浅析钻孔灌注桩在施工过程中出现的质量问题及解决方法

李智勇

摘 要：在桥梁基础承力结构施工中，虽然钻孔灌注桩只是桩基础的一种形式，但其应用却越来越广泛，原因是钻孔灌注桩的施工具有速度快、低噪音和承载力强等优点。然而，钻孔灌注桩的技术要求高，施工环节复杂，常常出现质量缺陷和质量事故等问题。因此，将对桥梁钻孔灌注桩施工过程常见问题的原因进行分析，提出相应的措施，以提高桥梁的质量和使用寿命。

关键词：桥梁施工；钻孔灌注桩；基础承力结构

1 桥梁钻孔灌注桩施工常见问题分析

1.1 钻孔灌注桩的沉降

钻孔灌注桩施工施工完成后，经过荷载试验测试，当外荷载大至接近桩设计的承载力，譬如桩设计承载力承受力为3000 kN，而外荷载增至2400 kN，钻孔灌注桩就会出现沉降。沉降的程度根据桩端沉渣的数量确定，一般桩端沉渣量过多，不仅会导致钻孔灌注桩失效，还会影响钻孔灌注桩的评定，对后期桥梁的质量造成不稳定影响。笔者认为桥梁钻孔灌注桩桩底沉渣厚度，端承桩应控制在在0.1m之内，而磨擦桩在控制在0.3m之内，但结合以往实际施工经验，施工时往往沉渣不能满足以上需求，其具体原因是清孔时泥浆性能不达标，过稀的泥浆使其携渣能力不够，导致清渣不够、孔底沉渣过厚，而过稠的泥浆，则会在钻孔的孔壁形成较厚的泥皮，减少钻孔灌注桩的桩径。

1.2 孔壁坍塌

钻孔灌注桩的孔壁坍塌问题由不良的复杂地质、违规埋设的钢护筒、施工过程中粘度不足的泥浆、效果差劣的护壁、排水不良孔口、下放钢筋笼时对桩孔孔壁的碰撞、损伤、升降机具碰撞孔壁等原因造成的，容易造成埋鉆和卡钻等质量事故。

1.3 扩孔和缩孔

扩孔或缩孔是由于成孔直径不规则以及不良地质现象引起的，扩孔一般表现为局部的孔径过大，缩孔则是孔径的超常缩小。前者发生的原因是地下水呈运动状态和土质地层太过松散，在钻锥摆动幅度过大的时候，轻则出现扩孔，如果因为扩孔后坍塌继续，则会影响钻进，甚至导致坍孔事故。后则是通常表现为钻进卡钻、钻头难提等迹象，原因主要有二，一是钻锥焊补时间滞后，磨损严重的钻锥钻出的孔不符合桩径设计，二是橡皮土存在地层中，遇到水滞后发生膨胀，使得孔径缩小。相比于扩孔，各种钻孔的方法都有可能导致缩孔发生。

1.4 钻孔偏斜

钻孔偏斜又称钻孔弯曲，是指在工程钻探过程中，钻孔的实际轴线与设计轴线发生偏离的现象，桥梁钻孔灌注桩的钻孔偏斜超过规定的限度，会使得地质资料的可靠程度降低和工程质量的降低，导致正常钻进困难，甚至酿成孔内事故。

笔者对钻孔偏斜的问题进行分析，认为主要原因有：钻孔过程中遇到探头石头或者孤石；钻进过程中遇到料径大小悬殊的砂卵石层，导致钻头受力不均；扩孔较大，导致钻头摆动偏向一方；未安置钻机底座，导致钻孔不均匀而发生沉陷和位移；钻杆弯曲或者接头不正。某些时候由于地质原因，且钻进速度过快，亦会使得钻孔桩发生偏斜。

1.5 钢筋笼上浮

钢筋笼上浮常见于桥梁钻孔灌注桩施工的混凝土浇筑，上浮的原因很多，除了一些类似导管提升挂钩等显而易见的原因，主要原因还有钢筋笼底口与混凝土表面过于接近，当导管底口在钢筋笼底口的2—3 m位置以下，过快的混凝土灌注速度导致混凝土下落并冲出导管底口，向上反冲，因此钢筋笼上浮。另外当混凝土的量过多，导致导管埋深过大，这样钢筋笼在较大反冲力作用下，会出现上浮现象。其次在实际施工时，由于清孔时没有达到规定的泥浆比重，在下放导管的过程中，导管口下端已经买入沉渣内，在浇筑混凝土时，混凝土下放速度过快导致混凝土定携带一定厚度的沉渣一起上行，其沉渣夹带钢筋笼也容易造成钢筋笼的上浮事故。

2 桥梁钻孔灌注桩施工的方法

2.1 控制成孔后孔底沉渣量

钻孔灌注桩成孔后，应该对孔底的成渣量进行控制。首先是测定地下水位高低和掌握地层稳定情况，根据测定和掌握的数据确定泥浆的比重和粘度，譬如地下水位较高的时候，泥浆比重和粘度在规定范围内适当增大，大约1.1的比重和18 s的粘度，就能够预防钻孔灌注桩成孔的坍塌。其次是施工人员在钻孔结束后，应通过新鲜泥浆的补充，将孔内含砂量高和性能较差的泥浆清理出来，然后利用泵吸反循环二次清孔。再次是施工人员在钻孔完毕后，进行终孔深度的检查，另外要通过钻杆和钻头或者测绳长度准确性的严格检测，完成对终孔的验收。最后是泥浆指标的检测，在检查沉渣厚度前关闭泥浆泵切断排渣动力并用测锤检测沉渣厚度，另外是在清孔结束30 min之内灌注混凝土，防止短时间内泥浆悬浮颗粒沉淀增大沉渣厚度。

2.2 控制孔壁坍塌

为了有效控制孔壁坍塌，首先是施工人员要对场地工程地质勘察报告进行认真审阅，全面了解地层的情况，杜绝不良的复杂地质造成孔壁坍塌；其次是施工单位要严格按照规定进行钢护筒埋设，使得孔口能够良好排水，同时还要防止下设钢筋和升降机具的偏斜造成孔壁碰撞；再次是采用优质冲洗液在特殊地层钻进进行护壁，同时采用正反循环抑制不稳定段地层的坍塌。最后是换浆时间的规范，一般是不稳定地层的钻孔环境不宜太快，还有按施工程序，及时组织施工人员在二次清孔时替换掉高比重泥浆后，进行混凝土的及时灌注，以减少沉渣时间，同时保证桩身的质量。

2.3 扩孔和缩孔的控制

首先是扩孔现象的避免，施工人员要对钻机的固定性和平稳性进行定期检查，并通过钻进时的减压进行钻头摆动或偏位的防止；成孔过程中不宜快速钻进，以保证孔壁的良好形成；为确保孔内泥浆可以对孔壁形成足够的压力，要适当保持泥浆的比重和孔内的水位；成孔和清孔后，为减少孔壁在小比重泥浆中的浸泡时间，应督促施工人员在规定时间内及时完成水下混凝土灌注。我单位施工的新建大准至朔黄铁路联络线工程ZCZQ-4标段，其中东碾头大桥，在施工钻孔桩时地层条件复杂，采用反循环钻机，加大泥浆比重，起到较好的效果。

其次是缩孔的控制，施工人员要在钻孔前掌握地质的第一手资料，根据准确的地质资料进行不良地质条件土层的判别，譬如遇水膨胀情况等，我们也要通过采用失水率适当的优质泥浆进行护壁和钻头直径的校正，所需成孔直径必须大于钻头直径20—25 mm。

2.4 钻孔偏斜的预防和处理

首先是钻机的安装，保证一条竖直线上同时有转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者，并对三者进行定期检查和校正；其次，通过增设钻架上的导向架，解决主动钻杆较长转动时上部摆动过大的问题，并通过钻杆上提引水龙头的控制，使得钻孔沿导向架对中钻进；再次是按部就班检查钻杆接头，发现主动钻杆弯曲等情况，应该及时调整或者调直；第四是软、硬地层倾斜地段，通过吊着钻杆控制进尺，利用回填片或者卵石冲平，再低缓钻进；第五是在孔偏斜的位置吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔正直，如果偏斜情况一般严重的，可以將砂粘土回填到偏斜处，等到砂粘土沉积密实后再继续钻进，如果偏斜情况相当严重的，可考虑设置少量炸药进行爆破，然后回填砂类土和砂砾石到爆破位置，进行重新冲钻。

2.5 钢筋茏上浮控制

在进行混凝土灌注之前，使悬吊力与钢筋笼自重处于平衡状态。在进行混凝土灌注的过程中，现场技术人员要求施工作业队做好以下控制措施：一是严格检查混凝土灌注前孔内泥浆比重，应保证其处在规定范围内，防止在下导管的过程中孔低沉渣过厚，导致灌注混凝土时沉渣夹带钢筋笼。二是严格控制首罐混凝土塌落度，在灌注前应按规定对混凝土进行塌落度实验，使其在规定范围内，超出规定时应按规范进行适当调整，调整后方可进行浇筑。第三应对混凝土灌注速度进行控制，一般来说，首罐混凝土在封底后应放慢灌注速度，使孔底混凝土上升速度保持匀速。第四是将重物加压于钢筋笼上，根据工程实际需求，在灌注混凝土时如果发现有轻微的上浮现象应及时停止灌注，并在钢筋笼上端焊接比较粗的钢筋，使钢筋笼固定在钢护筒顶部施工平台上，然后继续缓慢灌注混凝土。第五是钢筋笼上用细钢筋加焊防浮倒刺。第六：随着桩内混凝土灌注，其导管应随其进行及时更换，在保持导管口埋管深度大于等于1.5 m，但不宜买入过深，以防止在混凝土上升至钢筋笼底部附近时出现的钢筋笼上浮，同时还要逐步减缓混凝土的灌注速度。

3 结束语

桥梁钻孔灌注桩工序繁多，工艺专业性强，技术的要求越来越高，在短时间按质完成水下混凝土施工的隐蔽工程难免出现各种各样的问题。而施工过程中一旦稍有疏忽，轻则影响施工质量，重则酿成质量事故。因此，笔者对桥梁钻孔灌注桩施工中常见的问题进行分析，做好施工各项技术的检测，及时发现各个施工环节可能出现问题，针对性采取相应的预防和处理措施，以达到有效控制桥梁钻孔灌注桩质量的目的，保质保量完成施工任务。