建筑施工论文--浅谈钻孔灌注桩断桩的原因分析及处理方法

常学明

摘要：在钻孔灌注桩施工过程中，经常出现由于施工工艺因素影响造成断桩现象，其主要原因是施工人员对钻孔灌注桩施工的一些工艺技术原理和工艺过程了解不够或认识不一致引起的。根据本人施工经验对钻孔灌注桩断桩的质量控制提出几点意见。
关键词：钻孔灌注桩；成桩质量；混凝土；断桩

　在钻孔灌注桩施工过程中，经常出现由于施工工艺因素影响成桩质量的情况，其主要原因是施工人员对钻孔灌注桩施工的一些工艺技术原理和工艺过程了解不够或认识不一致引起的。结合近几年的工作经验，谈些影响成桩质量的工艺因素及出现断桩的原因分析和处理。
　一、影响成桩质量的原因
　　（一）泥浆性能对成桩质量的影响
　　1、泥浆的作用
　　泥浆在钻孔灌注桩施工成孔过程中起携带泥渣、平衡稳定孔壁、冷却钻头和冲切土体的作用。在混凝土灌注阶段、性能不好的泥浆的液静切力对混凝土面上升起阻碍作用，容易造成混浆、夹层桩以及断桩。泥浆的好坏是钻孔灌注桩施工中保证成孔成桩质量的关键因素。
　　2、泥浆的性能指标
　　泥浆的性能指标是钻孔灌注桩施工的重要工艺指标，特别是对钻孔直径＞600mm，钻孔深度＞20m的桩孔的影响更大。它直接影响孔深、孔径、孔的垂直度以及混凝土灌注前的孔底沉渣的厚度。影响钻孔灌注桩成桩质量的泥浆的性能指标主要是密度和粘度，由于在多数地区的钻孔灌注桩施工中成孔时间短，地下水位埋深浅，所钻进的地层多为含水率饱和状态的土体，所以失水量指标不是主要影响因素，在施工过程中主要是控制泥浆的密度和粘度。在清孔阶段，随着上返泥浆含砂量的减少，应逐渐减小泥浆的密度，以利于下一步灌注混凝土。在混凝土灌注阶段要求泥浆密度值控制在1.25以下，密度小有利于导管（串桶）外混凝土面的上升。
    （二）混凝土的可灌性对桩身质量的影响
　　在钻孔灌注桩施工过程中，混凝土的可灌性对成桩质量有直接的影响。可灌性好的混凝土应是拌和均匀、和易性好、内阻小、初凝时间长、润滑性好且有较好的触变性能。可灌性好的混凝土可有效地保证混凝土灌注的连续性和密实性。要配制出可灌性好的混凝土来保证桩身混凝土的质量必须做到以下几点：
　　1、制作混凝土的原材料必须符合设计要求，特别是水泥的掺量必须保证，粗骨料尺寸级配要合理，所使用的原材料必须经过检测复试合格后可投入使用；
　　2、混凝土的配合比要经过有相应资质的单位试配确定；混凝土外加剂要选择分散性能好的缓凝型减水剂，并通过试验确定其加量；
3、混凝土生产厂家必须具有相应的资质，混凝土的质量必须符合设计要求，并安排专人对混凝土坍落度等指标进行检验；
　　4、按设计及规范要求留置好混凝土试块，并保证取样的真实性。
    （三）桩孔直径对成桩质量的影响
　　1、影响因素
　　从钻孔灌注桩的施工工艺来看，影响桩孔直径大小的因素很多，如钻孔直径、钻具同心度及级配合理性、回转离心力、冲洗液流速及流向、钻机的新旧程度、施工设备的安全质量以及地层情况等。在这些因素中，钻头直径的大小是影响桩孔直径的主要因素。
　　2、控制方法
　　根据本人近几年的监理实践证明，控制钻头直径的方法一定要根据所钻进地层的情况确定。在软地层中成孔，在设计桩径为600～1200mm范围内，钻头直径比设计桩径小30～50mm是合理的。一般情况下，在桩径大、钻进速度快、冲洗液流量大而采用正循环时取大值，反之取小值。对于易引起超径的砂性土层和砂砾石地层，在设计桩径为600～1200mm范围内，钻头直径比设计桩径可小50～80mm。而对坚硬的土层及岩层，钻头直径比设计桩径小10～20mm。对于由于其它原因引起桩径过小或过大，可通过施工初期的工艺试成孔阶段对钻头直径进行调整。
　　（四）影响桩头质量的因素
　　在钻孔灌注桩施工过程中，要想保证桩头的施工质量，则必须控制好最后一次混凝土的灌注量，桩顶标高必须符合设计要求，不得偏低，凿除桩顶表面浮浆后必须保证暴露的桩顶混凝土强度达到设计值。这就要求灌注混凝土的高度要超过桩顶标高（一般要求高出桩顶标高设计值500mm）。在实际施工过程中，超灌量不足，则直接导致桩的质量不能满足设计要求，造成质量事故。另外在开挖桩头检测时发现，由于桩顶混凝土与孔内的泥浆有直接接触，里面有时会裹有泥砂和浮浆等杂质，对桩头质量也产生极大的影响，所以在成桩前要对桩体四周做适当的围挡或防护，以确保桩头的成桩质量符合设计要求。
   二、钻孔灌注桩断桩出现的原因及处理
　　（一）坍孔
　　原因分析：
　　1、护筒埋置太浅，周围封填不密漏水。
2、操作不当，如提升钻头或放钢筋笼时碰撞孔壁。
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、向孔内加水时流速太大，冲刷。
6、土质松散，进尺太快。
　　预防及处理措施：
　　1、坍孔部位不深时，可改用深埋护筒，将护筒周围回填土夯实，重新钻。
　　2、轻度坍孔可加大泥浆相对密度，提高水位。
　　3、严重坍孔，用粘土泥膏投入，稳定后低速钻进。
　　4、提升钻头，下放钢筋度垂直，尽量不要碰撞孔壁。
　　5、土质松散时应控制进尺速度，并用较好泥浆护壁。
　　（二）钻孔偏斜
　　原因分析：
　　1、桩架不稳，钻杆导架不垂直。
2、土层软硬不匀，钻头受力不均。
3、钻孔中遇有较大孤石、探石。
4、扩孔较大处钻头偏向一方。
5、钻杆弯曲，接头不正。
　　预防及处理措施：
　　1、检查纠正桩架安置稳定。
2、偏斜过大，加入土石重新钻进。
3、如有探头石，宜用冲击钻机，将石击碎。
　　（三）扩孔及缩孔
　　原因分析：
　　1、扩孔是孔壁坍塌或钻头锥摆动过大所致。
　　2、缩孔原因钻锥磨损太大，焊接不及时或地层中软土，遇土膨胀后使孔径缩小。
　　预防及处理措施：
　　1、注意焊补钻头，并用失水率小的优质泥浆护壁。
　　2、发生缩孔应反复扫孔。
　　4、卡钻
　　原因分析：
　　1、孔内梅花孔、探头石、缩孔等未及时处理。
　　2、被下落石块或误入的大工具卡住。
　　3、入孔较深的钢护筒下部倾斜或被钻头撞击变形。
　　预防及处理措施：
　　1、对于能向下动的上卡，可上下提开，并配以钢丝绳左右移并旋转。
　　2、卡钻后不宜强提，可用小冲击钻锥冲或吸法将周围的钻渣松动后再提出。
　　3、注意保持护筒垂直，钻头尺寸统一，下钻应控制进速，不要太猛、太快。
（四）导管进水
　　首批混凝土下落后导管进水，将已灌注的拌和物用吸泥机（可用导管）全部吸出，针对进水原因，改正操作工艺后重新灌注；当提升导管不慎底口超出已灌混凝土面使导管进水，遇到该故障可立即将导管拔出，混凝土不深时可以用吸泥机将混凝土全部吸出，重新灌注。当灌注混凝土较深时可以采用二次剪球法重新灌注，也可将装有底塞的导管重新插入混凝土表面下2.5米深处，然后在无水导管中继续灌注。
　　（五）堵管
　　初灌导管堵塞混凝土多因隔球卡住或混凝土过分离析造成；中期导管堵塞多因灌注时间过长，表层混凝土拌合物已初凝产生，或因某种故障，拌合物在导管内停留过久而发生堵塞。处理办法是将导管连同堵塞物一起拔出，若原灌混凝土表层尚未初凝，可用新导管插入原灌拌和物内2m深，用潜水泥浆泵下入导管孔底，将底部水泵出，再用圆杆接长的小掏渣桶下入管底，升降多次将残余渣土掏除干净，然后在新导管内继续灌注。
　　（六）钢筋笼上浮
　　除去一般被勾挂上升的原因外，主要是由于混凝土拌合物冲出导管底口后向上的顶托力造成的。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4根主筋伸长至桩孔底；当设计许可时，骨架下端2m范围内的箍筋间距布置要大一些。
　　（七）埋管
　　灌注过程中导管提升不动，或灌注完毕后导管拔不出，统称埋管。常因导管埋置过深或灌注时间过长所致。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。
　