冲孔灌注桩施工中常见的缩颈、塌孔及断桩的质量问题和处理措施
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摘 要：在工程建设的施工中，经常会应用到冲孔灌注桩技术，进行预防和解决工程质量问题，相对于解决桩基施工中的疑难具有很大借鉴意义。通过对某工程施工中出现的冲孔灌注桩的质量问题分析，论述了常见缩颈、塌孔及断桩的质量问题的形成原因，并有针对性地提出处理的方法和解决的措施。
关健词：灌注桩；质量问题；处理措施
通过对某工程施工中出现的冲孔灌注桩质量问题的分析，介绍了一些冲孔灌注桩质量问题的处理方法。无论在何种地质条件下，冲孔灌注桩技术都有极强的适应性，由于设备简易，操作方便，占地小，承载力大，因此被广泛应用。冲孔灌注桩是一种地下成桩工艺，这就使得施工中不能进行观察，在成桩后自然也无法实施开挖验收。所以在工程施工中如果出现任何一个问题，就会对整个工程造成影响，不但会降低工程质量和进度，还会造成巨大的经济损失，甚至形成不良的社会影响。本文通过某工程项目的一些具体施工情况介绍，总结出冲孔灌注桩在施工过程出现缩颈、塌孔及断桩的质量问题的形成原因，并有针对性地提出处理方法和解决措施，以供同行参考。
1 工程概况及施工情况
1.1 工程概况
笔者负责某项目的施工管理工作，该工程施工工期紧，为了确保工期和工程质量，在施工前编制好专项施工方案，做好技术交底工作。该工程的基础设计类型为桩基础，桩长范围为15m～45 m，桩径为0.9m、1.2m，桩基根数共560根，混凝土采用C35水下，施工工艺采用冲孔灌注桩，入岩深度为入弱风化1.0m或中风化2.0m。地质情况为：杂填土、粉质粘土、中砂、淤泥、粉质粘土、凝灰熔岩残积粘性土、全风化凝灰熔岩、强风化凝灰熔岩、中风化凝灰熔岩、弱风化凝灰熔岩。
1.2 施工情况
1.2.1 该工程所在地地质情况较为复杂，通过施工前桩位超前钻探及地勘报告的资料显示，桩所遇到的地质情况不一：有的遇到岩层厚度达到4.2m，而且有斜坡岩；有的遇到小溶洞深度达到 15m左右；有的桩基底须有42m深才能达到设计要求的完整岩层，其中有2根桩位在原路基边坡上，该位置路基回填片石有7米深左右，冲孔桩在冲孔时，泥浆会渗漏，造浆困难，泥浆无法做到护壁的作用，故经常会塌孔，给施工带来了很大的难度，后经研究讨论决定采用边冲孔边下钢护筒的做法，且在施工的过程中要求不断往孔内添加澎润土及水，还每隔1小时监测泥浆比重、粘度等各项指标一次，泥浆比重控制在1.30左右，粘度控制在22s左右，这样保证孔内水头的压力及护壁，最终钢护筒下至穿越回填片石层下1.5米处，露出地面0.5米，累计长9米，这样保证了泥浆回填片石区域内不渗漏，孔内不塌孔及孔内的水头压力，经过各方的配合和努力，最终该桩以孔深为39.5米终孔，取得了良好效果。
1.2.2 在施工过程中要加强施工质量的管理工作，本工程在浇筑某号桩的过程中，某号桩孔深38米，在浇筑到地面往下4米左右时，由于工人的操作失误，提升太快，导致导管提升太高，脱离砼面层，后再插入砼继续浇筑，施工完成后待满足检测条件时，发现本桩在4.1米处出现断桩的现象，后由建设单位组织各相关单位开展某桩断桩的原因分析及处理意见，经会议一致决定同意采取接桩的方案，并要求施工单位编制专项施工方案，经有关个方签字，严格执行，并要求加强质量管理工作。经过开挖，凿除断桩以上的桩身砼，凿毛，焊接钢筋，浇筑砼（要求提高一标号砼）等的工序，后再进行复测，桩身质量合格，满足设计要求。
2 钻孔中常见问题
2.1 缩颈问题的原因及预防措施和处理方法
2.1.1 缩孔现象的原因
（1）地质原因，构筑物大多数的钻孔出现缩颈的部位一般在12米到18米之间，根据探测单位提供的岩土工程勘测报告，以及当时的取样可以看出，此地多为砂层及淤泥层；
（2）其中的钻孔放置的时间过长，由于某些原因的影响，钻机成孔后，并没有及时的进行灌注，泥浆自身的压力不能支撑土质收缩，以及溃流带来的压力，这样就会导致其中的缩颈问题；
（3）相邻的桩孔之间相互扰动，钻孔灌注桩是先成孔，然后在孔内成桩，周围的土向桩身运动，土体就会对桩身产生压力，也会造成缩颈问题。
（4） 地层承压水对桩周土侵蚀
2.1.2 预防措施和处理方法
（1）加大钻头，把原来的钻头加50mm，并且钻头在孔内不断地洗孔，扩大孔径，增加孔壁的稳定性，就算有很小的缩颈，就也可以基本符合原来的设计；
（2）加大泥浆的比重，这样就会增强泥浆对钻孔孔壁的支撑力，就会较少孔壁向内收缩的速度，进而缩小钻孔孔径的缩颈程度；
（3）摸清承压水的准确位置，在灌注前下入专门护筒进行止水封隔，成桩后经验桩发现缩颈，如位置较浅可开挖进行补求；如位置较，且缩颈严重，则应考虑补桩。
2.2 塌孔问题原因及预防措施和处理方法
2.2.1 塌孔问题原因
（1）地质条件也是造成塌孔的主要的原因，因为砂质土本来就松软，缺少一定的粘结力，安息角就很小，遇到雨后，安息角就会变得更小，所以在冲孔时，孔内就会发生塌孔，有的地质存在回填片石，泥浆无法储存在桩体内，从桩体内外流，水头压力不足，护壁容易坍塌，造成塌孔的现象；
（2）施工不当的原因，如在流砂、软液泥、破碎地层、松散沙层中钻进，进尺太快，或停在一处空转时间太长，冲孔速度太快等；
（3）在提升、下落钻头，遇到孤石、斜坡岩，下钢筋笼时碰撞孔壁，孔壁被扰动，这是就容易发生塌孔；
（4）护筒埋设不当护筒周围未用粘土填封紧密而漏水，或护筒埋设太浅；
（5）未及时向孔内加泥浆；或孔内泥浆面低于孔外水位；或孔内出现承压水低于静水压力；或泥浆的比重太小等；
（6）相邻孔间距过短且施工时间间隔较短而造成串孔。
2.2.2 塌孔的预防措施和处理方法
（1）钻机就位，用填料将废孔回填密实后，在孔位置安装钻机、就位，并使其保持平稳，不产生位移或不均匀下沉；有特殊情况下可利用加长钢护筒进行施工，施工过程中应保证护筒不发生移动，中心与桩中心一致，并使钢护筒穿越不良地质层；
（2）钻进中及时添加新鲜泥浆，使其高于孔外水位；遇流砂，松散土层等适当提高泥浆比重，不使进尺过快，或空转时间过长。轻度坍孔可加大泥浆密度和提高水位；严重坍孔可用粘土膏或澎润土投入待孔壁稳定后采用低速钻进（同时常备粘土或澎润土以防万一）；
（3）提升、降落钻头和放钢筋笼时保持垂直上下，以避免碰撞孔壁；冲程的选用，当回填后片石的岩面倾斜较大时，钻头易摆动，撞击护筒或孔壁，造成偏孔或塌孔、卡钻等现象，这时先选用小冲程进行冲击，待将孔底的浮土、凸出部分凿平出现平台后，再加大冲程转入正常冲程。抛填片石与原地质的面层软硬不一，这样就给冲击、进尺造成困难，所以在施工过程中，为保持钻头平稳而正常的工作，在保持孔内水位不变的情况下，实时向孔内抛填片石，采用低冲程将抛填物填入松动地层，待岩石出现平稳后再调整冲程正常施工；
（4）护筒埋设时必须用粘土夯实，水中护筒的埋设深度应保证，且上部有固定措施；
（5）孔内水位应保持在孔旬水位 1.0m 以上，钻孔时应严密监测孔内水位，并保持有应急的设备；根据不同的地质情况，采用不同的钻进参数和泥浆参数；为起到很好的护壁作用，泥浆的性能指标控制在泥浆比重为1.1～1.35；粘度控制在18 s～22s；含砂率≤4%等；有时由于桩位处土质松动，钻孔时及终孔后严防漏浆现象的发生，发现问题找出原因及时处理；
（6）相邻孔施工时应符合规范要求；当坍孔发生较浅时，应用优质粘土回填至坍孔处 1.0m 以上，待自然沉实后再继续钻进；终孔验收合格后尽量缩短后续工序的作业时间及间隔时间。
2.3 断桩问题的原因及预防措施和处理方法：
2.3.1 断桩问题的原因
（1）因混凝土拌制质量较差，导致导管堵塞；
（2）初灌量不足或初灌量计算错误，导致无法埋住导管；
（3）混凝土顶面深度测量出错，或埋深计算错误，或操作不当，提升过猛，导致导管提升过高，底部脱离砼土层；
（4）导管接头不严密，或拔导管持时导管碰到钢筋笼后，导致接头松动，泥浆渗入；
（5）混凝土灌注不连续，中断时间过长，表层砼失去流动发生，而继续灌注的砼时，将有浮浆泥渣包裹覆盖表层，泥浆上浮导致堵管事故，形成断桩；
（6）出现堵管而未能及时排除造成断桩。
2.3.2 预防措施和处理方法
（1）混凝土严格按配合比拌制，经常测试坍落度；
（2）使用大初灌量，砼初灌量根据圆柱体积和混凝土与泥浆压力比进行计算出初灌量，充分利用初灌量的势能冲开残余孔底少许沉渣，保证首次埋管深度；
（3）加强施工人员的技术培训，在灌注前对各个作业环节认真检查，制订有效的预防措施，灌注中严格遵守操作规程，保证灌注作业连续紧凑。在灌注时要求反复细心探测砼面，认真、正确指导导管的提升。并且不间断量测混凝土顶面；灌注中，导管提升应匀速平稳，慢慢起升，确保导管的埋深符合要求；
（4）冲孔灌注桩在浇筑砼前，应对导管的严密性进行测试，合格后方可投入使用，并在导管吊放时应采取有效措施保证居中；
（5）开工前检查是否有备用发电机组、搅拌机和供水设备， 并保证商品混凝土供应及时，浇筑连续；
（6）出现堵管时应及时处理，确保砼连续浇筑，浇筑时应振捣密实，保证桩身质量。
3 结语
在冲孔灌注桩的施工中，由于施工的步骤比较多，而且施工桩体时大多在地下进行，检测质量也存在困难，这就对成桩的质量可能出现问题。为了确保成桩的质量和安全，就要严格监控施工质量，并采取积极的、有效的方法。处理冲孔桩事故的方法多种多样，而且有一定难度，即使积极的采取科学有效的补救方法进行处理，也会影响施工质量和进度。所以，必须保证每个工序都做到严格规范，确保冲孔桩施工按标准施工操作，必须制定科学的水下混凝土灌注程序，做好应急预案和防范措施，确保施工优质高效。
参考文献
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