钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施内容摘要目前钻孔灌注桩虽然从技术上讲已经非常成熟，但在施工过程中常常会出现护筒冒水、孔壁塌陷、断桩、卡管、钢筋笼上浮与下沉等质量问题。由于钻孔桩基础为隐蔽工程，在第三方检测中发现问题无法弥补，给施工带来经济损失和工期的影响，所以有必要对钻孔灌注桩施工工艺进行深入的研究并提出施工过程中的质量控制措施。本文重点阐述钻孔灌桩施工中常见问题及预防措施，灌注过程中容易出现的问题及防治措施。最后结合工程实际进行分析研究，对施工方法进行分析总结。关键词：钻孔灌注桩；质量控制；防治措施I 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施2.5.2 断桩的防治措施成孔后，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。灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中，应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，并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求。在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土。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，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。绑扎水泥隔水塞的铁丝，应根据首次混凝土灌入量而定，严防断裂。确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。5 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施3 灌注过程中出现的质量问题及预防措施3.1 卡管3.1.1 卡管现象水中灌注混凝土过程中，无法继续进行的现象。3.1.2 卡管的原因初灌时，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。3.1.3 卡管的防治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。3.2 钢筋笼上浮与下沉3.2.1 钢筋笼上浮与下沉的现象钢筋笼的顶端高程高于或低于设计高程。6 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施图 3.1 钢筋笼上浮示意图3.2.2 造成钢筋笼上浮与下沉的原因钢筋笼在制作、堆放、起吊、运输等过程中不符合规范要求。钢筋骨架内径与导管外壁间距过小，粗骨料粒径太大，主筋搭接焊接头未焊平，在提升导管过程中法兰盘挂带了钢筋笼；或因钢筋骨架主筋弯曲、骨架整体扭曲，箍筋变形脱落或导管倾斜，使得钢筋与导管外壁紧密接触；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；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，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。出现笼下沉的主要原因是由于吊筋与主筋或分段钢筋笼之间焊接不牢固或吊环松脱；或上下振动导管时，导管挂带钢筋笼，对骨架施加一很大外力，吊环松脱，造成钢筋笼下沉。3.2.3 钢筋笼上浮与下沉的防治措施对钢筋笼不符合设计要求，发生笼上浮或笼下沉事故的处理。要在灌注桩的上段增加局部钢筋，并设固定装置以防钢筋笼上浮或下沉，或者采取其他有效措施进行处理。如严格控制钢筋笼骨架的加工质量，防止变形。确保钢筋笼内经与导管外壁之间的空隙，大于骨料最大粒径的 2 倍。在混凝土浇灌过程中，随着导管拔出而出现钢筋7 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施笼上浮，应立即控制混凝土浇灌量及浇灌速度，反复上下摇动导管或单向旋转，处理好笼与导管之间的挂带现象；或者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。灌注混凝土过程中，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；若钢筋笼上浮不停止，应中止浇灌混凝土，拔出导管后，向孔内回填粘土，该桩作为废桩处理，并应与设计人员联系重新补桩。当钢筋笼一旦出现下沉，应立刻停止浇灌混凝土，将笼吊升至设计标高重新固定；如笼沉入混凝土中拔不出来，应探明笼顶标高、沉入深度，提出导管，用比原桩经稍小的钻头，在原桩位上钻孔，至断桩部位以下适当深度时重新清孔，在断桩部位增加一节钢筋笼，其下部埋入新钻孔中，然后继续浇灌混凝土。如笼沉入混凝土的深度小于 2m 时，可暂不处理，继续浇灌混凝土，待基坑开挖后，在原桩位上人工或机械挖土，凿出桩头钢筋接续上来，将桩头混凝土凿毛，再浇灌比原标号高一强度等级的混凝土。如果在开挖基坑后凿出桩头浮浆时发现沉笼，但不知沉入深度，此时须重新补桩，或请设计人员核定在基础结构上采取加固措施。8 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施4 工程实例分析4.1 工程概况宛坪高速公路 B 段第 9 合同的重点工程为重阳水库特大桥，桥全长 664.596m，桥面宽度 2×净—15.25m，桥梁全宽 2×16.50m，设计荷载：公路—Ⅰ级。该桥桩位于水库中，水深达 20m ，下部结构采用钻（冲）孔灌注桩基础， 共计 129 根，其中Φ150cm 桩 120 根，Φ180cm 桩 9 根；上部结构采用跨径 50m 预应力混凝土 T 型连续梁，共计 182 片。为了便于施工，施工方与水库管理方商议决定泄水，使水位降低 10m 左右。水位降低以后，4#～10#墩的桥桩施工仍位于水中。其地层自上而下依次为：①淤泥，0.00～2.10m 厚；②卵石，0.00～4.90m 厚；③强风化细砂岩，2.50～5.10m 厚；④弱风化细砂岩，8.70～14.00m 厚；⑤微风化细砂岩，最大揭示厚度 11.60m。持力层选择在弱风化细砂岩。4.2 工艺选择目前国内钻孔灌注桩常用的成孔方法主要有正循环回转钻进成孔、反循环回转钻进成孔、冲击钻进成孔、冲抓锥成孔、螺旋钻成孔、振动沉管法成孔、潜水钻机成孔等方法。这些方法各有特点，其适应地层、作业深度都有一定的局限性，因此在选择成孔方法时，应根据工程的具体情况，结合现有的技术装备水平，进行技术分析，合理选择。成孔方法的选择是否合理及技术条件的优劣，不仅对桩的成孔质量和施工速度至关重要，而且对混凝土浇灌质量乃至桩的承载力具有决定性的意义，所以对成孔阶段必须进行严格的质量控制。鉴于重阳水库特大桥所处的地质情况及周边环境的特殊性，起初拟定采用反循环回转钻进成孔。后来通过有关专家对对工程的地质情况、施工技术、施工工期限及周边环境等进行多方面的论证发现采用反循环成孔施工存在以下不足。1、反循环回转钻进成孔施工所需机械设备比较庞大，不便于运进施工场地；2、该成孔方法在施工过程中对泥浆的性能及泥浆量要求严格，需要配备大量水上施工设备，不够经济；3、由于反循环成孔机械设备比较昂贵，不便于多点施工。鉴于存在以上不足，有关专家建议采用冲击钻进成孔，该种施工方法在技术及施工可行性方面占有一定优势，可以同时多台冲击钻机施工。在重阳水库特大桥上最多时采用了 13 台冲击钻机同时施工，对减短施工工期起到非常显著的作用。9 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施4.3 钻孔灌注桩施工平台为变水上施工为陆上施工，需要设计一个施工平台。设计一个合理的施工平台要综合考虑地质状况、水文情况，以及系梁、墩柱、承台施工等因素。平台采用钢管桩施工平台，并用桁架桥将各个独立的施工平台连成整体以增加其稳定性。本工程采用贝雷架做纵梁，型钢做横梁，横梁上铺设槽钢形成桁架桥。每个平台采用 24 根Φ42.6cm 钢管作为平台的主体承重系。施工平台上主梁与次梁均采用 2I25a 工字钢，主梁与钢管桩搭接处铺设 450×450×10mm 钢板。施工平台及桁架桥上行车道板均采用［22a 槽钢铺设，间距为 70mm。平台钢管桩要求有足够的强度、刚度和稳定性，以承受竖向荷载及振动力，平台钢管桩之间设置多道横向联结以保证平台的稳定性和抗扭能力。1、平台钢管桩施工。钢管桩施工采用振动打桩机，功率在 60kW 以上，并辅以喷射法施工。喷射施工过程中，两根喷射管对称安装在桩的两侧，距离桩端 0.5 米处，喷射水压为 0.7~1.4MP；钢管桩需穿透 5 米厚卵石层，达到岩层。钢管桩倾斜率控制在 1％以内，位置偏差控制在 300mm 以内；2、平台上部铺设。钢管桩全部下沉完毕后，根据水位和后续工作确定一个合理标高。在钢管桩顶铺设 450×450×10mm 钢板，在钢板上焊接主梁，主梁上焊接次梁，在次梁上铺设槽钢作为桩基施工平台，如图 4.1 所示。图4.1 施工平台示意图4.4 施工质量控制措施4.4.1 护筒埋设该桥桩施工使用焊接整体式钢护筒，护筒内径比桩径大 20cm，均采用厚度为5mm 的 A3 钢板卷制而成，为加强钢护筒的整体刚度，防止变形，在护筒的接缝处焊10 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施一道加颈肋。先在施工图纸上确切地定出护筒位置，然后用全站仪在平台上精确测定护筒位置，用 10cm×5cm 槽钢做成的方框固定护筒的位置。然后利用吊车将预先焊接好的 5 节共7.5m 护筒吊到桩孔处，把它们沉放到工作平台上约 1m 处固定，然后用吊机将上一节护筒吊来叠放在下节护筒之上用焊接连接。边下沉，边叠放连接，一直使护筒底下沉到河床表面。当护筒下沉至河床表面时，采用锤击并辅以筒内除土的方法使护筒下沉至设计标高。下沉时，如发现倾斜要及时纠正。护筒下沉完毕，用全站仪测量其中心位置是否正确，护筒是否竖直。护筒平面位置偏差一般不得大于 5cm，护筒倾斜度的偏差不大于 1%。4.4.2 钻孔施工1、机具设备选择根据地质情况，钻孔桩主要穿过卵石层，强、弱、微风化细砂岩层，选用冲击钻成孔施工工艺，先投入简易冲击钻机 11 台，由于施工工期比较紧，且天气不好，中途又追加了 2 台。钻机性能指标见表 4.1。表 4.1 简易冲击钻机的性能指标钻机卷筒提升力（kN）冲击钻质量（kg）冲击行程（mm）冲击频率（次/min）钻机质量（kg）行走方式50 4000 2000~3000 8~10 6000 走管移动2、冲击钻机成孔工艺（1）机具布置机具布置随所用的钻机类型而异。冲击钻机一般都备有钻架。在埋好护筒后，将钻机就位，立好钻架，使吊绳和桩孔中心在同一铅垂线上，其偏差不大于 2cm，拉好风缆绳，就可以开始冲击钻进。（2）泥浆配制及循环在钻进过程中先采用清水护壁，待陆续钻进时，孔内的清水同钻锥切削下来的粘土，在钻锥冲击搅动下自然形成泥浆，泥浆比重控制在 1.2～1.4。在钻进过程中，可以通过投放粘土或增加清水使泥浆比重得到控制。在施工平台上设置储浆池和泥浆循环净化系统，用泥浆泵压送泥浆经输浆高压胶11 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施管进入到孔底、沿钻锥向下喷射泥浆，带动钻渣上升到孔口，由另一台泥浆泵将带渣泥浆抽出进行循环净化，形成反循环工艺。它克服了冲击钻一般停钻掏渣，过多消耗时间的缺点，可以做到连续钻进，提高速度，泥浆的各项指标要求见表 4.2。表 4.2 钻（冲）孔泥浆的各项指标要求比重 粘度（s）静切力（Pa）含砂率（%）胶体率（%）失水率（ml/30min）泥皮厚度（mm/30min）酸碱度（PH）1.08~1.10 18~22 1~2.5 <4 >95 14~20 <2 8~10（3）钻进在重阳水库大桥桩基施工过程中，先采用小冲程开孔，低锤密击，锤高控制 0.4～0.6m，并及时加入片石和粘土泥浆护壁，使初成孔壁挤压密实、竖直、圆顺、能起导向作用，防止空口坍塌。孔深达护筒底以下 3～4m 后，才可以快速度，进行正常冲击，锤高一般控制在 1.5～2.0m，冲击频率为 8～10 次/min。并随时测定泥浆比重，及时加入粘土或注入清水以保证泥浆比重符合要求。钻进过程中，每进尺 4～6m，用全站仪检查孔形一下，以保证钻孔直径和垂直度符合要求，经常检查钻头转向装置的灵活性以及钻头的磨损情况，及时调整转向装置的灵活性和加焊钻头，否则易出现缩孔或出现十字孔。（4）清孔设计要求清水下钢筋笼。钻孔达到设计深度后，经终孔检查，即进行清孔。清孔应分两次进行，第一次清孔在成孔完成后立即进行，具体方法是：将冲击锤提起放在施工平台上，下放清孔导管，用空压机压风抽浆清孔，为了保持孔内有足够的水头压力，避免坍孔，应及时向孔内注入清水。第二次清孔是在下放钢筋笼和灌注混凝土导管安装完毕后进行，利用导管和空压机进行二次清孔。清孔结束后应测定孔底沉渣厚度，以保证其不大于 50mm 为宜。4.4.3 钢筋笼的制作及吊放钢筋笼是在制作场内分节制作，采用加劲筋成型法。为方便螺旋筋的绑扎，把加劲筋设在主筋内侧，整个制作工作位于支架上，制作时按尺寸制作加劲筋圈，标出主筋位置。焊接时，作好标记，扶正加劲筋，并校正加劲筋与主筋的垂直度，然后点焊，在一根主筋焊好全部加劲筋后转动骨架，将其余主筋逐根焊好，然后套入螺旋筋，按设计要求绑扎在主筋上，点焊牢固。每孔最底一节钢筋骨架先安装固定好声测管，其12 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施余各节的声测管在钢筋笼对接焊好后，再接好安装固定。为保证钢筋笼的质量，必须注意在运输过程中，钢筋笼不得变形。钢筋笼安装时，采用两点起吊，钢筋笼竖直后，检查垂直度，骨架进入孔口后，将其扶正徐徐下放，严禁摆动碰撞孔壁，且边下放边拆除内撑，严禁将内撑掉入孔内。第一节骨架放到最后一节加劲筋位置时，对称穿进两根圆形钢管，将钢筋笼悬挂在孔口圆形钢管上，再吊起第二节骨架，使它们在同一竖直轴线上对齐焊接。先焊好顺桥方向的两根接头后，稍提起，使上下节钢筋笼在自重作用下垂直，再焊接其他所有接头，焊接固定好声测管，然后提起骨架，抽出圆形钢管，下放骨架。如此循环，使骨架下到设计标高，用吊筋将钢筋笼固定在护筒上，以使钢筋笼定位，避免灌混凝土时钢筋笼上浮。4.4.4 灌注水下混凝土水下混凝土的灌注是保证成桩质量的关键。该桥桩水下混凝土的灌注采用直升导管法，混凝土拌和物是通过导管下口，进入到初期灌注的混凝土下面，顶托着初期灌注的混凝土及其上面的水上升。为使灌注工作顺利进行，应尽量缩短灌注时间，坚持连续作业，使灌注工作在首批混凝土初凝以前的时间内完成。1、导管导管是灌注水下混凝土的重要工具。根据桩长、桩径和每小时需要通过的混凝土数量选择 Φ250mm 的快速接头导管，各节导管采用螺旋丝扣连接。导管在使用前和使用一个时期后，除应对其规格、质量和拼接构造进行认真地检查外，还需要做拼接、过球和水密、承压、接头、抗拉等试验。2、水下混凝土的配制水下混凝土的强度、等级和材料应符合设计要求和《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）的规定。混凝土采用搅拌站集中拌合，用橄榄车运输，混凝土的标号为 C25，混凝土配合比见表 4.3。表 4.3 水下混凝土配合比水泥 砂碎石（5~31.5mm）水JM-II 减水剂粉煤灰5~16mm 16~31.5mm37917341.874460.9257012.1612050.542.2160.005630.1663、水下混凝土的灌注13 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施根据《公路桥涵施工技术规范》（JTJ041-2000）中首批灌注混凝土数量的计算方法，计算出该桥桩基的首批灌注混凝土数量均为 4m3左右。将导管居中插入至离孔底0.35m 处，导管上接漏斗，在接口处设隔水塞，防止混凝土与管内水接触。在漏斗中备足够量的混凝土；放开隔水塞，漏斗中混凝土水位骤涨外溢，说明混凝土已灌入孔内。若落下有足够数量的混凝土，则将导管内的水全部压出。并使导管下口埋入孔内混凝土 1～1.5m 深，确保孔内的水不能重新流入导管。随着混凝土不断通过漏斗、导管灌入孔内，孔内初期灌注的混凝土及其上面的水不断被顶抵上升；相应地不断提升导管和拆除导管，直至灌注混凝土完毕。在混凝土灌注过程中应注意以下事项：① 混凝土拌和料必须均匀，尽可能缩短运输距离及时间，减小颠簸，防止混凝土离析而产生堵管、卡管现象；② 混凝土运送到桩位处时，应该做坍落度实验，保证坍落度在 18～22cm；③ 在灌注过程中，要随时测量和记录孔内混凝土高度及导管入孔长度，以控制和保证导管埋入孔内混凝土中有适当的深度，防止导管提升过猛，管底脱离混凝土面或埋入过浅而导致管内进水造成断桩夹泥；也要防止导管埋入过深而造成导管被混凝土埋住不能提升，导致中止灌注而断桩；④ 在灌入过程中，当导管内混凝土不满，含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入。不可整个灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，使混凝土灌不下去；⑤ 混凝土面灌注至高出设计标高面 50 cm 以上时停止灌注，清除桩顶混凝土至桩顶设计标高以上 10cm，高出部分待强度达到 70%设计强度后，用人工凿除，确保桩头质量良好。4.5 施工情况分析重阳水库特大桥桩基施工严格按照以上所述施工质量控制措施进行操作，只出现过很少的成孔事故，譬如钻孔偏心、掉钻、护筒漏水等情况，通过现场施工技术人员的处理基本解决了这些问题。不过后期用超声波对桩基完整性检测时发现 1-5#桩（Φ1.8m，桩长 42.0～43.0m，桩身砼强度 C25）离地面 25m 左右处，出现砼严重离析并含有泥土夹层。经钻探取心检验确认在 25m 左右存在砼严重离析。经施工单位和监理方共同研究决定在原桩位处进行重新冲孔成桩。4.5.1 在原钢筋混凝土灌注桩中冲孔施工技术的研究施 工 机 具 为 ： 简 易 冲 击 钻 机 ， 3PN 型 泥 浆 泵 振 动 除 砂 器 ， 12t 吊 车 ，14 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施目 录内容摘要·····························································································I引 言································································································11 钻孔桩施工中的常见问题···································································11.1 护筒冒水················································································11.2 孔壁塌陷················································································11.3 钻孔偏斜················································································11.4 桩底沉渣过多··········································································11.5 断桩······················································································12 问题出现的原因及防治措施································································22.1 护筒冒水················································································22.1.1 护筒冒水的原因·································································22.1.2 护筒冒水的防治措施···························································22.2 孔壁塌陷················································································22.2.1 孔壁塌陷的原因·································································22.2.2 孔壁塌陷的防治措施···························································22.3 钻孔偏斜················································································32.3.1 钻孔偏斜的原因·································································32.3.2 钻孔偏斜的防治措施···························································32.4 桩底沉渣过多··········································································32.4.1 桩底沉渣过多的原因···························································32.4.2 桩底沉渣过多的防治措施·····················································42.5 断桩·····················································································42.5.1 断桩的原因·······································································42.5.2 断桩的防治措施·································································53 灌注过程中出现的质量问题及预防措施·················································63.1 卡管······················································································63.1.1 卡管现象··········································································63.1.2 卡管的原因·······································································63.1.3 卡管的防治措施·································································63.2 钢筋笼上浮与下沉····································································6 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施Φ1800、1500mm 冲击钻头。施工中采取的主要技术措施如下：1、钻挖结合，护筒直径比已施工实际桩径大 15～20cm，埋设时沿四周均匀回填黄土夯实，确保桩位准确，孔口稳定。在桩区地下水位以上部分采用人工风钻打眼、小爆破加风镐交叉作业，成本低效率高。地下水位以下部分则采用泥浆护壁、十字钻头冲击成孔工艺；2、二次扩孔成孔用 1800mm 钻头全断面冲孔钻进效率低、充盈系数大，且易产生孔斜后改用 1500mm 钻头在钢筋笼内先冲小孔，再用 1800mm 钻头冲击扩孔，钻进效率明显提高，并确保了钻孔垂直度；3、造浆清渣在原桩中冲孔与正常地层冲孔施工相比钻渣量大且颗粒粗，不能利用地层自然造浆，需另行造浆，并根据情况随时调整泥浆性能，使孔内钻渣处于悬浮状态，否则将影响钻进效率。施工中就近取材，利用场地附近坡积砂质粘性土，倒入孔内以钻头冲击造浆。每进尺 1.0～1.5m 或当进尺突降时将高压胶管一端绑在钻头中部下放孔底，利用 3PN 型泵正循环清孔，地表采用振动除砂器除渣。实践表明造浆与除渣效果良好；4、清除孔内钢筋。施工中发现主筋多呈 2～5cm 短节状沉积于孔底，少量呈长弯曲状被钻头带至地表。孔内大量钢筋沉积时进尺明显变慢甚至不进尺，钻头底部划痕明显，磨损增加。施工中采用在钻头底部安置 40×50cm 磁铁的方法来吸附孔底碎钢筋为保证吸附效果，磁铁下入孔内前必须先进行循环清孔除渣；5、防斜、纠斜。钻机安装时一定要平稳，第一次对中时设置水准点及中心角桩，冲孔时司钻应密切注意钢丝绳摆动情况，钢丝绳中心应与对中时保持一致。冲孔中准备一定数量粘土和硬度超过桩身砼强度、块度 20～30cm 的块石等材料，产生孔斜时回填块石超过偏孔位置 0.5～1.1m，采用小冲程方法纠斜；6、选择合理钻进参数。原桩实际桩身砼抗压强度较高，需要较大的冲击能方能使之破碎，施工中采用沿钻头四个凹部均匀加焊 4 根 168×900mm 圆钢使钻头质量增加。经试验冲程采用 3.5～4.0m，泥浆密度为 1.3～1.4，粘度 23～25s，可取得较好的冲击效果。通过采取上述措施，单桩冲击成孔时间缩短 6～8 天，成桩质量良好，经检测 1-5#桩为Ⅰ类桩，桩位偏差在 1.5cm 内。15 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施4.5.2 施工方法分析总结与常规地层成孔施工相比，原桩位上冲孔施工应重点解决好造浆清渣、孔内钢筋清除、钻孔偏斜偏位及提高冲孔效率等问题。与在常规地层成孔相比，在原桩位上冲孔需要更大的冲击能，所以在进行施工前，我们可以通过试验确定所需冲击钻的质量。如果质量稍轻，可通过加焊圆钢提高其质量。控制冲击参数也尤为重要，可以通过试验数据取值，也可以参考相关工程实例进行比较取值。16 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施结 论本文总结了钻孔灌注桩在施工中常见的问题、问题出现的原因及预防措施。包括7 种问题：护筒冒水，孔壁塌陷，钻孔偏斜，桩底沉沙过多，断桩，卡管，钢筋笼上浮与下沉。为了提高钻孔灌注桩的施工质量，必须认真分析灌注桩施工过程中可能出现的质量问题，结合工程的实际情况，选择适宜的防治措施。同时，应编制有针对性、可行性和指导性专项施工方案，指导施工。施工中，应严格执行有关规范规程和专项施工方案的要求，桩基础工程在施工过程中，如不严格按规定操作，通常会出现质量事故，影响使用安全。引起灌注桩质量事故的原因较多，各个环节都可能会出现重大质量事故。因此，在桩基工程开工前应做好各项准备工作，这是控制灌注桩质量的关键。认真审查地质勘探资料和设计文件，强调现场管理人员要有高度责任心，以防为主，对灌注桩的施工全过程进行严格的质量控制和检查，发现问题及时采取合理措施，及时补救。才能提高钻孔灌注桩工程的施工质量，对于保质保量的在工期内完工具有重大意义。17 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施参考文献[1] 尹春燕.水下钻孔灌注桩施工工艺与质量控制的研究.华中科技大学硕士学位论文，2006.[2] 李薇.浅谈钻孔桩施工中的质量控制.甘肃科技，2011,5（10）：142-144.[3] 吴运华.钻(冲)孔混凝土灌注桩施工方法与措施.土工基础,2005，19(3):48-51.[4] 王伯惠，上官兴.中国钻孔灌注桩新发展.北京：人民交通出版社，1999.[5] 高大钊，赵春风，徐斌.桩基础的设计方法与施工技术.北京：机械工业出版社，1999.[6] 吴群.钻孔灌注桩事故成因机理及处理方略研究.同济大学硕士学位论文，2004.[7] 杨位洸.地基及基础.北京：中国建筑工业出版社，2003.[8] 乌效鸣，胡郁乐.钻井液与岩土工程浆液.武汉：中国地质大学出版社，2002.[9] 曹雪琴.钻孔桩施工.北京：中国铁道出版社，1981[10] 武汉地质学院主编.钻探工艺学.北京：地质出版社，1990.[11] 李卓.钻孔灌注桩设计与施工几个问题的研究.重庆建筑大学硕士学位论文，1996.[12] 褚树起.钢筋混凝土钻孔灌注桩的工程质量控制.河北业大学硕士学位论文，2003.18 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施3.2.1 钢筋笼上浮与下沉的现象·····················································63.2.2 造成钢筋笼上浮与下沉的原因···············································73.2.3 钢筋笼上浮与下沉的防治措施···············································74 工程实例分析··················································································94.1 工程概况················································································94.2 工艺选择················································································94.3 钻孔灌注桩施工平台·································································94.4 施工质量控制措施···································································104.4.1 护筒埋设·········································································104.4.2 钻孔施工·········································································114.4.3 钢筋笼的制作及吊放··························································124.4.4 灌注水下混凝土································································134.5 施工情况分析·········································································144.5.1 在原钢筋混凝土灌注桩中冲孔施工技术的研究·························144.5.2 施工方法分析总结·····························································15结 论·······························································································17参考文献···························································································18 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施引 言灌注桩可分为人工挖孔桩和机械钻孔桩两大类。人工挖孔桩于 1893 年在美国问世，至今已有 100 多年。当时美国芝加哥、底特律等大城市由于工地紧张，高层建筑物不断增加，而且某些高强轻质的新材料相继开始生产，为高层建筑设计施工创造了条件。但这些城市地表以下存在着厚度很大的软土或中等强度的粘土层，建造高层建筑如仍沿用当时通行的摩擦桩，必然会产生很大的沉降。于是工程师不得不考虑把桩设在很深的持力层，并且为满足承载力要求，还必须把其截面设计得较大。但这样的桩不可能用木材制作，若用钢管、型钢或钢筋砼预制，依靠当时的打桩设备又难以打至必要的深度，于是借鉴人类相传的掘井技术，人工挖孔桩就在这样的情况下试验成功。钻孔灌注桩是在人工挖孔桩问世后约 50 年，亦即 20 世纪 40 年代初，随着大功率钻孔机具研制成功，也是首先在美国问世的。随着二次世界大战后世界各地经济复苏与发展，高层、超高层建筑物和重型构造物不断兴建，它们绝大多数都选择了钻孔灌注桩。尤其自 20 世纪 70～80 年代以来，钻孔灌注桩在世界范围内出现了蓬勃发展的局面，其用量逐年上升，居高不下。一个世纪以来世界各地的灌注桩应用情况说明，它不仅解决了某些工程面临的难题，更重要的是突破了一个沿袭了数千年的传统，这就是人类自从利用天然木材制桩，以至 19 世纪 20 年代曾企图利用铸铁制作（因其性质脆而失败），乃至本世纪初开始成功地利用热轧型钢制桩，稍后又利用钢筋混凝土制桩，都是采取先预制而后借助某种机具打入土中的传统。灌注桩取源于混凝土在上部结构司空见惯的现浇工艺，为古老的桩基技术开创了一条崭新的工艺路线。我国应用灌注桩始于上世纪 60 年代初，当时是在南京、上海、天津、河南等地作为桥梁和港口建筑基础，自 70 年代中期后又陆续在广州、深圳、北京、厦门等大城市应用于高层和重型建筑物，至 80 年代未 90 年代初，随着改革开放步伐加快，灌注桩迅速发展，仅数年间已普及于全国除西藏外的各省、市、自治区数以千计的大中城市及开发区，主要应用于包括软土、黄土、膨胀土等特殊土在内的各类地基。据估计，近年我国应用灌注桩数量之多已堪称世界各国之最，可谓起步虽晚而发展迅速。自从大直径人工挖孔桩和钻孔桩相继在美国问世以后，小直径灌注桩于本世纪 50 年代初在意大利脱颖而出。从此，灌注桩一方面向大直径发展，另一方面向小直径发展。本文总共 5 章，具体内容按章节划分如下：第 1 章—钻孔桩施工中的常见问题；第 2 章—问题出现的原因及防治措施；第 3 章—灌注过程中出现的质量问题及防治措施；第 4 章—工程实例分析；第 5 章—结论。本文技术路线是首先总结常见的问题、问题的原因及防治措施，然后再联系实际1 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施工程，达到理论联系实际，学以致用的目的。桩基础由于承受荷载能力强和结构稳定等作用，在结构物基础工程中应用较为广泛。随着公路建设特别是高速公路的快速发展，桥梁工程特别是大中桥工程中基础大部分采用了桩基础。由于桩基础的施工要求较高，对施工技术人员及操作人员的要求提出了新的更高的要求，由于施工经验的不足以及现场控制不严等原因，造成桩基桩护筒冒水、孔壁塌陷、钻孔偏斜、断桩等现象较为普遍，同时由于桩基础质量事故处理成本大、耗时长，造成了较大的损失。因此，为确保工程质量，缩短工期，创造良好的工程效益，我们要深入研究钻孔灌注桩的施工工艺，在施工前做好各项准备工作，并加强技术管理，尽量减少和避免事故的发生，确保钻孔灌注桩的质量，为以后钻孔灌注桩的施工提供参考。本文结合重阳水库大桥钻孔灌注桩工程，开展钻孔灌注桩施工技术的研究。2 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施1 钻孔桩施工中的常见问题目前，在沿海城市多数工程的基础均采用钻孔灌注桩，这是由于它对各种地质条件的适应性强并且在施工过程中容易操作所决定的。但是，由于它属于隐蔽工程，成桩后质量检查比较困难。再加上其施工工艺环节多，一环不慎，便会影响到整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。施工中常见的问题一般有：1.1 护筒冒水护筒外壁冒水，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。1.2 孔壁塌陷在钻进过程中由于地质原因或施工原因造成孔壁塌陷，主要表现为排除的泥浆不断冒泡，或突然消失，则表示有孔壁塌陷迹象，为有效防止塌孔，根据地质资料调整钻孔速度的质措施，孔壁塌陷会造成提钻困难甚至掉钻，施工中应加强观察和预防，并采取措施。从钻机就位等环节严格控制。1.3 钻孔偏斜成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲，给后续工作造成严重影响，严重的偏斜，无法纠正，只能回填冲打在施工过程中主要是注意观察，及时发现异常及时处理。1.4 桩底沉渣过多成孔后桩孔出现沉渣过多，清理不干净。 桩底沉渣过多，会严重影响混凝土灌注质量，保证混凝土顺利进行，会给桩基承载力造成严重影响。1.5 断桩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。1 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施2 问题出现的原因及防治措施2.1 护筒冒水2.1.1 护筒冒水的原因埋设护筒的周围土不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落时碰撞护筒。2.1.2 护筒冒水的防治措施在埋筒时，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 孔壁塌陷2.2.1 孔壁塌陷的原因孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封或者护筒埋深位置不合适，埋设在砂或粗砂层中以及护筒内水位不高；没有根据土质条件，采用合适的成孔工艺和相应的泥浆质量，尤其在砂性土中选用优质的护壁泥浆更为重要。如果泥浆密度太小或护筒埋置太浅、护筒的回填土和接缝不严密、漏水漏浆，以致孔内液面高度不够或者孔内水头高度不够出现承压水，降低了静水压力；此外，清孔后泥浆密度、粘度降低，也会减少对孔壁的静水压力，使孔壁失稳；掏除钻渣或下放钢筋笼时，撞击孔壁；供水管直接冲刷孔壁或在松散砂土中钻进速度过快、在一处空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。2.2.2 孔壁塌陷的防治措施在松散易坍的土层中，适当埋深护筒，用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，保持护筒内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。成孔后，待灌时间一般不应大于 3 小时，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。 如若塌孔事故已发生，首先应保持孔内水位，如为轻度塌孔，应首先探明塌孔位2 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施置，将砂和黏土混合物回填到塌孔位置 1~2m 以上；如塌孔严重，应全部回填，待回填物沉淀密实后采用低速钻。2.3 钻孔偏斜2.3.1 钻孔偏斜的原因施工人员放样有偏差或钻孔机械定位不准确；在钻孔的过程中遇到障碍物或孤石，以及在软硬土层交界处和岩石倾斜处，钻头受阻力不均而造成桩孔倾斜。由于钻杆弯曲或连接不当，使钻头钻杆中线不同轴线，也会导致桩孔偏斜。此外，场地不平整或钻架就位后没有调整，或因地面不均匀沉降使钻机、钻盘、底座不平而倾斜。桩孔偏大，起重滑轮边缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心不同轴线等因素，也会使桩身倾斜造成事故。开挖基坑时，一次性挖土深度过大，土侧压力造成桩位错动。基坑开挖后，对照轴线检查桩位，桩位偏差超出规范允许范围。 2.3.2 钻孔偏斜的防治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，应于孔中局部回填粘土至偏孔处 0.5m以上，重新钻进。 若桩位偏差较大，应请设计人员核定，必要时在基础底板内增设暗梁（对桩筏、桩箱基础而言），如是单桩基础，一般应重新补桩。2.4 桩底沉渣过多2.4.1 桩底沉渣过多的原因孔底沉渣量过多主要由于施工中违规操作，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；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；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，造成泥浆沉积3 钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施2.4.2 桩底沉渣过多的防治措施成孔后，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，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。在钢筋笼的加工工艺上，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，二次清孔要立即浇灌混凝土。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。2.5 断桩2.5.1 断桩的原因图 2.1 段桩示意图由于导管底端距孔底过远，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；受地下水活动的影响或导管密封不良，冲洗液浸入混凝土水灰比增大，形成桩身中段出现混凝土不凝体；由于在浇注混凝土时，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；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。4