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钻孔灌注桩在施工中常见问题及处理措施浅析

摘 要：针对钻孔桩钻孔及水下灌注水下混凝土施工常见的问题，而采取的相应防治措施。
关键词：钻孔灌注桩；水下混凝土混凝土灌注；造成原因；防治措施；处理方法 。

桥梁的桩基础根据施工方法的不同可分为：沉入桩、钻孔桩、挖孔桩等，而钻孔桩则是桥梁桩基础中比较常见的一种施工方法。钻孔桩的施工在施工过程中受到牵制的因素比较多，容易产生断桩等施工通病。本文结合斯里兰卡亭可马里综合基建项目（TIIP）A15路桥梁工程施工实践，浅析了钻孔桩钻孔过程及混凝土灌注过程中遇到的一些常见问题，分析了产生问题的原因，总结出了一些规律和防治措施，为今后的施工起到一些帮助。现针对这些问题和措施，作一一介绍。
一、钻孔过程出现的质量问题及处理措施
(一)护筒冒水
护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉，护筒倾伴和移位，造成钻孔偏斜，甚至无法施工。
造成原因
1. 埋设护筒的周围不密实、护筒水位差太大，水
头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。
2. 钻头起落时碰撞钢护筒。

防治措施
1． 在埋筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。
2． 在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0m-1.5m的水头高度，保证孔内泥浆压力永远大于环境地下水向孔壁的渗透压力。
3． 钻头起落时，应防止碰撞护筒。
处理方法
发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新定位后安装护筒。
（二）钻孔漏浆
造成原因
1． 在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中钻进时，稀泥浆向孔壁外漏失。
2． 护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。
3． 护筒制作不良，接缝不密实，造成漏浆。
防治措施
1． 使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。
2． 按有关护筒制作与埋设的要求处理。
处理方法
接缝处漏浆不严重时，可让潜水工用棉絮堵塞，封闭接缝。如漏水严重时，应挖出护筒，修理完善后再重新埋设。
（三）掉钻落物
造成原因

1． 卡钻时强提强扭，操作不当，使钻杆或钢丝绳超负荷疲劳断裂。
2． 钻头接头不良或滑丝。
3． 电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。
4． 转向环、转向套等焊接处断开。
5． 钢丝绳过度陈旧，断丝太多，未及时更换。
6． 操作不慎，落入扳手、撬棍等物。
防治措施
1． 开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物和钻具也可用冲抓锥打捞，然后再护筒口加盖。
2． 经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联接装置。
3． 为便于打捞落锤，可在冲击锤或者其它类型的钻头上预先焊打捞环，打捞杠或在锥身上围捆几圈钢丝绳等。
（四）塌孔、溶洞或裂隙
钻进过程中，如发现排出的泥浆中出现细密的气泡、泥浆突然漏失、渣量显著增加而不见进尺、钻机负荷显著增加，则表示有孔壁坍陷、溶洞或裂隙的迹象。
造成原因
1. 孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好.
2. 钢护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位较低。
3. 钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。

4. 当遇到小溶洞或裂缝时，可能发生孔内泥浆均匀缓慢下降的现象。
5. 地下水流量大，护壁及钢护筒不起作用，造成塌孔。
6． 提钻头、下钢筋笼时碰撞孔壁。
7． 护筒周围堆放重物或机械振动。
防治措施
1. 在松散易坍的土层中，适当埋深护筒。
2. 用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度。
3. 保持护筒内泥浆水位高于地下水位。
4. 搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。
处理方法
1． 当遇到小溶洞或裂隙且发生孔内泥浆均匀缓慢下降的现象的时候，可采用在泥浆中加适量水泥，增大泥浆比重及其护壁效果。
2． 当遇到大溶洞时，孔内泥浆急剧下降的情况，可采用粘土或碎石回填后重新钻孔。
3． 当遇到地下水流量大、地下水位过高，护壁及钢护筒均不起作用时，可采用在本桩附近井点降水的方法，降低孔内地下水位至砼浇注完毕。
（五）糊钻和埋钻

粘性岩粉粘附在粗径钻具的外表面的现象。
造成原因
1． 糊钻和埋钻常出现于正反循环回转钻进。正反循环回旋钻进中，糊钻的表征是在细粒土层中钻时进尺缓慢，甚至不进尺出现憋泵现象。在粘土层中冲击成孔时，由于冲程太大，泥浆粘度过高，泥渣量大，钻杆内径过小，出浆口堵塞以致钻头被糊钻或者被埋住。
防治措施
1． 对正反循环回旋钻，可清除泥包，调节泥浆的
相对密度和粘度。
2． 适当增大泵量和向孔内投入适量的砂石解决
泥包糊钻，选取用刮板齿小，出浆口大的钻锤。
处理方法
若已严重糊钻，应停钻，清除钻渣。对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算。
（六）缩颈
缩颈即实际孔径小于设计孔径。
造成原因
1. 软土层受地下水影响和周边车辆振动。
2. 塑性土膨胀，造成缩孔。
3. 钻锤磨损过甚，焊补不及时。
防治措施
1. 在软塑土地层采用失水率小的优质泥浆护壁，降低失水量。

2. 成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，快速通过，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。
3. 及时焊补钻锤，或在其外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。
处理方法
1. 如出现缩颈，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。
（七）成孔偏斜
成孔壁桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。
造成原因
1. 施工现场不平整，不坚实，地面软弱或软硬不
均匀，在支架上钻孔时，支架的承载力不足，发生不均匀沉降，导致钻杆不垂直。
2. 钻机部件磨损，接头松动，钻杆弯曲。
3. 钻头晃动偏离轴线，扩孔较大。
4. 土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。
5.在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均匀。
6.施工检测控制不到位。
防治措施
1. 先将场地夯实平整，轨道及枕木宜均匀着地，支架的承载力应满足要求，在发生不均匀沉降时，必须随时调整。

2. 钻机就位时，应使转盘，底座水平，使起重滑轮缘、钻杆的卡盘和护筒的中心在同一垂直线上，并在钻进过程中防止位移，在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机。
3. 进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，钻速要加慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。
处理方法
钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土，如纠正无效，应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，待沉积密实后再钻。
（八）桩底沉渣量过多
对摩擦桩来说，由于其受力机理是通过桩表面和周围土壤之间的摩擦力或依附力，逐渐把荷载从桩顶传递到周围的土体中，如果在设计中端部反力不大，端部的沉渣量对桩承载力亦影响不大；而对于端承桩来说，如果沉渣量过大，势必造成桩受荷时发生大量沉降，同样使桩的承载力失效，因此钻孔灌注桩的沉渣量检查是施工控制中的一项关键工作。
造成原因
1. 检查不够认真，清孔不干净或未进行二次清孔。
2. 泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起。
3. 钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底。
4. 清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。
防治措施

1. 加强对沉淀层的检查力度和意识。
2. 成孔后，钻头提高孔底20cm-30cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于30min。采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不要用清水进行置换。
3. 钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁。可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度，减少空孔时间，从而减少沉渣。下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。
4. 开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为30cm-40cm，应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到消除孔底沉渣的目的。

二、 水下混凝土灌注施工问题及处理措施
(一)卡管
水中灌注混凝土过程中，混凝土在导管中下不去的现象。
造成原因
1. 初灌时，隔水栓堵管。
2. 混凝土和易性、流动性较差造成离析，混凝土中粗骨料粒径过大。
3. 各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管中停留时间过长而卡管；造成混凝土离析等。

防治措施
1. 使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出；或采用隔水盖板或插板盖住导管顶部，封底时拉起盖板或抽时插板即可。
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，配合比应实验室确定，坍落度宜为18cm-22cm。为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土掺缓凝剂。
3. 应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、试压，试水压力为0.6 Mpa -1.0Mpa，以避免导管进水。
4. 在混凝土浇筑过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗的导管，避免在导管内形成高压气塞。 5. 在施工过程中，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。
（二）钢筋笼上浮
造成原因
1． 当混凝土灌注至钢筋笼下，若此时提升导管， 导管底端距离钢筋笼底有1～3m左右的距离时，由于浇注的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼上浮.
2. 由于混凝土灌注过程导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初凝表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定握裹力，如果此时导管底部未及时提到钢筋笼底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上移。

防治措施
1. 适当减少钢筋笼下端箍筋数量，可用减少混凝土向上的顶托力。
2. 钢筋笼上端焊固在护筒上，可用承受部分顶托力，具有防止其上升的作用。
3. 在孔底设置直径不小于主筋的1～2道加强环形筋，并以适当数的牵引筋牢固地焊接于钢筋笼的底部，实践证明对于克服钢筋笼上升是行之有效的。
4. 加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进行钢筋笼时流动性变小，当混凝土上升到接近钢筋笼下端时，控制导管埋深在1.5cm-2.0m，应放慢浇筑速度，减小混凝土面上升的动能作用，以免钢筋笼顶被托而上浮。
5. 灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2m-3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m-6m，建议控制在4.5m左右，严禁把导管提出混凝土面。
处理方法
1. 当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇注，并准确计算导管埋深和已浇混凝土标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。
（三）断桩。
泥浆或砂砾与水泥混凝土混合把灌注的上下两段混凝土隔开，使混凝土变质或截面积受损，是较严重的质量事故。
造成原因

1. 封底时，由于导管底端距孔底过远，混凝土被泥浆稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充。
2. 泥浆过稠，增加了浇注混凝土的阻力，如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块，导致在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象，有时甚至灌满导管还是不行，最后只好提取导管上下振击，由于导管内储存大量混凝土，一旦流出其势甚猛，在混凝土流出导管后，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。
3. 灌注混凝土过程中，因导管漏水或导管提漏而二次下沉也是造成夹泥层和断桩的原因。导管提漏有两种原因：（1）当导管堵塞时，一般采用上下振击法，使混凝土强行流出，但如此时导管埋深很少，极易提漏；（2）因泥浆过稠，如果估算或测混凝土面难，在测量导管埋深时，对混凝土浇注高度判断错误，而在卸管时多提，使导管提离混凝土面，也就产生提漏，引起断桩。
4. 灌注时间过长，而上部混凝土已接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注极为困难，造成堵管与导管拔不上来，引发断桩事故。
5. 导管埋得太深，拔出时底部已接近初凝，导管拔上后混凝土不能及时冲填，造成泥浆填入。

6. 浇注混凝土时，没有从导管内灌入，而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土，产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬，个别孔段出现疏松、空洞的现象。
7. 混凝土灌注过程中，发生了人为不可抗拒的自然灾害，迫使灌注停止。
防治措施
1. 成孔后，必须认真清孔，防止孔壁坍塌。清孔时间应根据孔内沉渣情况而定，清孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。 2. 灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首盘混凝土灌注量。
3. 尽可能提高混凝土浇注速度：开始浇混凝土时
尽量积累大量混凝土，产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力；快速连续浇注，使混凝土和泥浆一直保持流动状态，可防导管堵塞。
4. 混凝土浇注过程中，应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，并严格遵守操作规程。
5. 严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求
6. 在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土。
7. 灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水，必要时应有备用搅拌机、发电机等应急设施。

8. 导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。
9. 对导管的要求：（1）导管应有足够的抗拉强度，能承受其自重和盛满混凝土的重量；（2）各节的安装接头的对接位置，要预先试拼并作好标记，安插导管时须按试拼时的状态对号安装，所有的法兰盘接头均须垫入5mm-7mm厚的橡胶垫圈，安放时须对正放平，拧紧螺栓，严防漏水；（3）内径应一致，其误差应＜±2mm，内壁须光滑无阻，组拼后须用球塞、检查锤作通过试验；（4）最下端一节导管长度要长一些，一般为4m左右，其底端不得带法兰盘，以便在混凝土内减小摩擦。每节导管的长度要整齐统一，便于丈量长度，并作出标记和记录；（5）导管使用前做好水密性试验。
处理方法
1． 压入水泥浆补强。
2． 重新补桩或会同设计单位研究其他补救措施。
（四）埋管 导管无法拔出称为埋管。
造成原因
1． 导管埋入混凝土过深，导管内外混凝土已初凝
与混凝土间摩阻力过大。
2． 提管过猛将导管拉断。
防治措施
1． 严格控制导管埋深，一般在2-6m，建议控制在4.5m。
2． 首批混凝土掺入缓凝剂，加速灌注速度。

3． 导管接头螺栓事先应检查是否稳妥，提升导管时不可过猛。
处理方法
1． 初时可用链滑车、千斤顶试拔，如仍拔不出，凡属并非因混凝土初凝流动性损失过大的情况，可插入一直径稍小的护筒至已灌混凝土中，用泥浆机吸出混凝土表面泥渣。
2． 派潜水工至混凝土面，在水下将导管齐混凝土面切断，拔出小护筒，重新向下导管灌注，此桩灌注完成后，上下断层间应予以补强。
（五）灌短桩头
灌注结束后，若桩头高程低于设计高程，则属桩头灌短事故，即短桩。
造成原因
1． 灌注桩接近结束时，浆渣过稠，用测深锤探测难于判断泥渣或者混凝土表面，或者由于测深锤太轻，沉不到混凝土面，发生误测，以致拔出导管终止灌注而造成断桩头事故。
2． 灌注混凝土时发生孔壁塌方，未被发觉，测深锤或测深仪探头达不到混凝土面。
防治措施
1． 测深锤亦重不亦轻，建议使用两个测深锤（一重一轻，轻锤灌注过程前期使用，重锤后期使用）。
2． 灌注将近结束时加清水稀释泥浆并掏出部分沉淀浮渣。
3． 用热敏电阻仪或者感应探头测深仪。
4． 在灌注过程中，注意是否有发生塌孔的征兆，如有塌孔，应采取措施处理后再续灌。
处理方法
1． 按具体情况参照前述接长护筒，或在原护筒里面或外面加设护筒，压入已灌注的混凝土内，然后抽水，除渣，接浇普通混凝土。
2． 用高压水将泥渣和松散层冲松，再用吸泥机将混凝土表面上的泥浆沉渣吸除干净，重新下导管灌水下混凝土。

三、结 语
钻孔灌注桩有很多优点，但是由于施工环节多，工艺复杂，成桩质量有可能受到多种因素的干扰，严重时会导致桩身承载力明显下降，甚至造成断桩等重大质量事故。为了确保成桩质量和桩基工程的安全，必须对钻孔灌注桩的施工全过程进行严格的质量控制和检测，发现问题及时补救。
以上是钻孔灌注桩施工中常遇到的问题及相应解决措施，对现场施工确保整体工程施工质量，有一定的参考价值。