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钻孔灌注桩常见故障预防及处理方法


摘要:根据故障处理和预防的一般原则,本文主要介绍对钻孔灌注桩在钻孔、下钢筋笼和 灌注过程中可能出现的问题进行预防和处理的措施。由于作者理论水平和实践经验有限,不 可避免地会存在缺点和错误,热诚希望广大读者和工程技术人员批评指正,期望对此钻孔灌注 桩常见故障预防及处理方法探讨能对以后钻孔灌注桩的施工建设提供有益的参考。 关键词:钻孔灌注桩;故障;预防及处理;探讨 一、本文研究内容

某标段桥梁均采用钻孔灌注桩基础,主桥钻孔灌注桩采用桩径 2.0m、2.5m 桩长 65-87m 的桩基,施工难度较大,由于是隐蔽工程,质量检查比较困难,其施工过程无法察觉,成桩后也不 能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题,都将直接影响到整个工程的质量和进度,造 成巨大损失和不良影响。 因此,在施工时必须保证技术措施的落实,加强施工质量的管理,抓好 施工过程中每个环节的质量,将隐患消除在成桩之前;在施工前应认真的熟悉设计图纸及有关 施工验收规范,核查地质和有关灌注桩方面的资料,对灌注桩在施工过程中可能发生的特定的 问题进行分析后制定出相应的预防和处理措施,同时详细做好每根桩的施工记录,以便有效的 对桩基施工质量加以控制。 二、故障处理的一般原则 处理前应具备的条件:处理前应具备以下条件:一是事故性质和范围清楚;二是目的明确, 有预定处理措施;三是参加处理事故的技术人员意见基本一致,并明确处理方案。 事故处理应满足的基本条件:首先,要求事故处理方案安全可行,经济合理,施工期短;其次, 对未施工部分应提出预防和改进措施,防止事故的再次发生。 防止留下事故隐患。 考虑事故处理对工程的影响:应考虑事故处理对已完工程质量和后续工程施工方式的影响。 根据实际情况选用最佳处理方案。

三、钻孔中常见事故预防措施及处理方法 在任何情况下,严禁施工人员进入没有护筒或无其他防护措施的钻孔中处理 故障。为必须下入护筒或其他防护设施的钻孔时,应在检查孔内无有害气体,并备 齐防毒、防溺、防坍埋等安全措施后方可进行。 坍孔。其表征是孔内水位突然下降又回升,空口冒细密水泡,出渣量显著增加 而不见进尺,钻机负荷显著增加等。坍孔多由泥浆性能不符合要求、孔内水头未 能保证、机具碰撞孔壁等原因造成。应查明坍孔位置后进行处理,坍孔不严重时, 可回填土到坍孔位置上,并采取改善泥浆性能、加高水头、深埋护筒等措施继续 钻进;坍孔严重时,应立即将钻孔全部用砂类土或砾石土回填,无上述土类时可采 用掺入 5%~8%的水泥的粘土,等待土层稳定后方可采取改善措施重钻。 坍孔部位不深时,可采取深埋护筒法,将护筒填土夯实,重新钻孔。当坍孔较严 重,或是对周围桩基(如群桩)有影响,或施工工期紧张时,可采取以下措施,用拌有 水泥的黄土对钻孔进行回填,在钢护桶外侧打旋喷桩,待地层稳定后再重新开钻。 (工程实例:在钢护桶外侧打 56 根旋喷桩,钢护桶半径 1400mm,第一圈 25 根间距

439mm 距圆心 1750mm,第二圈 31 根间距 445mm 距圆心 2200mm,旋喷桩参数: 水灰比 1:1-1:0.8,提升速度 10-20cm/min,流量 60-100l/min,浆压 20MPa,水泥参入量 400Kg/m,桩径 600mm。稳定 4 个月后重新开钻。) 钻孔偏斜、弯曲。常由地质松软不均、岩面倾斜、钻架位移、安装未平或遇 探头石等原因造成。一般可在偏斜处吊住钻锥反复扫孔,使钻孔正直。偏斜严重 时,应回填粘质土到偏斜处顶面,待沉积密实后重新钻孔。 扩孔与缩孔。扩孔多系孔壁小坍塌或钻锥摆动过大造成,应针对原因采取预 防措施。钻锥缩孔常因地层中含遇水膨胀的软塑土或泥质页岩造成;钻锥磨损过 甚,亦能使孔径稍小。 前者应采用失水率小的优质泥浆护壁,后者应及时焊补钻锥。 缩孔已发生时,可用钻锥上下反复扫孔,扩大孔径。 钻孔漏浆。遇护筒内水头不能保持,宜采取护筒周围回填土夯筑密实、增加 护筒沉埋深度、适当减小护筒内水头高度、增加泥浆相对密度和粘度、倒入粘土 使钻锥慢速转动、增加孔壁粘质土层厚度等措施,用冲击法钻孔时,可填入片石、 卵石,反复冲击,增加护壁。发现溶洞裂隙,泥浆大量漏失,应及时提钻堵漏。 堵漏方法:增加泥浆粘度,减少比重和失水量,一般性溶洞和裂隙可以堵住。采 用投粘土球方法向孔内投入粘土球后再用牙轮钻头、冲击钻头进行捣、压实,挤 密一段后再行钻进。溶洞、裂隙比较大,采用水泥加早强剂堵漏,水泥终凝后开始 扫孔钻进。 一般溶洞、 裂隙当水泥堵不住时可采用掺加水玻璃或其它膨胀剂堵漏。 遇见很大溶洞,可采用灌桩法,用导管灌注 C20 混凝土加早强剂后,在初凝后重新 扫孔钻进。 梅花孔(或十字孔)。常由冲击钻锥的自动转向装置失灵、泥浆相对密度和粘 度太大、 冲程太小等原因造成。 应针对上述原因采取改善措施。 已发生的梅花孔, 应采用片石或卵石土掺粘质土混合回填孔内,重新冲击钻孔。 糊钻、埋钻。多系正循环(含潜水钻机)回转钻进时,遇软塑粘质土层,泥浆相 对密度和粘度过大,进尺快、钻渣量大,钻杆内径过小,除浆口堵塞而造成。应改善 泥浆性能,对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算并控制进尺。 若已严重糊钻,应停钻提出钻锥清除钻渣。冲击钻锥糊锥时,应减小冲程,降低泥浆 相对密度和粘度,并在粘土层回填部分砂类土和砾类土。遇到坍方或其他原因造 成埋钻时,应使用空气吸泥机吸走埋锥泥沙提出钻锥。 卡钻。常发生在冲击钻孔时,多因先形成梅花孔或钻锥磨损未及时焊补使钻 孔直径变小,而新钻锥又过大,冲锥倾倒遇到探头石或孔内掉入物件卡住。卡钻后 不宜强提,可用小锥冲击或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出。施 钻过程中如发现钻头卡住提不上时严禁猛拉,应仔细分析查明原因,若系孔壁坍落 石块或探头石卡住钻头上刃部,则摇动大绳晃动钻头使石块掉下,必要时可用小钻 头冲击所卡位置后再起吊;若为下卡钻头时,亦可用小钻头冲击使钻头松动;若沉 泥埋住钻头时,可放入高压风管,吹开埋住钻头的泥土后缓缓提钻。 掉落钻物。宜迅速用打捞叉、钩、绳套、大的吸铁石等工具打捞。若落体已 被泥沙埋住时,应先清泥沙使打捞工具能接触落体后按前述各条打捞。

护筒下陷和偏移。 护筒下陷可采取接长护筒措施解决或采取措施将护筒在井 口固定住。护筒偏移可先再打入一个更大直径更大深度的护筒,然后将偏移护筒 取出,同时将护筒周围土层夯实,保持钻孔周边土层受力平衡,防止在钻进过程中 护筒再次发生偏移。 四、钢筋笼加工制作和就位中常见问题及处理方法 目前施工设计中钢筋笼多采用套筒连接,如果在加工细节上不注意(上下节钢 筋笼的钢筋定位不准),很可能出现上下节钢筋笼有的钢筋对准了而有的钢筋错开 或有间隙,这样就严重影响了连接质量(需要进行竖向绑焊,而竖向焊接钢筋的质 量不如套筒机械连接的质量有保证),同时由于临时绑焊处理需要时间,就延长了 下钢筋笼的时间,使桩基质量产生一定隐患(成孔可能由于下钢筋笼时间过长,泥 浆长时间没有循环,泥浆护壁功能减弱而坍孔或缩孔)。 处理措施:可采用长线法制作钢筋笼,这样在制作钢筋笼时就进行预拼,减少 了制作误差,同时要加强钢筋笼的内部支撑,防止在起运和吊装过程中发生变形而 导致上下节钢筋笼不能按要求连接。 钢筋笼卡孔。 出现此种情况是由于缩孔或是钻孔偏了。避免发生的最好措施 就是下钢筋笼前认认真真检孔,如发现成孔质量不满足要求,立即扫孔(缩孔)或是 填碎石黄泥后重新开钻(孔偏)。 处理措施:轻轻扰动钢筋笼,用千斤顶辅助吊车 或浮吊提出钢筋笼。工程实例:由于钢筋笼卡的比较死,采取措施后仍不能把钢筋 笼提出,出于保护成孔防止硬取钢筋笼造成坍孔,经设计计算,在卡住的大钢筋笼 里下了一个小钢筋笼。 五、灌注中常见故障处理方法 初灌导管进水。首批混凝土拌和物下落后,导管进水,应将已灌注的拌和物用 吸泥机(可用导管作吸泥机)全部吸出,再针对进水的原因改进操作工艺或增加首 批拌和物储量后重新灌注。 中期导管进水。多在提升导管且底口超出已灌混凝土拌和物表面时(下转 34 页)(上接 33 页)发生。 发生时,可依次将导管拨出,用吸泥机或潜水泵将原灌混凝土 拌和物表面的沉渣全部吸出,将装有底塞的导管压重插入原混凝土拌和物表面下 2.5m 深处,然后在无水导管中继续灌注,将导管提升 0.5m,继续灌注的拌和物冲开 导管底塞流出。 初灌导管堵塞。 多因隔水硬球栓或硬柱塞不符合要求被卡住而产生。可采用 长杆冲捣,或用附着于导管外侧的振动器振动导管,或提升导管迅速下落振冲,或 用钻杆上加配重冲击导管内混凝土。若上述方法无效,应提出导管取出障碍物,重 新改用其他隔水设施灌注。 中期导管堵塞。多因灌注时间过长,表面混凝土拌和物已初凝产生,或因某种 故障使拌合物在导管内停留过久而发生堵塞。 处理方法是将导管连同堵塞物一起 拔出,若原灌混凝土表层尚未初凝,可用新导管插入原拌和物内 2m 深,用潜水泥浆

泵下入导管孔底将底部水泵出,再用圆杆接长的小掏渣桶下入管底,升降多次将残 余渣土掏出干净,然后在新导管内继续灌注,但灌注结束后,应视为断桩予以补强。 灌注坍孔。表征与钻孔期间近似,可用测深仪或测锤探测,如探头达不到混凝 土面高程时即可证实发生坍孔。产生原因可能是以下几种:护筒底脚漏水;潮汐区 未保持所需水头;地下水压超过原承压力;孔内泥浆相对密度、 粘度过低;孔内周围 堆放重物或机械振动。如坍塌数量不大,采取措施后可用吸泥机吸出混凝土表面 坍塌的泥土,如不继续坍孔,可恢复正常灌注。如坍孔仍不停止且有扩大之势,应将 导管和钢筋骨架拔出,将孔内用粘土掺入 5%~8%的水泥填满,待日后孔位周围地 层稳定时再钻孔施工。 钢筋骨架上升。除去一般被勾挂上升原因外,主要是由于混凝土拌和物冲出 导管底口后向上的顶托力造成的,防止方法是将钢筋骨架顶端焊固在护筒上,或将 钢筋骨架中 4 根主筋延长至桩孔底;当设计许可时,骨架下端 2m 范围内的箍劲间 距布置应大一些。 埋管。灌注过程中导管提升不动,或灌注完毕导管拔不出,统称埋管。常因导 管埋置过深所致。若已成埋管,宜插入一直径稍小的护筒至已灌混凝土中,用吸泥 机吸出混凝土表面上的泥渣,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,灌注完成后,上下断层予以补强。 若桩径过小, 潜水工无法下去工作,可在吸出混凝土表面泥渣后,采用输送管直径 100mm~ 150mm 且水下连接一段钢管的混凝土泵泵送剩余桩身。 灌短桩头。灌桩结束后,桩头高程低于设计高程,属桩头灌短事故。多由灌注 过程中,孔壁断续发生小坍方,施工人员未发觉,测探锤达不到混凝土表面造成。事 故发生后,可依照处理埋管的办法,插入一直径稍小护筒,深入到原灌混凝土内,用 吸泥机吸出坍方土和沉淀土,拔出小护筒,重新下导管灌注,灌注完成后,上下断层 间予以补强。 夹层断桩。多为以上各种事故的次生结果。有些是在灌注完成后,钻取桩身 混凝土岩心或无破损检测法检验时发现混凝土中夹泥砂层,称为夹层断桩事故。 多因首批混凝土隔离层已近初凝,流动性降低,在导管埋深较小时,续灌混凝土拌 和物顶破隔离层上升,将原灌混凝土表面的沉淀土覆盖在混凝土拌和物下面造 成。在灌注中不易发觉,多系在桩身质量检验时才发现。 处理措施:可以在桩基上先打若干钻孔确定须处理范围,再用水泥浆置换泥 浆。一根原本被声测评定为断桩的桩基经过处理后,再次声测被评定为二类桩。 5.10 混凝土严重离析。 多由导管漏水引起水浸或地下水渗流等造成。灌注的 混凝土拌和物符合规范外,灌注前应严格检验导管的水密性,灌注中应注意防止导 管内发生高压气囊,在承压地下水地区应测验地下水的压力高度和渗流速度,当其 速度超过 12m/min 时,应注意在此地区进行钻孔灌注的施工措施。此种事故多在 桩身质量检验时发现。


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