钻孔灌注桩施工常见事故的预防及处理

包伟华

（浙江鼎鑫路桥养护工程有限公司，浙江 台州 318000）

在我国目前的结构工程施工中，钻孔灌注桩基础的使用日益广泛，特别是在桥梁施工中，钻孔灌注桩日益成为大型桥梁基础的主要形式。钻孔灌注桩数量越来越多，桩身越来越长，桩径也越来越大，特别是特大型桥梁深水中的百米深桩也不再罕见。在此形势下，钻身质量直接关系到整个工程的质量，还成为制约工程进度的关键因素之一，对工程成败具有重要的意义。

1 钻孔事故的预防及处理

1.1 坍孔

实际施工中采用的各类钻孔方法都可能导致坍孔事故的发生，其外在表现为孔内的水位出现大幅度下降现象，有十分细密的水泡从孔口位置处冒出，钻机的负荷和出渣量突然显著增加。

1.1.1 坍孔事故出现的原因分析

①当泥浆相关的性能参数无法满足设计要求或是其比重不足时，孔壁位置处泥皮的坚硬程度就会不足。②掏渣作业完成后如果没有及时补充泥浆或者水，或是钻孔操作时不规范，孔内一旦流失大量的水便会降低孔内的水头高度。③护筒的埋置深度不足，当有部分水从孔口位置处流出，其周围地面会被流出的水浸软，或是钻机的安装位置不正确，都可能导致孔口坍塌的问题出现。④钻孔时选择的砂层强度不足，未严格控制进尺速度。⑤使用掏渣筒或是冲击锥时操作不规范，对孔壁产生了一定冲击，或是处理孔内石头时未能准确控制爆破作业，振动太大。⑥施工人员未严格控制水头，一旦有水分渗透到护筒底部便会形成反空孔。⑦进行清孔作业时未严格把控泥浆的各项参数指标，作业完成后未进行及时补水处理，地下水位偏高，而孔内水位偏低，没有严格按照规范进行清孔作业，清孔作业完成后停留了太长时间等。⑧钢筋骨架的吊入过程不规范，对孔壁产生了一定撞击。

1.1.2 坍孔事故的预防及处理对策

①无论是在流砂中还是在松散的粉砂中进行钻孔作业，施工人员都应严格把控进尺的速度，并确保泥浆的胶体率、黏度和比重等各项参数都符合相关的规范要求。②施工中经常会遇到水位突然有较大变化的区域，此时应将护筒高度提升并增加水头，同时采用连通管，充分保证水头的稳定性。③当已经发生了塌孔事故后，应指派专人立即将护筒拆除并进行深埋处理，将其夯实后再次进行钻孔作业。④施工单位面对塌孔事故应沉着应对，查明事故的具体位置，保证填土混合物在事故发生位置处以上2 m左右，如果事故更为严重，则应用砾石、砂砾土或是掺入了水泥砂浆的黏质土填满钻孔位置处，等待一段时间后再重新钻孔。⑤清孔作业过程中，施工单位应指派专人根据施工进度进行补水处理，保证孔内的水头高度符合施工要求。将吸泥机放在正确位置，保证孔壁不受撞击。严格控制施工中的风压，其最大压力不应超过水柱压力的1.5倍。

1.2 钻孔偏斜问题

施工中可以采用多种钻孔方法，但如果操作有不规范或是不正确，每一种方法都可能导致钻孔偏斜问题的发生。

1.2.1 钻孔偏斜问题的产生原因

①钻孔作业中遇到了重量较大的探头石或是孤石。②有些软硬地层的相交位置是有着一定倾斜度的，钻孔作业时没有考虑到这一因素。砂卵石层中粒径尺寸差异过大，影响了钻头的受力情况。③进行扩孔处理时的操作不正确。④安装钻机底座时有一定倾斜度，易出现不均匀沉降的现象。⑤钻孔作业时操作不够规范，如接头不准确，钻杆不竖直等。

1.2.2 钻孔偏斜问题的预防及处理对策

①严格按照操作规范安装钻机，并定期校正钻机的位置。②钻孔过程中如果钻杆有着较大的摆动幅度，那么就应在钻架上安装一个导向架，确保钻杆上的水笼头沿着正确的方向钻入。③应有专业人员逐个检查钻杆和接头的使用状态，发现其位置不正确或是有弯曲情况时，应立即进行调整。④钻孔作业发生在软硬地层的交界位置时，应匀速、缓慢地钻进，根据相应的操作方法检查钻孔的方法，发现偏斜问题后应在其位置处多次进行扫孔，将钻孔校直。问题较为严重时可在偏斜位置填充砂黏土，在其具备良好的密实度后再继续作业。

1.3 糊钻与埋锥

糊钻与埋锥这2大问题通常发生在正反循环回钻进和冲击锥钻进的情况下，如果回进速度较快、泥浆过粘、密度过大、钻杆内径偏小或是出现了出浆口堵塞的情况，糊钻便会发生。因此，施工中应采取有针对性的预防措施。开始施工作业前应严格把控泥浆的各项性能，选择性能优异且尺寸合适的设备，控制进尺的速度。如果已经出现了糊钻问题，应从孔口位置处将钻锥提出，将其内部清除干净并控制泥浆的实际稠度，将适量的砂石回填到黏土层上。

冲击钻锥糊钻时，应减小冲程，降低泥浆相对密度和黏度，并在黏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的泥砂，提出钻锥。

1.4 扩孔和缩孔的问题

当钻杆的摆动幅度过大或是孔壁出现了小规模的坍塌问题后，扩孔问题便会随之发生。如果扩孔只是因为内部局部发生坍塌而导致的，钻孔可继续进行并满足深度要求，此时只需要增加混凝土的灌注量，其他可不作处理。如果扩孔问题已导致钻进作业无法继续进行，应按照上述介绍的坍孔事故处理对策进行。

通常有2种原因会导致缩孔问题的发生，一是钻锥的磨损程度较大，须对其及时处理，采用这一设备钻出的孔的桩径就要稍小一些；二是作业地段中存在着泥质页岩或软塑土，受到水因素的影响后发生膨胀现象，孔径随之降低。因此，应有针对性地扩大孔径，建议反复扫孔。

2 灌注事故的预防及处理

2.1 导管进水问题

导管进水问题通常可以分为2种情况，即初期导管进水与中期导管进水。前者出现的原因为施工初期储备的混凝土量不足，无法控制孔底与导管口之间的距离，混凝土不断下落过程中就无法将导管底口埋深，此时便会有泥水进入。遇到初期导管进水问题后应将导管立即提出，使用相应的吸泥设备将底部的混凝土拌合物清除干净。查找进水的原因并优化施工工艺流程，首批混凝土的量应备足并再次下管开始灌注作业；而后者出现的原因则主要有焊接时出现破裂情况、橡皮垫被挤开、导管接头密封性差、导管提升力度过大、导管底部进入泥水和水从焊缝中进入等。出现中期导管进水问题后应具体问题具体分析，通常都是重新下管并再次开始灌注作业。灌注作业开始采用抽水和吸泥等设备将导管中的杂物清理干净，导管在混凝土中的深度约为2.5 m，确保导管中没有任何水分后再次开始混凝土的灌注施工。

2.2 卡管问题

在混凝土的灌注施工中，如果混凝土卡在导管中下不去就说明出现了卡管问题。导致这一问题出现的原因通常都是起到隔水作用的硬柱塞或硬球栓性能不达标。发生卡管问题后可采用在钻杆上加上重物冲击管内混凝土或将导管提起并猛烈下落振捣等方法，如果还不见效果应立即将导管提出并取出障碍物，选择其他性能更优质的隔水设备再次开始灌注作业。

而混凝土自身因素也容易导致卡管问题的出现，如拌和不均匀、流动性较差、运输时出现离析现象、雨水天气运输时忘记盖上遮挡物、导管接缝位置的密封性能差和冬季温度过低混合料中掺有砂冻块等，多次冲击混凝土混合料中的水泥浆后粗骨料大量集中便会堵塞导管。处理时，应采用长杆、吊绳等有效设备对导管中的混凝土进行冲捣或抖动，保证导管有适宜的埋深位置后将其提升并适当增加压力，利用重力的作用将导管中的混凝土冲开。

施工中应采取有效对策预防卡管问题的发生，施工准备阶段应详细检查各类机械设备的使用性能，出现问题后应立即采用其他设备进行替换，提升混凝土的灌注速度，将适量的缓凝剂掺入到首批混凝土中，有效延长其初凝时间。

2.3 灌注坍孔问题

在灌注作业的施工中如果出现孔护筒内的泥浆或是水出现水位显著上升的现象，短时间后突然下降并冒出气泡，很大可能就出现了灌注坍孔问题，验证时应使用测锤测得其深度并与之前值对比，如果数值存在差异就可确定是坍孔。导致这一问题出现的原因有泥浆的黏度和密度不符合要求、现场周围有其他机械设备振动、水下水压过大、护筒底脚有漏水情况及潮湿区域水头不足等。

应在查明其原因后采取有针对性的处理对策，如果问题不严重或是没有扩大趋势，应采用吸泥设备将孔内的泥土清理干净并继续灌注。如果问题没有得到有效控制或是坍孔的深度过深，应立即拔出导管并保持孔位，回填时选择砂砾土或是黏土，采取断桩的补强措施。

2.4 埋管问题

灌注作业施工中，埋管问题实际上就是无法拔出导管，导致这一问题出现的原因可能是多方面的，如混凝土与导管之间的摩擦力突然增加、导管提起时用力过大或在混凝土中的埋入深度过大等。

为有效预防埋管问题的出现，施工人员应严格控制埋管的深度，采用吊绳经常抖动一下导管，避免其出现初凝情况，控制灌注速度并检查所安装的接头螺栓是否稳定，以合适的力度将导管提起。遇到埋管问题后，可先用吊车等设备试着将导管拔出，如果桩孔的尺寸太大且混凝土还未达到初凝状态，应再下一根导管，采用漏水事故的处理对策。如果已达到初凝状态，则采用断桩事故的处理对策。

2.5 卡导管问题

很多因素都可能导致卡导管问题的出现，如导管自身存在着弯曲情况，那么其就很容易卡在箍筋上。为避免这一问题的出现，施工时应严格遵循相应的操作流程，将导管接直。遇到卡导管问题后，如果其仍然能够活动，应先试着将其转动一定角度再看能否提起，如果仍无法提起导管，则应用力下压后再多次转动，直到能够提升起来。

2.6 灌短桩头问题

灌注作业即将完成时浆渣会有很大稠度，由于测深锤重量因素的影响，即使采用测深锤也无法准确判断浆渣的具体情况，测量数据缺乏准确性，灌注质量大打折扣，并易出现灌短桩头的问题。为预防灌短桩头问题的出现，可采用加大测深锤重量方法或是在灌注作业即将完成时降低泥浆稠度的方法，即在浆液中加入适量清水，同时将其中的一部分沉淀土掏出。出现灌短桩头问题时应具体情况具体分析，如果短桩的长度较短，应将其挖开并将有杂质的桩头部分凿除干净，之后扣上圆柱模并重新进行浇筑作业；如果短桩长度较长，则先接长护筒并将其中的废渣和水分清除干净，之后同样再次进行浇筑作业。

3 缺陷桩的形成原因及处理措施

3.1 断桩的原因分析

对混凝土进行灌注作业时，如果未能准确测量已经灌注完成的混凝土表面标高，就会影响其埋深的准确性，一旦出现拔脱提漏情况便会导致夹层断桩问题的发生。在实际测量混凝土的表面高度时就应严格遵守施工中的规范要求并采用专业设备，测量完成再次进行核查以提升其准确性。埋深是灌注作业中衡量导管位置的一个关键参数，施工中应对其严格把控。如果埋深过大并且长时间地进行灌注作业，那么便会大大降低混凝土的流动性，导管臂与混凝土之间的摩擦力越来越大，导管提升时稍有不慎便会破裂，从而出现断桩的现象。而施工中人为操作的准确性也是重要的影响因素，如埋深值计算不准确、孔深测量不准确、人为操作存在偏差和失误等，导管一旦离开混凝土表面就会出现断桩问题。

导致断桩问题出现的另一个原因便是卡管现象，施工中有些操作人员的责任心不强，且未严格按照参数指标进行配料，那么就无法保证混凝土混合料的配合比，坍落度产生较大波动，一旦这一数值较大就会出现离析现象，粗骨料大量聚集便会堵塞导管。而这一数值较小时便无法保证其初凝时间，混凝土下落阻力不断增加也会堵塞导管，加大了断桩问题的出现概率，因此应严格控制混凝土的灌注时间和配合比。而在浇筑过程中，如果钢筋笼骨架没有固定，孔深并且钢筋笼长度长，在浇筑过程中也有可能使导管挂住钢筋骨架，导致浇筑过程中断或者强拉导管使导管破裂，所以为避免此类事故发生，在下放钢筋笼时必须按要求在钢筋笼外侧绑扎好混凝土垫块，钢筋笼位置要摆放准确并固定。

还应重点预防坍塌问题的发生。一些建设项目施工现场的地质条件不佳，而施工单位又没有重视这一问题，甚至有些单位直接将项目转包出去，实际的施工企业缺乏实际经验并且技术方法缺乏先进性，灌注作业时产生了较为严重的井壁坍塌问题并伴随着流砂的出现，导致了类泥沙性断桩问题的发生。作为一类较为严重的质量事故，发生这一问题有着较大的处理难度，对项目的施工效率和工期进度都会产生严重影响。而施工中出现停电、断电、设备运行故障或是导管漏水等问题时会导致施工中断并可能导致断桩的问题出现，那么施工单位就必须做好灌注作业开始前的各项准备，从源头上保证桩基的整体质量。

3.2 断桩处理的几种方法

发生断桩事故后应立即采取处理措施，一定要选用对施工现场和单位影响最小的处理措施，结合过往的施工经验及现场的具体情况，选择最具性价比的处理方法。

应先将孔内的混凝土清除干净，明确断桩的出现位置，使用钻具将该位置处的混凝土振捣搅动，将骨料和砂浆分离开来，并使用砂石泵等设备抽出混凝土中存在的散渣，一直到孔底部位置处。当孔内的钢筋笼仍然能够被提起并且混凝土还未终凝时建议采用这种处理方法。

也可以采用串接法。如果钢筋笼被埋住且无法提起或是浇筑作业已经完成一段时间后，应在考虑到设计单位、建设单位和监理单位等各方意见后选用这种方法，即在确定断桩位置的基础上采用尺寸稍小一些的钻头进行到混凝土界面2 m范围内，采用正反方向循环交替的方法将内部的钻渣和浮浆清理干净，之后选用长度为3 m左右的钢筋笼放到孔底部并再次灌注。其对桩的作用等同于上部混凝土插入下部混凝土内的一个楔头。

开挖接桩法。若断桩的位置离地面较浅，且地下水位埋深较深，则可采用开挖至断桩的位置，将桩表面的浮浆清除至纯混凝土面，同时将混凝土面凿毛，然后架立钢护筒（相当于定型钢模），在此处浇筑混凝土。此方法施工过程中必须注意安全，应该在加固钢护筒后才可以抽出孔内泥浆并清除混凝土至断桩处，防止坍孔造成安全事故。

高压注浆法。主要针对孔底沉渣超标和桩身夹有松散软弱层造成的2种断桩现象，方法是采用xY-100地质钻机或类似地质钻机，在桩顶钻1～3个直径约100 n的孔，钻至要处理的位置并钻穿软弱层，然后采用高压注入水泥浆，其目的是使桩端沉渣或软弱松散体重新胶结、挤密，使裂隙孔隙为水泥浆所充填，从而有效提高其刚度和强度。注意处理后留下的注浆孔要注入砂浆封孔。

过去总认为导管底口离开水下混凝土面即视为断桩，实际上这种观点不一定正确，因为导管底口已被堵塞时，即使离开水下混凝土面，又重新插入混凝土内不能视为断桩，简单地说这一过程相当于给混凝土内插入一个楔子，对混凝土的状态没有任何改变。即当下料导管在水下离开水下混凝土面时，在极短的时间内把导管底口用混凝土块或钢板封闭严实后立即插入混凝土内继续灌注混凝土，即可避免一场严重的断桩事故。

4 结束语

综上所述，钻孔灌注桩施工常见事故的预防处理主要从2个方面考虑：一是钻孔事故的预防及处理，主要对钻孔过程中的事故进行预防及处理；二是灌注事故的预防及处理，主要对灌注过程中的事故进行预防及处理；最后介绍了几种缺陷桩的形成与处治。施工过程中，在出现事故时应及时、冷静及正确地针对不同的事故情况，选择正确的事故处理方案，这样可以有效地避免或者减少损失，保证钻孔灌注桩的施工质量，同时运用科学合理的施工工艺，认真负责地按规范施工，对保证钻孔灌注桩工程的质量极为重要。