钻孔灌注桩施工工艺及其施工质量问题处理

　　钻孔灌注桩具有适应性强、造价低、承载力大、施工简便等特点，被广泛应用于公路桥梁、房建、市政工程等领域。是民用和工业建筑工程常用的基础形式。其施工过程的质量控制和对质量问题的处理，对能否完成施工任务具有重要意义。结合某开发区入区大门桩基施工，对常见问题及处理方法作简要阐述，为相似工程提供参考，减小同类问题的发生。

　　1 工程概况

　　某开发区入区大门桩基工程采用冲(钻) 孔灌注桩，总桩数 8 根，桩径 1． 0m，钻孔深度 25m。以强风化花岗岩作为桩端持力层，桩端全断面进入持力层深度不小于二倍桩径。桩身混凝土设计强度为 C35。该场地的工程地质条件简述如下:
　　
　　(1) 填筑土: 钻探揭露厚度 0． 70 ～ 6．60m，主要由粘性土混少量砂砾、碎石和块石等组成，回填时间约 5 年左右，尚未完成自重固结。由于回填时未经专门压实或夯实处理，均匀性及密实度相差较大。
　　
　　(2) 残积中液限粘质土: 揭示厚度 1． 45 ～ 4． 40m，可塑状，主要由长石、石英等矿物风化后的粘粉粒组成，粘性较差，韧性中等、遇水易崩解软化，为场地母岩细粒花岗岩风化残留原地而成。

　　(3) 全风化花岗: 揭示厚度 1． 50 ～ 7． 30m，岩芯成砂土状，细粒花岗结构，原岩结构尚可辨认，矿物成分显着变化，组织结构基本破坏，遇水易软化。岩体极破碎。
　　
　　(4) 强风化花岗岩: 厚度 2． 10 ～11． 55m，坚硬土状或碎块状，细粒花岗结构，组织结构大部呈散体状结构或碎块状结构，力学强度较高。遇水易软化、崩解。

　　2 主要施工工艺

　　本工程采用简易冲击钻机、配十字钻头冲击钻进成孔，利用原土造浆。当钻进至强风化花岗岩面要求取样鉴别，直至钻(冲) 进至 25 米(设计孔深) 终孔。使用吊车配合施工，采用 C35 商品混凝土灌注，灌注前应保证孔底沉渣厚度不大于 50mm(设计要求) 。

　　全部 8 根桩施工完毕后，经检测全部合格，符合交工要求。

　　3 成孔过程中出现的施工质量问题及处理

　　3． 1 护筒冒水

　　钻(冲) 孔施工时，考虑到桩径 Φ1． 0m，钻头采用同一直径(Φ1．0m) ，护筒内径要求大于钻头 200mm。场地上部为填筑土，埋设护筒周围的土均匀性、密实性差; 施工中钻头升降经常对护筒造成碰撞; 护筒内外水位因附近海面潮汐涨落影响，水位差也较大; 导致施工中出现护筒底漏水、护筒外壁冒水、护筒移位和倾斜、护筒下沉等现象。为了施工顺利，主要采取以下措施:
　　
　　(1) 在埋设护筒时，利用从其他地方运来的造浆性能较好的粘性土，对护筒周围进行换填、压实。
　　
　　(2) 施工中，要求操作人员小心操作，起落钻头时，防止钻头碰撞护筒。如果发现护筒外冒水，应立即停止冲孔，并用粘性土对护筒四周进行加固填实。如遇到护筒下沉或者发生位移时，要求立即停止冲孔，拔出护筒重新安装。

　　(3) 护筒设置应比场地高 30 －40cm，要求保持护筒内有 1． 0 －1． 5 米的水头高度。

　　3． 2 掉钻头

　　施工左幅 ZK4#孔时，在孔深 16 米处，由于作业人员未能发现钢丝绳磨损严重，在提升钻头过程中钢丝绳断裂，发生钻头掉落在孔内的现象，俗称“掉钻”。在施工之初，为应对“掉钻”的现象，项目部要求在钻头上部外缘用钢丝绳绕 1 －2 圈，以利发生“掉钻”时方便捞取钻头。事故发生后，采用直径 32mm 螺纹钢筋自制的三爪倒刺打捞钩，用钻机上的钢丝绳携带入孔内，在孔内沿径向反复勾捞，最终三爪倒刺打捞钩勾到预留钻头外缘的钢丝绳，成功打捞起事故钻头。

　　3． 3 钻孔偏斜(或位移)

　　施工左幅 ZK3#孔时，出现孔位偏斜。由于钻机安装不稳，钢管滚筒没有很好的固定，施工中也没有经常对钻架进行水平和垂直校正; 冲击钻头反复冲击，摆动幅度过大，也造成整个冲击钻机发生移动，造成钻孔发生孔位偏斜，甚至位移; 进入不均匀的地层也容易发生此现象。

　　为解决这一常见的问题，主要采取以下措施: (1) 场地用挖掘机平整后碾压夯实，枕木要求均匀与地面全接触，钢滚筒要求固定牢固，施工中要经常检查底座是否发生位移; (2) 施工前，要求对孔位进行复测，保证钻头中心、主滑轮上的钢丝绳与护筒四周护桩直径交叉定出的中心在同一铅垂线上，中心偏差不得大于 20mm。(3) 为解决不同地层交界处发生的孔位偏斜，最有效的方法是: 在孔位偏斜处，掉住冲击钻头反复上下扫孔，纠正偏斜的钻孔。偏斜严重时，要求重新回填粘土至偏斜处0． 5 米以上，待钻孔内稳定后，再进行冲孔。

　　3． 4 孔底沉渣过厚

　　在施工中，多数钻孔达到设计孔深后测井，发现孔底沉渣过厚或吊放钢筋笼后，沉渣超过规定要求。孔底沉渣过厚，超过设计要求，严禁进行水下混凝土灌注。必须通过二次清孔，用比重在 1． 2 －1． 3 之间的泥浆，由砂泵通过供浆管输送到孔底进行正循环，利用泥浆流动对孔底沉渣进行不断冲击，使沉渣中的泥块、砂砾、岩屑被带出孔外，达到清孔降低沉渣厚度的目的。造成孔底沉渣过量的原因有: 施工中，泥浆经反复使用比重变小，难以将孔底沉渣浮起; 钢筋笼在吊放入孔内，由于操作不细心，没有从钻孔中心对中下放，发生偏移，致使钢筋笼外缘靠着钻孔井壁下放，造成井壁护壁泥皮被钢筋笼刮落，造成孔底沉渣过量;清孔时间过短或没有进行二次清孔，孔内沉渣还未被完全带出孔外; 钢筋笼安放好，并且经过了二次清孔，由于准备工作不充分，等待灌注的时间过长，造成泥浆、钻渣沉淀。针对这类问题的处理是:
　　
　　(1) 在接近孔底适当孔深，投入造浆性能好的粘性土，控制好泥浆的比重和粘度，一般比重在 1． 2 －1． 4 为宜，尽量不要用清水置换，除非泥浆比重过大。

　　(2) 吊放钢筋笼时，应对准孔位中心，保持钢筋笼的中心与桩孔中心在一垂线上，避免钢筋笼偏移，造成钢筋笼外缘碰撞、刮削井壁。
　　
　　(3) 钻(冲) 至设计孔深，清孔时间尽量长些，当沉渣厚度符合要求，应立即下钢筋笼。
　　
　　(4) 下好钢筋笼，再次测沉渣厚度，如果沉渣量超过规范(或设计) 要求，应用导管进行二次清孔，直至沉渣厚度符合规范(或设计)要求，清孔后泥浆比重在 1．15 －1．25 之间为宜，方可实施灌注。

　　4 水下混凝土灌注过程中出现的质量问题及处理

　　4． 1 卡管(也称堵管)

　　施工中 ZK3#桩孔在灌注到距离孔口 10 － 8 米处，多次发生导管内混凝土未能流出导管引起卡管。造成此次卡管的直接原因是混凝土中部分粗骨料太大，超过规范要求的 4cm 以上，并且因道路阻塞，停滞时间过长，造成和易性、流动性变差，导管内的混凝土因停留时间较长而堵管; 混凝土冲击力不够也是造成水下混凝土堵管无法继续灌注的原因之一。当灌注至接近桩顶设计标高时，由于孔内上部混凝土表面承受大比重泥浆的浸入，压力较大，导致导管内混凝土无法顺利，也是造成堵管的因素。根据施工前制定的施工方案，要求发生此类事故，尽量采取以下措施处理: (1) 少量提升导管，并加以左右晃动，配合敲击而后快速下落; (2) 加大一次性混凝土的灌注量同时快速提升、下放导管，利用冲击力使导管内的混凝土流出。(3) 对于灌注快接近桩顶标高，孔内剩余导管长度较短，混凝土冲击力不足引起的堵管，要求接长上部孔口导管，配合振动、上下冲击、同时以一次性较大量混凝土灌注达到冲击疏通导管的效果。ZK3#桩孔就是采用了以上 3 种方法相结合，解决了卡(堵) 管问题。(4) 当灌注愈接近桩顶标高，可以用清水通过供浆管注入孔内稀释导管外泥浆浓度，降低孔内泥浆比重，减轻导管内外压力差，帮助导管内混凝土顺利流出导管。

　　4． 2 钢筋笼错位

　　施工中 ZK5#出现了钢筋笼错位。究其原因是: 在钢筋笼对接时，下入孔内的钢筋笼在孔口没有固定好、对接时，上下钢筋笼未对正; 或下导管时，操作不慎，导管挂住钢筋笼; 或桩孔超径或保护块安放不足，钢筋笼靠在井壁，造成钢筋笼偏离桩孔中心。为预防此事故发生，处理方法是(1) 要求施工人员严格按操作规程作业，下钢筋笼时，把钢筋笼对中固定在孔口绑扎或者焊接在护筒上。(2) 钢筋笼下入孔内，要求用护筒四周护桩直径交叉定出的中心位置进行比对或由测量人员复测，检查钢筋笼是否处在桩中心。(3) 要求钢筋笼四周保护垫块要安放足够，不允许遗漏。

　　4． 3 钢筋笼上浮

　　在灌注施工中，个别桩孔发生钢筋笼上浮现象。引起钢筋笼上浮的原因有: 钢筋笼与孔口没有绑扎牢固; 灌注过程中没有经常测桩深，未能及时拔卸导管，导致导管埋深过大; 或因停电、机械故障等原因导致灌注时间过长，使孔内上部表面混凝土接近初凝，形成一层硬壳，当导管内混凝土以一定的冲击速度流出，产生一定的向上的冲力，带动钢筋笼向上浮。对于此类事故的处理，主要采取以下措施: (1) 下放钢筋笼要求对接准确，并与孔口绑扎固定牢固或者与护筒焊接在一起。(2)要求勤测井深，准确计算混凝土浇筑的标高和导管埋深，做到及时拆卸导管，控制适当的导管埋深。(3) 灌注前应做好准备工作，尽可能缩短灌注时间。(4) 当混凝土接近钢筋笼底部时，控制导管埋深 1． 5 － 2．0m; 当混凝土灌注超过钢筋笼底部 2 － 3m 时，宜把导管提升至钢筋笼底部上端。灌注混凝土时，灌浆导管在混凝土中的埋深一般宜保持在2—4m，不宜大于 5m 和小于 1m。严禁把导管拔离混凝土面。发生钢筋笼上浮现象，应立即停止灌注混凝土，先测桩深，准确计算已经浇筑的混凝土标高和导管埋深，适当提升导管，继续灌注，上浮现象可以消失。

　　4． 4 桩顶超灌不足

　　施工中，个别桩孔发生桩顶超灌不足，造成后期接桩。灌注混凝土愈接近桩顶标高，难度愈大。由于孔内泥浆浓度较大，加上灌注时间长，孔内上部混凝土接近初凝、泥浆中的沉渣沉淀厚度较大等各种因素影响，作业人员测井深时，对于测锤是否接触到实际灌注的混凝土表面，手感也不明显，容易造成误判，造成混凝土已灌注标高计算错误，导致桩顶超灌不足。为预防这种情况的发生，要求施工时桩顶超灌按0． 8－ 1． 0m 控制，以避免桩顶超灌不足，增加后期接桩的费用，同时也保证了桩基质量。

　　5 结束语

　　灌注桩施工中存在的质量问题还有很多的，只有分清楚质量事故产生的原因，找出相应的处理对策，质量事故是可以避免的，成桩质量也是有保证的。在此仅就施工中遇到的一些常见质量问题及处理措施做一些阐述，希望对相似工程有借鉴作用。灌注桩施工工艺日益成熟，施工设备更加多样，施工技术日趋完善，但是施工中的质量控制仍要引起工程技术人员的高度重视。只要认真做好施工前的准备工作，制定完善的预防措施，施工中严把质量关，落实防治措施，避免质量事故的发生是可以做到的。

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