钻孔灌注桩桩位偏差的原因分析及控制措施

【摘要】目前，鉆孔灌注桩在公路工程中广泛使用，工艺日趋完善，钻孔灌注桩具有低噪音、小震动、无挤土，环保、对周围环境及邻近建筑物影响小，能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力，适应各种地质条件和不同规模建筑物等优点，在桥梁工程中得到广泛应用，但是水下混凝土的灌注是能否成桩的关键环节，但往往由于成孔过程中由于测量、地质、工艺等原因使桩位发生偏差，导致桩基偏位，无法与柱子连接。结合工程实例对钻孔灌注桩桩位偏差的原因进行了分析，并提出了相关措施以保证施工质量符合规范要求，从而有效地控制钻孔灌注桩桩位偏差，提高工程质量，避免经济损失。

【关键词】：钻孔灌注桩、桩位偏差、原因分析、控制措施

中图分类号： TU753.3         文献标识码：A

1、引 言

钻孔灌注桩具有低噪音、小震动、无挤土，环保、对周围环境及邻近建筑物影响小，能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力，适应各种地质条件和不同规模建筑物等优点，在桥梁工程中得到广泛应用，已成为一种重要的桩型。（1）（文献1）其成桩质量要点主要包括：单桩承载力、混凝土强度、钢筋笼、桩身完整性、桩长、桩径及桩位偏差，施工过程中要严格执行设计及规范要求，以保证工程质量。但是桩位偏差的控制往往被忽视，从而造成工程质量事故，给工程造成严重的经济损失。施工根据现行 JTG/T F50-2011 桥涵施工技术规范的规定，见下表1：

近几年来，桥梁的桩基础在结构形式发生了变化。原先设计的桩基上部接的是承台、系梁，如果发生桩位偏差还能在承台、系梁的施工中进行调整。现在的设计中大多数取消了承台、系梁等部位，结构形式变成桩基上部直接和墩柱相接，所以对桩位的偏差提出了更加严格的要求。桩位偏差的控制变得越来越重要，如图1：

本文就根据工程实例对钻孔灌注桩桩位偏差的原因进行分析，并结合实际情况，采取了相应的控制措施，并获得了较好的效果。

2、工程案例

2.1、 桥梁概况

桥梁桩号：A2YK30+091.3，该桥位于戈壁冲积平原区，地势平坦，地势起伏不大，上部结构为5-13m预应力钢筋混凝土空心板，下部为柱式墩、基础为端承桩基础、U型台、扩大基础。其中桥墩桩基12根，桩长13m，桩径1.2m。

2.2、地质条件

根据地质调绘、钻探揭露并结合室内岩土土工试验，桥位区地层按其时代及成因分类，在勘察深度范围内上覆地层为第四系上更新统洪积（Q4al）形成的粉质粘土和细砂和泥质砂岩（Q4me）。

2.2.1、细砂：厚 3.8-4.3m，浅黄色，潮湿-饱和，中密，砂质不均，局部夹粉质粘土薄层。

2.2.2、粉质粘土：厚 16.7-17.8m，浅黄色，潮湿，可塑-硬塑，土质不均，局部夹细砂薄层。

2.2.3、中风化泥质砂岩：厚 2-2.1m，浅褐色，干燥，稍密，岩屑颗粒以粉砂为主。

3、桩位偏位的原因及控制措施

钻孔灌注桩桩位偏位的影响因素很多，归根起来有以下的三大原因，分别是放样偏位、钻孔偏位、钢筋笼偏位（2）（文献2）。

3.1、放样偏位的原因分析：

3.1.1、桩位坐标没有复核或复核不准确

测量人员在没有进行桩位坐标复核后就进行放样或者是测量人员复核桩位坐标时不仔细，相关轴线尺寸、桩间距、角度没有进行严格的核实就进行坐标放样，导致放样出来的点位出现偏差。

3.1.2、没有建立统一的桥梁坐标系

每个桥梁桩位放样前，没有建立统一的桥梁坐标系。每次对同一个桥梁桩位放样时采取的导线点不一样，导致放样出来的桩位出现偏差。

3.1.3、桩位坐标输入错误

施工放样采用GPS在输入坐标时，将坐标输错，桩位放样时没有及时发现，造成桩位放样错误。

3.1.4、测量工具没有检验与校正

所使用的GPS、水准仪等测量工具，在使用前没有检验与校正。

3.1.5、放样后没有检查桩位是否合适

桩位放样完毕后没有检查桩位间的距离是否合适。

3.1.6、桩位放样后没有保护措施

放样出来的桩位没有进行保护，被场地内机械或施工人员不小心碰偏后没有察觉，继续施工导致桩位偏差。

3.2、放样偏位的控制措施：

3.2.1、对桩位坐标进行复核

测量人员在放样前应对图纸所给的桩位坐标进行复核，先对桩间距，轴线尺寸、角度进行复核，算出桥梁的总长，行车道的宽度是否和图纸提供长度、宽度一致。再根据所给的桩间距，轴线尺寸和角度计算出桥梁的桩位坐标和图纸所提供的桩位坐标是否一致。桩位坐标复核工作应有两组测量人员完成。两组完成后经核对桩位坐标无误后方可进行测量放样工作。

3.2.2、建立统一的桥梁坐标系

在桩位放样前，对每个桥设置3个导线点，导线点的布设要求是把该桥梁的位置包含在该桥对应3个导线点的覆盖范围内。在GPS对3个导线点采点完毕进行点校正时，要求点校正的水平残差在1cm以内，如果大于1cm，应重新对三个导线点进行复测，直到水平残差在1cm以内才能进行桩位放样。

3.3.3、输入正确的桩位坐标

用电脑将所有桩位的坐标输出来，然后建立Excel文件，把所有坐标输入Excel文件。以上工作由2个专业测量人员各自完成，相互校核，确认无误后，将坐标导入GPS中。

3.3.4、测量工具的检验和校正

对所使用的GPS、水准仪等测量工具，在使用前均需检验与校正到规定偏差范围内。

3.3.5、桩位放样后检查桩位位置

桩位放样后，用钢卷尺检查桩位的横向、纵向间距是否和图纸提供的间距一致，要求间距的误差在±1cm以内。

3.3.6、桩位的保护措施

桩位放样后为防止机械或人员碰偏，在放好的桩位上用锥桶盖上。在旋挖钻钻孔前用钢卷尺把桩间距再量一次，确认无误后方可开钻。

3.3、钻孔偏位的现象

偏孔现象有急剧偏孔、缓慢偏孔和无规律偏差

3.3.1、急剧偏孔（图2）

急剧偏孔一般都是由地质造成，由于岩层风化程度，岩石分布不均 匀等，

下放主卷到孔内某一位置时钻斗突然被卡住，或钻杆突然偏向一侧，说明孔内某一位置突然偏差。

3.3.2、缓慢偏孔（图3）

下放主卷时随着孔深的延长，第一节钻杆靠向护筒一侧而偏离中心，而随着

继续下放钻杆第一节钻杆始终朝一方向靠近护筒，说明孔内是朝一个方向缓慢偏差，靠的越近孔偏的越多。

3.3.3、无规律偏差

随着钻杆下放，第一节钻杆左右摇晃，或在干孔钻进时可直视孔内无规则螺旋式偏差现象，这种偏差现象多数是由全、强风化岩层，由于钻斗钻进时受力不均匀而导致纵向偏差。

3.4、钻孔偏位原因分析

3.4.1、旋挖钻开孔前对桩位对中不准确

旋挖钻开孔时钻头中心没有与桩位中心在一个垂线上，

3.4.2、地质原因

地质是偏孔主要原因，桥梁所处的地质为强风化泥质砂岩、中风化砾岩、中风化泥质砂岩。岩石分布不均导致钻进时钻斗受力不均匀而造成的钻孔偏位（3）（文献3）。

3.4.3、钻机底座、钻杆和钻头原因

钻机底座未安置水平或是钻杆弯曲，接头不正导致钻孔偏位。钻斗在使用前没有检查钻齿的数量及角度是否一致，钻体两侧边刀或防护条的高度是否一致。没有检查钻斗导致钻斗钻孔时左右受力不均匀导致钻孔  偏位。

3.4.4、操作原因

旋挖鉆的操作人员没有控制好浮动、加压的方式，快速钻进造成偏孔。

3.5、钻孔偏位的控制措施

3.5.1、旋挖钻开孔前准确对中桩位

开孔前对桩位准确对中，钻机的起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和桩位中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正。

3.5.2、了解地质

施工前通过查阅图纸上的地质报告、地理环境。岩层分布情况等，详细了解桥梁桩位的地质情况，对下一步的钻孔工序做出合理的安排。

3.5.3、钻机安装前检查钻机底座、钻杆和钻头

（1）安装钻机时要使钻机转盘、底座水平。钻机开孔时要先把工作场地用装载机推平整。测量人员在测量护筒标高时利用水准仪测设钻机底座的四角高差，调整钻机底座水平。转盘的水平可以通过1m水平尺来找平。

（2）由于钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制杆上的提引龙头，使其沿导向架对中钻进。钻杆垂直度的控制需要技术人员和测量人员共同完成，不能单纯的靠操作手的经验。钻杆垂直度控制措施可以利用全站仪和棱镜杆与钻杆形成90°夹角，同时整平控制，利用全站仪十字丝的竖丝与钻杆的边线偏差调整垂直度，另外一侧利用棱镜杆的边线与钻杆的边线偏差调整垂直度，调整时，棱镜与钻机距离约30m左右（4）（文献4）。

（3）钻斗使用前检查钻斗钻齿的数量及角度是否一致，钻体两侧边刀或防护条的高度是否一致。钻机工作人员不得通过在钻斗底部焊接钻齿的方式来扩大钻斗的直径。这是因为在没有专业焊接人员的情况下焊接会导致焊接的钻齿尺寸大小不一，导致钻斗进入土层钻孔时左右受力不均导致钻孔偏差。应有专业的焊接人员进行焊接钻齿的工作。

（4）优化钻斗

通过实际验证，螺旋钻斗就比双底捞沙斗能更好地预防偏差，原因是螺旋钻斗的钻进阻力小，在加上先导钻进方式可有效预防偏孔。优化钻斗尽可能地优化钻斗，让其钻斗降低钻进阻力，特别是中心先导尖具有定位作用，可有效预防偏孔。还可在螺旋钻斗或双底钻斗钻体上方焊接与孔径相符的2米长护筒，通过加长钻斗导向钻进，此方法可有效预防偏孔。

（5）操作方式

钻机操作人员应控制浮动、加压、转速、控制钻进速度来预防钻孔偏差。还可通过振动和负载判断当前地质情况，而改变钻进方式：比如切削式钻进、破碎式钻进、拨动式钻进和碾磨式钻进，通过改变钻进方式也可有效预防偏孔。

3.6、钢筋笼偏位原因分析

3.6.1、钢筋笼过长、变形

钢筋笼本身过长，在加上吊放时钢筋笼未垂直缓慢放下、而是斜插入孔内。在钢筋笼转运、吊装是没有按照规定施工，导致钢筋笼发生变形。

3.6.2、灌注砼的速度过快

当首批灌注的砼接近钢筋笼底部时速度过快，混凝土将钢筋笼托起导致钢筋笼偏位

3.6.3、导管挂在钢筋笼上

在提升导管时，导管挂在钢筋笼上，钢筋笼随同导管上升。使钢筋笼上浮导致钢筋笼出现偏位。

3.6.4、现场缺乏经验和方法

现场施工人员没有施工经验，没有采取科学的施工方法。

3.7、钢筋笼偏位控制措施

3.7.1、钢筋笼过长，变形的控制

当钢筋笼长度超过30m时，应分成2～3节分段吊放，分段焊接。采用板车运输钢筋笼，板车上每隔4m横向垫上枕木，要求钢筋笼平整的落在枕木上，不得变形。在钢筋笼吊放入孔时，下放要平稳，对中孔口缓慢垂直下入，避免挂伤孔壁，禁止猛启猛落，强行下放。

3.7.2、控制灌注砼的速度

当首批砼灌注能埋住底端的导管后应减慢砼的灌注速度，待灌注的深度达到2m以上方可恢复到正常的灌注速度。

3.7.3、控制导管的放入和提升

导管要从护筒的中心放入，不得有较大偏差。导管在提升是如果卡在钢筋笼上不能硬拔，应尝试转动、下插导管的方法缓慢的拔出导管。在钢筋笼主筋焊接的部位不能留有接茬，防止导管卡在钢筋上。

3.7.4、现场施工中钢筋笼定位的控制措施

（1）吊筋的控制（图4）

连接钢筋笼的两根吊环一定要对称焊接在钢筋笼的两根主筋上，且两吊环焊接点到圆环口的长度要等长。这样，钢筋笼才会平稳、两吊环的受力才能一致，钢筋笼的对中才能得到相对的控制。

（2）扁担梁、枕木的控制（图5）

钢筋笼下放入孔后，在固定钢筋笼之前，要保证承担钢筋笼的两根槽钢（槽钢有3根φ25钢筋焊接而成）扁担梁在同一水平面上。施工中要求扁担梁搭设在枕木上，枕木比护筒高出5-10cm。两根枕木的高差用水准仪测出，要求高差不能大于2cm。如果枕木的高差过大就会导致扁担梁不在一个水平面上，从而使得钢筋笼上的两个吊环也不在同一个水平面上。这样，就会导致孔内的钢筋笼倾斜而偏位。

（3） 钢筋笼吊放入孔的控制 （图6）

钢筋笼吊放入孔时，要保证钢筋笼吊绳的竖直方向要与设计桩孔的中心方向一致。这样，钢筋笼就会顺着桩孔中心的垂直方向自由落入孔內，使其达到对中的目的。如果钢筋笼入孔时就发生偏位，最顶面的钢筋笼纠偏时难度就比较大。所以，钢筋笼入孔时就控制中心的对中精度和钢筋笼的垂直度。施工中采取的方法是在距钢筋笼顶面钢筋2m的位置对称焊接4个定位筋。定位筋的要求是前后对称的两个定位筋的距离比孔径小2cm。焊接前先量出焊接处钢筋笼的直径，通过量出的直径和两个对称定位筋的长度要求计算出定位筋的焊接厚度（从箍筋长出的距离），依次对称的焊接完4个定位筋。定位筋能保证钢筋笼入孔后不会出现较大的偏差，也不会使得钢筋笼完全卡在孔壁上，为后续的精确调整钢筋笼偏位留下空间。

（4）精确调整钢筋笼偏位

在钢筋笼吊放入孔前，在钢筋笼顶面的螺纹主箍筋上用细绳采用十字交叉的方式找出钢筋笼的中心点。中心点必须准确，不然会造成钢筋笼对中的偏差。在钢筋笼吊放入孔后在重新放样出桩位坐标。在以往的施工中，最后的钢筋笼校正都是采用之前的4个护桩引出桩位中心点的方式。但在施工中难免会机械或者施工人员不小心碰偏护桩，造成桩位偏移。在这次在桩基础施工中我们采用钢筋笼入孔后重新放样的方式，在钢筋笼吊放入孔后在护筒的顶面放在一块结实的枕木，测量人员可以站在枕木上实

行放样工作，放出的中心点用记号笔标记上，通过

枕木中心点向下放吊绳的方式和钢筋笼的中心对中。如果两点不对中可以通过大锤敲打吊环或扁担梁的方式轻微挪动钢筋笼，直至最后钢筋笼精确对中。

4、结语

在施工过程中，会经常的出现钻孔灌注桩偏位的情况，但是处理措施一定要及时采取，要反复的检测各种能够引起这种现象的因素是否处于正常状态。同时还应要求施工技术人员认真负责，仔细复核，校正每一个细节，保证灌注桩桩位偏差符合设计及规范要求。

参考文献：

1、易兵.浅谈钻孔灌注桩施工要点[J].陕西建筑，2011，（03）.

2、张秀枝.钻孔灌注桩施工质量控制、事故预防及处理措施[J].陕西建筑，2009，（08）.

3、张忠苗.桩基工程[J].中国建筑工业出版社，2008.

4、沈忠武.钻孔灌注桩钢筋笼偏位及处理措施[J].铁道工程学报，2009，（05）.

作者简介：马振国（1982年5月），男， 汉族，甘肃会宁人，大学本科，高级工程师，主要从事于高速及二级以上公路路面及桥梁施工。