冲孔灌注桩施工事故的防护措施.docx

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冲孔灌注桩施工事故的防护措施

安全管理文书

冲（钻）孔灌注桩施工事故的防护措施

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冲（钻）孔灌注桩施工事故的防护措施

在冲（钻）孔灌注桩施工过程中，由于主观、客观等多方面的原因，往往会发生如坍孔、断桩等常见事故，有时甚至是不可避免的。

作为工程技术人员，如何尽可能地预防、减少事故的发生以及一旦发生事故后，怎样迅速、准确地分析、判断事故形成的原因，然后在认真分析地质报告和现场施工条件后，采取相应的既安全经济、又快速的处理方法是十分重要的。

笔者总结了大量工地处理冲（钻）孔灌注桩施工常见事故的实际经验,并参考有关文献及规范，归纳出如下几点，供同行们参考。

1坍孔

1.1孔口附近产生坍孔

主要表现是：

护筒（钻杆）倾斜、护筒下沉明显；钻头吊绳偏离孔位中心；孔内水位骤然下降并冒密集的小气泡等。

坍孔的主要原因是：

护筒埋

置深度不够或护筒周围回填的粘土分层夯实不够；孔口附近地面受水浸湿泡软（如泥浆沉淀池距孔口过近）;孔内水头压力不足；向孔内补水时水流对孔壁有冲刷；开始冲孔进尺过快；吊绳放松过长致使钻头撞击护筒或孔壁；泥浆稠度不够等。

处理措施:

如护筒下沉过多或倾斜，应及时扶正护筒，或者将护筒四周回填土清除，摆正护筒,用粘土分层回填夯实。

严重时应挖出护筒，重新按要求埋置后再冲孔；在护筒底脚以下2—4m范围内属河床表层，通常比较松散,所以开始冲孔时应采用粘土加砾石的稠泥浆小冲程，防止钻头撞击护筒；补

水管应置于护筒中部，防止冲刷孔壁；保持孔内有足够的水头压力（孔内水位比孔外地下水位高出2m以上）；在砂夹卵石及砂层中开孔时，按1:

1投入粘土和小片石，遇有软土层时，按2:

1或3:

1投入粘土和小片

石，采用小冲程、高频率反复冲砸到护筒脚下1—1.5m处停下，回填到护筒底脚以上1.0m,再继续冲击，使孔壁坚实，不坍不漏。

一旦判明发生了坍孔,如情况不严重时，可按1:

1投入粘土和小砾石，回填至坍孔位置以上（或护筒底脚以上）1.0m,并加大泥浆比重继续冲击；如情况严重时，应将钻孔全部用砂夹粘土或小砾石夹粘土（1:

1）回填,经3—5天密实后，再重新冲（钻）孔。

1.2孔内深部发生坍孔

主要表现是：

孔内水位骤然下降并冒密集的气泡；冲击机或卷扬机负荷明显增加甚至钻头运转不起来；长时间冲击进尺很小等（用测绳测得的孔深与理论计算值差距较大）。

深部坍孔的主要原因是：

孔内水位高度不够，没有足够的水头压力（往往由掏渣后未及时补水或泥浆所致）；泥浆稠度不够；冲孔通过取土层有潜流或流速较大。

产生对流，加之补水不及时；钻头或掏渣筒吊绳放松过长致使其撞击孔壁；此外,在松软砂层中进尺太快（采用大冲程）等。

防止措施:

冲孔过程中应始终注意保持孔内泥浆有一定的稠度；松散粉砂或流砂中冲进时应多加粘土与砾石，或者风化片石等，将松软土层挤紧，同时加大泥浆稠度；保证孔内有足够的水头压力（水头高于孔外2m左右）；控制进尺；放松卷扬机或冲击机不宜过多。

一旦判明发生了坍孔，当孔内坍塌不严重时，可回填至坍塌位置以上12m,并加大泥

浆比重继续冲进。

较严重的坍孔，应将钻孔全部用砂夹粘土或小砾石、小片石夹粘土回填，经一星期左右沉淀密实后，校正护筒位置无误后再重新冲孔。

2埋钻、卡钻、掉钻

主要表现是：

钻头提不上来或掉入孔中。

产生原因是：

埋钻:

通常是由于较大的坍孔或钻头冲入软弱土层中太深所致；冲击进入粘土层时，因土层本身可以造浆，应采取小冲程、快速、勤掏泥的办法逐渐降低泥浆稠度，否则会因泥浆过稠而造成埋钻。

卡钻:

一般是由于冲击进入风化岩层或岩层中，采用较大的冲程冲击,当钻头吊绳放的太松，致使钻头下落后倾斜，顶住孔壁或冲击进入夹层的岩层中，造成卡钻；孔内有探头石未凿除或有大块孤石坍落、孔口有杂物下坠等。

掉钻：

发生埋钻或卡钻时强行上提钻头，或者是由于缺乏检查，吊环、吊绳断裂;（吊绳自然磨损检查时未发现，特别是扒杆顶端及连接处磨损或拧断）;冲击锥的转动套断裂；吊绳放松过少而形成“打空锤”时使吊绳因受荷过大而断裂；钻杆与钻头松脱等。

防治措施：

无论发生埋钻或卡钻，都不得强行上提钻头，以免造成吊绳断裂或坍孔。

如埋钻不太深，可用套绳、打捞钩具勾住钻头，并与吊绳共同受力将其提上来；如埋的较深，打捞钩具往往难以勾住，即使勾住时也可能提不上来。

则应采用空气吸泥机或空气压缩机吹开埋钻的泥砂，再提出钻头。

判明是卡钻时，可先用打捞钩具勾住钻头，同时给吊绳施加横向力晃动钻头,待钻头松动后再将其提出；如仍不能提出，则改用小钻头冲击障碍物,将其打碎或压进孔壁。

也可直接冲击原钻头，使其松动后吊起。

一旦发生掉钻，应及时打捞。

间隔时间愈长，钻头会埋得愈深，与周围泥砂锈蚀也愈死。

当使用打捞工具无济于事时，比较有效的方法是采用空气吸泥机或空气压缩机吹开埋钻泥砂，然后再行打捞。

3缩孔、弯孔、

斜孔

主要表现是：

吊绳偏离护筒中心；钻头上提困难（机器载荷明显增加）;清孔后放入钢筋笼时下不去或倾斜等。

产生原因是：

护筒以下有较厚的淤泥质亚粘土、亚沙土夹层，而孔口地面又堆有较大的荷载（如震动较大的施工机具、建筑材料等）往往会造成缩孔;开始冲击时地层较松软，如果采用冲程较大、吊绳放得较松，往往会造成斜孔；钻锥在冲击时转动套不够灵活、或因泥浆太稠而影响钻锥钻转动,会形成缩孔和梅花孔；孔内有探头石或障碍物，使钻头受力不均,也会造成弯、斜孔；钻入呈倾斜状态的硬土层、风化岩层；钻孔通过溶洞、孤石等；钻架下的地基产生不均匀沉降，使钻架倾斜,也会导致产生弯、斜孔。

防治措施：

在冲孔过程中，如出现上述产生缩、弯、斜孔的迹象，可用自制检孔器吊入孔内检测。

检孔器应按照桩内设计钢筋笼的直径焊制。

为使检孔器较轻便,可先只焊4根主筋,且每隔2米焊一根加劲箍筋环，长度采用5m左右（约为4—6倍钢筋笼的直径）,当检孔器不能下沉到已钻的深度或检孔器倒向一侧孔壁时，则可判明发生了缩孔、弯孔或斜孔。

如探明已发生了缩、弯、斜孔，应采用小片石、碎石回填至发生

偏斜处以上1m左右，重新修孔、冲孔。

（采用小冲程、高频率修孔）不严重时,可以调整钻机或扒杆位置继续冲孔。

严重时，应全部用小片石、碎石回填该孔位，重钻修孔，必要时应反复修几次。

待孔全部冲完后，检孔器再按设计钢筋笼的主筋及箍筋数量补齐，作为桩中钢筋笼使用之。

4桩中出现夹泥层、断桩

我们都知道,在桩孔中灌注水下混凝土，通常都是采用储料漏斗和导管完成的。

形成桩中夹泥层乃至断桩的情况一般有如下一些时机：

4.1由于计算失误而使第一斗混凝土灌下（工地上称为“撒鹰”）后,未能封住导管下口，或混凝土面高于导管下口面不多（小于1m）,在水压力作用下使导管内返水，不得不二次“撒鹰”时，使两次灌注的混凝土之间出现夹泥层；

4.2在灌注水下混凝土的过程中，导管焊缝或其接头漏水；导管提升过多（孔内产生了小规模的坍孔而未发现、计算失误等）使其下口拔离孔中的混凝土表面，都会造成导管返水而形成夹泥层；

4.3当一个桩孔由于停电、机器故障等原因未能保证混凝土的连续浇注时,两次浇注间隔时间较长，孔中混凝土表面已初凝，从而使桩身在该处产生夹泥层甚至断桩。

对于上述事故，如果施工人员能够严格按照操作规程施工，不马虎大意，实际上是完全可以避免的。

如一旦发生了这类事故,处理措施有：

4.4若是上述第一种原因，应马上拔出导管，将孔底的混凝土拌合物用吸泥机或抓斗清除，然后重新下管灌注；若是第二种原因，应视具体情况拔换原管，或用原管插入混凝土中继续灌注。

但灌注前应将导管内的水和沉淀泥吸出。

如这二种原因处理不及时，使孔内混凝土已凝固，这就形成了断桩。

对于断桩事故的处理，首先应认真分析、研究,查明事故形成的原因及断桩部位的标高，然后在充分分析地质报告和现场施工条件后，选择一种施工上安全可靠、费用上经济合理、技术上简单可行的处理方法进行处理。

目前，断桩事故处理的几种常用的方法有：

重新成孔法、沉入钢护筒法、下沉井法、人工挖孔法等。

441重新成孔法：

利用冲击钻，待已浇注混凝土有一定强度后，先回填片石及膨润土，再将已浇注的混凝土全部冲掉；在冲进过程中，用掏渣筒掏渣,并用磁铁将冲断的钢筋打捞出来。

冲进深度比断桩部位超过20—30cm,然后按规范要求进行清孔，重新安放钢筋笼后，浇注水下混凝土。

（为了提高冲击效率，可以在已灌注的混凝土中钻眼，采用定向爆破法将混凝土炸碎，然后再进行冲击，可大大提高冲击效率。

不过，此法施工难度亦较大）

重新成孔法的特点是：

优点:

不需要复杂的施工机械,（只用常规施工机械如冲击钻、掏渣筒等）施工工艺简单，安全,施工质量易于保证。

缺点:

由于桩孔中已放入了钢筋笼，加之水下混凝土结硬后强度很高,往往使冲击效果很差。

同时，由于钢筋笼的影响，甚至还会引起卡钻、掉钻、坍孔等并发事故。

特别是当断桩部位较高时，冲掉一个断桩往往费工、费时，不但增加工程费用，甚至还会延长工期，造成工程损失。

适用范围:

断桩部位发生在深部，浇注数量较小；或桩底部分无钢筋笼时;桩位处地质条件较好。

（如硬粘性土、砂砾、角砾、强风化岩层等）

4.4.2沉入钢护筒法：

根据断桩部位发生深度，采用厚10mn钢板卷制一个直径与桩成孔直径相同，长度比断桩部位（即已浇混凝土表面）标高低0.5m—1m（地下水十分发育处应采用下限值,可防止反水）的钢护筒,用振动锤将钢护筒沉至已浇混凝土表面以下0.5m—1m处,清除孔内土体和泥浆后,排干孔内积水（如反水则进行封底处理）,凿除顶面浮浆及松散混凝土,并将钢筋清洗干净，刷除表面锈饰后，继续浇注混凝土接桩。

沉入钢护筒法的特点是：

优点:

此法为处理断桩事故最常规的方法之一，施工工艺成熟，安全

可靠,施工质量完全可以保证；且不受地质和水文条件的限制；钢筋笼不会受到破坏，可继续利用。

缺点：

所需施工机具复杂，如大型卷扳机、大吨位吊机、振动沉桩锤等。

这对于一般结构简单的桥梁施工工地来说，很难具备这些机具，从远处调运或租用，经济上和工期上均不一定是最佳选择。

因此采用此法是有一定难度的。

适用范围:

断桩部位（即钢护筒长度）一般不超过20m,不受地质和水文条件的限制。

443下沉井法:

将断桩孔位再回填至地面，并进行必要的处理后（如平整孔口地面、夯实、铺20cm-30cm沙砾垫层）先预制好第一节沉井（沉井中心即桩位中心），一般一节长度为2n—3m,沉井内径比桩成孔直径大10cm,且上口内径比下口内径小10cm（便于接筑下一节沉井时支撑模板）,井壁厚度8cm-15cm,待第一节沉井强度达到70%以上时,即可挖土下沉。

下沉到距地面0.5m时，停止挖土,再接筑下一节沉井，直至断桩部位。

待沉井下沉稳定后，如涌水则进行封底处理。

然后清除断桩部位的泥土,凿除浮浆层及松散混凝土，再按接桩工艺进行预埋锚固钢筋。

灌注混凝土时，因距地面较深，为确保灌注混凝土质量和安全，应采用水下混凝土灌注方法：

即先在孔内灌注1.5m左右混凝土（无水灌注）,并使导管埋入混凝土0.5—1.0m,振捣密实后再灌清水，然后按水下混凝土进行浇注。

下沉井法的特点是：

优点:

不需要复杂的施工机械，施工工艺简单易行，安全,施工质量易于保证,钢筋笼不会受到破坏，可继续利用。

并经工程实例比较，该法比重新成孔法经济，比人工挖孔法安全。

缺点：

沉井节间连接、沉井与已浇注混凝土之间接缝处理技术要求高;要求施工人员有一定的沉井施工经验；工期较长。

适用范围:

要求断桩部位位于较好的地质层，如强风化岩层，碎、砾、卵石层等，以利于沉井与该层面的连接；地下无涌水或涌水量较小。

444人工挖孔法:

先将断桩孔位回填至地面（为有利于快速沉淀及挖孔,应回填中、粗砂砾土、碎、卵石土等）,经24小时沉淀密实后，再进行人工挖孔。

挖回填土一米，割除钢筋笼一米，做一米护壁（地质条件较好时,用喷射混凝土护壁法，该法施工速度快，工艺简单；地质条件不好时,用钢模板浇注混凝土梯套法，该法施工工艺也简单易行，但施工速度较慢,必须使所浇注混凝土梯套强度达到70%以上时,才能挖孔并浇注下节梯套混凝土）。

依次直至断桩部位处，凿除浮浆层及松散混凝土，并将已浇注混凝土中的钢筋笼凿出2m,然后下钢筋笼与原有钢筋笼焊接（注意同一断面上接头数量不超过钢筋根数的20%）;然后用导管浇注清水混凝土。

或者凿除浮浆层及松散混凝土后，在孔位中部再钻一个较小直径的孔,插入一个与小孔直径相适应的小直径钢筋笼，浇注混凝土并振捣密实后再灌水，用导管浇注清水混凝土。

人工挖孔法的特点是：

优点:

不需要复杂的施工机械，施工工艺简单、灵活、经济，施工质量易于保证；经工程实例比较，该法是以上所述四种方法中最为经济的。

缺点:

由于大部分工作都需要工人井下作业，施工时安全隐患较多；工期较长。

原有断桩部位以上的钢筋笼被完全破坏，不能利用。

适用范围:

断桩部位距地面10m以内,且地质情况较好；地下无涌水或涌水量较小。

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