钻孔灌注桩工艺质量控制关键点及事故处理

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【摘 要】 本文汇总了钻孔灌注桩施工中常见的几种质量问题，并给出相应的防范措施，同时对一旦出现事故后的最小损失处理措施给出建议。

【关键词】 钻孔灌注桩 质量控制 关键点 事故处理

1 前言

钻孔灌注桩因其成熟的工艺被广泛应用于工民建及桥梁工程中，由于其隐蔽性，对质量控制提出很高的要求。同时，其返工成本过高。这就要求我们做好质量事故预防，同时掌握处理措施，避免造成过大损失。作者根据近年来从事钻孔灌注桩施工的亲身体会，参考借鉴了同行的经验之谈，汇总了钻孔灌注桩施工中常见的几种质量问题，并给出相应的防范措施，同时对一旦出现事故后的最小损失处理措施给出建议。旨在为从事钻孔灌注桩施工及管理的人员提供一份实用性强的操作指南。

2 质量问题的预防和事故处理

2.1 钻孔过程中轴线偏位或倾斜

预防措施：桩位放样后，埋设护筒应定位准确；场地夯实平整，钻机安装牢固；钻进过程中定尺校正桩位，进入不均匀地层、碰到孤石时低速钻进，或回填片石、卵石冲平后再钻。

事故处理：及时发现偏位才能避免造成更大损失，钻孔轻微偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便较正，如纠正无效，应回填卵砾石重新钻进。

2.2 钻孔过程中护筒外壁冒水、漏浆及塌孔

护筒埋设太浅，护筒内水位过高，桩周填土不密实；护筒接缝不严密或护筒受到碰撞均可导致护筒外壁冒水。遇有透水性强或地下水流动的地层，泥浆护壁欠佳，或孔内水头压力不足，空钻时间过长，或未及时灌注引起漏浆或孔壁坍陷。冒水及漏浆往往引起护筒倾斜、位移及周围地面下沉，更易引起塌孔。

预防措施：（1）用粘土密实填封护筒四周，护筒底一定要下沉至硬土1米左右，否则易坍塌、穿孔。（2）严格控制好护筒内水位，一般情况下，以保护高于筒外施工水位1.5m为宜。（3）在不利地层使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度；（4）防止钢筋笼变形，吊装时避免碰撞孔壁；（5）保证钻进及灌注的连续性，尽量缩短灌注时间。

事故处理：护筒刃脚冒水，可用粘土在周围填实、加固。发生轻微漏浆和塌孔时，可倒入粘土或碎卵石土，以增大泥浆比重，增强护壁。护筒严重下沉或位移时，则应返工重埋护筒。一旦发现严重塌孔现象，应及时回填，适当停置，等地质稳定后，调好泥浆继续钻进。

3 钻孔过程中卡钻和掉钻

钻头旋转不匀，钻孔断面不是圆形时钻头容易被卡住；采用长护筒施工时，护筒下缘在钻头碰撞下变形也可能卡住钻头。钻头被卡以后强行提升导致钻杆、钢丝绳断裂，钻头脱开钻杆掉入孔内。另外，钻杆接头机械方面及电路错误，装置磨损未及时更换等均可造成掉钻事故。出现上述现象影响钻孔正常进行延误工期，造成人力和财力的浪费。

预防措施：做好设备保养，及时检查各装置的运转情况，及时更换磨损件。钻头冲程应高低间歇，使钻头有足够的转动时间，避免形成梅花孔而卡钻。

事故处理：卡钻时应轻提钻头，如轻提不动时，可用冲、吸的方法将钻头周围的钻渣松动后再提出。对于掉钻，只能讯速采用叉、钩、绳套等工具打捞，宜早不宜迟。

4 缩孔

钻头磨损后焊补不及时，引起成孔桩径比设计桩径稍小；桩周土体遇水膨胀后使孔径缩小。缩孔后造成钢筋笼的保护层过小，降低桩基的承载力。

预防措施：经常检查钻具尺寸，及时对钻头补焊。地层有软塑土时，采用失水率小的优质泥浆护壁。

事故处理：经探孔器发现缩孔后，在调好护壁泥浆的前提下，采用钻具上下反复扫孔的方法来扩大孔径。

5 清孔不彻底的隐患

对于端承桩而言，清孔不干净造成混凝土与岩层结合不好，降低了桩基的承载力；如果沉淀过多，首盘混凝土不足以将沉渣冲浮起来，尤其是含砂量高，首盘料过后的混凝土中仍可掺杂沉渣，极易造成桩头以下2至4米处出现夹层，从而造成事故桩的出现。笔者在工地现场处理事故桩时就亲历此事，如图1所示为桩体取芯图片，可见混凝土中夹杂的泥砂团。

预防措施：成孔后采用性能较好的泥浆置换，维持正循环清孔时间不少于30分钟。钢筋笼吊放、导管安装工序紧凑，从而减少沉渣。在混凝土灌注之前利用导管进行反循环二次清孔，采用滤砂器清洗沉砂，直至符合规范要求。灌注混凝土时，首盘应有足够的混凝土储备量，保证首盘料后导管的埋深，以利用混凝土的巨大冲击力达到清除孔底沉渣的目的。

事故处理：如果出现桩体夹层如上图所示，夹层埋深较浅时，可采用取芯机逐层取芯，直至完好混凝土界面，然后采用接桩法处理，凿去混凝土浮浆及松散层，并凿出钢筋，整理与冲洗干净后，再浇混凝土至设计标高。如果埋深较深时，应采用钻孔补强的方法，此法适用于泥砂夹层或混凝土离析，采用直经5cm水钻呈梅花形钻孔至缺陷位置以下，高压清洗后，植入钢筋置换高强灰浆。

6 钢筋笼上浮

混凝土在进入钢筋笼底部时浇筑速度太快，导管埋深过大均可导致钢筋笼上浮。

预防措施：（1）首盘混凝土蓄满并打开出料口后，快速灌注保持导管内混凝土连续性以便冲起孔底沉淀。但是当混凝土上升到接近钢筋笼下端时，此时导管口以下混凝土对钢筋笼的埋深较浅不足以产生足够的握裹力，应放慢浇筑速度，减小混凝土面上升的动能作用，以免钢筋笼被顶托上浮。（2）当钢筋笼被埋入混凝土中有一定深度时，再提升导管，减少导管埋入深度，保证导管下端高出钢筋笼下端有相当距离，这样导管口以下的混凝土足以握裹钢筋笼防止其上浮，这时可按正常速度浇筑混凝土。（3）应确保混凝土浇筑连续性，防止上层混凝土因浇注时间较长与钢筋笼紧密握裹，如此时导管埋深较大，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时带动钢筋笼上升。

事故处理：及时观测到钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，将钢筋笼与孔口固定牢固，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注。

7 导管堵塞（卡管）

水中灌注混凝土过程中经常会出现导管堵塞的现象，大致有以下几种原因：（1）导管进水造成混凝土离析，混凝土中间被水层隔离不能流动，导管被堵塞。（2）混凝土施工所用的砂、石等原材料级配不合格或水灰比不正确而出现混凝土离析，使石料与砂沉积在导管底端，水泥浆上浮。（3）混凝土灌注过程不连续，间断时间过长，或灌注过程过长，使已灌注的水下混凝土凝固，也会出现导管堵塞。

预防措施：（1）应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装，必须进行水密、承压、抗拉等实验，试水压力为0.6-1.0MPa，以避免导管进水。发现漏水问题应及时补焊或拆换。（2）在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过实验室确定，坍落度宜为18-22cm，粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且应小于40mm。为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。（3）首盘混凝土把水压出导管以后，应当使蓄料斗连续不断地输出混凝土，避免在导管内形成高压气塞。（4）施工过程中，应时刻监控机械设备，确保机械运转正常，避免机械事故的发生。尤其是拌和机应备用一台，避免混凝土供应中断。

事故处理：（1）当导管堵塞而混凝土尚未初凝时，可吊起导管，再吊起一节钢轨或其它重物在导管内冲击，把堵管的混凝土冲散；或迅速提出导管，用高压水冲掉堵管混凝土后，在导管底部设置混凝土防水塞，将导管重新插入混凝土内，导管内装灌混凝土后稍提导管，利用新混凝土的自重将防水塞压出，然后继续灌注。（2）若导管埋深较深时堵塞，可以用提升导管减轻水压的办法或上下抖动导管，也可以用附着式振动器对导管进行振动，一般可以使管内的混凝土灌注下去。（3）若灌入混凝土数量不多，发现导管堵塞，应尽快提升导管，清理出已灌注的混凝土，重新下新管后再进行混凝土浇筑，不得已时需要将钢筋笼提出重新钻除原灌注的混凝土。（4）若已灌注的混凝土面距离水位面不大的情况下堵管，可以根据实地情况，调整护筒、开挖围护或围堰开挖等办法，直接抽水进行旱地接桩。

8 断桩

成桩以后经探测，桩身局部没有混凝土，存在泥砂夹层，或截面断裂即为断桩。断桩的形成原因主要有：（1）计算导管埋深错误，或盲目提升导管，使导管脱离混凝土面，再浇筑混凝土时，中间形成夹泥层。（2）清孔不彻底，孔底沉渣过多，泥浆比重过大、含砂量高，首盘混凝土用量有误，易造成钢筋笼外部无混凝土而形成部分断桩和夹层断桩。（3）导管密封不严，泥浆进入管内，混入混凝土中形成断桩。（4）钢筋笼将导管卡住，强力拔管时，使泥浆进入混凝土中。

预防措施：（1）准确计算导管埋深，防止导管脱离混凝土面。（2）严格控制灌注前各项指标：泥浆比重、含砂率、孔底沉渣厚度。（3）按照水下混凝土规范配制混凝土，并经常测试坍落度，确保首盘混凝土用量足够。（4）浇筑混凝土前应使用经过检漏和耐压试验的导管。（5）确保混凝土按时供给，必要时备用搅拌机作应急之用。

9 结语

本文根据作者近年来从事钻孔灌注桩施工和管理的经验，分析了影响钻孔灌注桩施工质量的几种常见因素，并提出了相应的防范和处理措施，也借鉴不少同行的相关成果，可以为自己及同行以后从事此类工作提供相应参考。