桥梁钻孔灌注桩施工病害防治

董 战 营

(中国水利水电第十一工程局有限公司，河南 郑州 450000)

0 引言

钻孔灌注桩是桥梁施工中常见的桩基类型，适应性广，适合在各种地层中施工，桩长、桩径选择范围大，单桩承载力高，但施工工艺相对复杂，影响桩基质量的因素较多，施工质量控制难度较大。本文针对桥梁钻孔灌注桩施工常见病害及其预防措施进行了阐述，为提高钻孔灌注桩的施工质量提供参考。

1 钻孔倾斜

桥梁桩基在施工过程中，容易出现钻孔倾斜的情况，可能会对桥梁的稳定性带来一些不利的影响，发生病害的原因可能是：

1)钻机平台未严格夯实，设备安装不稳固，天轮与孔位中心线不在一条直线上。

2)钻杆的直径和壁厚不足，导致刚度较差，弯曲接头安装位置不正。

3)桩基较长时，不同深度的地质情况可能发生较大变化，在软硬不均匀处钻孔会导致钻杆受力不均。

4)钻孔过程中遇到大块孤石，导致钻头发生摆动偏离孔位中心线。

5)在松软地层中未能有效控制钻压和转速，导致钻孔速度过快。

针对上述病害成因，可采取以下施工措施解决：

1)钻孔倾斜幅度很小时，可采取反复扫孔的方式，将倾斜部分的孔径略微扩大，以满足设计允许的倾斜度。

2)倾斜情况较为严重时，可对倾斜部分填孔处理，等完全沉淀后，再次钻孔。

为了避免钻孔倾斜，可采取如下预防措施：

1)安装钻机前整平场地，换填松软的基础。调整钻机的垂直度，使天轮、钻头和孔位的中心保持一致，发现偏差及时校正。

2)钻杆和弯曲接头要仔细检查，保证钻杆直径和壁厚满足施工需要，发现不符合要求的及时更换。

3)发现地质情况有较大变化时，采取减压钻进的方法，尽可能保证钻杆受力均匀。

4)及时检查孔位的偏斜情况，轻微偏斜时可采取反复扫孔的方式纠正，严重偏孔时必须回填后重新钻孔处理。

5)根据不同的地质情况，选择合适的钻进参数，不用过高的转速。

2 中心偏位超限

桩基混凝土灌注后，实际中心点和设计中心点之间经常会出现一定偏差，桩基中心偏位超出最大允许值后，可能会产生废桩的严重后果。

为了避免桩基中心偏位超限，可采取如下预防措施：

1)提高测量的准确度和精度。测量人员采用全站仪放样定位后，质检人员可采用钢卷尺利用临近桩基点位对本桩进行复核，检查两次测量结果是否一致。

2)桩基施工人员必须熟练掌握桩位引测的技巧，确保桩基中心不偏位。

3)提高护筒埋设质量和精度。要确保护筒埋设牢靠，保证施工过程中护筒不移动。

4)钻机就位后，必须由专业人员再次进行桩位复测，确保成孔不偏位。

5)保证钢筋笼定位准确、固定牢靠。

桩基中心发生偏位时，可采取以下施工措施解决：

1)钢筋笼的偏位没有超过设计允许值，但混凝土的偏位超过设计允许值时，需要探明桩基混凝土哪一侧的保护层偏小，对偏小的一侧适当加厚浇筑混凝土即可。

2)当钢筋笼偏位超限，混凝土偏位不超限时，要计算出钢筋笼的偏位值，将钢筋笼偏位值不小于8倍的范围按照接桩的要求来处理。

3)钢筋笼及混凝土偏差均超过设计要求值时，如高度较小，可采用接桩的方法来处理；如高度较高，可采用增加盖梁或盖梁钢筋的方法来处理。

3 坍孔

坍孔最显著的特征是孔内水位以不正常的速度急剧下降，出渣量明显增加但进尺几乎不变，造成坍孔的原因可能是下列几项：

1)拌制的泥浆不合格，稠度偏小，没有形成较为坚实的护壁泥皮，致使孔壁出现渗漏现象。

2)护筒埋设深度不足，底部或周边接缝处有渗漏通道，造成孔内泥浆水头偏小，对孔壁压力过小导致坍孔。

3)在松软的砂层中钻进速度过快，泥浆护壁形成较慢，孔壁渗水。也有可能是提住钻头钻进，旋转速度过快，空转时间太长。

4)受外界干扰被迫中断钻孔，未能及时恢复施工，致使孔内泥浆水头压力不足，未能有效保护孔壁。

5)吊装钢筋笼时未能保持垂直，碰撞孔壁所致。

6)清孔后未能及时灌注混凝土，等待时间过长。

针对坍孔的成因，可采取以下预防措施：

1)针对不同的地层情况，选用合适的泥浆比重、泥浆粘度和钻孔速度。如遇砂层时，可提高泥浆稠度并适当降低钻进速度。

2)旱地处护筒可采用挖坑埋设法，护筒周边应回填碾压密实。水下沉入护筒时，衔接处应密封完好，避免漏水。

3)孔外河水位有较大起伏时，应增加护筒高度，保持孔内外压力相对稳定。

4)钻孔应连续进行，避免长时间中断。

5)汽车吊操作手应持证上岗并具有熟练的施工经验，另外安排责任心强的人员指挥，确保吊装钢筋笼时保持垂直，避免碰撞孔壁。

6)不具备灌注混凝土条件时，暂时不要清孔，避免降低泥浆比重。

发现坍孔情况后，应查明原因，便于针对不同情况采取相应的处置措施，根据严重情况可采取以下三种方法：

1)发生轻微坍孔时，可加大泥浆比重，提高泥浆水头。

2)坍孔深度不大时，可加大护筒埋设深度，夯实基础后重新开钻。

3)若坍孔严重，应立即采用粘土回填，必要时移走钻机，待回填稳定后再重新开钻。

4 护壁泥浆泄露

钻孔过程中或结束后，泥浆向孔外泄露的原因可能是以下几方面：

1)钻孔时遇到地下丰水层，流动性强，带走护壁泥浆所致。

2)护筒接缝处未能妥善处理，存在渗漏通道。

3)孔内外水头差过大，导致泥浆对孔壁压力过大，造成渗浆现象。

针对泥浆泄露成因，可采取以下处置方法：

1)根据透水层情况，调大泥浆稠度，也可以直接倒入粘土，均匀慢速转动，维持孔壁稳定。

2)护筒接缝处可采用防水材料密封，避免发生渗漏。

3)钻孔时孔内泥浆应至少高出地下水位1.0 m以上；河水位涨落频繁时，泥浆面应高出孔外水位1.5 m以上。

5 孔底沉渣

孔底沉渣过厚对桩基承载力的影响较大，产生沉渣过厚的原因主要有以下几点：

1)吊放钢筋笼时间过长或钢筋笼碰撞了孔壁，造成孔壁坍塌。

2)钻具底部变形或磨损过大，造成钻孔残渣遗留在孔底。

3)配置的泥浆性能不佳，泥浆含砂率偏高，护壁效果较差。

4)泥浆循环池和沉淀池未分开，废渣可能未充分沉淀经循环池再次进入孔内。

5)成孔后未能及时灌注，泥浆发生沉淀。

针对沉渣过厚的问题可采取以下措施进行预防：

1)采用汽车吊安装钢筋笼时，保持对中、垂直，尽量避免碰撞孔壁；如果发现沉渣厚度超出了设计允许值，导致钢筋笼无法达到设计高程时，需要再次清孔。

2)选择质量好的粘土，严格控制泥浆拌制的质量；泥浆循环池和沉淀池要分开设置，严禁混用。

3)灌注前做好施工准备，混凝土的坍落度要保持在允许范围内；应有备用的搅拌运输车，灌注开始后，一定要连续地灌注，杜绝中途停灌的现象。避免中断时间过长导致泥浆沉淀。

4)定期检查钻具是否出现变形或磨损，要及时进行修复。

6 缩孔与扩孔

缩孔，是指桩基直径在一定范围内缩小，施工中较少出现，缩孔会降低桩基的承载力，严重的必须处理。扩孔，是孔壁坍塌造成的结果，如能达到设计孔深可不必处理，若因扩孔导致继续坍塌，无法达到设计孔深时，应按坍孔处理。

缩孔可采用以下方法预防：

1)施工前，应根据地勘资料判断是否存在膨胀土夹层，应选用优质粘土拌制泥浆，确保护壁效果。

2)钻头应定期安排专人检查，发现偏差及时维修。

扩孔可采用以下方法预防：

1)钻机平台应碾压密实，严格控制平整度；安装钻机时应固定牢靠；应全程减压钻进，避免钻头来回摆动。

2)应严格控制钻孔速度，避免钻速过快，影响护壁效果。

3)严格控制泥浆比重，确保孔内水头保持在合理范围内。

4)清孔后应尽快灌注混凝土，避免孔壁长时间浸泡在小比重泥浆中。

5)吊放钢筋笼时，应尽量居中，以免损伤护壁。

发现缩孔情况时，可反复扫孔，直至满足设计孔径要求。发现扩孔情况时，应立即查明具体原因，回填至扩孔位置，暂停适当时间后，重新钻孔处理。

7 钢筋笼吊装弯曲变形

钢筋笼吊装时产生弯曲变形的原因主要有以下几方面：

1)钢筋笼在堆放、起吊和运输的过程中垫块放置的数量偏少，造成钢筋笼变形。

2)钢筋笼安装时不垂直，与孔壁有一定夹角，斜插入孔会损坏孔壁。

3)孔底沉渣未彻底清理，孔深不足导致钢筋笼无法就位。

针对钢筋笼弯曲或上浮和下沉的成因，可采取以下处理方法：

1)钢筋笼宜在施工现场就近选择加工场地，尽量避免长途运输，如现场不具备加工条件必须长途运输时，应适当设置加强箍筋，避免钢筋笼变形；钢筋笼加工时应控制单段长度，入孔时再焊接成整体。

2)垫块大小和位置要根据钢筋笼直径和混凝土保护层厚度合理选择。

3)孔底沉渣应彻底清理干净，孔深验收合格后再安装钢筋笼。

4)钢筋笼安装完成后，要采取措施，固定好位置。钢筋笼通过隐蔽验收后再进行灌注混凝土施工。

在施工过程中，如发现钢筋笼发生上浮或下沉的情况，对于混凝土质量较好的情况，可不予处理，但对于承受水平荷载的桩，应验算弯矩是否超标，采取相应补强措施。

8 离析和断桩

离析会导致桩基混凝土强度降低，严重时甚至引起断桩。产生离析和断桩的原因主要有以下几方面：

1)拌制的混凝土和易性较差，运送至灌注现场前已发生离析。

2)灌注时导管内漏水，导致水泥浆被带走，浆液和骨料之间发生了分离。因处理漏水必须拔出导管，也可能造成断桩。

3)灌注混凝土中途因故中断，停顿时间过长，不得不将导管提离混凝土面造成断桩。

4)灌注过程中发生严重坍孔，造成的断桩。

5)因计算错误，使导管下口距离孔底太低，使混凝土下落困难，造成首批混凝土与泥浆混合，未经处理便继续灌注，致使离析的混凝土留在桩体内，灌注后极易形成断桩。

离析和断桩的预防措施：

1)保证混凝土的拌制质量，保持较好的和易性。

2)根据灌注混凝土的方量，合理配置混凝土罐车的数量，运输过程中混凝土罐应低速转动，运抵现场后应一步灌注到位。

3)要检查导管是否完好，应按照编号连接，准确记录每节导管的长度，不可混用，避免灌注混凝土的过程中发生漏水漏气的情况。

4)安排专人观察河水位变化，监控孔内水头有无异常变化，发现异常变化及时采取措施进行处理，避免坍孔。

5)为保证桩顶质量，应多灌注0.5 m左右，在接桩或承台施工前，凿除到新鲜混凝土面。

6)雨季施工时，应采取防雨措施，避免暴雨淋入导管内。

水下灌注混凝土，如桩基截面上存在夹泥层，会造成断桩现象，这种事故使桩的完整性受到很大的损害，桩基强度大大下降。断桩情况不严重时，应核算实际承载力是否满足设计要求，如断桩情况严重，应进行补桩处理。

9 结语

钻孔倾斜、中心偏位超限、坍孔、孔底沉渣过厚、缩孔与扩孔、钢筋笼吊装弯曲变形、离析和断桩这些钻孔灌注桩常见的施工病害，对桥梁的工程质量造成了不同程度的影响，给桥梁的正常运行带来了安全隐患。为了打造优良的桥梁工程，施工技术人员必须不断总结经验，不断改进上述常见施工病害防治措施，优化施工工艺，保证桥梁的整体质量。