钻孔灌注桩施工常见质量问题“一网打尽”

施工工艺流程

施工准备→平整场地(筑岛)→测量定位→钻机就位→埋设护筒→钻进→清孔→吊装钢筋笼→安装导管→二次清孔→灌注水下混凝土→拔出护筒→截桩无损检测

工艺流程见下图“钻孔桩施工流程图”。

 

施工准备

钻孔场地应根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术的要求，做如下准备工作：

场地平整及筑岛：　　钻孔场地在旱地且施工期间地下水位在原地面以下大于1m者，应平整场地，清除杂物，更换软土，夯填密实。钻机座不宜直接置于不坚实的填土上，以免产生不均匀沉陷。修通旱地位置便道，为施工机具、材料运送提供便利。

钻孔场地在陡坡时，应挖成平坡。如有困难，可用排架或枕木搭设工作平台。

钻孔场地在浅水时，宜采用筑岛法。岛顶面通常高出施工水位0.75～1.0m。筑岛面积按钻孔方法、设备大小等决定。

钻孔桩定位测量：　　首先确定钻孔桩位：按照控制网及桥墩设计坐标，用全站仪精确放出桩位。用长木桩(上定有铁钉)准确标出各桩位中心，定位准确后埋设护筒，并在周围设置护桩。护桩埋设原则：不影响钻孔机械、吊装钢筋笼和混凝土浇筑施工;如发现有护桩松动或异常则及时让测量人员校核。护桩高出原地50厘米左右，并用混凝土固定好，以供随时检测桩中心、高程和安装钢筋笼及定位。

埋设护筒：　　钻孔前设置坚固、不漏水的孔口护筒。钢护筒在普通作业场合及中小孔径条件下，一般使用不小于8mm厚的钢板制作;在深水、复杂地质及大孔径等条件下，应用厚度不小于12mm的钢板卷制，为增加刚度，采用不小于10mm的钢板，在护筒上下端和接头外侧焊加劲肋。护筒内径大于钻头直径大约20cm，护筒顶面高出施工水位或地下水位2m，还需满足孔内泥浆面的高度要求，在旱地或筑岛时还高出施工地面0.5m。护筒埋置深度符合下列规定：

岸滩上，黏性土不小于1m，砂类土不小于2m。当表层土松软时，将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。岸滩上埋设护筒，在护筒四周回填黏土并分层夯实;护筒顶面中心与设计桩位偏差不大于5cm，倾斜度不大于1%。

水中用锤击、加压、振动等方法下沉护筒。护筒埋入河床面以下1m;水中平台上按最高施工水位、流速、冲刷及地质条件等因素确定埋深，必要时打入不透水层。

在水中平台上下沉护筒，由导向设备控制护筒位置。

施工工艺

泥浆制备：　　在砂类土、碎(卵)石土或黏土夹层中钻孔，采用膨润土泥浆护壁。在黏性土中钻孔，当塑性指数大于15，可利用孔内原土造浆护壁。

钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆，维持护筒内应有的水头，防止孔壁坍塌。

桩孔混凝土灌注时，孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内，利用于下一基桩钻孔护壁中。

入孔的泥浆比重为1.1～1.3，孔底的泥比重砂黏土时不宜大于1.3，大漂石、卵石层不宜大于1.4，岩石层不宜大于1.2。

黏 度：一般地层16～22s，松散易坍地层19～28s。

含砂率：新制泥浆不大于4%。

胶体率：不小95%。

PH 值：大于6.5造浆后应检验全部性能指标，钻孔过程中应随时检验泥浆比重和含砂率，并填写泥浆试验记录表。

钻机就位及钻孔：① 钻机就位前，应对钻孔各项准备工作进行检查。钻机安装后的底座和顶端应平稳，在钻进中不应产生位移或沉陷。就位完毕，施工队对钻机就位自检。

② 钻孔前，按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图，挂在钻台上。针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。

③ 钻孔作业应分班连续进行，填写钻孔施工记录，交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。应经常对钻孔泥浆及钻机对位进行检测，不符合要求时，应及时改正。应经常注意地层变化，在地层变化处应捞取样渣保存。

④ 钻孔作业保持连续进行，不中断。

⑤ 当钻孔深度达到设计要求时，对孔深、孔径、孔位和倾斜度等进行检查，确认满足设计要求后，立即填写终孔检查证，并经驻地监理工程师认可，方可进行孔底清理和灌注水下混凝土的准备工作。

旋挖钻机成孔：钻机就位：旋挖钻机利用行走系统自行就位，就位后钻头和钻杆中心要与桩中心对准，然后调平钻机，使钻架垂直，钻机调平和定位均采用微电脑自动控制系统完成。

注入泥浆:钻机精确就位后，用泥浆泵向护筒内注入泥浆，泥浆注到钻机旋挖时不外溢为止。在旋挖过程中每挖一斗向孔内注一次泥浆，使孔内始终保持一定水头和泥浆质量稳定。

旋挖钻进：在一般土质地层或软岩地层中钻进时，根据地质情况，分别采用相应的合适钻头。开始旋挖时速度要慢，防止扰动护筒。在孔口段5～8m旋挖过程中特别要注意通过控制盘来监控垂直度,如有偏差及时进行纠正。钻进过程中，每进尺2m及在地层变化处捞取渣样，填写钻孔记录表并与地质柱状图核对，根据不同地层调整泥浆指标和旋挖速度。孔内要始终保持一定水头，每挖一斗及时向孔内补充泥浆。钻孔作业过程中，应随时观察主机所在地面和支腿(或履带)支承处地面变化情况，发现下沉现象要及时停机处理。

弃渣外运：钻孔过程中旋挖出的钻渣临时堆放在桩位附近，及时采用自卸汽车外运至指定位置，按有关规定进行处理，减小环境污染。

冲击钻机成孔：　　当桩位地层中有硬岩、孤石、大粒径的卵石层时采用冲击钻。开孔时先在孔中灌入泥浆或直接注水，投入粘土，用冲击锥以小冲程反复冲击造浆。开孔及整个钻进过程中始终保持孔内水位高出地下水为1.5-2.0m，并防止溢出，掏碴后及时补水。护筒底脚以下2～4m范围内一般比较松散，采用浓泥浆(或按1:1投入粘土和小片石)、小冲程、高频率反复冲砸，以促使护筒底口形成“硬壳”。避免护筒底口漏浆。冲击钻孔时，若遇到倾斜岩面，则回填粘土、小块片石并用小冲程冲砸，冲砸过程中一面挤石造壁，一面切削倾斜岩面，直至全断面进入岩石后正常钻进。

钻孔桩常见事故的预防及处理

一、坍孔

各种钻孔方法都可能发生坍孔事故，坍孔的特征是孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。

事故原因：

① 泥浆相对密度不够及其它泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮。

② 由于出渣后未及时补充泥浆(或水)，或河水、潮水上涨，或孔内出现承压水，或钻孔通过砂砾等强透水层，孔内水流失等而造成孔内水头高度不够。

③ 护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护筒上，由于振动使孔口坍塌，扩展成较大坍孔。

④ 在松软砂层中钻进进尺太快。

⑤ 提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长。

⑥ 清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆(或水)，使孔内水位低于地下水位。

⑦ 清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔停顿时间过长。

⑧ 吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。

预防和处理：

① 在松散粉砂土或流砂中钻进时，应控制进尺速度，选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆或高质量泥浆。

② 发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻。

③ 如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂和粘质土(或砂砾和黄土)混合物到坍孔处以上1m-2m，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。

④ 清孔时应指定专人补浆(或水)，保证孔内必要的水头高度。供水管最好不要直接插入钻孔中，应通过水槽或水池使水减速后流入钻孔中，可免冲刷孔壁。

⑤ 吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入，严防触及孔壁。

二、钻孔偏斜

各种钻孔方法可能发生钻孔偏斜事故。

事故原因：

① 钻孔中遇有较大的孤石或探头石。

② 在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜钻进;或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均。

③ 扩孔较大处，钻头摆动偏向一方。

④ 钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。

⑤ 钻杆弯曲，接头不正。

预防和处理：

① 安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上，并经常检查校正。

② 由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大。必须在钻架上增设导向架，控制杆上的提引水龙头，使其沿导向架对中钻进。

③ 钻杆接头应逐个检查，及时调正，当主动钻杆弯曲时，要用千斤顶及时调直。

三、掉钻落物

钻孔过程中可能发生掉钻落物事故。

事故原因：

① 掉钻落物原因卡钻时强提强扭，操作不当，使钻杆或钢丝绳超负荷或疲劳断裂。

② 钻杆接头不良或滑丝。

③ 电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。

④ 转向环、转向套等焊接处断开。

⑤ 操作不慎，落入扳手、撬棍等物。

预防措施：

① 开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物和钻具也可用冲抓锥打捞，然后在护筒口加盖。

② 经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。

处理方法：

掉钻后应及时摸清情况，若钻锥被沉淀物或坍孔土石埋住应首先清孔，使打捞工具能接触钻杆和钻锥。

四、糊钻和埋钻

糊钻和埋钻常出现于正反循环回转钻进中，糊钻的特征是在细粒土层中钻进时进尺缓慢，甚至不进尺出现憋泵现象。预防和处理办法：对正反循环回转钻，可清除泥包，调节泥浆的相对密度和粘度，适当增大泵量和向孔内投入适量砂石解决泥包糊钻，选用刮板齿小、出浆口大的钻锥;严重糊钻，应停钻，清除钻渣。对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算。

五、扩孔和缩孔

扩孔比较多见，一般表局部的孔径过大。在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大，易于出现扩孔，扩孔发生原因与坍孔相同，轻则为扩孔，重则为坍孔。若只孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。

缩孔即孔径的超常缩小，一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提外鸣叫的迹象。缩孔原因有两种：一种是钻锥焊补不及时，严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径稍小的孔;另一种是由于地层中有软塑土(俗称橡皮土)，遇水膨胀后使孔径缩小。各种钻孔方法均可能发生缩孔。为防止缩孔，前者要及时修补磨损的钻头，后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须快转慢进，并复钻二三次;或者使用卷扬机吊住钻锥上下、左右反复扫孔以扩大孔径，直至使发生缩孔部位达到设计要求为止。对于有缩孔现象的孔位,钢筋笼就位后须立即灌注,以免桩身缩径或露筋.

六、外杆折断

常见于旋转钻机。

事故原因：

① 用水文地质或地质钻探小孔径钻孔的钻杆来作桥梁大孔径钻孔桩用，其强度、刚度太小，容易折断。

② 钻进中选用的转速不当，使钻杆所受的扭转或弯曲等应力增大，因而折断。

③ 钻杆使用过久，连接处有损伤或接头磨损过甚。

④ 地质坚硬，进尺太快，使钻杆超负荷工作。

⑤ 孔中出现异物，突然增加阻力而没有及时停钻。

预防和处理：

① 不使用弯曲严重的钻杆，要求各节钻杆的连接和钻杆与钻头的连接丝扣完好，以螺丝套连接的钻杆接头要有防止反转松脱的固锁设施。

② 钻进过程中应控制进尺速度。遇到坚硬、复杂的地质，应认真仔细操作。

③ 钻进过程中要经常检查钻具各部分的磨损情况和接头强度是否足够。不合要求者，及时更换。

④ 在钻进中若遇异物，须以处理后再钻进。

⑤ 如已发生钻杆折断事故，可按前述打捞方法将掉落钻杆打捞上来。并检查原因，换用新或大钻杆继续钻进。

七、钻孔漏浆

事故原因：

① 在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中钻进时，稀泥浆向孔壁外漏失。

② 护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。

③ 护筒制作不良，接缝不严密，造成漏浆。

④ 水头过高，水柱压力过大，使孔壁渗浆。

处理方法：

① 凡属于第一种情况的回转钻机应使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。冲击钻机可加稠泥浆或回填粘土掺片石、卵石反复冲击增强护壁。

② 属于护筒漏浆的，应按前述有关护筒制作与埋设的规范规定办理。如接缝处漏浆不严重，可由潜水工用棉、絮堵塞，封闭接缝。如漏水严重，应挖出护筒，修理完善后重新埋设。

八、钢筋笼安装质量问题

① 钢筋笼安装与设计标高不符

预防措施：钢筋笼制作完成后，注意防止其扭曲变形，钢筋笼入孔安装时要保持垂直，砼保护层垫块设置间距不宜过大，吊筋长度精确计算，并在安装时反复核对检查。

② 钢筋笼的上浮

钢筋笼上浮的预防措施：严格控制砼质量，坍落度控制在18±3cm，砼和易性要好。砼进入钢筋笼后，砼上升不宜过快，导管在砼内埋深不宜过大, 严格控制在10m以下，提升导管时，不宜过快，防止导管钩钢筋笼，将其带上等。

九、水下砼灌注问题

① 堵管

预防措施：商品砼必须由具有资质，质量保证有信誉的厂家供应，砼的级配与搅拌必须保证砼的和易性、水灰比、坍落度及初凝时间满足设计或规范要求，现场抽查每车砼的坍落度必须控制在钻孔灌注桩施工规范允许的范围以内。灌注用导管应平直，内壁光滑不漏水。

② 桩顶部位疏松

预防措施：首先保证一定高度的桩顶留长度。因受沉渣和稠泥浆的影响，极易产生误测。因此可以用一个带钢管取样盒的探测，只有取样盒中捞起的取样物是砼而不是沉淀物时，才能确认终灌标高已经达到。

③ 桩身砼夹泥或断桩

预防措施：成孔时严格控制泥浆密度及孔底沉淤，第一次清孔必须彻底清除泥块，砼灌注过程中导管提升要缓慢，特别到桩顶时，严禁大幅度提升导管。严格控制导管埋深，单桩砼灌注时，严禁中途断料。拔导管时，必须进行精确计算控制拔导管后砼的埋深，严禁凭经验拔管。

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