浅谈钻孔灌注桩施工中的常见质量问题及防冶措施

　　摘要：钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点被广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。但在施工过程中受人为因素影响较大，稍有疏忽，就难免出现质量缺陷，严重一点出现返工将带来较大的损失，甚至影响整个桥梁的质量及使用寿命。笔者结合自己多年来的一些施工体会，在本文分析了桥梁钻孔灌注桩施工中的一些常见质量问题及原因分析，并提出防治措施。
　　关键词：钻孔灌注桩；质量；措施
　　1孔壁坍陷
　　孔壁坍陷主要出现在钻孔、下放钢筋笼和灌注混凝土三道工序当中，并且以钻孔中出现的坍孔为多见。
　　1.1钻孔坍孔
　　在粉性、砂性土等松散地基中进行钻孔时，很容易发生坍孔。坍孔主要表现为在施工过程中出现孔内水位骤然降落，并冒出细密的水泡，钻杆较难钻进，钻机负荷显著增加，甚至钻头运转不起来。其主要原因可能是：①护筒埋深较浅，或周围回填的粘土夯实不够，致使孔口土坍落；②护筒变形或形状不合适；③孔内水位高度不够，无足够的水头压力；④地下水位有较高的承压力；⑤在砾石层等处有渗流水或者没水，孔中出现跑水现象；⑥泥浆的稠度不够；⑦成孔速度太快，在孔壁中来不及形成泥膜；⑧用造孔机械在护筒底部造孔时触动了孔周围的土壤；⑨造孔机械的机械力过大，致使护筒与土层之间的粘着力减弱；⑩向孔内补水时，水流对孔壁有冲刷。
　　针对上述原因，施工时应尽量注意防止出现这些情况。如果孔口发生坍塌，致使护筒倾斜，就应及时用粘土回填，扶正护筒，严重时应挖起护筒，重新按要求埋设后再钻孔。当孔内发生坍塌，如果情况不严重时，可用粘土回填至坍孔位置以上1-2米，并加大泥浆比重继续钻进，如果情况严重时，应将钻孔全部用砂夹粘土或小砾石夹粘土回填，经3-5天稍密实后，再重新钻孔。
　　为防止孔壁坍塌，施工中必须注意以下事项:在施工前应进行地质调查，仔细学习地质资料，并搞清楚地下土层的分布情况、地下水的压力、出水量、水流方向以及是否存在流砂等问题。在有地下水时，还应特别注意钻孔地层中是否夹有不透水层。当下层的承压地下水的水头比上层的地下水位高时，必须维持孔内足够的泥浆压力。造孔泥浆应选用优质粘土，有条件时，可选用膨润土造浆，成孔时泥浆的相对密度以1.1～1.25左右为宜。施工时不间断地检测泥浆的比重，同时要根据不同土质调整泥浆相对密度，在成孔时，如果遇到砾石层等土层产生大量的漏浆时，应考虑是否改成其它施工方法(如加套管施工)。当中断成孔作业时，要严格监视漏水、跑浆的情况，与此同时还应准备应急用的贮水槽、大容量的给水泵等设备。在反循环钻孔法中的成孔阶段，如果成孔速度太快，在孔壁上来不及形成泥膜，就容易使孔壁坍塌。成孔速度视地质情况而异，对于淤泥质等非常软弱的地质，如果成孔太快，有时成孔后的桩孔将很不规则。另外对砂、砂砾等土层必须注意转台旋转不可过快，如过快有时将产生径向摆动，而当桩孔较深，又在孔底处遇到硬土层时，要注意有可能因钻杆自重过大产生弯曲而碰撞孔壁发生塌孔。
　　2.2下钢筋笼坍孔
　　在沉放钢筋骨架后也会产生孔壁坍塌，造成坍塌的原因可能是钢筋笼下放时用力过猛或钢筋骨架的垂直度不好或产生弯曲所致。所以，在沉放钢筋骨架时应特别慎重，钢筋笼下放速度应缓慢，上下两节焊接应处在同一轴线位置，并随时观察孔内水位情况。一旦出现孔壁坍塌，孔内水位就会发生变化。对沉放钢筋骨架之后的坍塌，一般可用浇注混凝土用的导管配合砂石泵抽出搅浑了的泥浆，此时应注意泵压力不能太大，以免使钻孔破坏加剧。
　　2.3灌注混凝土坍孔
　　在混凝土灌注过程中如果发现护筒内的泥浆水位突然上升并溢出护筒，随即下降并冒出气泡的现象，则估计是出现了坍孔，可用测探仪探头探测，如果探头测得的表面深度达不到原来的深度，则可断定是发生坍孔。坍孔原因可能是护筒底部周围出现漏水，孔内水位下降或是河流中水位上涨时，孔内水位差减小，不能保持原有静水压力，以及护筒周围堆放重物或机械振动等。一旦发生坍孔，应立即查明原因，采取相应的措施，如保持或加大水头，移开重物、排除振动等，然后用吸泥机吸出孔中坍落的泥土，如果坍孔停止，就可继续灌注混凝土，如果继续坍孔，且坍孔部位较深时，应将导管拔出，将混凝土钻开抓出，同时钢筋笼吊出，再用粘土掺砂砾回填。待回填土沉实稳定后，重新钻孔、下钢筋笼，再灌注混凝土。
　　3缩孔
　　3.1原因分析
　　在钻孔过程中，由于钻锥磨损或焊补不及时，再或地层中遇到膨胀的软土、粘土、泥岩等，容易产生缩孔现象。
　　3.2防治措施
　　应采用优质泥浆，降低失水量；成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀；或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用；如出现缩孔，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。
　　4偏斜孔
　　4.1原因分析
　　钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致；地面软弱或软硬不均匀；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。
　　4.2防治措施
　　先将场地夯实平整，轨道枕木要均匀着地；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20mm；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或片石至偏孔处0.5m以上，重新钻进。
　　5钢筋笼上浮
　　5.1原因分析
　　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；由于混凝土灌注超过钢筋笼底口且导管埋深较大时，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，混凝土从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。
　　5.2防治措施
　　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；混凝土接近钢筋笼底口时，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，当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上；导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2～6m；在灌注过程中，应经常测探井孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深；当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，查明原因，处理后再灌注混凝土。
　　6断桩
　　6.1原因分析
　　导管底端距孔底间距过大，混凝土被泥浆稀释，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，泥浆浸入混凝土使水灰比增大，形成桩身中段出现混凝土不凝体；浇注混凝土时，导管提升速度过快，使得导管露出混凝土面，或因停电、待料时间过长等原因造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开的现象。
　　6.2防治措施
　　成孔后，必须认真清孔，一般是采用优质泥浆清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定；清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，准确计算首次混凝土灌注量；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；严格控制混凝土的配合比，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；在地下水丰富的地段，首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；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，切勿将导管拔出混凝土面以上。
　　7结束语
　　钻孔桩事故处理的方法很多，难度也较大，无论采取什么先进的办法处理都将对工程的进度、质量及施工企业的信誉带来不可忽视的影响。因此，在钻孔桩施工中必须做到每个工序严格按照规范操作，桥梁钻孔灌注桩施工中遇到的问题是多种多样的，在实际施工过程中，应根据实际情况来分析归纳，对可能出现的问题制定切实有效的防范措施，尽最大努力杜绝事故的发生。
　　参考文献：
　　[1]公路桥涵施工技术规范（JTJ041-2000）.北京：人民交通出版社.2000.
　　[2]张树仁.桥梁病害诊断与改造加固设计[M].北京：人民交通出版社.2006.
　　于中国论