钻孔桩施工问题分析处理与控制的探讨

李东蓉 上海铁路局上海房产建筑段

钻孔桩施工问题分析处理与控制的探讨

李东蓉 上海铁路局上海房产建筑段

针对钻孔灌注桩施工过程中出现的坍孔、掉钻落物、缩孔、断桩等问题进行了分析，并提出了预防与处理措施。从原因分析、预防与处理、质量控制方面进行了详细描述，可为同类施工提供借鉴和参考。

钻孔桩；问题；处理与控制；探讨

阜六铁路位于安徽省西北部，线路自阜淮线袁寨站（含）至宁西线六安站（含），北端通过阜阳枢纽与京九、漯阜、阜淮、青阜线相连，南端通过六安地区与宁西线、沪汉蓉通道相接，并将向安庆、景德镇方向延伸，亦可通过庐（江）铜（陵）线向东南延伸，是华北地区与华东南地区联系的又一条重要通道。阜六铁路霍邱站站房采用钻孔灌注桩施工，地层为第四系上更新统冲洪积层（Q3al+pl）,局部为第四系全新新要求人工堆积层（Q4ml）；地下水为第四系孔隙潜水补给，勘察期间水位埋深8.5 m-37.1 m；土壤环境具氯盐侵蚀性，作用等级为L1。

1 钻孔桩施工情况

施工过程中遇到的不良地质为：素填土---硬塑，成分以粉质黏填土为主，含少量杂质及植物根系，工程性质较差；杂填土-松散，含大量建筑垃圾、砖块，局部含粗砂。钻孔桩施工过程中曾出现坍孔、钻孔偏斜、缩孔、漏浆、掉物、断桩等事故，经过我们的认真分析，找出事故原因和处理措施，最终完成了钻孔桩施工任务。

2 钻孔桩施工问题原因分析

2.1 坍孔

2.1.1 特征

孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。

2.1.2 产生原因

（1）泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。

（2）由于出渣后未及时补充泥浆（或水），或河水、潮水上涨，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内泥浆流失等而造成孔内水头高度不够。

（3）护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔。

（4）在松软砂层中钻进进尺太快。（5）提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长。

（6）水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。

（7）清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆（或水），使孔内水位低于地下水位。

（8）清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔停顿时间过长。

（9）吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。

2.2 钻孔偏斜

（1）钻孔中遇有较大的孤石或探头石。

（2）在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜钻进；或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。

（3）钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。

（4）钻杆弯曲，接头不正。

2.3 掉钻落物

（1）卡钻时强提强扭，操作不当，使钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂。

（2）钻杆接头不良或滑丝。

（3）电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。

（4）转向环、转向套等焊接处断开。

（5）操作不慎，落入扳手、撬棍等物。

2.4 缩孔

2.4.1 特征

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。

2.4.2 缩孔原因

（1）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。

（2）由于地层中有软塑土（俗称橡皮土），遇水膨胀后使孔径缩小。

2.5 断桩

2.5.1 首批混凝土封底失败

（1）导管底距离孔底太高或太低由于计算错误，使导管下口距离孔底太高或太低。太高了使首批混凝土数量不够，埋不了导管下口（1 m以上）。太低了使首批混凝土下落困难，造成泥浆与混凝土混合。

（2）首批混凝土数量不够由于计算错误，造成首批混凝土数量不够，埋管失败。

（3）首批混凝土品质太差首批混凝土和易性太差，翻浆困难。或坍落度太大，造成离析。

（4）导管进浆

导管密封性差，在首批混凝土灌注后，由于外部泥浆压力太大，渗入导管内，造成混凝土与泥浆混和。

2.5.2 供料和设备故障使灌注中止

由于设备故障，混凝土材料供应问题造成停工较长时间，使混凝土凝结而断桩。

2.5.3 灌注过种中坍孔

由于清孔不当、泥浆过稀、下钢筋笼时碰撞孔壁、致使在灌注过程中发生坍孔。

2.5.4 导管拨空、掉管

（1）导管拨空

由于测量和计算错误，致使灌注混凝土时导管拨空，对管内充满泥浆；或导管埋深过少，泥浆涌入导管。

（2）掉管

导管接头连接不符合要求；导管挂住钢筋笼，强拉拉脱等。

2.5.5 灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆

（1）混凝土供料间隔时间太长，灌注停顿，混凝土流动性变小。（2）混凝土和易性太差。（3）导管埋深过大。

（4）在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低。

（5）导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大。

2.5.6 灌注高度不够

测量不准确；桩头预留量太少。

3 钻孔桩施工问题预防与处理

3.1 坍孔

（1）在松散粉砂土或流砂中钻进时，控制进尺速度，选用相对密度、粘度、胶体率较大、较高的优质量泥浆。

（2）发生孔口坍塌时，立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。

（3）如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填粘质土（或砂砾和黄土）混合物到坍孔处以上1 m-2 m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。

（4）清孔时指定专人补浆（或水），保证孔内必要的水头高度。供水管最好不要直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入，可免冲刷孔壁。

（5）吊入钢筋骨架时对准钻孔中心竖直徐徐下放，严防触及孔壁。

3.2 钻孔偏斜

（1）安装钻机时使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在一条竖直线上，并经常检查校正。

（2）由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。

（3）钻杆接头逐个检查，及时调正，当主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。

3.3 掉钻落物

（1）开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物和钻具也可用冲抓锥打捞，然后在护筒口加盖。

（2）经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。

（3）掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔，使打捞工具能接触钻杆和钻锥。

3.4 缩孔

（1）及时修补磨损的钻头

（2）使用失水率小的优质泥浆护壁且须快转慢进，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。

（3）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。

3.5 断桩

3.5.1 首批混凝土封底失败

（1）准确测量每节导管的长度，并编号记录，复核孔深及导管总长度。也可将拼装好的导管直接下到孔底，相互校核长度。

（2）根据孔径、导管直径认真计算和复核首批混凝土数量。

（3）搞好配合比设计，严格控制混凝土和易性。

（4）首批混凝土封底失败后，应拨出导管，提起钢筋笼，立即清孔。

3.5.2 供料和设备故障使灌注中止

（1）施工前应做好过程能力鉴定，对于部分设备考虑备用。

（2）如断桩距离地面较深，考虑提起钢筋笼后重新成孔。

（3）如断桩距离地面较浅，采用接桩。

（4）如原孔无法利用，则回填后采取补桩的办法。

3.5.3 灌注过种中坍孔

（1）开始钻进时，适当控制进尺，使初期成孔竖直、圆顺。

（2）如坍孔并不严重，可继续灌注，并适当加快进度。

（3）如无法继续灌注，及时回填重新成孔。

3.5.4 导管拨空、掉管

（1）认真测量和复核孔深、导管长度；对导管埋深适当取保守数值。

（2）每次拆管后应仔细重新连接导管接头；导管埋深较大时及时拆管。

（3）混凝土面距离地面较深时重新成孔。

（4）混凝土面距离地面较浅采取接桩办法。

3.5.5 灌注过程中混凝土上升困难、不翻浆

（1）提起导管，减少导管埋深。

（2）接长导管，提高导管内混凝土柱高。

（3）在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀土。

3.5.6 灌注高度不够

（1）采用多种方法测量，确保准确（2）桩头超灌预留量适当加大。（3）挖开桩头，重新接桩处理。

4 钻孔桩质量控制

4.1 采取隔孔施工程序

钻孔混凝土灌注桩是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。

4.2 确保桩身成孔垂直精度

为了保证成孔垂直精度满足设计要求，采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后下放钢筋前作井径、井斜超声波测试。

4.3 确保桩位、桩顶标高和成孔深度

在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50 mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。

4.4 钢筋笼制作质量和吊放

钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料，检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。

在钢筋笼吊放过程中，应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量，对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。同时，要注意钢筋笼能否顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁；当吊放受阻时，不能加压强行下放，在找出原因，问题解决后再重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。

4.5 灌注水下混凝土前泥浆的制备和第二次清孔

第二次清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一，因而灌注前必须进行第二次清孔，且当孔口返浆比重与

沉渣厚度均符合规范要求后，应立即进

行水下混凝土的灌注工作。

4.6 灌注水下混凝土

主要采用导管灌注，且混凝土的离析现象靠良好的配合比来控制，因此，现场的配合比必须随水泥的品种、砂、石料规格及含水率的变化进行调整，混凝土搅拌前要复核配合比并校验计量的准确性，严格计量和测试管理，并及时填入原始记录和制作试件。

4.7 灌注中加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制

在灌注过程中，必须每灌注2 m3左右测一次混凝土面上升的高度，确定每段桩体的充盈系数，《建筑施工操作规程》规定钻孔灌注桩桩身混凝土的充盈系数必须大于1，同时要认真进行记录。这对日后发现有问题的桩或评价桩的质量有很大作用。

责任编辑：宋飞 龚佩毅

来稿时间：2015-4-27