钻孔灌注桩常见施工故障处理经验谈
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【摘要】钻孔灌注桩工艺日趋完善，但往往由于施工工艺不当或施工时不规范，致使质量问题时有发生。本人经参加望江县日新桥工程建设施工，积累了一些钻孔灌注桩基施工经验，本文就钻孔灌注桩在钻孔过程与混凝土施工过程中易出现的故障与质量问题及其处理与预防措施进行了探讨，以供同行参考。
【关键词】钻孔 安置钢筋笼 故障处理
一、前言
望江县日新桥工程位于望江县漳湖镇。该桥为三跨平板桥，基础处理采用钢筋混凝土钻孔灌注桩，设计桩身直径为900mm，桩身混凝土强度等级为C25，桩长约25.3m~32.0m。
二、钻孔过程中易出现的故障及处理措施
1、钻孔偏斜
这是在施工中最为常见的一种，偏斜原因有好几种：
（1）桩架不稳，钻杆导架不垂直，钻机磨耗，部件松动。故此在开钻前一定要检查钻机的稳定性与垂直度，在钻进过程中要随时复核，如有偏差及时处理。
（2）土层硬度不均，致使钻头受力不均。在地层分层处要注意控制钻速，不要过快，同时要采用减压钻进。
（3）钻进时遇有较大孤石、探头石。此时宜用钻机钻透。用冲孔机时，用低速将石打碎；有倾斜基岩时，可用混凝土填平，待混凝土凝固后再钻。
（4）扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。在容易扩孔处低速减压钻进。
（5）钻孔弯曲，接头不正。
为了防止出现成孔偏斜，可在施工中采用加扶正圈导正，全孔减压钻进的防斜措施。扶正圈直径比设计桩径小200mm，扶正圈的位置放在离钻头5~6m处，必要时可每钻进20~30m加一扶正圈，以加强钻具的导向性。
2、塌孔
其表征是孔内水位突然上升又下降，孔口冒细密的水泡，出渣量明显增加而不见进尺，钻机负荷显著增加。
塌孔原因主要有：
（1）护筒埋置过浅，周围封填不密，漏水；
（2）操作不当，如提升钻头，冲击锥（抓）或掏渣倾倒，或放钢筋骨架时碰撞孔壁；
（3）泥浆稠度小，起不到护壁作用；
（4）泥浆水位高度不够，对孔壁压力小；
（5）向孔内加水时流速过大，直接冲刷孔壁；
（6）在松软砂层中钻进时进尺过快。
预防措施：汛期或朝汐地区水位变化过大时，采取升高护筒增加水头或用虹吸管等措施保持水头相对稳定；提升钻头，下放钢筋骨架时应保持垂直，不要碰撞孔壁。
处理措施：事故发生后应查明塌孔位置后进行处理。塌孔位置不深时，可采取钻深埋护筒，穿过塌孔处。塌孔位置深时，塌孔不严重，可回填到塌孔位置以下，并采取改善泥浆性能、加高水头措施，继续钻进。塌孔严重时，应立即将钻孔用砂类土或砾石土回填，无此类土时可采用粘质土并掺入5%~8%的水泥砂浆，观察数日后重新开钻。
3、扩孔与缩径
扩孔多系孔壁小塌孔或钻锥摆动过大，应针对原因采取措施。缩径常因地层中含有遇水能膨胀的软塑料土或泥质叶岩造成；钻锥磨损过甚也可造成孔径偏小。前者应采取失水率较小的优质泥浆护壁，后者应及时焊补钻锥。缩径已发生后，可采取钻锥上下反复扫孔，扩大孔径。
4、漏浆
钻孔施工时，密切注意泥浆面的变化，一但发现有漏浆现象，分不同情况及时采取控制措施。
（1）增大泥浆比重和粘度，停止除砂，停钻进行泥浆循环，补浆保证浆面高度，观察浆面不在下降时方可钻进。
（2）如果漏浆得不到控制，则需在浆液里加锯末，经过循环堵塞孔隙，使渗、漏浆得以控制。
（3）如果在钢护筒底口漏浆，在采用上述措施得不到控制后，将钢护筒接长跟进。
（4）在采用上述措施后，若漏浆得不到控制，要停机提钻，填充粘土，放置一段时间后，再进行施钻。
5、糊钻
在正循环回转钻进时，遇软塑粘质土层，泥浆相对密度和粘度过大，进尺快，粘渣量大，钻杆内径过小，出浆口堵塞而造成。此时应改善泥浆性能，对钻杆内径钻渣出口和排渣设备的尺寸进行计算。并适当控制进尺。若已严重糊钻时，应停钻提出钻锥，清除钻渣。
三、混凝土灌注中故障处理
1、导管进水及堵塞
第一批混凝土拌和物下落后，导管进水时，应将已灌注的拌和物用吸泥机（可用导管作吸泥管）全部吸出，针对进水的原因，改进操作工艺或增加首批拌和物储量，重新灌注。在导管提升且底口超出已灌注拌和物时导管进水，可依次将导管拔出，用吸泥机或潜水泥浆泵将原混凝土拌和物表面的沉渣全部吸出，将装有底塞的导管重插入原混凝土表面下2．5m深处，然后在无水导管中继续灌注，将导管提升0.5m，继续灌注混凝土即可冲开导管底塞流出。
导管堵塞多因隔水硬球不符合要求被卡住而产生。可采用长杆冲捣，或用附着于导管外侧的振动器振动导管，或提升导管迅速下落振冲，或用钻杆上加配重冲击导管内混凝土。若上述方法无效，应提出导管，取出障碍物，重新改用其它隔水设施灌注。还有一种为气堵，当混凝土满管下落时，导管内混凝土（或泥浆）面至导管口的空气被压缩，当导管外泥浆压力和混凝土压力处于平衡状态时就出现气堵现象。解决气堵现象的措施为首批混凝土浇注时，在泥浆面以上的导管中间要开孔排气，当首批混凝土满管下落时，空气能从孔口排掉。
2、灌注塌孔
大的塌孔表征与钻孔期间相似，可用探测锤探测，如达不到混凝土表面高程时即可证实发生塌孔。
产生的原因有：
（1）护筒底脚漏浆；
（2）潮汐区未保持所需水头；
（3）地下压超过原承压力；
（4）孔内泥浆相对密度与黏度过底；
（5）孔口周围堆放重物或机械振动。
处理措施：如塌孔数量不大，采取措施后可用吸泥机吸出混凝土表面的泥土，如不继续塌孔，可恢复正常灌注。如塌孔仍不停止，而且在扩大趋势，应将导管与钢筋骨架拔出，将孔内用黏土或渗入5％~8％的水泥填满。待数日后孔位周围地层已稳定后现施工。
3、钢筋骨架上升
除去一般被挂上升的原因外，主要是由于混凝土冲出导管底口后向上的顶托力造成的。为防止钢筋骨架上浮，当灌注的混凝土顶面跟钢筋骨架底部1m左右时，降低混凝土的灌注速度。当混凝土上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底口2m以上，即可恢复正常的灌注速度。辅助方法是将钢筋骨架顶端焊固在护筒上，或将钢筋骨架中的4根主筋伸长到桩孔底。当设计许可时，骨架下端2m范围内箍筋内距布置大些。还有一种原因就是最初浇注的混凝土开始初凝，与钢筋的裹握力增大，新浇注的混凝土上升的顶力顶升最初混凝土时带动钢筋骨架一起上升。
4、埋管
灌注过程中导管提升不动，或灌注完毕后导管拔不出来，统称埋管。常因导管埋置过深所致，若已成埋管故障，宜插入一直径稍小的护筒至已灌注混凝土中，用吸泥机吸出混凝土表面上泥渣，派潜水工下至混凝土面在水下将导管齐混凝土面切断。拔出安全护筒，重新下导管灌注，灌注完成上下断层间予以补强。
若桩径过小，潜水工无法下去工作时，可在吸出混凝土表面上泥渣后，采用输送管直径100~150且水下连接一段钢管的混凝土泵，泵送余下的混凝土。
5、夹层断桩
多为以上多种事故发生的结果。有些是在灌注完成后，钻取桩身混凝土上岩芯或无破损检测时发生混凝土中夹有泥砂的情况，称为夹层断桩事故。多因首批混凝土隔离层上升已近初凝，流动性降低，在导管埋深较小时，续灌混凝土拌和物顶破隔离层上升，将原灌注混凝土表面的沉淀土覆盖在混凝土拌和物下造成的。还有一种原因就是泥浆过稠，增加浇注砼的阻力（如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块），在施工中发生导管堵塞，流动不畅等现象，有时甚至灌满导管还是不行，最后只好提出导管上下振击，由于导管内储存大量砼，一旦流出其势甚猛，在砼流出导管后，即冲破泥浆最薄弱处急速返上，并将泥浆夹裹于桩内，造成夹泥层。还有一种可能就是导管埋得太深，提出时底部已接近初凝，导管拔出后砼不能及时冲填，造成泥浆填入。
6、混凝土严重离析
多由导管漏水引起水渗，地下水渗流造成。
灌注前应严格检验道观的水密性，在承压地下水区应测验地下水的压力高度和渗流速度，当其速度超过12m/min，应注意在此区进行钻孔灌注的施工措施。
四、灌注桩的补强方法
1、先钻两小孔，分别作压浆和出浆用。深度应达到补强处1m以下。
2、用高压水泵向孔内压入清水，使夹层泥渣从出浆孔冲洗出来。
3、用压浆泵先压入水灰比为0.8的纯水泥浆,进浆口应用麻絮填堵在铁管周围,待孔内有清水从另一孔全部压出来之后,再水灰比为0.5的浓水泥浆压入。
4、浓浆压入时应使其充分扩散,当浓浆从出浆口冒出时停止压降,用碎石将出浆口封填，并以麻袋堵实。
5、最后再用水灰比0.4的水泥浆压入，压力增大到0.7~0.8MPa时关闭进浆阀，稳压压浆20~25min。
五、结语
钻孔灌注桩是桩基础施工中最常的施工工艺，也是结构物中最重要的组成部分，它的施工直接影响到整个工程的工期与成本。由于桩的施工有高度的隐蔽性，而影响桩基工程的因素又多，特别是钻孔桩的施工质量具有很多的不确定因素，故在施工过程中容易出现施工故障与质量隐患，桩基的工程质量问题将直接危及主体结构的正常使用与安全。因此，加强基桩施工过程中的质量控制，对确保整个工程的质量与安全具有重要意义。
（作者单位：望江县水利局）