软硬地层交界处，岩面材质硬度相差悬殊，岩面松软侧钻进，或岩层呈斜状分布或遇卵石层，钻头受力不均造成偏斜。

2.2.2 主要防治措施

主要防治措施如下：

(1)因钻机倾斜方面造成的，安装钻机时要使转盘、底座水平，使滑轮轴、护筒中心、桩位三者在一条垂直线上，并经常检查校正。已造成偏斜的应当先移开钻机，检查钻孔壁的实际情况，如果钻孔壁比较稳定，则应加固处于施工范围以内的地基，加大钻机支撑面积，而后，重新安装钻机并开展恢复施工。

(2)因地质构造引起的，如遇到不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，先明确分析岩层的走向，而后采用相应的回填材料(回填材料一般为片石加粘土等组成的混合物)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，并应采用自重大的钻机，施工时应控制进尺，低速钻进。

(3)偏斜较小时，确定偏斜位置，在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，以便削去硬土，使孔正直；偏斜严重时，应回填粘土、片石等组合材料到偏斜处0.5m以上，待沉积密实后再继续钻进，也可以在开始偏斜处设置少量炸药(少于1kg)爆破，然后用砂砾石和片石等回填到该位置以上1m左右，待沉积密实后重新冲钻。

3 结语

钻孔灌注桩施工看似简单，实际还是包含很多技术内涵，既要有经验的工人，也需要有懂行的管理者。应根据已探明的地质情况防患于未然，遇到问题时应该冷静分析发生问题的原因，然后对症下药，否则很难保证灌注桩施工质量、安全与进度。在桥梁工程的施工中，钻孔桩是基础施工环节，其施工质量将直接影响公路桥梁的承重性、耐久性。而在实际的施工过程中，钻孔灌注桩的成桩质量会受到多种因素的干扰和制约，因此，在施工之前对这些质量通病进行分析并采取预防措施，在施工中精心安排、科学组织、合理排序，对可能出现的问题制定切实有效的防范措施，就能确保钻孔灌注桩的成桩质量，只有这样桩基的质量控制才能得到保证。最终保证该建设环节的工程质量，为工程整体质量的合格奠定基础。

[1]中华人民共和国行业标准.JTG F80/1-2004，公路工程质量检验评定标准(第一册)土建工程.

[2]中华人民共和国行业标准.JTG/T F50-2011，公路桥涵施工技术规范.

[3]吴汉斌.钻孔桩施工中泥皮的分析及措施[J].建筑技术，2014(S1): 45-46.

[4]沈忠武.钻孔桩施工中钢筋笼偏位及断桩处理方法.铁道工程学报，2009.5(5):13-15.

[5]贾欢欢.冲击钻钻孔灌注桩施工中事故原因分析及其预防措施.国防交通工程与技术，2008，8(增刊二):26-28.