浅谈钻孔灌注桩施工中常见问题及应对策略

2013-08-15周仁明

科技视界 2013年12期

周仁明

（云南仁升地基基础工程有限公司，云南昆明650000）

钻孔灌注桩可以穿越各种土质复杂或软硬变化较大的土层,其对承载力的适应范围广，施工机具简单，且施工过程具有噪音低、对相邻楼宇影响小、施工安全性好等诸多优点，因而得到广泛应用。但由于钻孔灌注桩的施工环节较多，技术要求高，工艺较复杂，需要在一个较短的时间内快速完成水下灌注混凝土，无法直观的对质量进行控制，人为因素影响较大，若稍有疏忽，很容易出现一些质量问题，甚至造成病桩、断桩等重大质量事故，危及桩基工程的安全。以下针对钻孔灌注桩的施工特点，列出常见问题，分析其成因、防治方法及应对策略。

1 吊装钢筋笼时，由于碰撞到桩孔，导致桩孔坍塌

吊放钢筋笼入孔时，已钻好的孔壁发生坍塌，导致施工无法正常进行，严重时埋住钢筋笼。塌孔的主要原因是钻孔孔壁倾斜、出现缩孔、孔壁不规则等，钢筋笼入孔后撞击而塌孔，或是桩孔合格，但吊放钢筋笼不仔细，冲击孔壁产生塌孔；或是吊放钢筋笼时，孔内水位未保持住而塌孔。

为了防止塌孔现象的发生，钻孔时，严格掌握孔径、孔垂直度或设计斜桩的斜度，尽量使孔壁比较规则。如出现缩孔，必须加以治理和扩孔；在灌注水下混凝土前，要始终维持孔内有足够水位；吊放钢筋笼时，应对准孔中心，并竖直插入。

2 钢筋笼放置的位置、深度等与设计要求不符

钢筋笼吊运中变形，钢筋笼保护层不够，钢筋笼底面标高与设计不符，使桩基不能正确承载，造成桩基抗弯、抗剪强度降低，桩的耐久性大大削弱等。原因主要是分桩钢筋笼加工后，钢筋笼在堆放、运输、吊入时没有严格按规程办事，支垫数量不够或位置不当，造成变形；钢筋笼上没有绑设足够垫块，吊入桩孔时也不够垂直，产生保护层过大及过小。

主要预防措施是钢筋笼根据运输、吊装能力分段制作运输，吊入钻孔内再焊接相连接成一根；钢筋笼在运输及吊装时，除预制焊接时每隔2.0m设置加强箍筋外，还应在钢筋笼内每隔3.0～4.0m装一个可拆卸的十字形临时加强架，待钢筋笼吊入钻孔后拆除；钢筋笼周围主筋上，每隔一定间距设有混凝土垫块或塑料小轮状垫块。这样，不仅可以保证钢筋的保护层厚度符合设计要求，还可保证钢筋笼在灌注混凝土时，不会发生偏离。

3 导管进水

导管进水一般有三种情况：

3.1 灌注桩首次灌注混凝土时，孔内泥浆及水从导管下口灌入导管，导管接头处进水；灌注中，提升导管过量，孔内水和泥浆从导管下口涌入导管。这种情况的导管进水，轻者造成桩身混凝土离析，轻度淹泥；重者产生桩身混凝土有夹层甚至发生断桩事故。究其原因，主要是首次灌注混凝土时，由丁灌满导管和导管下口至桩孔底部间隙所需的混凝土总量计算不当，使首灌的混凝土不能埋住导管下口，而是全部冲出导管以外，造成导管底口进水事故；灌注混凝土中，由于未连续灌注，在导管内产生气囊，当又一次聚集大量混凝土拌合物猛灌，导管内气囊产生高压，将两节导管间加入的封水橡皮垫挤出，致使导管接口漏空而进水；导管拼装后，未进行水密性试验。由于接头不严密，水从接口处漏入导管；测深时，误削造成导管提升过量，致使导管底口脱离孔内的混凝土液面，使泥水进入。

为了预防这种现象的发生，必须确保首批灌注的混凝土总方量，能满足填充导管下口与桩孔底面间隙和使导管下口首灌时被埋没深度≥1m的需要。首灌前，导管下口距孔底一般不超过0.4m；在提升导管前，用标准测深锤测好混凝土表面的深度，控制导管提升高度，始终将导管底口埋于已灌入混凝土液面下不少于2m；下导管前。导管应进行试拼，并进行导管的水密性、承压性和接头抗拉强度的试验。试拼的导管，还要检查其轴线是否住一条直线上。试拼合格后，各节导管应从下而上依次编号，并标示累计长度。入孔拼装时，各节导管的编号及编号所在的圆周方位，应与试拼时相同，不得错、乱，或编号不在一个方位；首灌混凝土后，要保持混凝土连续地灌注，尽量缩短间隔时间。当导管内混凝土不饱满时，应徐徐地灌注，防止导管内形成高压气囊；治理方法主要是首灌底口进水和灌注中导管提升过量的进水，一旦发生，停止灌注，利用导管作吸泥管，以空气吸泥法，将已灌注的混凝土拌合物全部吸出；针对发生原因，予以纠正后，重新灌注混凝土。

3.2 导管已提升很高，导管底口埋入混凝土接近1m，但是灌注在导管中的混凝土仍不能涌翻上来，造成灌注中断，易在中断后灌注时形成高压气囊。严重时，易发展为断桩。究其原因，由于各种因素使混凝土离析，粗骨料集中而造成导管堵塞；由于灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已初凝，增大了管内混凝土下落的阻力，使混凝土堵在管内。

预防措施主要是灌注混凝土的坍落度宜在18～22cm之间，并保证具有良好和易性；在运输和灌注过程中不发生显著离析和泌水；保证混凝土的连续灌注，中断灌注不应超过30分钟；治理方法是灌注开始不久发生堵管时，可用长杆冲、捣或用振动器振动导管，若无效果，拔出导管，用空气吸泥机或抓斗将已灌入孔底的混凝土清出，换新导管，准备足够储量混凝土，重新灌注。

3.3 提升导管时，导管卡挂钢筋笼，导致导管提升时，导管接头法兰盘或螺栓挂住钢筋笼，无法提升导管，使灌注混凝土中断，易诱发导管堵塞，易演变成断桩、埋导管事故。原因主要是导管拼装后，其轴线不顺直，弯折处偏移过大，提升导管时，挂住钢筋笼；钢筋笼搭接时，下节的主筋摆在外侧，上节的主筋在里侧，提升导管时被卡挂住；钢筋笼的加固筋焊在主筋内侧，也易挂在导管上；钢筋笼变形成折线或者弯曲线，使导管与其发生卡、挂。

预防措施是导管拼装后轴线顺直，吊装时，导管应位于井孔中央，并在灌注前进行升降是否顺利的试验。法兰盘式接口的导管，在连接处罩以圆锥形白铁罩。白铁罩底部与法兰盘大小一致，白铁罩顶与套管头上卡住；钢筋笼分段入孔前，应在其下端主筋端部加焊一道加强箍，入孔后各段相连时，应搭接方向适宜，接头处满焊。治理方法是发生卡挂钢筋笼时，可转动导管，待其脱开钢筋笼后，将导管移至孔中央继续提升；如转动后仍不能脱开时，只好放弃导管，造成埋管。

4 灌注混凝土时钢筋笼上浮

钢筋笼入孔后，虽已加以固定，但在孔内灌注混凝土时，钢筋笼向上浮移；钢筋笼一旦发生上浮，基本无法使其归位，从而改变桩身配筋数量，损害桩身抗弯强度。其原因主要是混凝土由漏斗顺导管向下灌注时，混凝土的位置产生一种顶托力；这种顶托力随灌注时混凝土位能的大小，灌注速度的快慢，首批混凝土的流动度，首批混凝土的表面标高大小而变化；当顶托力大于钢筋笼的重量时；钢筋笼会被浮推上升。

预防措施是摩擦桩应将钢筋骨架的几根主筋延伸至孔底，钢筋骨架上端在孔口处与护筒相接固定；灌注中，当混凝土表面接近钢筋笼底部时，应放慢混凝土灌注速度，并应使导管保持较大埋深，使导管底口与钢筋笼底端间保持较大距离。以便减小对钢筋笼的冲击；混凝土液面进入钢筋笼一定深度后，应适当提升导管，使钢筋笼在导管下口有一定埋深，但注意导管埋入混凝土表面应不小于2m。

5 灌注混凝土时桩孔塌孔

灌注水下混凝土过程中，发现护简内泥浆水位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，为塌孔征兆。如用测深锤探测混凝土面与原深度相差很多时，可确定为塌孔，这种塌孔会造成桩身扩径，桩身混凝土夹泥，严重时，会引发断桩事故。主要原因是灌注混凝土过程中，孔内外水位未能保持一定高差。在潮汐地区，没有采取措施来稳定孔内水位；孔外堆放重物或有机器振动，使孔壁在灌注混凝土时塌孔；导管卡挂钢筋笼及堵管时，均易同时发生塌孔。

治理方法是灌注混凝土过程中，要采取各种措施来稳定孔内水位；还要防止护筒及孔壁漏水；用吸泥机吸出坍入孔内的泥土，同时保持或加大水头高，如不再塌孔，可继续灌注；如用上法处治，塌孔仍不停时，或塌孔部位较深，宜将导管、钢筋笼拔出，回填粘土，重新钻孔。

6 埋导管事故

导管从已灌入孔内的混凝土中提升费劲，甚至拔不出，造成埋管事故。危害：埋导管使灌注水下混凝土施工中断，易发展为断桩事故，主要原因是灌注过程中，由于导管埋入混凝土过深，一般往往大于6m。由于各种原因，导管超过0.5h未提升，部分混凝土初凝，抱住导管。

预防措施是导管采用接头形式宜为卡口式，可缩短卸导管引起的导管停留时间，各批混凝土均掺入缓凝剂，并采取措施，加快灌注速度。随混凝土的灌入，勤提升导管，使导管埋深不大于6m。治理方法是埋导管时，用链式滑车、千斤顶、卷扬机进行试拔；若拔不出时，可加力拔断导管，然后按断桩处理。

7 桩头浇注高度短缺

已浇注的桩身混凝土，没有达到设计桩顶标高再加上0.5～1.0m的高度。其危害主要是在有地下水时，造成水下施工。无地下水时，需进行接桩，产生人力、财力和时间的浪费，加大工程成本。其原因是混凝土灌注后期，灌注产生的超压力减小，此时导管埋深较小；由于测深时，仪器不精确，或将过稠浆渣、坍落土层误判为混凝土表面，使导管提冒漏水；测锤及吊锤索不标准，手感不明显，未沉至混凝土表面，误判已到要求标高。造成过早拔出导管，中止灌注；在首灌混凝土中，有一层混凝土从开始灌注到灌注完成，一直与水或泥浆接触，不易受浸蚀，还难免有泥浆、钻渣等杂物混入，质量较差；必须在灌注后凿去。

治理方法是尽量采用准确的水下混凝土表面测深仪，提高判断的精确度；当使用标准测深锤检测时，可在灌注接近结束时，用取样盒等容器直接取样，确定好混凝土表面的位置；对于水下灌注的桩身混凝土，为防止剔桩头造成桩头短浇事故，必须在设计桩顶标高之上，增加0.5～1.0m的高度，低限值用丁泥浆比重小的、灌注过程正常的桩；高限值用于发生过堵管，塌孔等灌注不顺利的桩；无地下水时，可开挖后做接桩处理；有地下水时，接长护筒；沉至已灌注的混凝土面以下，然后抽水、清渣、按接桩处理。

8 夹泥、断桩

先后两次灌注的混凝土层之间，夹有泥浆或钻渣层，如存在于部分截面为夹泥；如属于整个截面有夹泥层或混凝土有一层完全离析，基本无水泥浆粘结时为断桩。它的危害主要是使混凝土不连续，无法承受弯矩和地震引起的水平剪切力，使桩报废。原因是灌注水下混凝土时，混凝土的坍落度过小；集料级配不良，粗骨料颗粒太小，灌注前或灌注中混凝土发生离析；或导管进水等使桩身混凝土产生中断；灌注中，发生堵塞导管又未能处理好；或灌注中发生导管卡挂钢筋笼，埋导管，严重塌孔，而处理不良时，都会演变为桩身严重夹泥，混凝土桩身中断的严重事故；清孔不彻底或灌注时问过长，首批混凝土已初凝，而继续灌入的混凝土冲破顶层与泥浆相混。

预防措施是混凝土坍落度严格按设计或规范要求控制住，尽量延长混凝土初凝时间；灌注混凝土前，检查导管、混凝土罐车、搅拌机等设备是否正常，并有备用的设备、导管，确保混凝土能连续灌注；做到连灌、勤测、勤拔管，随时掌握导管埋入深度，避免导管埋入过深或过浅；采取措施，避免导管卡、挂钢筋笼；避免出现堵导管、埋导管、灌注中塌孔、导管进水等问题的发生。治理方法是断桩或夹泥发生在桩顶部时，可将其剔除，然后接长护筒，并将护筒压至灌注好的混凝土面以下，抽水、除渣，进行接桩处理；对桩身在用地质钻机钻芯取样，表明有蜂窝、松散、裹浆等情况（取芯率小于40%时）；桩身混凝土有局部混凝土松散或夹泥、局部断桩时，应采用压浆补强方法处理；对于严重夹泥、断桩，要进行重钻补桩处理。