鉆孔樁施工常見問題的預(yù)防及處理

1、鉆孔樁施工中常見問題的預(yù)防及處理（中鐵大橋局股份有限公司武漢分公司，湖北 武漢 430050）摘要：鉆孔樁是最普遍的基礎(chǔ)形式，由于鉆孔、灌注混凝土都是在水下進(jìn)行，在實(shí)際操作上較其它結(jié)構(gòu)物控制難度大，地下水文和地質(zhì)情況復(fù)雜，加上施工的機(jī)械、人員配合等不確定因素較多，在施工中易發(fā)生卡鉆、堵管等事故。這就要求，在整個(gè)施工過程中要分工明確、協(xié)調(diào)統(tǒng)一，做到快速、連續(xù)，預(yù)防事故的發(fā)生。本文通過對(duì)鉆孔樁施工中出現(xiàn)的常見問題的分析，介紹了如何預(yù)防及處理方法 。 關(guān)鍵詞： 鉆孔樁 問題 預(yù)防 處理 1、概述：鉆孔樁是在泥漿護(hù)壁條件下，利用機(jī)械鉆進(jìn)形成樁孔，采用導(dǎo)管法灌注水下混凝土的施工方法。鉆孔樁基礎(chǔ)無論在公路

2、、鐵路、水利水電、市政等大型建設(shè)，還是在各類房屋及民用建筑中都應(yīng)用廣泛。鉆孔、灌注混凝土都是在水下進(jìn)行，工程質(zhì)量只能通過科學(xué)的過程控制和完工后的儀器檢測(cè)來確認(rèn)。如何預(yù)防和避免在鉆孔過程中和水下混凝土灌注過程中發(fā)生不符合規(guī)范要求的現(xiàn)象，對(duì)施工過程中出現(xiàn)的問題如何合理的處理以保證工程的質(zhì)量和進(jìn)度是需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)等實(shí)際情況具體分析解決。根據(jù)武漢軌道交通一號(hào)線二期工程丹水池堤角段地區(qū)的地質(zhì)特性和近年來在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，認(rèn)為在鉆孔樁施工過程中主要有以下幾類問題。2、鉆孔過程中出現(xiàn)的相關(guān)問題及處理 2.1孔位偏斜原因分析：樁架不穩(wěn)、鉆桿導(dǎo)架不垂直；土層軟硬不勻，致使鉆頭受力不均；鉆孔中遇有較大孤石、探頭石

3、。預(yù)防及處理措施：對(duì)于沖擊鉆及回旋鉆，由于樁架不穩(wěn)、鉆桿導(dǎo)架不垂直引起的偏斜孔，應(yīng)先移開鉆機(jī)，檢查、糾正樁架，使之垂直安置穩(wěn)固，并對(duì)導(dǎo)架進(jìn)行水平與垂直校正和對(duì)鉆孔設(shè)備加以檢修；加固施工范圍內(nèi)的地基或加大鉆機(jī)的支撐面積。對(duì)于旋挖鉆機(jī)在鉆機(jī)過程中應(yīng)時(shí)刻注意對(duì)中及垂直度儀表顯示，及時(shí)糾偏。由于土層軟硬不勻，致使鉆頭受力不均而引起的偏斜孔，應(yīng)先分析清楚巖層的走向，采用適當(dāng)?shù)幕靥畈牧希ɑ靥畈牧弦话銥槠蝽艍K等）將鉆孔回填至計(jì)算確定的高程處，靜置一段時(shí)間后恢復(fù)施工。如有較大孤石、探頭石，沖擊鉆施工時(shí)應(yīng)低速將石打碎。傾斜基巖時(shí)，可用混凝土填平，待其凝固后再鉆。偏斜過大時(shí)，填入片石或砼塊等重新鉆進(jìn)，控制鉆速

4、。對(duì)于用回旋鉆及旋挖鉆施工時(shí)可用混凝土填平，待其凝固后再鉆。也可以換用小一號(hào)的帶合金刀片鉆頭將大孤石鉆穿后，繼續(xù)用原鉆頭鉆進(jìn)。 2.2護(hù)筒失穩(wěn)或下沉原因分析：由于護(hù)筒背后回填土質(zhì)量不好受地面水流的浸泡等因素引起的護(hù)筒失去穩(wěn)定、下沉。預(yù)防及處理措施：出現(xiàn)護(hù)筒下沉應(yīng)立即停止鉆孔，將鉆機(jī)移開，將地面流水牽引出一定范圍，在原地面上填一層黏土使地面干燥、不滲漏，而后重新安裝護(hù)筒（作好護(hù)筒背后填筑），鉆機(jī)重新定位恢復(fù)鉆孔施工。2.3卡鉆原因分析：鉆孔經(jīng)過巖層分界面時(shí)相鄰巖層強(qiáng)度差別較大、操作中未及時(shí)根據(jù)地質(zhì)情況調(diào)整鉆頭的行程、孔內(nèi)出現(xiàn)梅花孔探頭石縮孔等未及時(shí)處理、鉆頭被坍孔落下的石塊或誤落入孔內(nèi)的大工具卡

5、住、入孔較深的鋼護(hù)筒傾斜或下端被鉆頭撞擊嚴(yán)重變形等原因引起“卡鉆”現(xiàn)象。預(yù)防及處理措施： 因鉆頭穿過巖層突變處導(dǎo)致的卡鉆，可以采用潛水員水下爆破的方法進(jìn)行處理。在整體巖層中此方法容易奏效，砂土地層中不宜采取此方法處理。 由于機(jī)械故障導(dǎo)致鉆頭在濃泥漿中滯留時(shí)間過長造成的鉆頭無法提升現(xiàn)象，應(yīng)采取插入高壓水管置換泥漿的方法進(jìn)行處理。2.3.3鉆頭被坍孔落下的石塊或誤落入孔內(nèi)的大工具卡住等可以采用潛水員水下清理的辦法，由于潛水處理費(fèi)用高，有一定的危險(xiǎn)性，所以在施工時(shí)做好孔口周邊的防護(hù)，盡量避免這種情況發(fā)生。2.4擴(kuò)孔及縮孔2.4.1擴(kuò)孔原因分析：是因孔壁坍塌或鉆機(jī)擺過大所致。預(yù)防及處理措施：對(duì)于容易發(fā)

6、生孔壁坍塌（特別是特殊地層地質(zhì)處如細(xì)砂及粉細(xì)砂）的孔樁，應(yīng)加大泥漿的粘度，控制鉆機(jī)的速度。在鉆進(jìn)中注意鉆機(jī)的穩(wěn)定，需經(jīng)常加固鉆機(jī)的撐件，控制其擺動(dòng)幅度。2.4.2縮孔原因分析：是因在飽和性粘土、細(xì)砂、粉細(xì)砂、淤泥質(zhì)黏土特別是IL1.0處于流塑性狀態(tài)的土層中含水高、塑性大，鉆頭經(jīng)過后鉆孔壁回縮，地層中有軟塑土，遇水膨脹后使孔徑縮小。預(yù)防及處理措施：在軟塑地層采用失水率小的優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁；加大泥漿的粘度，降低鉆機(jī)的鉆速。已發(fā)生縮孔時(shí)，宜在該處用鉆錐上下反復(fù)掃孔以擴(kuò)大孔徑，或在導(dǎo)正器外側(cè)焊接一定數(shù)量的合金葉片進(jìn)行旋轉(zhuǎn)清理的辦法。 2.5掉鉆原因分析：通常發(fā)生在沖擊鉆鉆進(jìn)時(shí)，由于機(jī)械故障、鋼絲繩斷裂、孔

7、壁坍塌等因素造成鉆頭落入孔底的現(xiàn)象通常稱“掉鉆”。發(fā)生“掉鉆”后，應(yīng)及時(shí)采取恰當(dāng)?shù)姆椒▽?shí)施打撈。打撈設(shè)備和打撈操作方法必須保證在抓住鉆頭后盡量一次成功，避免起吊至空中再度落入孔中的現(xiàn)象發(fā)生。為防止孔壁出現(xiàn)局部坍塌將鉆頭埋沒，應(yīng)先加大孔內(nèi)泥漿的濃度，清除鉆頭上方的沉積土和淤泥，確認(rèn)鉆頭已露出后再實(shí)施鉆頭的打撈工作。由于鋼絲繩斷裂掉鉆且有一定長度的鋼絲繩隨鉆錘落入孔內(nèi)鉆錘四周卡塞鉆錘的，采用單桿擴(kuò)孔仍無效果的情況下，可以用潛水員下水人工清理的辦法將卡塞鋼絲繩清除后打撈鉆頭。2.6梅花孔（或十字孔）原因分析：常發(fā)生在沖擊鉆鉆進(jìn)時(shí)，沖成的孔不圓，叫梅花孔或十字孔。形成的原因主要有：錐頂轉(zhuǎn)向裝置失靈，以

8、致沖錐不轉(zhuǎn)動(dòng)，總在一個(gè)方向上下沖擊；泥漿相對(duì)密度和粘度過高，沖擊轉(zhuǎn)動(dòng)阻力太大，鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)困難；操作時(shí)鋼絲繩太松或沖程太小，鉆頭剛提起又落下，鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間不充分或轉(zhuǎn)動(dòng)很小，改換不了沖擊位置；在非勻質(zhì)地層，如漂卵石層，堆積層等易出現(xiàn)探頭石，造成局部孔壁凸進(jìn)，成孔不圓。預(yù)防及處理措施：2.6.1應(yīng)經(jīng)常檢查轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的靈活性，及時(shí)修理或更換失靈的轉(zhuǎn)向裝置。選用適當(dāng)粘度和相對(duì)密度的泥漿。用低沖程時(shí)，每沖擊一段換用高一些的沖程沖擊，交替沖擊修整孔形。出現(xiàn)梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填重鉆。2.7糊鉆和粘鉆原因分析：糊鉆和粘鉆常出現(xiàn)于沖擊鉆鉆進(jìn)。在粘土層沖擊成孔時(shí)，由于沖程太大，泥漿粘度過高，鉆碴量大，以至

9、鉆頭被糊住或被埋住。預(yù)防和處理辦法：勤觀察、勤清理鉆頭，當(dāng)沉碴過厚、泥漿粘度過稠時(shí)應(yīng)及時(shí)加大循環(huán)力度，控制沉碴過厚，降低泥漿粘度。2.8埋鉆 原因分析：由于塌孔、機(jī)械故障或鉆進(jìn)中停電導(dǎo)致鉆錘在孔低被碴土填埋。預(yù)防及處理措施：防止塌孔埋鉆可以加大泥漿比重和控制鉆機(jī)擺動(dòng)對(duì)孔壁的擾動(dòng)；鉆錘被埋后可采用下口接有小口徑鋼管的泥漿管伸入孔中碴土面逐漸向下循環(huán)清理的方法，直至鉆錘面碴土全部清理完后慢慢提升鉆機(jī)。2.9進(jìn)尺緩慢或難以鉆進(jìn)原因分析：由于未有效控制行程、泥漿比重、根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況選型鉆機(jī)，在施工中會(huì)出現(xiàn)進(jìn)尺緩慢或難以鉆進(jìn)。預(yù)防和處理辦法：應(yīng)根據(jù)不同的地層地質(zhì)變化鉆機(jī)的行程，加大泥漿循環(huán)清碴的力度，

10、在確?？妆诎踩那闆r下減少泥漿的比重。對(duì)于個(gè)別巖石強(qiáng)度高而原先采用空心鉆、進(jìn)尺緩慢、機(jī)械損耗嚴(yán)重的應(yīng)立即回填后更換十字實(shí)心鉆。3水下混凝土灌注中出現(xiàn)問題及處理3.1沉碴厚度超標(biāo)原因分析：清孔用泥漿含砂率、膠體率、比重、粘度全部或部分超出規(guī)范要求時(shí)沉碴厚度將超標(biāo)。預(yù)防及處理措施：控制鉆進(jìn)中及清孔后泥漿比重、粘度、含沙率、膠體率等滿足規(guī)范要求，并進(jìn)行二次清孔。在灌注首封砼前必須先對(duì)孔內(nèi)沉碴進(jìn)行測(cè)量，如果沉碴厚度超出規(guī)范要求，應(yīng)重新清孔直至沉碴厚度符合要求時(shí)方可開始灌注。 3.2導(dǎo)管進(jìn)水（俗稱砼洗澡）原因分析：首封砼量不足，或雖然砼儲(chǔ)量已夠，但導(dǎo)管底口距孔底的間距太大，砼下落后導(dǎo)管無埋深，以至泥漿水

11、從導(dǎo)管底口進(jìn)入導(dǎo)管；導(dǎo)管提升過猛過高，或測(cè)繩測(cè)深出現(xiàn)差錯(cuò)，導(dǎo)管底口超出原砼面，底口涌入泥水；導(dǎo)管接頭不嚴(yán)，接頭間橡皮墊被導(dǎo)管高壓氣囊擠開或焊縫破裂，水從接頭或焊縫流入。預(yù)防措施：在砼灌注前應(yīng)根據(jù)灌注孔樁直徑、導(dǎo)管直徑及長度，計(jì)算首封砼的最少方量，加工不小于首封方量要求的料斗；每套新進(jìn)場(chǎng)導(dǎo)管，應(yīng)對(duì)導(dǎo)管進(jìn)行氣密性試驗(yàn)，合格后方可使用，每節(jié)導(dǎo)管在安裝時(shí)應(yīng)加橡皮圈防水；在砼灌注過程中應(yīng)隨時(shí)控制導(dǎo)管的埋深，應(yīng)采用測(cè)繩砼提升面結(jié)合孔內(nèi)已灌注砼方量反算砼提升面二者雙控的辦法提拔導(dǎo)管，當(dāng)二者基本一致時(shí)方可提拔導(dǎo)管，出入較大的要查明原因確保導(dǎo)管具有一定的埋深后再提拔導(dǎo)管。處理措施：3.2.1若是上述第一種原因引

12、起的，應(yīng)立即將導(dǎo)管提出，將散落在孔底的砼拌和物通過泥砂泵吸出或者用空氣吸泥機(jī)吸出，不得已時(shí)需將鋼筋籠提出采取復(fù)鉆清除，然后重新下放鋼筋骨架、導(dǎo)管并投入足夠儲(chǔ)量的首封砼，重新灌注。3.2.2若是上述第二種原因引起的，在確認(rèn)導(dǎo)管已拔出砼面后，應(yīng)立即將導(dǎo)管提出，及時(shí)拔出鋼筋籠。對(duì)于砼已經(jīng)初凝鋼筋籠無法拔出的，可采用潛水員潛水，將砼面以上的鋼筋水下切割提出，重新就位鉆機(jī)沖擊。出現(xiàn)這種情況應(yīng)及時(shí)果斷，爭取在砼達(dá)到很高的強(qiáng)度前處理完畢，將減少處理的費(fèi)用和時(shí)間。3.3堵管原因分析：在灌注過程中，砼在導(dǎo)管中下不去，稱為堵管。堵管有以下情況：初灌時(shí)隔水栓堵管；機(jī)械發(fā)生故障或其它原因使砼在導(dǎo)管內(nèi)停留時(shí)間過久，或灌

13、注時(shí)間持續(xù)過長，最初灌注的砼已經(jīng)初凝，增大了導(dǎo)管內(nèi)砼下落的阻力，砼堵在導(dǎo)管內(nèi)；混凝土和易性差、混凝土中含有大塊度骨料或受潮凝固的水泥塊、灌注混凝土沖擊力不足等原因?qū)е滤禄炷凉嘧⑦^程中無法繼續(xù)進(jìn)行。預(yù)防措施：在灌注前應(yīng)仔細(xì)檢修灌注機(jī)械，并準(zhǔn)備備用機(jī)械，發(fā)生故障時(shí)立即調(diào)換備用機(jī)械；同時(shí)采取措施，加快灌注速度，必要時(shí)，可在首批砼中摻入緩凝劑，以延緩砼的初凝時(shí)間。在砼灌注前，在導(dǎo)管進(jìn)料口處安裝過濾網(wǎng)片，以防止大卵石或未攪拌均勻的生料進(jìn)入導(dǎo)管。后場(chǎng)嚴(yán)把砼原材料質(zhì)量關(guān)，攪拌工藝到位。處理措施：3.3.1初灌時(shí)隔水栓堵管，在確認(rèn)未有砼進(jìn)入孔內(nèi)，可以將第一節(jié)導(dǎo)管連同料斗內(nèi)的砼提出孔外，進(jìn)行清理修整，然后重

14、新布裝導(dǎo)管料斗，重新灌注。3.3.2對(duì)于第二種當(dāng)灌注時(shí)間已久，孔內(nèi)首批砼已初凝，導(dǎo)管內(nèi)又堵塞有砼，此時(shí)應(yīng)將導(dǎo)管拔出，及時(shí)拔出鋼筋籠，重新安設(shè)鉆機(jī)鉆孔。3.3.3由于混凝土質(zhì)量造成的導(dǎo)管堵塞，可以少量（根據(jù)堵管前測(cè)量及計(jì)算的導(dǎo)管埋深結(jié)果,在保證導(dǎo)管最小安全埋深的要求下）提升導(dǎo)管而后快速下落的方法，以沖擊疏通導(dǎo)管的方法進(jìn)行處理。也可以采用較大容量的料斗注滿砼，利用其自重沖擊導(dǎo)管內(nèi)砼以達(dá)到疏通的目的。3.4埋管原因分析：導(dǎo)管無法拔出稱為埋管，主要是原因?qū)Ч苈袢腠胚^深，或?qū)Ч軆?nèi)外砼已初凝使導(dǎo)管與砼間摩阻力過大，或因提管過猛將導(dǎo)管拉斷。預(yù)防及處理措施：嚴(yán)格控制導(dǎo)管埋深，在導(dǎo)管上端安裝附著式振搗器，拔管前

15、或停灌時(shí)間較長時(shí)，均應(yīng)適當(dāng)振搗，使導(dǎo)管周圍的砼不致過早初凝。提拔導(dǎo)管時(shí)用力均勻，遇到阻力時(shí)可以適當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管。在灌注前需配備一定起重重量的起重機(jī)具。3.5鋼筋籠上浮原因分析：由于砼流動(dòng)性能差、初凝時(shí)間短、灌注砼速度過快、設(shè)計(jì)為半孔鋼筋籠等容易產(chǎn)生在灌注過程中鋼筋籠上浮。預(yù)防及處理措施：控制砼的流動(dòng)性；延長初凝時(shí)間；適當(dāng)減少鋼筋籠下端的箍筋數(shù)量，可以減少砼向上的頂托力；鋼筋籠上端焊固在護(hù)筒上，可以承受部分頂托力；在孔底設(shè)置直徑不小于主筋的12道加強(qiáng)環(huán)形筋，并以適當(dāng)數(shù)量的牽引筋牢固地焊接于鋼筋籠底部；灌注時(shí)特別是半孔鋼筋籠時(shí)控制灌注速度。3.6斷樁原因分析：由于灌注中提升導(dǎo)管失誤、混凝土供應(yīng)中斷（下

16、雨、停電、機(jī)械故障、砼供應(yīng)不及時(shí)等）或?qū)Ч苈┧仍驅(qū)е聦?dǎo)管中已灌注的混凝土與導(dǎo)管的混凝土隔斷，無法繼續(xù)灌注的現(xiàn)象通稱為斷樁。在灌注過程中認(rèn)定發(fā)生斷樁事故后，應(yīng)立即停止砼的灌注，盡快提拔導(dǎo)管和鋼筋籠，盡量將損失降到最小。4成樁后的質(zhì)量缺陷處理 4.1混凝土灌注終孔收方時(shí)控制失誤而導(dǎo)致未灌注至設(shè)計(jì)標(biāo)高以上或由于砼裹漿導(dǎo)致設(shè)計(jì)樁頂標(biāo)高及以下砼松散，而需將樁頂松散砼鑿除后樁長小于設(shè)計(jì)要求：基坑開挖后進(jìn)行鉆孔樁的接長。接長施工前，先清理干凈樁頂浮碴和松散混凝土，后鑿除至全斷面露出新鮮骨料為準(zhǔn)，將頂面鑿修平整。灌注接樁前應(yīng)將混凝土表面雜物及積水清理干凈，采用高一等級(jí)標(biāo)號(hào)的砼灌注至設(shè)計(jì)位置。由于樁頂處受力很大，在樁基灌注砼收方時(shí)盡量確保超設(shè)計(jì)灌注一定高度的砼，以免在樁頂處需接樁處理。 4.2由于灌注過程中，發(fā)生的孔壁局部坍塌的雜物等侵入混凝土、混凝土和易性差等因素在樁體形成夾層導(dǎo)致鉆孔樁混凝土不連續(xù)。對(duì)于此類問題，當(dāng)樁基直徑較大（大于等于3.0m），可采用樁底部壓漿或者高壓注漿方法處理。鉆孔時(shí)必須確保