钻孔灌注桩施工常见问题的原因分析及预防处理措施

钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点被广泛应用于港口桥梁、水利水电及其它工程建设领域。但由于钻孔灌注桩属于隐蔽工程，影响钻孔灌注桩施工质量的因素很多，施工过程中某一环节出现问题,都将直接影响整个工程的质量和进度，造成巨大经济损失和不良社会影响。因此，在钻孔灌注桩桩基施工中，不仅对作业人员的操作熟练程度、工艺水平有较高的要求，依靠先进的科学技术进行施工外，还要根据丰富的施工经验对在施工中出现的问题进行及时处理，避免工程质量事故的发生。下面主要对常规施工方法下，在桩基钻孔、清孔及混凝土灌注施工过程中容易出现的问题进行原因分析及介绍相应的预防、处理措施。

2 桩基在钻孔过程中容易出现的问题及预防处理措施

2.1护筒冒水

主要表现为护筒外壁冒水，冒水严重的会引起地基下沉，护筒倾斜和移位，造成钻孔偏斜，甚至无法施工。

造成护筒冒水的主要原因是埋设护筒的周围土不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落时碰撞造成的。

预防处理措施：在埋筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0～1.5m的水头高度。钻头起落时，应防止碰撞护筒。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，则应重新安装护筒。

2.2 坍孔

在钻进中发现钻孔内的水位突然下降又回升，孔口冒细密的水泡，钻进尺很慢或不进尺而出碴量明显，钻机的负荷却明显的增加，有异响现象发生时，既可能发生了井孔坍塌现象，应停机马上处理。坍孔的原因大多数是由于泥浆性能不符合要求、孔内水头未能保证、机具碰撞孔壁等原因造成的。发生坍孔后，应查明坍孔的位置再进行处理。坍孔位置较深且不是很严重时，采用粘土回填至坍孔位置以上2m~3m，并采取加大泥浆比重、改善泥浆性能、加高水头等措施，继续慢慢钻进;坍孔严重时，应立即将钻孔全部用砂类土或砾石土回填，如果无砂类土和砾石土，可采用粘质土掺入5%~8%的水泥进行回填，待孔内回填土稳定后重新开钻;坍孔位置不深时，可采用加深护筒的方法，将护筒内的填土夯实，重新开钻。

预防方法：在松散的砂土或流砂的地层中钻进，要选用高质量的黏土泥浆;在有地下水流动的流沙地层，选用比重大，粘度高的泥浆。钻进中要保持井内有足够的水头高度;埋设护筒符合规定;终孔后仍保持一定的水头高度并及时灌注水下混凝土;向井内注水时水管不直接射向孔壁。

2.3 缩孔

缩孔即孔径小于设计孔径。缩孔是在饱和性粘土、淤泥质黏土，特别是IL>1.0处于流塑性状态的土层中出现的特有现象，其原因是此类地层含水高、塑性大，钻头经过后钻孔壁回缩，从而导致钻孔的直径小于设计的桩直径。

处理措施：采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，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。或在导正器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。如出现缩颈，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径

2.4 扩孔

扩孔大多数是由于孔壁坍塌或钻杆摆动过大造成的。对于扩孔的处理，目前没有更好的处理措施，一般是采用失水率小的优质泥浆护壁，改善钻机的机械性能(减小钻摆动)来控制扩孔率。

2.5 钻孔偏斜

钻孔偏斜一般多发生在采用冲击钻成孔上，主要表现为成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。

造成原因：钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致;地面软弱或软硬不均匀;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。

预防处理措施：先将场地夯实平整，轨道枕木宜均匀着地;安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于20cm。在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，钻速要打慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。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，应采用适当的回填材料(回填材料一般为片石加黏土、纯碱、锯末等组成的混合物)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，重新钻进。

3桩基在清孔过程中容易出现的问题及预防处理措施

桩基在清孔过程中容易出现的问题有：塌孔、泥浆含砂率过大、沉渣过大等。

3.1 塌孔

清孔造成塌孔的原因是由于换浆过快、较快地降低泥浆相对密度造成的。清孔造成塌孔时，要根据塌孔的严重程度采取不同的处理方法进行处理。塌孔不严重时，可采用加大泥浆相对密度等改善泥浆性能的措施后继续清孔。塌孔严重时，该孔需要回填重新钻孔;

3.2沉渣量过大

造成原因：造成沉渣量过多的原因主要有检查不够认真，清孔不干净或未进行二次清孔;泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起;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;清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。

预防处理措施：成孔后，钻头提高孔底10-20cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于30分钟。采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，尽量不要用清水进行置换。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。开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为30～40mm，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，达到清除孔底沉渣的目的。

4桩基在灌注混凝土过程中容易出现的问题及处理措施

4.1 封底失败

由于首批混凝土数量过小、孔底的沉碴厚度大等原因导致首批混凝土灌注入孔后，未实现水下混凝土封底的现象称为封底失败。封底失败后，应立即暂停灌注，及时对孔内已灌注的混凝土进行清理。

4.1.1地层稳定性较好的，应采取导管内安装高压风管进行二次清孔的方法将已灌注的混凝土清理干净，重新请示监理检查，符合规范要求后可以重新开始水下混凝土灌注。

4.1.2地层稳定性差或高压清孔的方法不能奏效则应及时拆除导管、拔除钢筋笼，将钻机安装到位，将未灌注混凝土部分钻孔回填，待地层沉积稳定后用冲击钻清除已灌注的混凝土，达到孔底设计标高后，请示监理单位检查合格后进行水下混凝土灌注。

4.2 钢筋笼上浮

造成钢筋笼上浮的原因主要有以下几点：浇筑初始位置过高，当混凝土灌至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大，钢筋笼被混凝土拖顶上升;由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼的上浮;由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时，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的握裹力，如此时导管底端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升。

预防处理措施：钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固;加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近钢筋笼时，控制导管埋深在1.5～2.0m;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2～3m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2～4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。

4.3 堵管

造成堵管的原因主要有：初灌时，隔水栓堵管;混凝土和易性、流动性差造成离析;混凝土中粗骨料粒径过大;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;导管进水造成混凝土离析等。

预防处理措施：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。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，配合比应通过实验室确定，坍落度宜为18～22cm，粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且应小于40mm。为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。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0.6～1.0MPa，以避免导管进水。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。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。

4.4 埋管

埋管一般是由于导管埋置深度过大所造成的。为了避免造成埋管事故，在混凝土灌注过程中应严格控制埋管深度在2m~6m之间;若已造成埋管事故，即要对该桩基进行处理。

4.5 断桩

由于灌注中提升导管失误、混凝土供应中断(下雨、停电、机械故障等)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，应立即停止继续灌注，提拔导管和钢筋笼，尽量将损失降低到最小。并采取以下办法处理：

4.5.1断桩截面位置处于设计桩全长的三分之一以下时，一般采取冲击钻清除已灌注部分，再实施原位恢复。

4.5.2断桩截面位置处于设计桩全长的三分之二以上且距离孔口深度不大于10m时，先进行钻孔壁加固，而后进行钻孔桩的接长比较经济。

4.5.3断桩截面位置处于设计桩全长的三分之一与三分之二之间的，应对各种处理方法进行对比，选择经济、可行的处理方法。墩(台)桩布置有条件变更，桩布置改变造成的损失较小的，应积极与设计单位联系争取变更设计;桩布置无法改变但可以增加桩的，最好由设计单位提供增加桩方案，实施增加基桩;不具备以上两类情况的一般应及时采取冲击钻处理后原位恢复。

4.5.4桩长大于50m的桩出现的断桩情况，应对处理方案详细论证后着手，切勿盲目操作以免带来较大的损失。

5 结语

引起钻孔灌注桩质量问题的原因较多，各个环节都可能会出现重大质量事故。以上几点是钻孔灌注桩施工过程中比较常见、容易发生的故障、质量问题以及常用的预防处理措施。只要掌握了这些容易出现问题的原因之所在、出现这些问题后的处理措施，才能在桩基施工过程中有针对性地做到事先预防和控制、才能做到发生了其中的某种故障后能从容地进行处理，才能确保桩基的工程质量!确保工程进度。

参考文献

[1] 桩基工程手册.北京：中国建筑工业出版社，1997.

[2] 罗大庆.钻孔灌注桩的施工质量缺陷与措施.西部探矿工程，2004.

[3] 郭国忠.钻孔灌注桩施工要点及质量控制措施.交通标准化，2010.