中国水利水电第十一工程局有限公司基础分局 河南 郑州 450001
【摘 要】本文通过对钻孔灌注桩施工各工序的质量问题及产生的原因等进行汇总整理和分析，探讨了针对这些问题的防控和处理措施，结合郑州市三环路快速化工程基桩（摩擦桩）施工案例提出了一些行之有效的解决办法，仅供灌注桩施工技术管理人员参考。
【关键词】施工质量问题成因；防控和处理措施
钻孔灌注桩施工方案需根据地质条件、场地条件、设计图纸、工程工期、单位技术装备、安全文明施工等要求制定并结合实际情况进行修订，施工工序主要有测量放线定桩位、埋设护筒、钻机就位、泥浆制作、钻孔、钢筋笼加工、吊放钢筋笼、下放导管、水下砼灌注、后压浆、基桩检测等。施工中需严格控制每道工序的质量，各道工序可能造成质量缺陷的成因较复杂，要进行综合分析，将关键点、难点作为控制的重点，采取行之有效的措施进行处理。一旦出现缺陷桩，处理难度、成本代价极高，每一位从事基桩施工的技术管理人员需引起高度重视。
一、钻孔偏斜成因分析、防控及处理措施
灌注桩钻孔设备重点根据工程地质、场地条件进行选择，常见的钻孔设备有旋挖钻机、正反循环钻机、冲击钻机等，施工设备不同，钻孔质量控制点也有所不同，但钻孔倾斜的结果是钢筋笼吊放不进孔内。钻机安放不稳和地基沉降、钻杆导架或桅杆不垂直、钻杆弯曲、钻进速度控制不合理等是造成钻孔偏斜的主要成因。
桩位处地基较软，必须进行加固。北环花园路段高架桥墩台施工均在绿化带内，长期进行花木浇水，表层土沁水饱和，施工前墩台部位及临时路面铺设厚达60cm的砖渣进行加固，个别基桩施工旋挖钻机履带或回转钻机支腿方木下铺设钢板进行加固，确保钻机安放稳定，避免倾斜。
旋挖钻机桅杆调锤分手动调锤和自动调锤两种，一般桅杆的相对零位为竖直方向，在相对零位±5°范围内实现自动调锤，超出相对零位±5°范围时进行手动调锤至±5°范围内再进行自动调锤，通过钻机显示器的工作画面可以进行操作控制，钻进过程中随时注意垂直控制仪表，开钻成孔后可通过探笼对钻机电气设备控制装置的精确度进行校核，若达不到要求重新调整相对零位或进行检修。
回转钻机调锤必须采用经检定的水准尺进行，调垂后各支腿的液压缸必须锁死。钻进过程必须根据地层软硬情况控制进尺，尤其在软硬结合部位必须低速钻进，北环高架基桩施工中就有旋挖钻机在粉土与粉沙流沙结合层处由于未控制好钻进速度，出现钻头偏位，钻杆整体倾斜，无法起拔，割调钻杆打捞钻头等情况，损失惨重。
二、桩径偏小成因分析、防控及处理措施
塑性土层吸水膨胀、钻头直径小等是造成桩径偏小的主要成因。塑性土遇水膨胀，隔离水与塑性土只有泥浆在孔壁形成的泥皮，所以钻进中确保泥浆性能、加大泥浆泵量，钻孔后短时间形成泥皮，孔壁不渗水就会减少膨胀，保证孔径。
旋挖钻机上下反复起钻，对桩孔变小部位能够起到反复切削的作用，一般影响桩径偏小，主要由于钻头尺寸偏小造成，在开钻前必须对钻头直径进行检测，施工过程中经常检查钻头磨损情况，及时补焊钻头。
回转钻机开钻后不断加钻杆直至设计孔深，钻头磨损情况不好检查，应根据实际情况加大钻头直径，尤其在钻进硬层情况下，必须提钻补焊钻头，在花园路立交段施工中就遇到姜石层，在钻穿过程中多次提钻补焊钻头。在出现桩径变小的情况下，采取上下反复扫孔的方法，以扩大孔径，处理好后快速下笼浇筑。
三、塌孔成因分析、防控及处理措施
塌孔的处理很麻烦又较复杂，处理成本高耗时长。塌孔分孔口坍塌和孔内坍塌两种情况。
（1）孔口坍塌
孔口坍塌主要成因有4个方面，一是护筒埋深浅，二是护筒周围未用粘土填封紧密而漏水，三是粘泥粘在旋挖钻机的钻头上造成糊钻，钻头提升太快，形成负压抽吸。四是安放钢筋笼的吊筋、横担或浇筑架直接压护筒上，造成护筒移位引起孔口坍塌。
在北三环花园路以东桩基开始施工时护筒埋深为3.5m，但经过施工发现有几根基桩因护筒埋深不足出现孔口坍塌后，加长到4.5m，之后孔口坍塌现象大为减少。
北环高架桥基桩钻孔时，一部分需钻穿原路基碎石垫层、废弃的雨水涵、自来水管等，施工中将路基碎石垫层、废弃的雨水涵、自来水管挖除，采用壤土或粘土换填压实后再埋设护筒，隔离了地面水的渗漏，彻底解决了护筒周边的渗漏水问题。
糊钻造成钻头与孔壁之间紧密相贴，泥浆不能快速占据起钻的空间而形成负压，若在孔口段（尤其是护筒底部2m范围内）不降低钻头提升速度，极易造成孔口坍塌。采取的措施一是及时清理糊在钻头表面的粘泥，二是在粘土层中钻进投入碎石、砖头等，三是在筒状钻头上开孔并紧靠孔位在旋转的反方向焊接一块1-2cm厚的钢板条，将粘泥阻挡并从孔内进入钻头。
对下笼和浇筑过程中保护护筒稳定尤为重要，切忌钢筋笼的吊筋、横担和浇筑架直接压在护筒上，防止护筒部位坍塌。
孔口坍塌处理方法比较多，常见的处理方法有抽排孔内泥浆并回填粘土或黄土（回转钻进切忌回填石块等杂物），孔口段回填黄土掺一定的白灰或水泥，等待时间超过7-15天后二次开孔进行基桩施工。在三环工程中有几根基桩针对这种情况采取了有效的处理，对S183-2孔口全断面塌方6m多深情况下，根据现场场地，采取分段拼接护筒安放至原孔位并下压至土层，抽排护筒外泥浆后回填，，一天后开钻成孔，浇筑完后拼接的底部护筒留在孔内，孔口护筒拔出，这个施工的重点是控制拼接护筒如何安放在原孔位。
针对护筒周边小范围塌方，应及时快速处理，防止塌方进一步扩大，常采取沿护筒周边坍塌区域下压马道板并固定，在护筒外回填铁丝捆扎的多袋袋装土并压实，确保护筒稳定，N168-2、N178-3、S176-1等均采取了有效的处理。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆塌孔快速处理的方法在三环工程中有应用，在塌孔回填后，桩位周边挖出基坑，基坑深度基本至孔壁未坍塌高程，一般在4m深左右，基坑底部整平压实后布设￠10mm的钢筋网片，纵横间距30cm，浇筑10-15cm的混凝土筏板，但在基桩处按照设计桩径预留孔洞，凝固后将护筒安放在筏板上，校准护筒后对周边进行回填压实开钻，能在短时间对塌孔进行处理。
（2）孔内坍塌
孔内坍塌成因较复杂，既跟工程地质水文条件有关，施工工艺也是非常重要的影响因素，引起混凝土灌注量的增加。
常造成孔内坍塌的成因有以下几种情况：一是孔内某一段出现承压水，降低了静水头压力，造成泥浆静压力与孔壁侧压力之间形成压差，出现坍塌。二是在软淤泥、粉砂、流沙层中钻进速度太快或停留在一处空转时间太久。三是钻孔成孔后未能及时灌注混凝土，等待时间太长。四是在软淤泥、粉砂、流沙层中钻进，相邻孔间距太小，造成孔壁坍塌。五是钻孔周围的地层上部受到巨大的的荷载扰动，北环路花园路以东南侧的基桩距主车道只有2m左右，夜间重型车辆高速行驶，对桩孔的稳定造成一定的影响。六是在采取回转钻机进行软淤泥、粉砂、流沙层钻进过程中必须采取正循环的施工工艺，切忌使用反循环的施工工艺，在钻机大泵量抽吸下，易形成大的空腔。
旋挖钻机防止孔内坍塌常见处理措施是加适量大泥浆密度，及时补充新鲜浆液，保持孔内浆液面始终高于地下水位1.5m以上，降低钻进速度，减小钻压等。采取承台间基桩跳钻法。成孔后及时灌注混凝土。钻孔过程中轻度的孔内坍塌加大泥浆比重，严重的坍塌需回填粘土至塌孔以上，待孔壁稳定后低速重新钻进。安放钢筋过程中孔内轻度坍塌，需延长二次清孔时间，洗孔后最终泥浆密度适当大些，泥浆太稀会造成沉渣太厚。若浇筑过程中出现坍塌，将造成夹泥甚至引发断桩，只能采取断桩处理措施进行处理，所以要严防浇筑过程中坍塌。
四、钢筋笼上浮成因、防控及处理措施
混凝土自导管流出后产生的冲击力非常大，推动钢筋笼上浮。采取的措施主要有：一是应随时掌握砼浇筑标高及导管埋深，当孔内砼接近钢筋笼时（北环保通路东风渠钢便桥基桩钢筋笼为悬挂式），应保持埋管较深，放慢灌注速度，当钢筋笼进入砼面2~3m后，应适当提升导管至钢筋笼以上，减少导管埋置深度，增大钢筋笼在下层砼中的埋置深度。二是当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇筑，并准确计算导管埋深和砼面深度，允许情况下提升导管后浇筑，上浮现象可消除。三是缩短灌注时间，保持连续灌注，避免中间过长时间的停等，造成混凝土与钢筋笼之间握裹力加大后提拉上浮。
五、夹泥层成因、防控和处理措施
坍塌和导管堵塞是造成夹泥甚至引发断桩的主要原因。孔口或孔内坍塌物直接堆积孔内砼面，堆积最薄的部位为混凝土上返的薄弱部位，堆积厚度较大的部位裹入桩内造成夹泥。
导管堵塞原因较多，一是导管的密封性差，泥浆进入导管使混凝土稀释离析，碎石堆积而堵塞导管。二是混泥土拌合物内超径碎石或块石或拌和机滚筒内凝固的砂浆片掉入导管而堵塞；三是混凝土的塌落度和易性、扩散性、流动性不能满足施工要求的情况下灌注造成堵管。四是泥浆过稠，增加了浇筑砼的阻力造成导管堵塞。五是灌注时间过长，而砼面已经接近初凝，形成硬壳，而且随时增长，泥浆中残渣不断沉淀，沉渣不断加厚，造成砼灌注极为困难，引发堵管。六是导管埋深太大没有及时提拔，导管底部砼接近初凝，砼流通不畅，造成堵管引发断桩。
导管堵塞后，在确保导管埋深的情况下通过提拉导管上下窜动，若导管内存储的大量砼在自重和窜动作用下，瞬间流出导管即冲破泥浆薄弱处急速返上，并将泥浆夹裹于桩内，造成夹泥层。若上下窜动无效导管拔出孔并清理导管二次下管或拔出砼面后混凝土才从导管瞬间流出，将造成断桩事故。
防孔夹泥的措施主要有这几种措施：一是严防桩孔坍塌；二是加强导管密闭性检查，若导管内砼不满含有空气时，后续砼宜徐缓灌注漏斗和导管，不得将砼整斗从上面倾入导管内，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡胶垫而使导管漏水造成堵管；三是严格控制混凝土碎石粒径，并在漏斗部位架设钢筋网篦子，过滤超径石或砂浆片等；四是加强混凝土拌合配比的计量和现场检测，确保混凝土坍落度、和易性等各项指标达到施工规范要求；五是加强混凝土的供应强度确保连续灌注，使砼和泥浆一直保持流动状态；六是保证导管埋深在2-6m范围，埋深最大不得超过8m，及时提拔，尤其混凝土在停等时间较长的情况之下。
对砼灌注过程进行全面的分析判断，可能存在夹泥的基桩应提前自检并处理。任何一种处理措施都是在不破坏混凝土基桩摩阻力的情况下进行。若存在夹泥，进行完整性检测时，一般出现1-2个剖面波速异常。根据波速确定夹泥的深度和断面位置。夹泥一般采取钻孔并风水脉动冲洗后灌注水泥浆处理方案。在夹泥部位钻3-5个孔直至钻穿夹泥深度50cm，以其中一个孔作为风水注入孔，通过调节空压机的风量风压水量对夹泥部位进行高强度冲洗，将其它孔作为出水出风口，将夹泥带出，清洗干净形成空腔后灌注水泥浆。在施工中有在桩孔中人工钻凿60-100cm混凝土芯直至夹泥部位，人工清理夹层后，回填微膨胀混凝土。
六、断桩成因、防控和处理措施
坍塌和堵管都会引发断桩，导管拔漏将直接造成断桩事故。导管拔漏的原因主要有两种情况，一种是导管堵塞时采取上下窜动法使混凝土强行流出，但若此时导管埋深太少，极易拔漏；一种是孔底沉渣或泥浆太稠太厚，估算或侧砼面难，计算导管埋深，对砼浇筑高度判断错误，而在卸管时多提，使导管提离砼面，也就产生拔漏，引起断桩。
防控措施是，在上下窜动导管过程中务必计算和实测导管埋深，定出导管上窜的极限高度，防治拔漏，技术人员必须旁站监督指导。这种情况在三环工程中发生过，险些拔脱酿成事故。二是正常灌注过程中要根据已灌注混凝土数量估算砼面高度并勤测砼面实际高度，准确记录孔内导管根数和长度，通过计算导管插入砼内深度确定导管拔出数量，适时拔管，保证导管埋深在2m~6m范围内，防止拔漏。
对砼灌注过程进行全面的分析判断，可能存在断桩的基桩应提前自检处理。处理的方案一种是冲击钻砸掉废桩再次成孔下笼浇筑，这种处理方案成本极高，耗时最长。一种是桩孔中人工钻凿60-100cm混凝土芯直至断桩部位，人工清理断层后，回填微膨胀混凝土，此种方案处理成本也很高，耗时也很长。在北三环桥基桩施工中，以上两种处理方案均有应用。经过处理，第三方检测结果均为Ⅰ类桩。
结语：总之，钻孔灌注桩质量问题成因复杂，通过对基桩施工个案的分析判断，向一线操作人员学习，向有资深经验的基桩施工分承包商请教，亲身经历了一些基桩缺陷处理方案的制定和实施，参考施工规范和相关文献，经过分析、总结和整理，希望能给钻孔灌注桩施工的技术管理人员以启发。
作者简介：王小军（1980- ），男，河南三门峡人，中国水利水电第十一工程局有限公司基础分局，工程师。张丽霞（1978- ），女，河南三门峡人，中国水利水电第十一工程局有限公司基础分局，经济师。
论文作者:王小军,张丽霞
论文发表刊物:《低碳地产》2016年第4期
论文发表时间:2016/8/30
标签：导管论文; 钻机论文; 钻头论文; 钻孔论文; 泥浆论文; 混凝土论文; 钢筋论文; 《低碳地产》2016年第4期论文;