试析钻孔灌柱桩施工质量事故的分析与预防

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【摘要】分析了钻孔灌柱桩在现场施工中出现若干质量事故及其成因，结合实践，提出了相应的整治办法及措施。

【关键词】钢筋混凝土；桩基础；钻孔灌注桩；预防措施；质量事故；

近年来，随着高层建筑的不断增加及城市对施工噪音的严格控制，钻孔灌柱桩由于具有噪音低、振动小、单桩承载力高等优点而被广泛采用，但钻孔灌柱桩也存在着质量控制直观差，施工工序较多，施工工艺较为复杂等不足，因此施工中极易发生质量问题，本文针对工程实践中钻孔灌柱桩易发生质量事故进行剖析，并提出相关预防措施及处理方案。

1 易发生质量事故及原因剖析

1.1 孔壁坍塌。

孔壁坍塌是钻孔灌注桩施工中最常见的质量事故。造成孔壁坍塌原因很多，主要是没有根据土质条件，采用合适的成孔工艺和相应的泥浆质量。如果护壁泥浆密度太小或护筒埋置太浅，护筒的回填土和接缝不严密、漏水、漏浆以及孔内液面高度不够或孔内出现承压水，孔壁的静水压力降低等都将会造成坍孔事故。清孔后泥浆密度或粘度降低，造成孔壁静水压力降低，而导致孔壁失稳。清孔时操作不当，供水管直接冲刷孔壁或钻杆不直，摇摆碰撞孔壁等均会引起成坍孔。下钢筋笼和导管倾斜碰撞孔壁也会引起坍孔。在松散砂土时快速钻进，或停在一处空转时间太长、转速太快，冲击锥冲抓锥同样也会造成坍孔事故。

1.2 断桩事故

断桩是桩基混凝土的某一部分和全部端面段泥浆浸入，破坏了桩的整体性受力形态，而造成废桩。断桩主要由于材料、工艺不当造成的，主要原因有：水泥初凝时间过短，在灌注后期时，首批混凝土已初凝造成混凝土的流动性大大降低，继续灌注的混凝土则因此冲破初凝混凝土的顶层，从而在两层混凝土中夹存泥浆、渣土甚至全桩夹有泥浆、渣土而形成断桩。骨料粒径偏大或河砂中夹有大粒径的河卵石，致使灌注过程中混凝土在导管中梗塞不下去而形成卡管；另外混凝土的和易性、流动性差，在灌注过程中发生离析、泌水，使粗骨料过分集中，而形成卡管，若卡管处理时间过长则会导致灌注时间长，首批灌注混凝土已初凝，从而导致断桩。清孔不彻底造成孔底沉淀层过厚，清孔系数mo值大大降低，桩尖处的极限承载力降低，形成废桩；或者造成泥砂比重大，含砂量高，引起在灌注水下混凝土时钢筋笼对混凝土束缚等作用，造成钢筋笼外部分无混凝土而形成部分断桩或产生夹层断桩。导管埋深过小，而初期灌注较深，灌注时产生的超压力和冲击力大大增加，新灌注的混凝土易冲破首批混凝土上面，将首批混凝土上面的泥浆沉淀层裹入桩内形成夹层而断桩。

1.3 桩身倾斜事故

顾名思义，桩身倾斜是桩身出现位置偏差、倾斜，造成桩的承载力普遍降低。其主要原因有：施工人员放样有偏差或钻孔机械定位不准确。在钻孔过程中遇到障碍物或孤石以及在软硬土交界处和岩石倾斜处，钻头受阻力不均而造成桩孔倾斜。由于钻杆弯曲或连接不当，使钻头钻杆中心线不同轴而致桩孔偏斜。此外，场地不平整或因地面不均匀沉降，使钻机、钻盘、底座不平而倾斜。桩孔偏大，起重滑轮边缘，固定钻杆的卡孔和护筒中心不同轴线等因素，同样也会引起桩身倾斜。

1.4 钢筋笼不符合设计要求，出现笼上浮或笼下沉事故。

造成原因主要有：钢筋笼在制作、堆放、起吊、运输过程中不符合规范要求。钢筋骨架内径与导管外壁间矩过小，粗骨料粒径太大，主筋搭接焊接头未焊平，在提升导管的过程中法兰盘挂带了钢筋笼；或因钢筋骨架主筋弯曲、骨架整体扭曲，箍筋变形脱落或导管倾斜，使钢筋与导管外壁紧密接触；导管与钢筋笼间混凝土已凝结，提升导管时将钢筋笼带出；或因混凝土浇灌速度过快，混凝土面升至钢筋笼底，产生向上浮力导致钢筋上浮；或因吊筋与主筋或分段钢筋之间焊接不牢固或吊环松脱或者上下振动导管时，导管挂带钢筋笼，对骨架施工一很大外力，吊环松脱，而一旦导管与钢筋笼脱离时，笼将沉入孔中，造成笼下沉事故。

2 预防措施及事故处理方案

2.1 孔壁坍塌的预控及事故处理方案。

根据工程经验，砂层厚的地层、地下水位以下的土层、淤泥质土以及直径大于600mm的钻孔最易塌孔，因此我们在施工时所采取最重要措施是根据工程地质条件采用合适的施工工艺和相应的泥浆质量。其中泥浆质量最为关键，泥浆是由高塑性粘土或膨润土与水拌合而成的，其比重应控制在1.1-1.15，胶体率大于95％，粘度控制在10-25S，泥浆粘度与保持泥浆稳定性，流动性及携带泥沙能力密切相关，必须充分掌握好。当遇到渗漏较强的土层时，可在泥浆中加少量重晶石粉及短纤维素，以确保泥浆的稳定。在成孔过程中，泥浆液面应高于地下水位1-1.5m，阻止地下水流入钻孔造成坍孔。

钻孔过程中如发现排出泥浆中不断冒出气泡，或孔内泥浆突然漏失，即是孔壁坍塌的表现，应采取处理措施，首先要保持孔内水位，并加大泥浆比重以稳孔护壁，而后要明确坍孔的位置，然后将粘土和砂土回填到坍孔以上1─2m，若坍孔严重应全部回填，待回填沉积密实后重新钻孔。

2.2 断桩的预控及事故处理方案

断桩的预控主要从材料及工艺入手。要选用初凝时间不低于2.5h的水泥，对于桩较长，桩径大的，灌柱时间长的，可在首批混凝土中掺入缓凝剂。要严格控制粗骨料最大粒径不大于导管内径的1/6─1/8和钢筋最小净距的1/4，细骨料的级配要选择良好的中砂，并注意剔除细骨料中大卵石。要保证混凝土的和易性和流动性，其坍落度控制18cm-20cm之间。要严格按规范要求对导管进行水密承压和按头抗拉试验。要使首批灌注混凝土的数量满足导管初次埋置深度和填充导管底部间隙的需要，导管下口至孔底距离25cm-40cm，短桩间隙采用高限，卡桩的间隙采用低限。要严格按规范要求进行清孔，孔内沉淀层对于摩擦桩应大于0.5倍桩径，对于柱桩应大于设计规定，泥浆的比重在1.05-1.2之间，含砂率小于4％，粘度17s-20s。

桩基完工后，经动测后发现桩承载力严重不足，极有可能为断桩，应采取相应的补救措施，可在桩身处钻孔，用压力灌浆加固（其中压力不低于3.5Mpa），进行相应计算，以判断是否采取补桩措施，加固后的桩应再进行一次动测检查，以确认加固效果。

2.3 桩身倾斜预控和事故处理方案

桩身倾斜预控首先要做好桩位控制，按设计图纸的尺寸进行放线，并按有关规范要求进行验收。要固定好钻机，确保钻机水平稳定。要埋设好护筒，护筒是用来固定桩孔位置，它极为重要，应用5mm钢板制作，护筒内径应比桩径大20mm，护筒顶应高于平台地面30cm，护筒埋设应严格按施工规范，埋设牢固，四周与孔壁用粘土分层夯实，要根据不同地质条件采取相应的钻孔方法，如在轻亚粘土或亚粘土夹卵、砾石层等地质条件下施工时，应采用低档慢速，优质泥浆、大泵量、两级钻进的方法进行。施工中要派专人随时检测倾斜度，控制倾斜度不得大于1％。

若发生桩基倾斜事故，应根据受荷情况进行加固处理，若桩位偏差大，应请设计人员核定，必要时可在基础底板内增设暗梁，或采取补桩措施。

2.4 钢筋笼不符合设计要求，造成笼上浮或下沉事故预控和处理方案。

对于此事故预控可在灌注桩的上段增加局部钢筋，并设固定装置以防钢筋笼上浮或下沉；同时要严格控制钢筋笼骨架加工质量，防止变形；确保钢筋笼内径与导管外壁之间的空隙，应大于骨料最大粒径的2倍。在混凝土浇灌过程中，随着导管拔出而出现钢筋笼上浮时，应立即控制混凝土浇灌量及浇灌速度，反复上下摇动导管或单向旋转，处理好笼与导管之间的挂带现象，如无法阻止钢筋笼上浮，应立即停止浇注混凝土，检查导管埋深，若埋深超过10m，立即拆除部分导管，把导管的埋深控制在2.0m-4.0m以内，同时改善混凝土的和易性，适当提高塌落度，再重新浇筑。而钢筋笼一旦出现上沉时，应立即停止浇灌混凝土，将笼吊升设计标高重新固定后继续浇筑。

由于钢筋笼上浮或下沉事故一旦发生会造成桩承载力下降，因此发生事故时，应根据不同情况采取相应处理方案。如钢筋笼上浮采取上述措施后，仍没法控制时，应拔出导管，作为废桩处理，与设计人员联系重新补桩。如钢筋笼沉入混凝土中拔不出来，应探明笼顶标高和沉入深度，提出导管，用比原桩径稍小的钻头，在原桩位上钻孔至断

桩部位以下适当深度时重新清孔，在断桩部位增加一节钢筋笼，其下部埋入新钻孔中，后继续浇注混凝。如笼下沉混凝土深度小于2m时，可暂不处理，继续浇灌混凝土，待基坑开挖后，在原桩位上人工或机械挖土，凿出桩头钢筋接续上来，将桩头混凝土凿毛，再浇灌比原标号高一强度等级的混凝土；如果开挖基坑后凿出桩头浮浆时才发现沉笼，但不知沉入深度，此时须重新补桩或请设计人员核定在基础结构上采取加固措施。

3 结束语

钻孔灌注桩是一项繁杂的系统工程，只要分清楚产生质量事故的成因，找出相应措施，质量事故是可以避免，成桩的质量是有保证的。但值得注意的是钻孔灌注桩产生质量事故原因还很多，因此我们要具体问题、具体分析，严格认真按照有关专业规范和标准要求进行施工，这样才是确保质量的根本手段。

参考文献：

[1]姚宝贵.《小议钻孔灌注桩施工质量通病与预防》.[J].《赤子》.2009年第12期

[2]陈跃庆.《地基与基础工程施工技术》[M].北京：机械工业出版社，2003.