桥梁灌注桩泥浆护壁成孔的质量问题及处理方法

吴跃军

（湖南省有色地质勘查局工程地质总队，湖南 长沙 410000）

泥浆护壁成孔，即使用自然造浆或人工造浆浆液进施工，通过循环处理泥浆的形式把由钻头切下的土块带出孔外以成孔，继而安装捆绑钢筋笼，在导管协助下，水下灌注混凝土成桩。该技术可选用正、反循环回转钻机成孔。若施工阶段任何一个环节出现问题，均会影响工程建设质量与进度，使施工单位蒙受不必要的经济损失。沉碴与孔壁泥层过厚等是泥浆护壁施工阶段常见的质量问题，会降低桩基础的承载力并增加桩基的沉降量。故而，施工人员应积极从施工工艺的视角出发，探究施工阶段常见质量问题的处理方法。

1 工程概况

武汉天河机场第二高速公路起点为汉口姑嫂树立交，与三环线相衔接，途经长咀岗、黄花涝等地，终止点为拟建的天河机场南入口，与拟建的天河至孝感三汊一级公路相连接，全长15.5㎞。全线设计车辆速度为80km/h。起点至绕城高速公路段为双向6车道，此后为双向8车道，整个线路设有姑嫂树、黄花涝、长咀岗互通式立交3处。

该桥梁桩基础采用摩擦桩，现已知钻孔灌注摩擦桩容许承载力的经验公式如下[1]：

对上式进行分析发现，摩擦桩承载力由桩侧阻力和端阻力构成，如果钻孔为桩侧阻力，在泥皮或桩端沉淀过大等因素的影响下，公式内的各参数均会显著下降，这样摩擦桩的承载能力也会被显著削弱。该工程中，采用旋挖钻机成孔大幅度节约了施工周期和施工成本。同时，在桩基质量控制难度上，也需要更高的要求。

2 钻孔中的质量问题及防治

2.1 护筒冒水

护筒外壁冒水，很可能造成地基出现沉降、护筒倾斜与移位，诱发钻孔偏斜问题，甚至造成停工。

（1）成因：①埋设护筒周边土体密实度偏低；②护筒水位差过大；③钻头起落环节出现碰撞。

（2）防治措施：在埋设护筒环节中，建议选用含水量最佳的黏土对坑地和周边予以分层夯实。在护筒适宜高度开孔，尽量使护筒中的水头高度维持在1.0～1.5m。钻头起落时，应减少对护筒形成碰撞。一旦观察到护筒冒水，应立即暂停钻孔操作，使用黏土填实加固护筒周边。如果发现护筒出现明显的沉降与移位，应重新予以安装。

2.2 孔壁坍陷

钻进期间，若发现孔内泥浆有气泡源源不断地溢出，或者泥浆突然漏失，均是孔壁坍陷的先兆。

（1）成因：①土质过于松散；②泥浆护壁效果欠佳；③护筒周边没有采用黏土密封；④护筒中水位偏低；⑤钻进过快、空钻时间过长、成孔待灌及灌注时间过长等也可能造成孔壁坍陷。

（2）防治措施：针对较松散、易形成坍落的土层内，适当加大护筒埋设的深度，同步提升泥浆比重与黏度，始终维持护筒中泥浆水位在护筒底部之上，钢筋笼在搬运与吊装过程，应杜绝出现形变问题，准确安放，减少碰撞。若钢筋笼需接长时要加快焊接速度，尽量减缩沉放时长。成孔后，将待灌时间控制在3h内[2]。在确保施工质量的情况下，尽量减缩混凝土的灌注时间。

2.3 缩孔

（1）成因：塑性土膨胀。

（2）防治措施：选用优质泥浆，减少失水量。成孔环节应适当增加泵量，减缩成孔时间，在成孔后的一段时间内，孔壁上会有泥皮形成，孔壁不会有水渗出，也不会出现膨胀现象。若出现缩孔问题，建议采用上下数次扫孔的方法以达到扩孔目的。

2.4 钻孔偏斜

（1）成因：①桩架不稳，钻杆导架与地面不垂直，钻机磨损严重；②土层软硬度不匀称，造成钻头受力不均；③孔内有规格较大的探头石、孤石；④扩孔较大位置钻头摆动偏向一侧。

（2）防治措施：及时检查、纠正桩架，保证其能垂直被稳固安置，校正导架的垂直度并检验钻孔设备性能；偏斜程度偏大时，建议填入适量土石后再行钻进，加强钻进速度调控；若发现孔内存有探头石，建议采用冲孔机低速将其打碎；针对倾斜基岩，可用混凝土予以填平，在其凝固后再钻进。

2.5 沉渣厚度超标

（1）成因：①清孔阶段泥浆含砂率偏大；②胶体率过小；③比重偏大。

（2）防治措施：加强清孔以后泥浆比重控制，使其＜1.20，确保泥浆黏度、含砂量、胶体率等指标均符合相关规范要求，并行二次清孔措施，直至符合工程设计要求。

3 吊放钢筋笼中的质量问题及防治

3.1 钢筋笼碰坍桩孔

（1）成因：①因钻孔孔壁欠规则，造成钢筋笼入孔期间和孔壁出现撞击而坍塌；②未能垂直缓缓吊放钢筋，因而对孔壁形成较明显冲击，引起坍孔；③吊放期间，孔外水位高于孔内，引起坍孔。

（2）防治措施：若吊放前发现桩孔有偏移、偏位情况，应在下放前数次扫孔予以纠正。吊放钢筋时，应和孔中心对准，垂直将其缓缓放入孔内，以防对孔壁形成碰撞。在灌注混凝土前，应加强孔内水位的维持与管理。

3.2 钢筋笼安装和设计要求不吻合

（1）成因：①未能严格依照相关规程堆放、起吊、搬运钢筋笼，支垫数目不足或方位不妥当；②钢筋笼过长，未安设劲箍，刚度不足；③钢筋笼上未安置垫块或耳环，吊入孔操作未能和水平地面相互垂直，以致保护层偏大或偏小；④未能将孔底沉渣或泥浆糊彻底清除，以致钢筋笼安装情况不符合设计深度[3]。

（2）防治措施：结合现实的运输装吊能力分段制作钢筋笼，入孔时再予以焊接。搬运及安装钢筋笼时，每隔2.0～2.5m加设一道劲箍。在钢筋笼周边的主筋上，按一定间隔设置混凝土垫块或焊耳环，实现对保护层厚度的有效调控，保证孔深符合工程设计要求。清孔操作完成后，及时灌注混凝土。

4 灌注混凝土时的质量问题及防治

4.1 卡管问题

（1）成因：①初灌时隔水栓安置的方位不妥当易造成堵管；②混凝土和易性、流动性偏差引起离析；③因施工机械设备故障，造成混凝土浇筑欠缺连贯性，于导管内停滞时间过长引起卡管等。④导管被钢筋笼卡住。

（2）防治措施：①一定要保证选用的隔水栓内径与导管内径相匹配，且具有优良的封闭性与隔水性，进而确保混凝土顺利被排出。②灌注早期应加强混凝土搅拌时间及坍落度指标的调控，确保水下混凝土有良好的和易性，通过实验室确定配合比，坍落度以18～22cm为宜，加强粗骨料的最大粒径的控制，要求其＜40mm。③灌注桩施工阶段，因使用的单位水泥量偏大，若初凝时间较短，建议使用适量缓凝剂等外加剂，提升混凝土的施工质量。为确保导管衔接处的密封性，要求在导管正式使用前先进行试拼装、试压，试水压力为0.6～1.0MPa，以防导管进水[4]。浇筑时，应把混凝土缓缓倒至漏斗的导管，规避导管中形成高压气塞的情况。针对导管被钢筋笼卡住的问题，在每节钢筋笼吊安完毕下放前，应拆除钢筋笼内撑，只保留顶部两节钢筋笼内撑，同时加密绑扎超声检测管在钢筋笼主筋上，防止被导管碰伤。④在施工阶段，应加强机械设备运行状态的监控，将由机械引起的施工事故发生的风险降至最低。

4.2 现断桩问题

（1）成因：①导管底端和孔底间距过大，冲洗液稀释混凝土，以致水灰比增加，干扰混凝土正常凝固过程，不凝固的混凝土填充桩体与基岩的间隙；②在地下水活动频繁或导管密封性欠佳等因素作用下，造成地下水侵入混凝土面，以致水灰比发生改变，桩身中段出现了混凝土不凝体；③浇筑混凝土环节中，导管提拔量过大，外露于混凝土表层，或由于停电、待料等形成夹渣，以致桩身出现土渣或有岩渣沉积成层产出，最终造成混凝土桩上下部分离；④浇筑阶段出现孔壁坍塌情况，难以顺利进行清孔操作，或用吸泥机清理不完全以致混凝土内掺有残渣，诱导了断桩问题等；⑤泥浆性能差，导致在成孔护壁、清孔等环节出现偏差。

（2）防治措施：①在成孔后，一定要以最严谨的态度做好清孔工作，通常建议使用冲洗液清孔，结合孔内沉渣状况合理设定冲孔时间，冲孔工作结束后快速灌注混凝土，减少或规避孔底沉渣超过相关规范的情况。②灌注混凝土前一定要检测孔径，精确测算出全孔与初次混凝土的灌注量。在浇筑阶段，应密切观察混凝土面标高与导管的埋设深度，及时予以有效调整。提拔导管时要做到精确、可靠，并严格遵守相关规范。确保混凝土的和易性、流动性、坍落度等均符合灌注施工要求。针对地下水活动较频繁的区段，应予以其较高重视，事前做好预案的编制工作（可以采用套管或水泥等方法进行防水处理，有效止水后才可以灌注混凝土）。③严格依照有关规范灌注混凝土，保证灌注过程的连续性、快捷性，灌注封底一定要成功，混凝土拌和一定要均匀，灌注桩顶面标高要比设计高出50cm，从而进一步保证桩顶混凝土的施工质量。对于水下灌注桩，泥浆的质量会影响到成孔护壁、清孔、灌注成桩各个环节，所以特别重要。旋挖钻机成孔，一般采用商品膨润土自制泥浆，在开孔前，至少要制备1.5倍桩孔容积的合格泥浆，并在开挖清孔过程中及时滤砂和补充新泥浆。在该工程中，采用黑旋风泥浆处理机进行除砂作业，收到了良好效果，既时刻保持了泥浆的性能指标，又节约了泥浆成本，还减少了废浆排放量，保护了环境。

5 结束语

总之，在桥梁泥浆护壁灌注桩施工期间，多个环节易出现质量问题，应做到及时发现、及时补救。同时，加强施工人员的技术培训，强化技术标准的统一性也是现实操作中的关键一环。百年大计，质量第一。对于桩基础工程而言，单桩质量高低直接关系着建筑体质量。故而应积极了解一些重要施工环节易出现的质量问题，加强防治措施的应用，进而最大限度地保证公路桥梁建设质量，为我国经济发展提供更优质、安全的服务。