论文2 钻孔灌注桩施工中常见问题及处理措施.docx
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论文2钻孔灌注桩施工中常见问题及处理措施
钻孔灌注桩施工过程常见问题及处理措施
姓名:
孙宏博
2013年5月1日
钻孔灌注桩施工过程常见问题及处理措施
孙宏博
（中交一航局第二工程有限公司，山东青岛266000）
摘要：
本文根据笔者经历的几个项目，结合资料，总结了钻孔灌注桩比较常见的一些问题以及针对这些问题的事前预防措施和事后补救措施。
以预防为主，尽量减少问题的发生可能性，不仅有利于质量控制，也有利于工期、成本的控制。
而提前做好的补救预案，也可以在问题出现的第一时间使用，将损失降低到最小。
关键词：
钻孔灌注桩；塌孔；缩颈；掉锤头；卡锤；梅花桩
Commonproblemandprocessingmeasuresofcast-in-situboredpile
SunHongbo
（NO.2EngineeringCompanyLtd.ofCCCCFirstHarborEngineeringCompanyLtd.ShandongQingdao266000）
Abstract:
Inlinewithseveralprojectsheparticipatedinandcombinedwiththerelativedata,thewritersummarizessomeproblemsfrequentlyoccurredduringthecast-in-situboredpileconstructionaswellastheprecautionarymeasuresandafterwardsremedialmeasures.Intheprincipalofpreventionfirst,itstateshowtoreducetheriskofproblemstothegreatestextent,whichisnotonlyinfavoroftheprojectqualitybutalsothecontrolofdurationandcost.Furthermore,theemergencyremedialmeasuresplanpreparedinadvancewillbeadoptedatthefirsttimewhenproblemsoccurredandbegreatuseofminimizingthedamage.
Keywords：
cast-in-situboredpile；holecollapse；neckingdown；drophammer；getstuck；quincuncialpiles
0引言
钻孔灌注桩作为常规工艺已有多年历史，工艺非常成熟，适应范围非常广泛，因此常常现于设计图纸。
而地质情况的千差万别，工人素质的高低不等，又会使此工艺问题频现。
以桥梁工程为例，桩基工程量往往能占到总工程量的30%-50%，做好桩基，是一个项目成功的基础。
1常见问题
塌孔、缩颈、黏锤、孔位偏斜、梅花桩、掉锤头、卡锤、卡管、浮笼等。
2预防措施及补救措施
2.1塌孔
塌孔有两种情况，一种是护筒周围塌孔，一种是桩较深处塌孔。
护筒周围的塌孔现象主要是因为护筒周围土层不密实，周围土质是易坍塌土质，护筒附近有重物突然下压。
比如汽车吊某个支腿支在了孔位附近，不但会造成塌孔，还会对起重作业造成巨大的安全隐患。
较深处的塌孔主要原因是泥浆比重较小，在土质松散地层也时有发生。
预防措施：
在埋设护筒前对孔壁土体做详细观察，如果是沙性土、卵石土等容易坍塌的土质，则应加长护筒，一般情况下钻孔灌注桩的护筒高度为1.5m，此时加长护筒至3m可增大护筒外壁与土体的摩擦受力面积，使更多的易坍塌土能以护筒外壁为支撑而达到受力平衡。
护筒的埋设需要配有较小挖斗的挖机开挖，以免开挖基坑过大，护筒外围回填不密实而塌孔。
但开挖的基坑与护筒之间的空隙是不可避免的，此时需要往空隙内回填黄土，并层层夯实，黄土的粘结力较大，可以有效的粘结护筒外壁与原始土体成为一个整体，达到预防塌孔的目的。
如果地质条件极为恶劣，可做稍大范围开挖（沿护筒外壁多挖宽1m），在护筒外壁加焊50cm-100cm钢筋，钢筋梅花桩布置，间距50cm*50cm，护筒就位后，多挖宽的1m范围内浇筑混凝土，待混凝土强度达到70%后开钻。
此法使混凝土通过护筒上焊接的钢筋与护筒形成一个整体，且这个整体底部着力面积很大，有效的减少了对不良土体的压强，且外围与原始土体接触面变大且被混凝土填缝，加强了周围土体的稳定性。
护筒周围塌孔肯定是从护筒底部开始，因此冲孔至护筒底部标高时，加入大量黄土至孔内，通过冲击锤锤击，可以将土体与护筒底部的空隙挤密，此法可以有效的降低因为护筒底不密实而导致的缓慢掏空周边土而塌孔的几率。
在松散地层冲孔过程中要时刻关注泥浆比重，实时添加新鲜黄土或泥浆，保持泥浆比重在正常范围内，如进尺太快可适量填入块石，起到挤密孔周围土体的作用。
补救措施：
护筒附近一旦出现塌孔，需加长护筒，用挖掘机等设备压入。
如果护筒底部有硬物阻挡，可以缩小或加大护筒直径：
缩小护筒直径至稍微大于孔径，必须用辅助措施加固护筒使之不会向下滑动；加大护筒直径是在塌方面较小的情况下使用的方案，原理是越过塌方土体，重新建立护筒底部土体的受力平衡状况。
两种方案都必须对新护筒外的空隙进行处理，如黄粘土层层夯实、浇筑混凝土等。
如工地有振动锤，可加长护筒后用振动锤慢速下沉。
孔深处出现塌孔，需要填入块石和黄土的混合料，重新冲孔。
2.2缩颈
缩颈一般是在冲孔过程中发生，也会发生在下放钢筋笼前，导致钢筋笼无法顺利入孔。
缩颈主要是因为地质为遇水膨胀、塑性土，冲孔时扰动会加剧缩颈。
预防措施：
如遇塑性土质，每冲孔一小时将锤头提上、放下5次，且在此过程中仔细观察有无轻微卡锤现象，若有，需多刷几次孔壁。
如果进入明显的缩颈土质，需回填大块石后继续冲孔。
缩颈是隐形杀手，会在正常冲孔过程中锤头活动范围之上缩颈，也即如不提起锤头至地面，则冲孔可以一直继续。
在牙买加RIO桥我曾遇到过此类情况，锤头在孔底往上2m范围内活动自如，而一旦想要提起锤头检查却无法拉出孔外，锤头被卡在据孔底约2m的位置。
补救措施：
如遇缩颈，用40号工字钢（1m长），气割消尖一头，制作成尖形冲锤沿孔壁四周刷孔，根据提锤时卡住的位置计算钢丝绳长度，不断冲刷此位置的孔壁。
此时最重要的是耐心，RIO桥的缩颈处理时间是从上午9点一直刷到下午5点。
刷孔的过程中，下打捞钩勾住锤头的安全绳使锤头倾斜上提，倾斜的锤头可以减小缩颈带来的阻力，好比打开一个突破口，相对容易些。
且要注意卷扬机不能施力过猛，防止钢丝绳被拉断。
图2-1缩颈时安全绳的利用
2.3黏锤
在高黏度黏泥层、遇水膨胀性土层，操作工人在暂停冲孔作业时若将锤头放置孔底，则可能出现黏锤现象。
锤头被黏住后如不及时处理，黏性土会越积越厚，提出锤头需要的拉力会越来越大，因此需要在第一时间处理。
预防措施：
黏锤现象几乎完全可以避免。
在暂停冲孔时将锤头提起20-100cm（因冲浆反循环的浆管在锤头上固定，所以不能将锤头提起过高，否则浆管之下的部分无法参与循环，也就无法达到清渣的目的），一般不会出现黏锤的现象。
如果孔底的土质太容易造成黏锤，可回填少量大块石或废钢丝绳以减少整体的黏性。
补救措施：
如遇不慎遇到黏锤，有以下几个办法供参考：
操作钻机的卷扬机，让钢丝绳带力，此时钻机尾部会翘起，慢慢在尾部加配重（切勿过快过猛，否则钢丝绳容易断裂）。
图2-2黏锤时钻机配重提锤法
用30t以上倒链，持续绷紧状态（派专人守现场，随时给倒链紧扣）。
倒链可以固定在钻机顶部，也可以用专门的门架固定。
以上两个方法原理相同，都是用持续的力来慢慢拉起锤头，见效较慢。
如现场有空压机，用钢管深入孔底，向不同部位送气，此法见效最快，约1小时可提起锤头。
图2-3黏锤时空压机送气提锤法
此方法是RIO桥最后确定的针对黏锤的方法，比前两种方法见效都快，且操作起来简单易行。
空压机需要3方以上，RIO桥采用的钢管是地泵管（直径11cm），在一个锤脚空隙处送气10分钟后换下一个空隙送气，如此轮换，大约一个小时可将锤底的黏泥吹活，通过钻机卷扬提出锤头即可。
2.4孔位偏斜
孔位偏斜指的是冲孔过程中或成孔后孔竖向弯曲、不垂直。
造成孔位偏斜的原因很多，主要是钻机没有自开孔至终孔处于同一位置、冲孔过程中遇到孤石或硬斜岩。
钻机位置没有固定好的原因主要是钻机底座所处地质较软、钻机主杆弯曲等原因。
冲孔过程中遇到孤石或硬质斜岩，孤石或硬质斜岩比周围土质强度高很多，尤其是斜岩面与地面夹角较大时，锤头会受到斜面的影响而导致孔位走偏。
预防措施：
钻机处于较软地质时，需要先撒10cm-20cm碎石，碾压后在钻机底部垫20cm*20cm方木。
如果处于沼泽地等地质条件非常恶劣的地段，需要换填碎石土或抛石挤於。
冲孔过程中需要操作人员养成随时检查落锤时钢丝绳走向的习惯。
如走向不垂直，可能是偏孔现象，需要矮提慢打，直至钢丝绳走向顺直。
如发现在某一位置钢丝绳走向一直不顺直，矮提慢打无法奏效时，需要回填块石重新冲孔。
补救措施：
如果成孔后发现孔位偏斜，只能回填至孔位开始偏斜的位置，然后重新冲孔。
重新冲孔时需特别留意上次冲孔出现偏斜的位置。
2.5梅花桩
梅花桩指冲孔过程中锤头没有旋转，而进尺一直持续，形成了俯视时类似梅花状的孔。
梅花桩一旦形成，只要持续冲孔就很难被发现，而处理措施只能是回填重打，因此对工期影响极大，需要高度重视。
梅花桩的形成条件一般是在较软的土层中夹杂探头石，在较软的土层中锤头进尺很快，一旦有坚硬探头石阻挡锤头的正常旋转，即形成梅花桩。
预防措施：
在常出现探头石的土质，要经常刷孔，将刷孔作为日常工作的一部分必须完成。
且提出锤头检查也应该是日常工作的一部分，当回放锤头是就有很大几率发现梅花桩。
补救措施：
如果及时发现（梅花桩形成0.5m以内），可通过高提锤头冲孔的方法，如果此法不奏效或梅花桩形成已经较深，只能回填块石和土后重新冲孔。
回填块石和土的比例需根据现场实际情况确定，块石多会减慢重新冲孔的效率，但能减少再次出现梅花桩的几率；土多会加快重新冲孔的效率，但会增加再次出现梅花桩的几率。
2.6掉锤头
掉锤头是一个综合性问题。
主要的原因有钢丝绳磨损断裂、钢丝绳卡扣脱落、锤头的横轴磨损断裂等。
预防措施：
要预防掉锤头现象的发生，首先要从源头控制，钢丝绳质量如何，卡扣质量如何，等等。
其次，冲孔过程中每两小时提起锤头，用清水冲净，仔细检查钢丝绳断丝情况，卡扣使用情况，对不能胜任的钢丝绳、卡扣、横轴等绝不勉强使用，及时更换。
还有锤头的安全绳一定要非常牢固，安全绳是最后一道保障，也是最有力的一道保障，必须做到万无一失。
补救措施：
如遇掉锤头，则需用打捞钩打捞，打捞钩一般是工人在现场自制，需要检查自制的打捞钩是否有尖锐的刀锋，若有，需要磨平，因为打捞过程中安全绳受力很大，且打捞上提的过程中锤头是倾斜的，受力比平时直上直下时要大，切不可马虎大意。
2.7卡锤
卡锤现象指锤头卡在孔中无法提升和下放。
造成卡锤现象的原因也有很多，主要有以下几点：
一、冲孔经过两层强度差别较大的岩层时未及时调整冲孔行程；二、探头石卡住锤头；三、冲孔过程中放绳过大加之孔底不平导致锤头歪斜顶住孔壁；四、冲孔至一半时提出锤头加焊锤牙的行为，在某些地层中（如弱风化岩层）极易导致卡锤。
预防措施：
开工前仔细研究地质报告，分析容易出现问题的地层交界处，选用经验丰富的操作手等。
探头石很难预防，但可以通过勤刷孔来降低探头石卡住钻头的概率。
补焊锤牙尽量选择开孔前，避免冲孔过程中补焊。
如在冲孔过程中发现必须补焊，则应分几次补焊，每次加焊有效直径不超过1cm，每次补焊后刷孔半小时。
补救措施：
出现卡锤现象最有效的办法是爆破，但对某些国家或地区爆破是禁止或手续非常难办的时候，可采用冲锤冲击的办法。
图2-4卡锤时冲锤冲击法
2.8卡管
卡管是指在灌注过程中导管突然提不动。
导致卡管的原因有混凝土质量问题、导管埋深问题、钢筋笼内壁突出物、导管连接后偏斜等。
预防措施：
混凝土的质量是整个工程质量的保障，而原材料质量是根本，严格控制原材料的各项指标在标准范围内，严格控制搅拌时间等，只有提供好质量的混凝土，桩在灌注时才不会出现那么多莫名的问题。
比如外加剂用量如果太多会导致混凝土短时间后出现假凝现象，而灌注的时候如果首盘混凝土假凝，则意味着这根桩后面的灌注都要顶着这个“盖子”，肯定会影响灌注质量，而且假凝的“盖子”会卡住导管，导致导管无法上拔。
要做好灌注记录，随时计算导管埋深，确保埋深在2-6m范围内；下钢筋笼时保证内壁无突出物，如钢筋头等，且要保证为防止钢筋笼变形的撑筋全部取出；导管连接完成后要从孔中全部吊起检查垂直度，如果不垂直，是极有可能挂在钢筋笼上的；固定导管的孔口架要焊牢在护筒上，防止孔口架带动导管不在钢筋笼的中心位置。
补救措施：
如遇卡管，可旋转导管、移动导管位置，或者用吊机起吊，如果孔深较浅，可以用振捣棒插入导管内，振捣棒带动导管壁振动，使导管壁外围的混凝土液化而减小混凝土对导管的粘结握裹力。
2.9浮笼
浮笼是指在灌注过程中，钢筋笼随着混凝土上升的现象。
浮笼现象较易出现在半笼或钢筋笼下半部分配筋较少时。
因混凝土凝固稍早，灌注到上半部分时顶部混凝土形成硬壳顶起钢筋笼。
预防措施：
要加强混凝土质量控制，利用缓凝剂减缓混凝土初凝时间；尽量减少灌注时间，让整个灌注时间小于混凝土的初凝时间。
补救措施：
灌注过程中一旦有上浮现象，需立即放慢灌灰速度，将导管埋深靠近上限2m，用挖掘机等重物压住钢筋笼、将钢筋笼主筋或悬吊筋焊接在护筒上。
硬壳通过钢筋变化区后，加快灌注速度。
如果钢筋笼继续上浮，须拔出钢筋笼，按断桩处理。
3结语
钻孔灌注桩的成功与失败，是一个非常综合的问题。
一支队伍的管理人员、技术人员、操作人员、配合人员素质都会对结果产生巨大影响。
本文仅针对常见问题做了粗略阐述，这只是做好钻孔灌注桩的技术参考。
参考文献：
[1]石明磊.基础工程[M].东南大学出版社,2002.
[2]罗骐先.桩基工程检测手册[M].人民交通出版社,2003.
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