旋挖钻机和冲击钻机合成孔灌注桩常出现的问题及预防

张红卫

【摘 要】钻孔灌注桩在施工过程中由于环节较多，环境、气候、设备和操作等任何一方面或几方面处理不当都可能造成很严重后果。分析常出现的问题及预防、处理措施，对于提前查明并预防各个环节的质量隐患，最终保证成桩质量，起到非常重要的作用。

【关键词】旋挖钻机；冲击钻机；泥浆

【Abstract】Bored piles in the construction process because of more links， environment， climate， equipment and operation of any one or several aspects of improper handling can cause very serious consequences. Analysis often problems and prevention， treatment measures for the early identification and prevention of all aspects of the quality of hidden dangers， and ultimately ensure the quality of piles， plays a very important role.

【Key words】Rotary drilling rig；Impact drill

1. 前言

有些鉆孔灌注桩工程由于地质原因，仅用冲击钻机成孔，即耗费材料又延长了工期；仅用旋挖钻机成孔，还难以完成，这样用旋挖钻机和冲击钻机合成孔，弥补了单独用一种设备施工的缺点，即节省了施工成本又缩短了工期，大大提高了施工效率。两种设备成孔增大了出现质量问题的风险，分析常出现的问题及预防处理措施，对于提前查明并预防各个环节的质量隐患，最终保证成桩质量，起到非常重要的作用。

2. 旋挖钻机成孔中常出现的问题及预防处理

2.1 塌孔。

2.1.1 产生的原因：泥浆比重不够及其性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮；护筒埋置太浅，下端孔口漏水；由于掏渣后未及时补充泥浆，沙砾等强渣地层，泥浆流失造成水头高度不够；松散砂层中进度太快；提钻头、下放钢筋笼碰撞孔壁。

2.1.2 预防和处理措施：在松散沙层中钻进时要严格控制进尺，投入粘土膏等挤入孔壁起护壁作用；发生孔口坍塌时，拔出护筒用粘土回填，重新埋设再钻；发生孔内坍塌时，判明其位置，用砂和粘土回填到塌孔处以上1～2米，沉淀物密实后再钻；清孔指定专人补浆，吊入钢筋笼时应对准钻孔中心竖直放入。

2.2 钻孔倾斜。

2.2.1 产生原因：钻孔中遇到较大孤石；扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；在有倾斜度的软硬交界处钻头受力不均；钻机底座不水平，钻杆弯曲。

2.2.2 预防和处理措施：遇到孤石或倾斜的软硬地层钻进时，低速钻进，控制进尺；经常检查钻机底座水平，钻杆接头，并及时调整。

2.3 扩径。

2.3.1 产生原因：孔壁坍塌。

2.3.2 预防和处理措施：局部扩径不影响钻进至设计标高可不处理；若扩径后继续坍塌，按塌孔处理。

2.4 缩径。

2.4.1 产生原因：钻头严重磨损或软塑土遇水膨胀；

2.4.2 预防和处理措施：及时焊补钻头，上下反复扫孔以至扩大孔径。

2.5 掉钻落物。

2.5.1 产生原因：卡钻时强扭；钻杆疲劳断裂；操作不当，使不应反转的钻机反转，钻杆松脱。

2.5.2 预防和处理措施：开钻前清除孔内杂物，用电磁铁或其它方法；经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和连接装置；采用打捞钩、打捞叉吊出。

3. 冲击钻机成孔中常出现的问题及预防处理办法

3.1 塌孔。

3.1.1 产生原因：泥浆比重不当，水头高度不高，冲程较大等，都容易引起塌孔。

3.1.2 预防和处理办法：选用高质量的粘土泥浆，如果是砂层宜用比重大，黏度高的泥浆。在钻进中孔内应保持足够的水头高度，埋设护筒要符合规定要求，终孔后应仍保持一定的水头，并及时灌注水下砼。如发生孔口坍塌时，应立即拆除护筒，并回填钻孔，重新埋设护筒后再钻进。发生孔内坍塌时，可向孔内投入土块夹小片石重新钻孔，采用低锤冲击将土块和小片石挤入孔壁制止塌孔。

3.2 钻孔倾斜弯曲。

3.2.1 产生原因：产生偏斜原因主要有地质条件、技术措施和操作方法三个方面的问题。

3.2.2 预防方法：安装钻机时，钻机支架要水平，钢丝绳中心同桩中心在同一垂直线上；钻进过程中应经常检查钢丝绳中心、桩中心和钻机中心是否在同一直线上；遇到倾斜的软硬地质特别是有软到硬地段应吊住冲击锤控制进尺；加强技术管理，经常检查钻孔情况，发现偏斜立即纠正。

3.2.3 处理方法：应采用回填粘土加硬质小石块到倾斜的位置上，待沉积密实后，小冲程缓缓重新钻孔校正。

4. 钻孔漏浆

4.1 漏浆原因：透水性强的砾砂或流沙层中，过稀的泥浆向孔壁外漏失严重；埋设护筒时，回填土夯实不够或护筒制作不好，接缝不严密或焊缝有砂眼等造成漏浆。

4.2 处理方法：发现漏浆时，首先应集中力量加浆，保持必要水头，然后根据漏浆原因决定处理方法。

5. 水下混凝土灌注容易出现的问题及预防处理方法

5.1 钢筋笼上浮 ：在浇筑混凝土时，有时钢筋笼会发生上浮，其原因及相应对策如下。

5.1.1 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。当此类现象发生时，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。

5.1.2 钢筋笼放置初始位置过高，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。 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，混凝土接近笼时，控制导管埋深在1.5～2.0m。

5.2 桩底沉渣量过多。

5.2.1 清孔是灌注桩施工中保证成桩质量的重要环节，通过清孔应尽可能的使桩孔中的沉渣全部清除，使混凝土与岩基结合完好，提高桩基的承载力。施工中发生桩底沉渣的主要原因及处理的措施如下：渣过多主要由于施工中违犯操作规定，清孔不干净或未进行二次清孔造成的；施工中应保证灌注桩成孔后，等待一段时间，当沉渣沉入孔底，用撈砂钻慢慢放入孔底，捞出孔底的沉渣。

5.2.2 当使用的泥浆比重过小或泥浆注入量不足时，桩底的沉渣浮起困难，沉渣将堆积在桩底，影响桩与持力层的结合。工程中需采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不能用清水进行置换。

5.2.3 钢筋笼吊放过程中，如果钢筋笼的轴向位置未对准孔位，将会发生碰撞孔壁的事故，孔壁的泥土会坍落在桩底；因此，钢筋笼吊放时，务必使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁。在钢筋笼的加工工艺上，可选用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。

5.2.4 清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。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。

5.3 导管进水。

（1）在浇注混凝土过程中，有时会发生由于过量上提导管，使接头部分产生漏水等情况，将造成混凝土离析、流动等质量事故，在桩身上留下致命的质量隐患。因此要严格施工管理，不得发生泥浆水进入导管的质量事故。一旦生发上述事故，可采取如下的处理措施：

（2）浇筑混凝土之前，若发现导管口出现漏水现象时，应立即提起到导管进行检查，对漏水部位进行严格的防水处理后，再重新放入桩孔中，建筑混凝土。

（3）在任何情况下，都应该尽可能的将导管底部深深的埋在混凝土中，当发现导管上提明显过量时，应迅速将导管插到混凝土中，利用小型水泵或小口径的抽水设备，将导管中的水抽到之后，再继续浇筑混凝土。

5.4 断桩 ：由于混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。造成原因及防治措施如下。

5.4.1 施工中若发生导管底端距孔底过远，则混凝土被冲洗液稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充。事故的发生，桩孔钻成后，必须认真清孔，一般是采用冲洗液清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。这就要求在灌注混凝土前，应认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。

5.4.2 在浇注混凝土时，由于导管提升和起拔过多，露出混凝土面，或因停电、待料等原因造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开的现象。

施工中应明确规定，混凝土浇注过程中，一旦开始浇筑工序，一定要连续完成改作业，确保在混凝土初凝时间内连续浇注，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。并随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，严格遵守操作规程。

5.4.3 施工中还会发生浇注混凝土时，没有从导管内灌入，而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土，产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬，个别孔段出现疏松、空洞的现象。

因此，施工要求中要严格确定混凝土的配合比，使混凝土有良好的和易性和流动性，坍落度亦满足灌注要求。灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量， 避免埋下质量事故的隐患。

6. 结束语

钻孔灌注桩的整个施工过程都是隐蔽工作，每道工序都必须从严要求，保证施工质量， 任何一道工序出现问题都将带来严重的后果。因此，要保证钻孔灌注桩的施工质量，必须选择先进的设备，合格的施工人员，严格把握每道工序质量，现场指挥人员具有周密的组织协调能力，有高度的责任心，各部门全面配合，做到精益求精，才能保证结构工程质量。

参考文献

[1] 《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011.

[2] 《建筑地基处理计术规范》JGJ79-2012.

[3] 《建筑桩基计术规范》JGJ94-2008.

[4] 《公路桥涵地基与基础设计规范》JTG_D63-2007.

[5] 《道路桥梁工程施工手册》（中国建筑工程出版社）.

[6] 《地基处理手册》（中国建筑工业出版社）.

[7] 《岩土工程新技术实用手册》（地质科学出版社）.