浅析钻孔灌注桩施工质量事故及预防措施

　　摘 要：针对钻孔灌注桩及水下混凝土施工常见的质量事故，就其形成的主要原因逐一进行分析，并提出了相应的预防措施。

　　关键词：钻孔灌注桩;水下混凝土灌注;主要原因;预防措施

　　目前钻孔灌注桩在地基处理中应用十分广泛，但因属隐蔽工程，成桩后质量检查比较困难，且由于软土的特殊性质，经常会出现一些质量问题。根据本人的监理实践，对其中一些主要的质量事故进行剖析，总结出了一些规律和预防措施，为今后的施工起到一些帮助，达到提高施工水平的目的。

　　1 地质勘探资料和设计文件方面

　　1.1 可能存在的问题

　　地质勘探主要存在勘探孔间距太大、孔深太浅，土工试验数量不足、土工取样和土工试验不规范，桩周摩阻力和桩端承载力不足等问题。设计文件主要存在对地质勘探资料没有认真研究、桩型选择不当、地面标高不清等问题。

　　1.2 预防措施

　　在桩基开始施工前，对地质勘探资料和设计文件进行认真研究。对桩基持力层厚度变化较大的场地，应适当加密地质勘探孔;必要时进行补充勘探，防止桩端落在较薄的持力层上而发生持力层剪切破坏。场地有较厚的回填层和软土层时，设计者应认真校核桩基是否在负摩擦现象。

　　2 孔口高程及钻孔深度误差

　　2.1 孔口高程的误差及预防措施

　　孔口高程的误差主要有两方面：一是由于地质勘探完成后场地再次回填，计算孔口高程时疏忽而引起的误差;二是由于施工场地在施工过程中废渣的堆积，地面不断升高，孔口高程发生变化造成的误差。对策是认真校核原始水准点和各孔口的绝对高程，每根桩开孔前复测一次桩位孔口高程。

　　2.2 钻孔深度的误差及预防措施

　　有些工程在场地回填平整前就进行工程地质勘探，地面高度较低，当工程地质勘探采用相对高程。施工应把高程换算一致，避免出现钻孔深度的误差。另外，孔深测量应采用丈量钻杆的方法，取钻头的2/3长度处作为孔底终孔界面，不宜采用测绳测定孔深。对于端承桩钻孔的终孔标高应以桩端进入持力层深度为准,不宜以固定孔深的方式终孔。因此，钻孔到达桩端持力层后应及时取样鉴定，确定钻孔是否进入桩端持力层。

　　3 钻孔孔径误差

　　孔径误差主要是由于作业人员疏忽错用其他规格的钻头，或因钻头陈旧，磨损后直径偏小所致。对于直径800～1200mm的桩，钻头直径比设计桩径小30～50mm是合理的。每根桩孔开孔时，应验证钻头规格，实行签证手续。

　　4 钻孔垂直度误差

　　4.1 主要原因

　　钻孔垂直度误差是场地平整度和密实度差、地面软弱或软硬不均匀，在支架上钻孔时，支架的承载力不足，钻机安装不平整或钻进过程发生不均匀沉降，导致钻杆不垂直，从而导致钻孔偏斜，另外钻机部件如钻头翼板磨损不一，钻头受力不均，造成偏离钻进方向。钻进中遇软硬土层交界面或倾斜岩面时，钻压过高使钻头受力不均，造成偏离钻进方向。

　　4.2 预防措施

　　首先要压实、平整施工场地，轨道及枕木宜均匀着地，支架的承载力应满足要求;安装钻机时应严格检查钻机的平整度和主动钻杆的垂直度，钻进过程中应定时检查主动钻杆的垂直度，发现偏差立即调整;定期检查钻头、钻杆、钻杆接头，发现问题及时维修或更换;在软硬土层交界面或倾斜岩面处钻进，应低速低钻压钻进。发现钻孔偏斜，应及时回填黏土，冲平后再低速钻压钻进;在复杂地层钻进，必要时在钻杆上加设扶正器。

　　5 塌孔与缩径问题

　　5.1 塌孔与缩径产生的原因

　　主要是地层复杂、钻进速度过快、护壁泥浆性能差、成孔后放置时间过长没有灌注混凝土等原因所造成。

　　5.2 预防措施

　　钻(冲)孔灌注桩穿过较厚的砂层、砾石层时，成孔速度应控制在2m/h以内，泥浆性能主要控制其密度为1.3～1.4g/cm3、黏度为20～30s、含砂率≤6%，若孔内自然造浆不能满足以上要求时，可采用加黏土粉、烧碱、木质素的方法，改善泥浆的性能，通过对泥浆的除砂处理，可控制泥浆的密度和含砂率。没有特殊原因，钢筋骨架安装后应立即灌注混凝土。

　　6 桩端持力层判别错误

　　持力层判别是钻孔桩成败的关键，现场施工必须给予足够的重视。对于非岩石类持力层，判断比较容易，可根据地质资料，结合现场取样进行综合判定。

　　对于桩端持力层为强风化岩或中风化岩的桩，判定岩层界面难度较大，可采用以地质资料的深度为基础，结合钻机的受力、主动钻杆的抖动情况和孔口捞样进行综合判定，必要时进行原位取芯验证。

　　7 孔底沉渣过厚或灌注混凝土前孔内泥浆含砂量过大

　　孔底沉渣过厚除清孔泥浆质量差，清孔无法达到设计要求外，还有测量方法不当造成误判。要准确测量孔底沉渣厚度，首先需准确测量桩的终孔深度，应采用丈量钻杆长度的方法测定，取孔内钻杆长度+钻头长度，钻头长度取到钻尖的2/3处。

　　在含粗砂、砾砂和卵石的地层钻孔，有条件时应优先采用泵吸反循环清孔。当采用正循环清孔时，前阶段应采用高黏度浓浆清孔，并加大泥浆泵的流量，使砂石粒能顺利地浮出孔口。孔底沉渣厚度符合设计要求后，应把孔内泥浆密度降至1.1～1.2g/cm3。清孔整个过程应专人负责孔口捞渣和测量孔底沉渣厚度，及时对孔内泥浆含砂率和孔底沉查厚度的变化进行分析，若出现清孔前期孔口泥浆含砂量过低，捞不到粗砂粒，或后期把孔内泥浆密度降低后，孔底沉渣厚度增大较多，则说明前期清孔时泥浆的黏度和稠度偏小，砂粒悬浮在孔内泥浆里，没有真正达到清孔的目的，施工时应特别注意这种情况。

　　8 水下混凝土灌注和桩身混凝土质量问题

　　混凝土质量关系到混凝土灌注过程是否顺利和桩身混凝土质量两大方面。要配制出高质量的混凝土，首先要设计好配合比和做好现场试配工作，采用高强度水泥时，应注意混凝土的初凝和终凝时间与单桩灌注时间的关系，必要时添加缓凝剂。施工现场应严格控制好配合比(特别是水灰比)和搅拌时间。掌握好混凝土的和易性及其坍落度，防止混凝土在灌注过程中发生离析和堵管。

　　8.1 初灌时埋管深度达不到规范要求

　　规范规定，灌注导管底端至孔底的距离应为0.3～0.5m，初灌时导管首次埋深应不小于1.0m。对此在初灌前要认真计算初灌量，在计算混凝土的初灌量时，除计算桩长所需的混凝土量外，还应计算导管内积存的混凝土量。

　　首批灌注混凝土所需数量可按下式计算：

　　V≥h1πd2/4+πD2(H1+H2)/4

　　式中 V——灌注首批混凝土所需数量(m3);

　　D——桩孔直径(m);

　　H1——桩孔底到导管底端间距，一般为0.4m;

　　H2——导管初次埋入混凝土的深度，不小于1.0m;

　　d——导管内径(m);

　　h1——桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度(m);h1=Hwγw/γc;

　　Hw——桩孔内水或泥浆的深度(m);

　　γw——桩孔内水或泥浆的重度(kN/m3);

　　γc——混凝土板和物的重度(kN/m3);

　　8.2 灌注混凝土时堵管

　　灌注混凝土时发生堵管主要由灌注导管破漏、灌注导管底距孔底深度太小、完成二次清孔后灌注混凝土的准备时间太长、隔水栓不规范、混凝土配制质量差、灌注过程中灌注导管埋深过大等原因引起。

　　对此要求灌注导管在安装前应有专人负责检查，可采用肉眼观察和敲打听声相结合的方法进行检查，检查项目主要有灌注导管是否存在孔洞和裂缝、接头是否密封、厚度是否合格。另外灌注导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，严禁用气压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力，也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注混凝土时最大内压力ρ的1.3倍，可参考下式进行计算：

　　Ρ=γchc-γwHw

　　式中 γc——混凝土拌合物的重力密度(kN/m3);

　　hc——导管内混凝土柱最大高度(m)，以导管全长或预计的最大高度计;

　　γw——桩孔内水或泥浆的重度(kN/m3);

　　Hw——桩孔内水或泥浆的深度(m);

　　9 混凝土灌注过程因故中断

　　混凝土灌注过程中断的原因较多，在采取抢救措施后仍无法恢复正常灌注的情况下，可采用如下方法进行处理：

　　1、若刚开灌不久，孔内混凝土较少，可拔起导管和吊起钢筋骨架，重新钻孔至原孔底，安装钢筋骨架和清孔后再开始灌注混凝土。

　　2、迅速拔出导管，清理导管内积存混凝土和检查导管后，重新安装导管和隔水栓，然后按初灌的方法灌注混凝土，待隔水栓完全排出导管后，立即将导管插入原混凝土内，此后便可按正常的灌注方法继续灌注混凝土。此法的处理过程必须在混凝土的初凝时间内完成。

　　3、混凝土灌注过程因故中断后拔除钢筋骨架，待已灌混凝土强度达到C15后，先用同级钻头重新钻孔，并钻除原灌混凝土的浮浆，再用Ф500钻头在桩中心钻进300~500mm深，这样就完成了接口的处理工作，然后便可按新桩的灌注程序灌注混凝土。

　　10 结语

　　钻孔灌注桩在桩基工程中使用广泛，具有很大优点，能适应较复杂的地质条件，但由于施工环节多，工艺复杂，其施工质量受干扰因素多，如不认真对待及时处理，将造成严重质量事故，对此要求我们在施工前要认真熟悉相关的设计文件及施工、验收规范，核查地质和有关资料，做到科学组织、精心施工、严格管理，也只有如此才能保证施工质量。

　　参考文献：

　　「1」 GB50007-2002，建筑地基基础设计规范

　　「2」 GB50202-2002, 建筑地基基础工程施工质量验收规范

　　「3」 建设部.建筑桩基技术规程(JGJ94—94)

　　「4」 王伯惠、上官兴.中国钻孔灌注桩新发展[M].北京：人民交通出版社，1999