钻孔桩发生严重塌孔后取出钢筋笼的关键技术

张成瑞，徐尚村，董 云

(1.江苏北方路桥工程有限公司 淮安市 223001；2.江苏交科交通设计研究院有限公司 淮安市 223001；3.淮阴工学院 淮安市 223001)

0 引言

目前，随着我国的经济建设迅速发展，房建、桥梁、水利、铁路、港航等工程越来越多地采用了桩基工程。桩基工程出现严重塌孔事故也屡见不鲜，特别是在钢筋笼安装到位后，采用静力拔除钢筋笼往往是无济于事，于是施工单位常常选择填满粘土或者投以石块，然后用冲击钻机将钢筋笼废除，重新成孔[1]，这样处理起来，历时长，费用大。

针对现有技术存在的不足，我们提供一种解决上述问题的“基于钻孔桩发生严重塌孔取出钢筋笼方法”。下面就其关键技术进行具体阐述。

1 钻孔桩塌孔分类

自钻孔桩开钻成孔直至混凝土浇注完成，在此过程中只要塌孔条件具备，随时皆有可能发生塌孔。

我们按发生时间段将塌孔分为：钻孔及清孔过程中塌孔、安装钢筋笼过程中塌孔、浇注混凝土过程中塌孔。为了更好地阐述塌孔处理问题，根据塌孔后采用静力方法能否拔除钢筋笼，又将塌孔分为一般塌孔和严重塌孔。其中，严重塌孔常常在钢筋笼安装或浇注混凝土过程中发生。

2 钻孔桩严重塌孔处理方案

(1)安装钢筋笼过程中发生严重塌孔

安装钢筋笼及导管过程中，如发现孔内水位突然上升，随着时间的推移，反复上下震荡数次，回到静止状态，这表明已出现塌孔现象。此时，最好的处理办法就是将导管及钢筋笼及时取出，然后再用粘土将桩孔回填。当取出钢筋笼有一定困难，可采用DZ90型振动锤配合一至两台50t以上吊车将其拔除。

(2)浇注混凝土过程中发生严重塌孔

在浇注混凝土过程中，出现塌孔现象。此时，最好的处理办法是采用一台以上DZ90型振动锤配合一至二台50t吊车及时将钢筋笼拔除。如遇困难还须用反循环钻机，在混凝土终凝之前将其吸出。

3 钻孔桩严重塌孔钢筋笼拔除方法及实例

3.1 严重塌孔后钢筋笼取出方法

(1)首先需确定钢筋笼深度，如果钢筋笼顶面位于钢护筒底口以下，则须将钢护筒加高接长，并将钢护筒底口压入钢筋笼顶面1.0m以下，然后抽取桩孔内泥浆，便于将钢筋笼顶部主筋接高加长至护筒上口0.5m以上。

(2)用壁厚10～20cm，高度1.0m的钢圆筒，在其上口内壁沿径向焊接一道厚度20～30mm，宽度在300mm以上夹持钢板。将钢筋笼主筋均匀分布焊接在钢圆筒的外壁上。拔除钢筋笼连接装置示意图如图1所示。

1-钢护筒、2-泥浆、3-钢筋笼、4-吊孔、5-钢圆筒、6-夹持钢板

(3)采用两台吊车，一台吊车吊索连接钢圆筒，另一台吊车连接振动锤，振动锤的液压钳夹紧钢圆筒顶部的夹持钢板。

(4)先启动振动锤，在振动锤工作正常时，两台吊车同时配合抬升钢圆筒，一起带动钢筋笼逐渐上升。钻孔桩塌孔后钢筋笼拔除示意图如图2所示。

1-钢筋笼、2-钢护筒、3-钢圆筒连接装置、4-振动锤、5-1号吊车、6-2号吊车

如果孔中泥土将钢筋笼埋置过深，钢筋笼难以取出。在安装钢圆筒拔除装置前，先采用比钢筋笼直径小0.3m左右的钻头下钻，将孔中塌方泥土或尚未终凝的混凝土清除出孔。

需要注意的关键技术：采用反循环钻机进行清孔；用于清理的钻头上需安装10～15cm长的钢丝毛刷，确保钢筋笼缝隙中的土方等杂物得到更进一步的清理；当钢筋笼上升到一定高度，可及时解除振动锤；为了保证事故处理成功率，可选用一台DZ90型振动锤、一至二台50t以上吊车。钻孔桩塌孔后清除孔内泥土及混凝土钻头示意图如图3所示。

1-合金钢钻牙、2-钢丝毛刷、3-导向筒、4-钻杆

3.2 严重塌孔后钢筋笼取出实例

扬州跨古运河某桥梁6号墩桩基为群桩基础。每承台下有12根桩。每桩桩径为1.5m，桩长为47m。采用反循环钻机成孔。

桩基范围内地层平均厚分别为：4.0m杂填土层、1.2m淤泥层、5.1m粉砂夹粉土层、13.08m粉土夹粉砂层、15.15m粉砂夹粉土层、5.93m粉土夹粉砂层、12.89m粉砂层。

场地地势略有起伏，地面标高约为 6.0～7.1m，古运河河底高程-0.6m左右。另外，扬州古运河作为城市内河，常年控制水位标高在 4.80m左右，雨季时因大量大气降水，最高水位可达 5.78m左右。该区域内的第四系松散岩类孔隙水主要为潜水，潜水位年变幅最大为 2.15m，最小为 0.84m。

先后共有两根桩基发生塌孔。其中一根桩基在混凝土浇注前塌孔，另一根在混凝土浇注约1/3处发生塌孔。塌孔后，两根桩基在采取静力拔除钢筋笼无效的情况下，启用了“基于钻孔桩发生严重塌孔取出钢筋笼方法”。下面对该桥6号墩桩孔发生严重塌孔处理方法进行简要介绍。

3.2.1发生在混凝土浇注前塌孔的事故桩处理方法

(1)第一根桩基在钢筋笼及导管安装完成后，进行第二次清孔过程中出现严重塌孔。事故发生后，首先将钢护筒顶端接高加长，并将钢护筒底口压入钢筋笼顶面1.0m。然后抽取桩孔中泥浆，待泥浆降至钢筋笼顶面以下0.5m后，开始将钢筋笼顶部主筋加高接长至护筒上口0.5m。

(2)加工一直径1.3m的钢圆筒，圆筒壁厚15mm，高度为1.2m。钢圆筒上口内壁沿直径方向加焊一道夹持钢板，钢板厚度20mm，宽度300mm。为保证振拔锤液压钳牢固夹持该夹持钢板，在钢圆筒上部两侧对称割出吊索孔。钢筋笼取出前钢圆筒施工现场图如图4所示。

图4 钢筋笼取出前钢圆筒施工现场图

(3)一台50t吊车吊索连接钢圆筒的吊索孔，将钢筋笼主筋均匀分布焊接在钢圆筒的外壁上，焊缝长度要求达到钢筋笼主筋直径5倍以上长度；另一台50t吊车连接振动锤。振动锤选用DZ90型，振动锤的液压钳夹紧连接在钢圆筒顶部的夹持钢板上。

(4)先启动振动锤，在振动锤工作正常时，两台吊车同时配合抬升钢圆筒，一起带动钢筋笼逐渐上升，当钢筋笼上升到一定高度，无需振动锤配合，及时解除振动锤。然后，直接利用吊车将钢筋笼从桩孔中拔除。

3.2.2在混凝土浇注过程中塌孔的事故桩处理方法

第二根桩基由于是在混凝土浇注约1/3处发生的塌孔，防止采用3.2.1方法不够奏效，同时为了在混凝土发生终凝前将混凝土排出孔外，首先采用比钢筋笼直径稍小的1.1m钻头(钻头结构如图3所示)重新下钻，仍采用反循环方式将孔中塌方泥土及尚未终凝的混凝土清除出孔。最后仍采用上述3.2.1方法也成功地将钢筋笼从孔中取了出来。

4 结语

目前，采用钻孔桩发生严重塌孔取出钢筋笼方法，成功率保持在100%。而且该方法安全可靠、投资少、适用性强、技术易于被施工、技术人员掌握。因而，可以显著提高事故处理时效，减少经济损失。同时，也开创了钻孔桩发生塌孔、混凝土卡管、断桩等桩基处理的新思维[2]，该项发明在为施工企业取得了较大的经济效益同时，也获得了很大的社会效益，具有很好的推广价值。因此，该成果于2018年也成功申报国家发明创造专利[3]。