钻孔桩施工常见问题的预防及处理

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1、钻孔桩施工中常见问题的预防及处理（中铁大桥局股份有限公司武汉分公司，湖北 武汉 430050）摘要：钻孔桩是最普遍的基础形式，由于钻孔、灌注混凝土都是在水下进行，在实际操作上较其它结构物控制难度大，地下水文和地质情况复杂，加上施工的机械、人员配合等不确定因素较多，在施工中易发生卡钻、堵管等事故。这就要求，在整个施工过程中要分工明确、协调统一，做到快速、连续，预防事故的发生。本文通过对钻孔桩施工中出现的常见问题的分析，介绍了如何预防及处理方法 。 关键词： 钻孔桩 问题 预防 处理 1、概述：钻孔桩是在泥浆护壁条件下，利用机械钻进形成桩孔，采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。钻孔桩基础无论在公路

2、、铁路、水利水电、市政等大型建设，还是在各类房屋及民用建筑中都应用广泛。钻孔、灌注混凝土都是在水下进行，工程质量只能通过科学的过程控制和完工后的仪器检测来确认。如何预防和避免在钻孔过程中和水下混凝土灌注过程中发生不符合规范要求的现象，对施工过程中出现的问题如何合理的处理以保证工程的质量和进度是需要根据现场地质等实际情况具体分析解决。根据武汉轨道交通一号线二期工程丹水池堤角段地区的地质特性和近年来在现场实践经验，认为在钻孔桩施工过程中主要有以下几类问题。2、钻孔过程中出现的相关问题及处理 2.1孔位偏斜原因分析：桩架不稳、钻杆导架不垂直；土层软硬不匀，致使钻头受力不均；钻孔中遇有较大孤石、探头石

3、。预防及处理措施：对于冲击钻及回旋钻，由于桩架不稳、钻杆导架不垂直引起的偏斜孔，应先移开钻机，检查、纠正桩架，使之垂直安置稳固，并对导架进行水平与垂直校正和对钻孔设备加以检修；加固施工范围内的地基或加大钻机的支撑面积。对于旋挖钻机在钻机过程中应时刻注意对中及垂直度仪表显示，及时纠偏。由于土层软硬不匀，致使钻头受力不均而引起的偏斜孔，应先分析清楚岩层的走向，采用适当的回填材料（回填材料一般为片石或砼块等）将钻孔回填至计算确定的高程处，静置一段时间后恢复施工。如有较大孤石、探头石，冲击钻施工时应低速将石打碎。倾斜基岩时，可用混凝土填平，待其凝固后再钻。偏斜过大时，填入片石或砼块等重新钻进，控制钻速

4、。对于用回旋钻及旋挖钻施工时可用混凝土填平，待其凝固后再钻。也可以换用小一号的带合金刀片钻头将大孤石钻穿后，继续用原钻头钻进。 2.2护筒失稳或下沉原因分析：由于护筒背后回填土质量不好受地面水流的浸泡等因素引起的护筒失去稳定、下沉。预防及处理措施：出现护筒下沉应立即停止钻孔，将钻机移开，将地面流水牵引出一定范围，在原地面上填一层黏土使地面干燥、不渗漏，而后重新安装护筒（作好护筒背后填筑），钻机重新定位恢复钻孔施工。2.3卡钻原因分析：钻孔经过岩层分界面时相邻岩层强度差别较大、操作中未及时根据地质情况调整钻头的行程、孔内出现梅花孔探头石缩孔等未及时处理、钻头被坍孔落下的石块或误落入孔内的大工具卡

5、住、入孔较深的钢护筒倾斜或下端被钻头撞击严重变形等原因引起“卡钻”现象。预防及处理措施： 因钻头穿过岩层突变处导致的卡钻，可以采用潜水员水下爆破的方法进行处理。在整体岩层中此方法容易奏效，砂土地层中不宜采取此方法处理。 由于机械故障导致钻头在浓泥浆中滞留时间过长造成的钻头无法提升现象，应采取插入高压水管置换泥浆的方法进行处理。2.3.3钻头被坍孔落下的石块或误落入孔内的大工具卡住等可以采用潜水员水下清理的办法，由于潜水处理费用高，有一定的危险性，所以在施工时做好孔口周边的防护，尽量避免这种情况发生。2.4扩孔及缩孔2.4.1扩孔原因分析：是因孔壁坍塌或钻机摆过大所致。预防及处理措施：对于容易发

6、生孔壁坍塌（特别是特殊地层地质处如细砂及粉细砂）的孔桩，应加大泥浆的粘度，控制钻机的速度。在钻进中注意钻机的稳定，需经常加固钻机的撑件，控制其摆动幅度。2.4.2缩孔原因分析：是因在饱和性粘土、细砂、粉细砂、淤泥质黏土特别是IL1.0处于流塑性状态的土层中含水高、塑性大，钻头经过后钻孔壁回缩，地层中有软塑土，遇水膨胀后使孔径缩小。预防及处理措施：在软塑地层采用失水率小的优质泥浆护壁；加大泥浆的粘度，降低钻机的钻速。已发生缩孔时，宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径，或在导正器外侧焊接一定数量的合金叶片进行旋转清理的办法。 2.5掉钻原因分析：通常发生在冲击钻钻进时，由于机械故障、钢丝绳断裂、孔

7、壁坍塌等因素造成钻头落入孔底的现象通常称“掉钻”。发生“掉钻”后，应及时采取恰当的方法实施打捞。打捞设备和打捞操作方法必须保证在抓住钻头后尽量一次成功，避免起吊至空中再度落入孔中的现象发生。为防止孔壁出现局部坍塌将钻头埋没，应先加大孔内泥浆的浓度，清除钻头上方的沉积土和淤泥，确认钻头已露出后再实施钻头的打捞工作。由于钢丝绳断裂掉钻且有一定长度的钢丝绳随钻锤落入孔内钻锤四周卡塞钻锤的，采用单杆扩孔仍无效果的情况下，可以用潜水员下水人工清理的办法将卡塞钢丝绳清除后打捞钻头。2.6梅花孔（或十字孔）原因分析：常发生在冲击钻钻进时，冲成的孔不圆，叫梅花孔或十字孔。形成的原因主要有：锥顶转向装置失灵，以

8、致冲锥不转动，总在一个方向上下冲击；泥浆相对密度和粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难；操作时钢丝绳太松或冲程太小，钻头刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击位置；在非匀质地层，如漂卵石层，堆积层等易出现探头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。预防及处理措施：应经常检查转动装置的灵活性，及时修理或更换失灵的转向装置。选用适当粘度和相对密度的泥浆。用低冲程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交替冲击修整孔形。出现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填重钻。2.7糊钻和粘钻原因分析：糊钻和粘钻常出现于冲击钻钻进。在粘土层冲击成孔时，由于冲程太大，泥浆粘度过高，钻碴量大，以至钻头被糊住

9、或被埋住。预防和处理办法：勤观察、勤清理钻头，当沉碴过厚、泥浆粘度过稠时应及时加大循环力度，控制沉碴过厚，降低泥浆粘度。2.8埋钻 原因分析：由于塌孔、机械故障或钻进中停电导致钻锤在孔低被碴土填埋。预防及处理措施：防止塌孔埋钻可以加大泥浆比重和控制钻机摆动对孔壁的扰动；钻锤被埋后可采用下口接有小口径钢管的泥浆管伸入孔中碴土面逐渐向下循环清理的方法，直至钻锤面碴土全部清理完后慢慢提升钻机。2.9进尺缓慢或难以钻进原因分析：由于未有效控制行程、泥浆比重、根据现场地质情况选型钻机，在施工中会出现进尺缓慢或难以钻进。预防和处理办法：应根据不同的地层地质变化钻机的行程，加大泥浆循环清碴的力度，在确保孔壁

10、安全的情况下减少泥浆的比重。对于个别岩石强度高而原先采用空心钻、进尺缓慢、机械损耗严重的应立即回填后更换十字实心钻。3水下混凝土灌注中出现问题及处理3.1沉碴厚度超标原因分析：清孔用泥浆含砂率、胶体率、比重、粘度全部或部分超出规范要求时沉碴厚度将超标。预防及处理措施：控制钻进中及清孔后泥浆比重、粘度、含沙率、胶体率等满足规范要求，并进行二次清孔。在灌注首封砼前必须先对孔内沉碴进行测量，如果沉碴厚度超出规范要求，应重新清孔直至沉碴厚度符合要求时方可开始灌注。 3.2导管进水（俗称砼洗澡）原因分析：首封砼量不足，或虽然砼储量已够，但导管底口距孔底的间距太大，砼下落后导管无埋深，以至泥浆水从导管底口

11、进入导管；导管提升过猛过高，或测绳测深出现差错，导管底口超出原砼面，底口涌入泥水；导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开或焊缝破裂，水从接头或焊缝流入。预防措施：在砼灌注前应根据灌注孔桩直径、导管直径及长度，计算首封砼的最少方量，加工不小于首封方量要求的料斗；每套新进场导管，应对导管进行气密性试验，合格后方可使用，每节导管在安装时应加橡皮圈防水；在砼灌注过程中应随时控制导管的埋深，应采用测绳砼提升面结合孔内已灌注砼方量反算砼提升面二者双控的办法提拔导管，当二者基本一致时方可提拔导管，出入较大的要查明原因确保导管具有一定的埋深后再提拔导管。处理措施：3.2.1若是上述第一种原因引起的，应立

12、即将导管提出，将散落在孔底的砼拌和物通过泥砂泵吸出或者用空气吸泥机吸出，不得已时需将钢筋笼提出采取复钻清除，然后重新下放钢筋骨架、导管并投入足够储量的首封砼，重新灌注。3.2.2若是上述第二种原因引起的，在确认导管已拔出砼面后，应立即将导管提出，及时拔出钢筋笼。对于砼已经初凝钢筋笼无法拔出的，可采用潜水员潜水，将砼面以上的钢筋水下切割提出，重新就位钻机冲击。出现这种情况应及时果断，争取在砼达到很高的强度前处理完毕，将减少处理的费用和时间。3.3堵管原因分析：在灌注过程中，砼在导管中下不去，称为堵管。堵管有以下情况：初灌时隔水栓堵管；机械发生故障或其它原因使砼在导管内停留时间过久，或灌注时间持续

13、过长，最初灌注的砼已经初凝，增大了导管内砼下落的阻力，砼堵在导管内；混凝土和易性差、混凝土中含有大块度骨料或受潮凝固的水泥块、灌注混凝土冲击力不足等原因导致水下混凝土灌注过程中无法继续进行。预防措施：在灌注前应仔细检修灌注机械，并准备备用机械，发生故障时立即调换备用机械；同时采取措施，加快灌注速度，必要时，可在首批砼中掺入缓凝剂，以延缓砼的初凝时间。在砼灌注前，在导管进料口处安装过滤网片，以防止大卵石或未搅拌均匀的生料进入导管。后场严把砼原材料质量关，搅拌工艺到位。处理措施：3.3.1初灌时隔水栓堵管，在确认未有砼进入孔内，可以将第一节导管连同料斗内的砼提出孔外，进行清理修整，然后重新布装导管

14、料斗，重新灌注。3.3.2对于第二种当灌注时间已久，孔内首批砼已初凝，导管内又堵塞有砼，此时应将导管拔出，及时拔出钢筋笼，重新安设钻机钻孔。3.3.3由于混凝土质量造成的导管堵塞，可以少量（根据堵管前测量及计算的导管埋深结果,在保证导管最小安全埋深的要求下）提升导管而后快速下落的方法，以冲击疏通导管的方法进行处理。也可以采用较大容量的料斗注满砼，利用其自重冲击导管内砼以达到疏通的目的。3.4埋管原因分析：导管无法拔出称为埋管，主要是原因导管埋入砼过深，或导管内外砼已初凝使导管与砼间摩阻力过大，或因提管过猛将导管拉断。预防及处理措施：严格控制导管埋深，在导管上端安装附着式振捣器，拔管前或停灌时间

15、较长时，均应适当振捣，使导管周围的砼不致过早初凝。提拔导管时用力均匀，遇到阻力时可以适当转动导管。在灌注前需配备一定起重重量的起重机具。3.5钢筋笼上浮原因分析：由于砼流动性能差、初凝时间短、灌注砼速度过快、设计为半孔钢筋笼等容易产生在灌注过程中钢筋笼上浮。预防及处理措施：控制砼的流动性；延长初凝时间；适当减少钢筋笼下端的箍筋数量，可以减少砼向上的顶托力；钢筋笼上端焊固在护筒上，可以承受部分顶托力；在孔底设置直径不小于主筋的12道加强环形筋，并以适当数量的牵引筋牢固地焊接于钢筋笼底部；灌注时特别是半孔钢筋笼时控制灌注速度。3.6断桩原因分析：由于灌注中提升导管失误、混凝土供应中断（下雨、停电、

16、机械故障、砼供应不及时等）或导管漏水等原因导致导管中已灌注的混凝土与导管的混凝土隔断，无法继续灌注的现象通称为断桩。在灌注过程中认定发生断桩事故后，应立即停止砼的灌注，尽快提拔导管和钢筋笼，尽量将损失降到最小。4成桩后的质量缺陷处理 4.1混凝土灌注终孔收方时控制失误而导致未灌注至设计标高以上或由于砼裹浆导致设计桩顶标高及以下砼松散，而需将桩顶松散砼凿除后桩长小于设计要求：基坑开挖后进行钻孔桩的接长。接长施工前，先清理干净桩顶浮碴和松散混凝土，后凿除至全断面露出新鲜骨料为准，将顶面凿修平整。灌注接桩前应将混凝土表面杂物及积水清理干净，采用高一等级标号的砼灌注至设计位置。由于桩顶处受力很大，在桩

17、基灌注砼收方时尽量确保超设计灌注一定高度的砼，以免在桩顶处需接桩处理。 4.2由于灌注过程中，发生的孔壁局部坍塌的杂物等侵入混凝土、混凝土和易性差等因素在桩体形成夹层导致钻孔桩混凝土不连续。对于此类问题，当桩基直径较大（大于等于3.0m），可采用桩底部压浆或者高压注浆方法处理。钻孔时必须确保进出孔通视。4.3对于夹层严重的，经技术及经济分析比较后，采取补救处理难度大、费用高的应重新就位钻机冲击，以免留下质量隐患和延误工期。结束语：纵前所述，由于钻孔桩都是在水下进行，施工中不确定因素和影响很多，出现问题较地面上施工频繁，难度也较大，无论采取何种处理办法都将对工程的质量、进度和施工单位的效益产生影响。所以，关键是过程控制，即在钻孔桩施工过程中必须做到每道工序严格按照规范操作，责任明确。对出现的问题要弄清楚原因并及时处理到位，对有可能出现的问题要有全面的预防措施和方案，尽量减少在钻孔桩施工过程中事故的发生。