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摘要：本文从施工的角度，对海域钻孔桩施工质量通病及预防措施进行了阐述，并对存在的问题提出了一些意见。
关键词：海域钻孔桩；质量通病；处理措施
1、概述
随着我国东部沿海地区经济的迅猛发展，沿海海域给当地交通带来诸多不便，成为制约当地经济发展的瓶颈。为了解决基础交通同经济发展日益突出的矛盾，建设跨海域大桥成为当务之急。而建设海域桥梁施工难度相当大，海域基础施工受潮汐、海浪、台风等自然因素影响比较频繁，而钻孔桩作为基础施工的重中之重，施工质量的好坏直接关系到整个桥梁的施工质量。本文主要从工程施工的角度，对海域钻孔桩出现的质量通病及预防措施进行探讨。
2、漏浆的预防与处理
漏浆是海域钻孔桩最常见的质量通病，分析原因主要为：护筒底口处于淤泥、粉质黏土、粗细砂等软弱基层上，加之覆盖层较薄，随着潮汐变化若不及时调整护筒内泥浆高度，护筒内外水头高差过大，很容易造成穿孔。穿孔若不及时处理，会影响成桩速度及成桩质量。根据穿孔的具体原因可分以下两种情况：
2.1、护筒底口同海床面连通穿孔漏浆
主要由于潮汐影响，护筒内泥浆水头压力大于孔外压力造成穿孔，可在原护筒上接长钢护筒，接长护筒长度根据原护筒底口到不透水层的距离而定。护筒对接完成后对护筒的中心偏位及垂直度进行复测，满足要求后插打钢护筒，钢护筒插打以贯入度控制为主，护筒下沉小于5cm/min时，可停止插打。插打完成后向孔内投入2～3方片石回填，回填高度应高于护筒底口0.5m为宜，回填后重新钻孔冲进，可解决护筒漏浆问题。
根据以往现场施工经验，因海域钻孔桩地质多处于淤泥、淤泥质粘土、粉质黏土、粗砂等不良地层，且覆盖层较薄。同时考虑护筒插打阻力及经济合理方面的考虑，护筒多为穿越不透水层不深，因此开孔前宜向孔内投入2～3方片石、15方左右的粘土进行造浆。钻进过程中因以小冲程钻进，使片石对护筒底口充分挤密，辅以浓浆对不良地层进行充分护壁，这样可以很好的防止护筒漏浆。海域钻孔泥浆一般由水、粘土(或膨润土)和添加剂按适当配合比配制而成，其性能指标可参照表1选用。
2.2、桩位处于裸露斜岩漏浆
这种情况多见于海水流速大，对海床冲刷较大的海域。处理这种护筒漏浆可对桩位处的裸岩高差进行测量，再对桩位进行初步定位放样，在未下钢护筒之前安装钻机冲孔，冲击时采用小冲程进行钻进。当裸岩冲平后，下放钢护筒，然后制作一个比原护筒直径略大于50～60cm、长度为1.0～1.5m的大护筒，套在小护筒的外面，安装28～30cm直径的导管，在小护筒和大护筒之间灌注水下混凝土，可解决裸露斜岩的漏浆问题。如图1 裸露斜岩施工示意图
图1 裸露斜岩施工示意图
3、塌孔的预防与处理
塌孔多由于护筒底口基层为不良地质或钻孔过程中出现溶洞、涌水等现象。当塌孔是由于护筒底口基层为不良地质引起时，可采用接长原护筒加深钢护筒入土深度的方法处理，同时回填片石粘土至护筒底口以上0.5m处，再重新钻进；当塌孔为钻孔过程中出现溶洞、涌水等不良地质时，回填片石重新钻孔是不能解决问题，也是不经济的，可以采取在原护筒内套一个直径小于原护筒直径2～5cm、小护筒长度应大于大护筒长度，且宜穿越不良地质层3～5m，然后在小护筒和大护筒中间塞棉絮或灌注水泥砂浆。再提高孔内泥浆密度，重新进行清孔钻进。
4、清孔后沉渣厚度过大预防与处理
清孔后沉渣厚度过大主要表现为：下完钢筋笼后灌注混凝土之前，在正常的泥浆循环下，孔底沉渣厚度、泥浆粘度、比重、含砂率均符合设计及规范要求；但只要停止泥浆循环，沉渣瞬间沉入孔底，沉渣厚度从0.1～1.5m不等，若现场操作人员不能及时的发现而灌注混凝土，可造成桩底沉渣厚度过大，给成桩质量带来安全隐患。分析产生沉渣厚度过大原因主要是由于海域钻孔桩受施工场地的限制，不能像陆地钻孔桩那样有很大的沉渣池进行泥浆循环、沉淀，海域钻孔桩清孔多选用泥浆分离器进行清孔，清孔速度提高了，但为了补偿清孔后孔内泥浆的水头损失，采用向孔内加水的方法，但急速的加水破坏了泥浆的胶体率，使得下放钢筋笼过程中刮入孔内的泥渣，因泥浆的胶体率太低，泥浆的比重过小，成为永久沉渣。泥浆正循环时沉渣便在距离孔底1～2m悬浮，当停止泥浆泵后便沉入孔底。
遇到这种情况应及时处理，采用常规的正循环工艺是不能将沉渣清除干净的。可下放直径20cm的法兰式导管，配合压风机，采用反循环工艺将孔内的沉渣清除，若采用此方法还是不能将沉渣清除，应将钢筋笼提起重新造浆清孔。为了有效的预防这种孔内事故的发生，应严格控制好一次清孔和二次清孔的时间及泥浆比重。一次清孔在终孔后进行，但是终孔后不应立即进行一次清孔，可检查孔内泥浆比重，一般将泥浆比重控制在1.20左右。一次清孔结束后泥浆比重应控制在1.13～1.10、含砂率<2%、孔底沉渣厚度<5cm。若一次清孔时将泥浆比重、粘度降得太低，下钢筋笼时刮落的护壁泥巴、沉渣便无法清除，成为永久沉渣。因此一次清孔时泥浆比重不应降得太低。
钢筋笼下放完成后进行二次清孔，二次清孔时，根据孔内沉渣厚度逐渐降低泥浆比重，直至泥浆指标满足设计及规范要求。二次清孔完成后应立即组织进行水下混凝土灌注，因为随着清孔时间的延长，孔内泥浆的比重、粘度、胶体率均会降低，孔内泥浆中的砂便会向孔底下沉，在孔底形成悬浮状，停止泥浆循环时，沉渣便会沉至孔底，因此二次清孔完成后应立即进行水下混凝土灌注，一般不应超过两个小时以上。
5、断桩的预防与处理
跨海域桥梁多为大桥或特大桥，断桩一般设计及监理单位都不允许进行补强处理，因此断桩事故是不允许出现的，对于断桩的发生只能进行预防。现根据断桩的原因不同，将断桩的预防措施分别进行阐述。
5.1、拔球失败的预防与处理
拔球时经常遇到拔球后，料斗内的混凝土不下，或从料斗内反涌大量泥浆造成拔球失败。
5.1.1、拔球后料斗内混凝土不下
拔球后料斗内混凝土不下主要是由于二次清孔时，孔内的沉渣太厚或孔底沉淀了大量的泥巴，导管探底时孔底的沉渣或泥巴堵住导管底口，使得导管密封拔球失败。
为了避免此类事故的发生，清孔时孔底沉渣厚度必须严格按设计及规范要求。灌注混凝土前可试探性的停止泥浆循环15min左右，检查孔底的沉渣厚度，混凝土沉渣厚度过大时不应进行混凝土灌注。其次导管应选择内壁光滑，尤其导管底管下口不允许出现向内弯曲的现象。
拔球后混凝土不下的处理措施：当拔球后已经出现拔球不下后，可快速、反复提升料斗，直至料斗内的混凝土下降时，迅速将料斗落回原位，混凝土罐车同时卸料。具体操作要求相关人员密切配合，确保首批混凝土灌注导管埋深超过1m以上。
5.1.2、拔球后料斗内反涌大量泥浆
主要表现为拔球后料斗内反涌大量泥浆，犹如泉水涌出。分析原因主要是现在国内很多施工队采用的拔球，其实已经不是拔球，而是在料斗与导管转角处，盖一块盖板，拔球时将盖板用机械拉起，起到拔球的作用。这种操作虽然简单，但混凝土沿导管下降的时不是整平面同时压水，而可能是沿导管的一侧下降，这样混凝土下降时导管内泥浆受压太小，而出现反涌，随着混凝土的一边下降，泥浆不断的从料斗内涌出，造成拔球失败，严重时可造成混凝土“洗澡”堆积在导管底口，使得已灌注的混凝土不流动，而出现拔球失败。
预防措施：在导管内放一块略小于导管内径，厚度5～10cm的塑料泡沫板；或者混凝土灌注专用的隔水球，可以防止反涌的发生。
5.2、钢筋笼上浮的预防及处理
钢筋笼上浮主要发生在拔球后，混凝土灌注初期。分析钢筋笼上浮的原因：主要是当混凝土灌注至钢筋笼底时，由于浇注的混凝土自导管翻出由下而上的压力较大，托动了钢筋笼上浮； 或由于混凝土因浇注时间较长，已近初凝，表面形成硬壳，砼与钢筋笼有一定握裹力，混凝土在导管翻出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上移。
钢筋笼上浮的防止措施：
5.2.1、减少沉渣厚度：沉渣过厚尤其块状粘土，在和混凝土一起上升的过程中，非常容易使钢筋笼上浮。当钻进到设计孔深时，应用钻头将孔底的粘土块搅碎，清干净。
5.2.2、混凝土一定要搅拌好：当混凝土坍落度偏小或和易性差时钢筋笼易上浮，应严格控制混凝土配制、坍落度，坚决禁止使用不合格的混凝土。
5.2.3、导管埋深的影响：混凝土灌注快到钢筋笼底部时，尽量减小埋深，减小对钢筋笼底的冲力，实践证明导管埋深越小笼子越不容易上浮。
5.2.4、尽可能减少浇注时间：减少灌注时间，挣取在最短的时间灌注完混凝土，防止混凝土表面形成硬壳带动钢筋笼上浮。
5.2.5、当灌注到钢筋笼底部时，应缓慢放料：缓慢放料减少对钢筋笼的冲力，直到埋住钢筋笼并且导管底口已在钢筋笼内时才可加大放料速度。
5.2.6、采用在主筋上焊"倒刺"的方法，来防止钢筋笼上浮，效果很好。钢筋笼同一截面焊3～4个"倒刺"，每个笼子设两道即可。
5.2.7、当混凝土埋过钢筋笼底端3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。
钢筋笼上浮的处理措施：
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，可拆除导管时必须拆除后再进行浇注，上浮现象可能消除。当钢筋笼已经上浮了，应准确计算导管埋深和已浇混凝土标高，在导管提升的最大在限度内，快速提升，缓慢下放，反复几次，上升的钢筋笼可恢复原标高。
5.3、导管漏水、破裂预与预处理
5.3.1、导管漏水、破裂的预防
导管漏水、破裂是海域钻孔桩是最容易出现的事故，国内水下混凝土灌注导管多使用4mm厚、直径280～300mm，长度2.5m左右卡扣式无缝钢管制作而成。因海域钻孔桩导管长时间处于海水中，对导管的腐蚀比较大，一般腐蚀速度为0.3～0.5毫米/年，最高可达1毫米/年。因此在海域钻孔桩使用一年以上的导管，需要进行更换。同时对导管明显出现掉皮、变形、表面麻面的应严禁使用。导管定期进行水密试验，进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力P的1.3倍，P可按式（1）计算：
假设按孔深70m计算导管受到的最大压力为
已知：
P=24×70-1.10×68=1.605MPa
因此导管做水密试验时，最大压力应达到2.1 MPa，对于接头抗拉试验，若条件不允许时，应有导管出场合格证。
5.3.2、导管漏水、破裂的处理
导管漏水主要是导管接头处橡皮圈损坏，或导管长期使用后出现破裂，当发现导管漏水后应及时进行处理，可加快灌注速度，尽量减少拆除导管耗费的时间，防止由于灌注停止泥浆进入导管，造成桩基中形成断层。当漏浆的导管拆除出泥浆面后，可进行正常灌注。切不可发现导管漏浆后停止灌注，这样随着时间增长导管内的泥浆会装满整个导管，再进行灌注时，由于进入导管内的混凝土会被泥浆稀释，而发生离析造成堵管。根据以往的施工经验当导管漏浆时采用加快灌注速度，可很好的解决漏浆问题。
5.4、混凝土内包砂、夹泥预防及处理
混凝土内包砂、夹泥主要是灌注之前泥浆中含砂率较高造成的。灌注过程中泥浆中的砂沉入混凝土面，加之灌注过程中导管埋深过大，使得下层灌注的新鲜混凝土顶升混凝土面的砂层、泥浆困难，而包入泥浆和沉渣。对于此类工程事故，应坚决杜绝发生，因此要做好预防措施：
5.4.1、清孔
应严格按照设计及规范要求的泥浆指标进行清孔。相对密度：1.03～1.10；粘度：17～20Pa•s；含砂率：<2％；胶体率：>98％,泥浆指标符合要求后灌注水下混凝土[1]。
5.4.2、导管埋深
灌注水下混凝土过程中导管埋深宜控制在2～6m，当灌注过程中由于泥浆浓度过大而无法准确测量到混凝土面时，可用以灌注混凝土方量反推灌注深度，确定拆管。
5.5、其他原因造成断桩的预防及处理
分析其他断桩原因多数为由人为造成，如：导管长度计算不准，拔球时导管悬空过大，造成混凝土“洗澡”；拆管记录错误，导致导管拔出混凝土面；测绳不准确测量错误造成断桩等。为了避免类似低级错误的发生，要求现场操作人员对每个关键环节仔细核对，不留遗憾。
5.5.1、导管校核
灌注混凝土前一定要对导管的长度进行核对，当怀疑导管长度有问题式可将导管探底，跟孔深进行比较，导管的误差长度小于20cm时，可进行混凝土灌注。
5.5.2、测量绳校核
灌注水下混凝土前，必须使用新测量绳，同时用钢尺对新测绳进行校核，仔细检查测绳的起始刻度及刻度是否准确。灌注混凝土过程中，测量的混凝土上升高度，应和已灌注的混凝土方量反推的上升高度进行校核，误差应小于50cm。
5.5.3、拆管长度的校核
拆管应堆码整齐，记录人员应经常进行检查校核，核对实际拆管数和记录有无出入。
通过以上的准确校核，可以避免常见的低级失误发生。
6、“烂头桩”预防与处理
“烂头桩”即平时所说的桩头夹泥、浮浆太厚，使得桩头达不到设计要求强度及标高。因海域桩基多处于水下，“烂头桩”处理难度相当大，ss同时海域桥梁多属于大桥及特大桥，因此应坚决杜绝“烂头桩”出现。
“烂头桩”的预防：
6.1 、护筒顶应准确做好标高点，当护筒有变动时应对护筒顶标高进行复测；
6.2、清孔时泥浆比重、含砂率均因符合设计及规范要求；
6.3、桩基灌注结束快时，应勤拆管，不可因灌注结束而过深的埋管，埋管宜控制在2～4m。混凝土灌注完成应缓慢的提升导管，不可速度过快。
7、结语
水下混凝土灌注是一项严肃而细致的工作，要求现场操作人员从思想、行动给予高度的重视。海域钻孔桩施工跟陆地钻孔桩有好多共性，但同时也有好多独特之处，本文主要对海域钻孔桩施工质量通病的预防及处理措施做了肤浅的叙述，希望能对以后的海域桩基施工提供一些借鉴。
参考文献：
[1].深圳高速公路股份有限公司. 广深沿江高速公路(深圳段)土建工程专用施工技术规程.2008-12.
论文作者:谭伟华
论文发表刊物:《基层建设》2016年6期
论文发表时间:2016/7/7
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