试析提高回转式钻机成孔灌注桩质量

试析提高回转式钻机成孔灌注桩质量

李婷

武汉市汉阳市政建设集团有限公司 湖北武汉 430050

【摘要】回转式钻孔灌注桩广泛适用于我国工业、民用、道路桥梁建筑的基础设施建设，以其体积较小，重量低，占地面积小、拼装简便、噪声小，振动幅度低等优点在近水或内陆桥梁桩基施工中被广泛采用，但由于回转式钻孔桩其泥浆上回速度缓慢，排渣能力较低，所以经常会出现一些质量通病现象。我结合工程实践就其产生通病的原因进行逐一分析，浅谈相应的防治措施。

【关键字】回转式钻机、钻孔灌注桩、施工质量通病、施工方法、预防措施

    研究背景及意义：

回转式钻机分为正循环和反循环钻机，在桥梁桩基施工中以其重量低，占地面积小、拼装简便、噪声小，振动幅度低等优点在近水或内陆桥梁桩基施工中被广泛采用。回转式钻机的钻孔效率较高而成本相对较少，也深受施工单位欢迎。但因其属于隐蔽工程，故造成桩质量较为难以控制，施工过程中经常会出现一些质量问题，比如坍孔、埋钻、钻孔偏斜、缩孔、孔深不足、掉钻、钢筋笼加工及安装通病、钢筋笼上浮、断桩等意外情况。根据施工现场的一些实践经验，对其中一些在施工过程中经常发生的质量问题，进行总结分析，提出了一些相应的预防及处理措施，起到共同提高施工水平的目的。

一、坍孔

在钻孔桩成孔过程中或成孔后，孔内泥浆水位突然上升，随即骤降并冒出大量气泡，如用测绳探测孔深与原孔深相差较大（一般为减少）,这种现象称之为坍孔.

1、其产生原因有以下几种情况：

①护筒的底部以及四周没有用粘土填实，导致水中振动埋入护筒的深度不足或护筒底部埋在砂类等透水层中；

②钻孔桩钻至有砂卵石或砂砾石等透水层时，孔内水流失过快，泥浆面高度不足；

③施工场地未进行整理、夯实，地基发生不均匀沉降造成坍孔。

④在有承压水的地层中钻进时，承压水将土体变为流砂流入孔内（俗称“翻砂”）而导致钻孔壁坍陷；

⑤在松软砂层中钻进时，成孔速度过快，钻孔壁未形成泥皮；

⑥泥浆比重偏小，或泥浆指标不符合规范要求，起不到护壁的作用；

⑦吊放钢筋笼时碰擦了钻孔壁或破坏了孔内泥皮；

⑧施工工序衔接不紧凑，在清孔完毕后未及时灌注水下混凝土。

2、针对现场坍孔的表现和产生原因可以有以下几种方法可以进行事前预防和及时处理：

①在松散易坍的土层中，应适当的提高护筒埋设深度，并在护筒四周夯填50厘米的厚粘土，保证在护筒的底部及四周不会渗水，确保护筒内泥浆水位始终高于地下水位；

②在透水层、砂砾层或流砂中钻进时，应控制钻进速度，采用比重、粘度和胶体率较大的泥浆进行护壁或投入粘土块并掺入碎石或卵石使其挤入钻孔壁，以起到保护孔壁的作用；

③施工通道的布置应离孔位保持一定距离，尤其在地表下有淤泥层和粘土等较弱土层时更应注意；

④在钢筋笼的搬运和吊装时，应防止其变形，安放时要对准孔位，避免碰撞钻孔壁，并尽量缩短钢筋笼接长的焊接时间。

⑤钻孔桩成孔后待灌时间一般不宜大于3个小时，并控制灌注时间不要过长，在保证质量的情况下尽量缩短灌注时间。

⑥对已经坍塌的孔，应用不含杂质的粘性土块重新回填至地面标高压实，待地基沉降稳定后再重新钻孔施工。

二、埋钻、掉钻

钻孔桩埋钻、掉钻的现场表现主要有：在钻孔过程中或成孔后，灌注前钻孔发生坍孔、钻头被埋，或由于施工机械故障，导致钻杆连接螺丝脱节，芯管断裂，钻头落入孔底。埋钻的主要原因是：钻孔壁坍塌，导致坍陷土体将钻头掩埋，或孔底沉淀过厚将钻头埋没。掉钻的主要原因是：钻机在钻孔过程中出现机械故障，导致钻杆连接螺丝脱节，芯管突然断裂,钻头落入孔底。

预防和处理钻孔桩埋钻、掉钻的主要措施有：

①钻孔桩埋钻后用空气吸泥器或高压射水松动土体后将钻头提起；

②钻孔桩开钻前检查钻杆丝扣,开钻时钻头提离孔底,降低突发性扭矩；

③钻孔桩掉钻后，应该及时采取恰当的方法进行打捞，一旦打捞成功，应采取可靠措施确保不再发生掉钻事故。打捞分两种情况进行：一种情况是钻孔壁比较稳定，此时应直接用钻机起吊打捞器进行打捞，打捞前探明钻头的准确位置再进行打捞。第二种情况是钻孔壁局部已出现坍塌，但大部分钻孔壁处于稳定状态，此时应加大泥浆浓度，将旋转钻头放入安全的深度搅动泥浆以增大泥浆浓度，然后清除钻头周围沉积土直至钻头外露，然后再进行打捞，如果钻孔壁有继续坍塌的迹象，应在孔内安放深护筒，然后搅拌孔内泥浆，再进行打捞。

三、钻孔偏斜

钻孔桩成孔后钻孔壁不垂直，倾斜率大于规范允许值1%，这种现象称为钻孔偏斜。钻孔偏斜产生原因主要有：

①施工场地未整平夯实，导致钻井支架承载力不足，在支架上钻孔时,支架发生不均匀沉降，导致钻杆不垂直；

②钻机部件磨损，接头松动，钻杆弯曲；

③钻孔过程中遇到块状的孤石或弱风化岩石等地下硬质障碍物,把钻头挤向一侧；

④在复杂地层，如有斜度的软硬地层交界处，钻头受力不均导致。

要预防钻孔偏斜，钻机就位时，应使转盘、底座水平，起重滑轮的孔心和固定钻杆的卡孔、钻孔桩护筒中心点应该在一条铅垂线上。并且钻孔场地要整平夯实，其承载力应满足要求，在发生不均匀沉降时，必须随时调整，确保钻机平稳。此外，在钻架上增设铅垂导向架，控制钻杆的钻头沿导向架平行的方向向下钻进并随时检查钻机，及时调整，确保钻机平稳，避免钻杆弯曲，在有斜度的软硬地层交界处钻进时，应低速 钻进并控制钻杆进尺。

四、孔深不足

在钻孔桩浇筑混凝土前复测孔深发现不足，与设计值不符合，这种现象称为孔深不足，孔深不足产生的主要原因是成孔后发生钻孔壁坍塌或孔底沉淀过厚，清孔时间不足、不彻底。要预防这种现象的发生，首先吊放钢筋笼时应准确对准孔位，不应碰撞钻孔桩孔壁。其次，要进行二次清孔，清孔后泥浆比重不应小于1.15。最后，应安排好工序衔接，尽量减少成孔至灌注中间的时间间隔。

五、断桩

成桩后进行探测，桩身局部没有混凝土，或存在泥渣层，这种现象在工程中称为断桩。造成断桩的主要原因是：

①钻孔桩灌注过程中，混凝土的坍落度太小，骨料太大，混凝土和易性差，导致导管堵塞时未及时处理好，造成断桩；

②混凝土拌合物发生离析使桩身中断；

③计算导管埋设深度时出错，或盲目过快拔管导致导管脱离混凝土面，再浇筑混凝土时，中间就形成夹泥层；

④灌注过程中发生钻孔壁坍塌或导管挂住钢筋笼而又处理不当等导致桩身夹泥；

⑤混凝土供应中断，不能连续浇筑，或灌注时间过长，先灌的混凝土已初凝，而后灌的混凝土冲破顶层与泥浆混合在一起，或导管气密性差，泥浆向内渗漏混入混凝土中。

预防和处理断桩事故的措施有：

①严格控制混凝土配合比，经常检测混凝土坍落度，防止混凝土拌合物发生离析；

②导管要有足够的抗拉、抗弯强度能承受其自重和混凝土的重量，内径一致，管壁光滑，在使用前进行水密性试验；

③认真计算导管埋设深度，正确指挥拔管时机，确保导管埋设深度在2-6米的可控范围之内；

④发生堵管时，用长钢轨或其他重物在导管内冲击，将堵塞在导管内的混凝土冲散；

⑤当导管被钢筋笼挂住时，如果钢筋笼埋入混凝土中不深，可提起钢筋笼，转动导管使导管脱离，如果钢筋笼埋入混凝土中很深，只有放弃导管；

⑥灌注桩严重坍孔而造成的断桩或导管拔离混凝土面形成断桩，需要对其进行专门检测并与有关单位协商是否需要在原桩位外侧补桩。

回转式钻孔灌注桩施工是一个施工工序复杂、各工序衔接紧密的施工过程，容不得差错，这就要求现场施工人员具备高度的责任感，精心组织、科学施工，不能有丝毫松懈，对各个环节进行严格的把关，只有这样，桩基的质量才能得到保证。

参考文献：

[1]史佩栋.实用桩基工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.

[2]李世京.钻孔灌注桩施工技术[M].北京:北京地质出版社,2008.

[3]许克宾.桥梁施工[M].北京:中国建筑工业出版社,2012.