1、桩基施工常见问题及 防治对策 朱剑万 中铁二十局第六工程有限公司 摘要 ： 介绍在东新高速公路第十二合同段 K32+426 五沙高架桥 822 根桩基施工中，钻孔及 水下混凝土 灌 注过程中常见问题的原因分析及处理 关键词 ： 桩基 施工 常见问题 原因分析 处理 东新高速公路第十二合同段 K32+426 五沙高架桥， 位于广州市番禺区与佛山市顺德区交界处 ， 全长 4.259 公里 。 桥梁上部构造采用预应力砼简支空心板和现浇砼连续箱梁组合结构，下部构造采用柱式墩， 基础采用钻孔灌 注 桩基础 ， 全桥 桩基 822 根，桩径 1.3m， 1.5m，1.8m， 2.5m， 采用 冲击钻成孔
2、工艺 。本标段地质情况复杂，尤其是淤泥层 处于流塑、软塑状 深达 30 m， 地下水位受河水潮汐影响很大，水位 每天 变化在 2 3 m 之间，给桩基施工带来了很大困难，针对桥梁线路长、桩基数量及种类多，桩基施工质量直接代表全线的施工质量，为确保 I 类桩 比例 ， 对施工中出现的问题及原因分析及处理方法做了如下总结 。 1、 钻孔过程中常见问题原因分析及处理 1.1 塌孔 1.1.1塌孔的原因分析 塌孔是一种最常见的事故，在钻孔过程中或在成孔后都有可能发生，究其原因如下。（ 1）泥浆稠度小，护壁效果差， 出现漏水；或护筒埋置较浅，周围封堵不密实而出现漏水；或护筒底部土层厚度不足，护筒底部出现
3、漏水，造成泥浆水头高度不足，对孔壁压力小。（ 2）泥浆相对密度过小，水头对孔壁的压力较小。（ 3） 在松软的砂层中进尺过快，泥浆护壁形成较慢，孔壁渗水。（ 4）钻进时中途停钻时间较长，孔内水头未能保持在孔外水位或地下水位线以上 2.0m，降低了水头对孔壁的压力。 （ 5） 提升钻头或掉放钢筋笼时碰撞孔壁。（ 6）钻孔附近有 大型设备或车辆振动。（ 7）孔内水流失造成水头高度不够。（ 8）清孔后未能及时灌注混凝土，放置时间过长。 1.1.2塌孔的 预防措施 （ 1） 根据设计部门提供的地质勘探资料，对于不同的地质情况，选用适宜的泥浆比重， 泥浆粘度和不同的钻进速度。如在砂层中，应选用较好的造浆材
4、料，加大泥浆稠度提高泥浆粘度以加强护壁，并适当降低进尺速度。（ 2） 在陆地上埋置护筒时，底部应夯填密实， 护筒周围也要回填密实。（ 3）水中振动沉入护筒时，根据地质资料，将护筒穿过淤泥及透水层，护筒衔接严密不漏水。（ 4）由于汛期或潮汐水位变化大时，采取升高护筒，增加水头保证水头压力相对稳定。（ 5）钻孔无特殊原因应尽量连续作业。（ 6）提升钻头或掉放钢筋笼尽量保持垂直，不要碰 撞孔壁。（ 7）钻孔时尽量避免大型设备作业或车辆通过。（ 8） 灌注工作不具备时暂时不要清孔，降低泥浆比重。 1.1.3塌孔的处理 （ 1） 如为轻微塌孔，立即采取增大泥浆比重，提高泥浆水头，增大水头压力。（ 2）塌
5、孔不深时，可改用深埋护筒，护筒周围夯实，重新开钻。（ 3）若发生严重塌孔，应马上用片石或砂类土回填，或用掺入不小于 5%水泥砂浆的粘土回填， 必要时将钻机移开，避免钻机被埋入孔内，待回填稳定后重钻。 1.2.钻孔偏斜 1.2.1钻孔偏斜原因分析 （ 1）钻机未处于水平位置，或场地未平整及压实，钻机发生不均匀沉降。（ 2）水上钻孔平台不稳固，或未处于水平状态。（ 3） 土层软硬不均，或遇到孤石，致使锤头或钻头受力不均。（ 5）若为回旋钻，钻杆弯曲，接头松动，致使钻头晃动范围较大。（ 6） 在原有建筑物位置钻孔，遇到障碍物，把锤头挤向一侧。 1.2.2钻孔偏斜预防措施 （ 1）钻机就位前，对施工场
6、地进行整平和压实，必要时垫枕木并把钻机调整到水平状态。 水上钻孔平台在钻机就位前严格检查验收，确保平台牢固、水平、机架稳固。在钻进过程中，应经常检查调整使钻机保持处于水平状态。 (2)保证钻机顶部滑轮槽、钻杆 卡盘和桩位中心在同一条垂线上，并在钻进 过程中经常检查钻机移位或摆动情况，随时予以调整。（ 3）经常检查钻杆，对弯曲的钻杆要及时调整或废弃。（ 4）在原旧建筑物位置钻孔时，提前做好探测，如发现障碍物，改用冲击钻。（ 5）在软硬不均 土层钻进时，冲程放小，慢速钻进，必要时回填片石粘土重新钻进。（ 6） 突然遇到变硬地层，控制进尺，低速钻进，钻进过程中应减压钻进，避免出现斜孔、弯孔和扩孔，甚
7、至扭断钻杆现象。 1.2.3 钻孔偏斜处理措施 （ 1）当遇到孤石或障碍物时改用冲击钻冲击成孔。（ 2）当钻孔偏斜超过规范要求时，应回填粘土或片石，重新钻孔。 1.3 缩孔 1.3.1 缩孔原因分析 （ 1）地质构造中有软弱层， 在土的压力下，向孔内挤压形成缩孔。（ 2）地层中有塑性土层，遇水膨胀形成缩孔。（ 3）钻锤磨损，补焊不及时，钻出的孔径往往比设计桩径小。 1.3.2 缩孔预防措施 （ 1）根据设计部门的钻探资料，若有软弱层或塑性土时，注意要经常扫孔。（ 2）当锤头磨损严重时，要及时补焊，再进行扫孔治设计孔径。 1.3.3 缩孔处理 出现缩孔后，用钻头反复扫孔，直到满足设计桩径为止。
8、1.4 扩孔 1.4.1扩孔原因 （ 1） 遇到极软淤泥质或粉细砂土层， 造成孔壁塌落而扩孔。（ 2）在钻进过程 中钻锤摆动过大而造成。 1.4.2扩孔预防措施 （ 1）钻孔过程中平稳进尺，防止钻锤晃动过大。（ 2） 经常检查钻杆，及时更换不合格钻杆。（ 3）采取减压钻进。 1.4.3扩孔处理措施 （ 1）遇到极软淤泥质或粉细 砂土层造成孔壁塌落而扩孔时，应加大泥浆比重到 1.3 1.4。（ 2） 扩孔严重时，在孔内填入粘土，待沉淀密实后重钻。 1.5 卡钻 1.5.1卡钻原因分析 （ 1）孔内出现梅花孔、探头石或缩孔。（ 2）下钻太猛，或钢丝绳松绳太长，使钻锤倾倒卡在孔壁上。（ 3）塌孔时落
9、下的石块或落下较大的工具将钻锤卡住。（ 4）当出现 缩孔后，补焊后的钻锤尺寸加大，冲击太猛，钻锤被吸住。（ 5）使用冲击钻在粘土层中进行钻孔时，冲程过大，或泥浆太稠，冲锤被吸住。 1.5.2钻锤被卡预防措施 （ 1）上下轻微提动钻锤，并辅以转动，以便提起钻锤。（ 2）下钻时不可太猛。（ 3） 钻锤补焊时保证尺寸与孔径配套，冲程量不宜过大，以防止锤头倾倒造成卡钻。 1.5.3卡钻处理 （ 1） 卡钻后不宜强提， 可上下左右试着轻提，将钻锤提起。（ 2）可用小冲锤冲击，或用冲、吸的方法将钻锤周围的钻渣松动后提起。（ 3）必要时用小爆破或用滑轮组强提。 2、 水下混凝土灌注时常见问题原因 分析 与处
10、理 措施 2.1 导管进水 2.1.1导管进水 原因 （ 1）首批混凝土方量不够 或导管 口 距孔底 的间距 过大 ， 混凝土不能埋没导管底口或导管埋入过浅 造成 泥浆从导管底口进入。（ 2） 导管接头不严， 接头间橡皮垫被导管高气囊挤开，或导管焊缝破裂，水从接头或焊缝处流入。（ 3）在灌注中，上下抽动导管过猛，导管接头处橡胶垫破裂导致水流入导管；若导管为丝扣连接，导管被混凝土罐车撞击 弯曲，丝扣滑丝导致进水。（ 4） 操 作不当或机械制动失灵导致导管提升过猛，或测深搞错，导管底口拔离混凝土面，底口涌入泥水。 2.1.2导管进水预防措施 （ 1）准备足量的首批混凝土方量，导管底口距孔底保持在
11、30cm40cm 之间为宜。（ 2） 使用质量较好的橡胶皮垫，导管有破损的予以补焊或废弃，安装导管时严格把关，使导管水密性达标。（ 3）灌注时导管不宜上下抽动过猛，最好不要使用丝扣连接的导管。（ 4） 拆除导管时，要仔细量测计算，确保导管有一定的埋深。 2.1.3导管进水处理措施 （ 1） 导管进水 ，当为首批混凝土封底不成功时，应立即将导管提出，将孔底的混凝土用 空气吸泥机或抓斗清除，然后下导管重新灌注。（ 2）若导管拔出混泥土面，应立即组织施工人 员依次将导管拆除并清洗干净，迅速将装有底塞的导管 压重插入原混凝土表面以下 2.5m的深处，然后再继续灌注，将导管提升 0.5m，按照初灌混凝土
12、的要求继续灌注。（ 3）由于导管接头原因进水， 视具体情况， 拔换 原管重新下管后，将进入导管内的泥浆用泥浆泵抽出，续灌时混凝土配合比适当增加水泥用量，以后可恢复正常配合比。 2.2.堵管 2.2.1堵管原因分析 （ 1）灌注过程中 因灌注时间过长，表面混凝土已初凝。（ 2）导管内进入异物，导致混凝土在导管内停留过久，或因混凝土离析而发生堵管。（ 3）塌落度过小，流动性差，或夹杂大块 石头 砖块等异物 。 2.2.2堵管预防措施 （ 1）灌注前，应对机械设备仔细检修，并准备备用机械。发生故障立即更换备用机械，同时采取措施加速混凝土灌注速度。（ 2） 拌合站原材料加强管理，不得混入大块砖石。（
13、3）严把混凝土质量 关，对塌落度小，流动性差，或离析的砼不得灌入，经处理合格后再 灌入。 2.2.3堵管处理措施 （ 1） 堵管后视具体情况，若首批混凝土已初凝，将导管拔出，用吸泥机将孔内表层混凝土和泥浆、渣土等吸出，重新下导管灌注。但灌注结束后，这根桩宜作断桩再予以补强。另一种处理方法是将已灌注的混凝土作废弃处理，孔内回 填片石粘土后重新成孔。（ 2）若孔内混泥土尚未初凝，且流动性很好， 迅速将导管连同堵塞物拔起，重新下导管配重压入已灌注混凝土内 2m，用 潜水泵将导管内泥浆抽出，然后继续灌注；另一种是重新下导管二次拔球重新灌注，做法是导管插入原混凝土面以下 50cm， 料斗内放入足够的首批
14、混凝土量进行二次拔球灌注，当混凝土灌入足以置换完导管内泥浆时，配重再把导管压入原混凝土内 1m 左右。后续正常灌注，为保证桩头混凝土质量需超灌 2m 以上。但该种处理方法桩基质量难以保证。根据检测结果需做补强处理。 2.3 埋管 2.3.1埋管原因分析 （ 1） 导管埋入混凝土过深，导管内外混凝土初凝使导管与混凝土间摩阻过大。 (2)提升导管时过猛，将导管拉断。 2.3.2埋预防措施 （ 1） 加速灌注速度， 严格控制导管埋深，灌注过程中每隔数分钟上下抽动导管数次。（ 2）导管接头螺栓事先检查是否稳妥，感觉导管已很难拔出，适当小幅度活动，不可猛拔。 2.3.3埋管处理措施 （ 1）若已成埋管故
15、障，插入一直径稍小的护筒至已灌注混凝土中，用 吸泥机吸出混凝土表面泥渣，派潜水工下至混凝土表面在水下将导管齐混凝土面切断，拔出安全护筒，重新下导管灌注，此桩需做补强处理。（ 2）若 埋管后，混凝土已初凝，导管插不下去，按断桩处理。 2.4 灌注过程中塌孔 2.4.1灌注过程中塌孔原因分析 （ 1） 护筒底脚漏水 。（ 2）潮汐区未保持所需水头。（ 3）地下水超过原承压水头。（ 4）孔内泥浆相对密度、粘度过低。（ 5）孔口周围堆放重物或有机械振动。 2.4.2灌注过程中塌孔预防措施 （ 1） 埋设护筒时夯压密实。（ 2）潮汐区保持所需水头。（ 3）孔内泥浆保持一定的相对密度与粘度。（ 4） 灌注
16、时，孔口处避免堆放重物和机械振动。 2.4.3灌注过程中塌孔处理 （ 1） 若塌孔程度不大，可用泥浆泵抽出混凝土表面坍塌 的泥土，如不继续塌孔，可恢复正常灌注。（ 2）如塌孔发生不断，且有扩大之势，应将导管和钢筋笼拔出，孔内回填片石，待孔位周围地层稳定后再重新成孔。 2.5 钢筋笼上浮 2.5.1钢筋笼上浮原因分析 （ 1）操作马虎，提升导管时钩挂钢筋笼致使其上浮。（ 2）混凝土表面接近钢筋笼底口，导管底口在钢筋另底口以下 3m 至以上 1m 时，灌注速度过快，使混凝土下落 冲出导管底口向上反冲，其顶托力大于钢筋重力所致。 2.5.2钢筋笼上浮预防措施 （ 1） 提升导管时，应摆顺导管，感觉挂
17、在钢筋笼上，应活动导管后再提升导管。 （ 2） 钢筋笼上端可焊 固在护筒上。（ 3）当导管底口距钢筋底口比较近时放慢灌注速度。 2.5.3钢筋笼上浮处理 当钢筋笼上浮时，停止灌注，配重固定钢筋笼上端后，在 保证导管一定 埋深 的 前提下，适当提升导管或拆除 多余 导管后灌入流动性比较的好混凝土再继续慢慢灌注，后续再正常灌注。 3.结束语 施工中遇到各种问题是不可避免的，施工人员应有高度责任感和较高的技术水平， 全面而系统地掌握桩基施工常见问题及处理措施，严格执行施工规范，及时预防和发现问题，根据施工现场发生实际情况，迅速 、 灵活 、果断 处理 ，以保证桩基施工质量，有效避免出现效益损失 ， 由于桩基施工常见问题及处理措施的成功应用，通过超声波检测 I 类桩达到 91%，施工进度和质量自开工以来一直处于各标段前列，受到业主和监理的一致好评，连续三次获得劳动竞赛一等奖，取得了良好的社会效益和经济效益。 参考文献 道路桥梁施工手册 中国建筑工业出版社 桥涵公路施工手册 人民交通出版社 公路桥涵施工技术规范 (JTJ041-2000)， 2000 年出版。 施工图设计
