钻孔灌注桩施工质量问题分析
一、前言
由于我国地质差异很大，天然地基已无法满足高层建筑发展的需要，现在很多高层建筑都采用了钻孔灌注桩，下面我就对钻孔灌注桩施工常见的质量问题进行深入的分析，并提出了相对应的预防方法。
二、钻孔灌注桩的施工特点
钻孔灌注桩依据地质条件不同，分为干作业成孔和泥浆护壁（湿作业）成孔两类。钻孔灌注桩施工过程中无挤土、无振动、噪声小，对邻近建筑物及地下管线危害较小。适用于无地下水的一般黏性土层、砂土及人工填土地基。
三、钻孔灌注桩质量事故原因及预防
（一）断桩
1.主要原因
（1）导管操作不当。初灌未封底，导管距孔底太远，初灌量没有埋住导管，从而导致断桩；灌注混凝土中提升导管失误，将导管拔出了孔内混凝土面，重新插入续灌往往不能有效地将浮浆上返，形成分界面使桩身分段，易形成断桩；导管埋深不适当，导管埋深过大，混凝土的出口压力不够，甚至引起出料困难，施工速度缓慢，使得灌注过程导管内的混凝土无法正常返浆，时间过长管口下部混凝土出现初凝而断桩。
（2）混凝土浇筑时间过长，上部混凝土已接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了聚积在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土浇筑困难而堵管。
（3）在流砂、砂砾、高液限土层中灌注混凝土过程中发生大量坍孔，护筒内水位忽然上升而随即骤降冒出气泡，坍落物可能会使混凝土中断形成断桩。
（4）因机械故障或停电等原因造成混凝土供应中断，造成施工不能连续进行，使导管中已灌注的混凝土凝固，无法继续灌注而形成断桩。
2.防治措施
（1）做好导管操作。①控制导管底端距孔底高，导管底端距孔底高度依据桩径、隔水阀种类及大小而定，最高不大于0.5m。②避免导管拔出混凝土面，必须严格按照规程用规定的测深锤测量孔内混凝土表面高度，并认真核对，保证提升导管不出现失误。③控制导管深度，导管插人混凝土中的深度应根据搅拌混凝土的质量、供应速度、浇筑速度、孔内护壁泥浆状态来决定。要适当加大导管的埋置深度，将其控制在规定的范围内，这样能有效避免因导管埋人太浅或者导管拔漏而造成的断桩事故，导管也不能埋置太探，否则可能会引起钢筋笼上浮，或因混凝土出管上泛阻力太大，上部混凝土长时间不动，坍落度损失而造成灌注不畅或其他质量问题。导管埋人混凝土面的深度以2～4m为宜。
（2）快速连续浇筑混凝土，在灌注混凝土的施工中，确保混凝土浇筑的连续性。每盘混凝土时间间隔应不大于0.5h，若有一定的时间间隔，每隔10min在小范围内上下活动导管2～3次，延长混凝土的初凝时间。如果因混凝土运输距离远、交通堵塞等因素预料到不能及时供应混凝土时，混凝土浇捣时应加缓凝剂来延缓混凝土凝固。
（3）施工前要充分了解勘察和钻孔资料，掌握工程地质条件，科学选择施工方法和工艺，确保棍凝土灌注质量。对因流砂等不良地质现象导致的孔壁严重坍塌，采取增大泥浆相对密度等措施来避免这类事故。
（二）斜桩
1.主要原因
（1）钻机底座安置水平程度不够或工作时地面产生不均匀沉陷，钻机倾斜。
（2）不良地质情况，钻孔中遇较大的孤石或探头石，钻杆偏向一侧。在有倾斜度的软硬地层交界处或岩面倾斜处钻进，钻头因受到的阻力不均匀，而产生偏移使桩孔倾斜。钻孔工程中发生孔壁坍塌，钻头偏向一方。钻孔中地基出现单侧沉降、地层中侧向土质不同、钻进中遇到坚硬地质等。
（3）操作不当，现在许多钻机采用快插接头钻杆且钻头结构简单、重量轻、无导向结构。在实际工程施工时，操作者为了加快钻进的速度，往往将钻杆重量全部加到钻头上，以增加钻进的钻压，易形成斜孔。
2.防治措施
（1）防止钻机倾斜，安装钻机时要使转盘、底座处于水平并平稳，保证在钻进时不产生位移和沉降。起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖钱上，并应经常检查校正。
（2）采取特殊工艺。钻孔中遇有较大的孤石、探头石，或发生坍孔钻头摆动偏向一侧时，冲击钻成孔的应回填片石、卵石冲平后再钻进，回转钻成孔的则在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔正直。在有倾斜的软、硬地层钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻进。发现钻孔偏斜时，应采用回填材料回填到偏斜处，待沉积密实后再继续钻进。穿过倾斜岩层过程中，应采用自重较大的复合式牙轮钻、冲击钻，以慢速钻孔。因孔内横向地层软硬不均匀而产生的斜孔，这种情况调整起来比较困难。可以尝试使用在斜孔位置加注混凝土的方法，用混凝土填充软弱部位，硬化后使其能均匀下钻。
（3）规范操作，控制钻进速度，避免将钻杆重量全部加到钻头上
（三）缩径
1.主要原因
（1）由于此类土层含水高、塑性大，钻进成孔时，土层在应力释放过程中，缓慢发生变形，导致孔径变小而造成缩径现象。在砂层或富水层中灌注时停钻时间太长，孔内泥浆在自重作用下失水，水向砂层渗透，泥浆附着于孔壁，越积越厚而加厚了泥壁，减小了孔径。
（2）钻头质量不佳，钻头严重磨损亦能导致缩径。
2.防治措施
（1）增大泥浆相对密度，在含水高、塑性大的软土中要在施工前精心安排，在条件允许的前提下，尽量加快成孔的速度，以减少孔壁变形的时间。钻孔完成后，经检查无缩径质量问题，应立即安装钢筋笼，并快速浇筑混凝土，缩短灌注的时间差。
（2）保证钻头质量，钻孔前检查钻头质量，钻头磨损严重或硬度达不到要求应进行更换。
（四）扩径
1.主要原因
（1）泥浆达不到要求，泥浆性能指标不符合要求，不能使孔壁形成坚实泥皮，护壁效果不好；泥浆相对密度低，形成的泥皮强度低，泥皮无法稳定孔壁。泥浆相对密度不足使孔内液面正压力不足，孔壁坍塌。 （2）钻孔速度过快，在松软砂层或其他不良土质情况下，由于钻孔进尺太快，引起坍孔。
（3）护筒埋设不合理，护筒埋深不够，护筒下端孔口漏水形成坍塌，有时还会引起孔口附近地面下沉，扩展成较大坍孔。此外，护筒外周回填土和接缝不密实，漏水、漏浆，以致于孔内液面高度不够或孔内出现承压水，减低孔壁的静水压力，容易造成坍孔。
（4）清孔后停顿时间过久、吊入钢筋骨架时碰撞孔壁或者导管倾斜碰撞孔壁等都容易导致坍孔。另外，钻孔时钻头摆动幅度太大容易造成坍孔，尤其在长桩情况下由于钻管刚度不够易发生。
（5）不稳定地层，不稳定地层主要指地层中存在较厚杂填土或过厚的砂层。
2.防治措施
（1）及时调整泥浆参数，孔壁塌陷的主要原因是土质松散，发生孔壁塌陷时，首先要保持孔内水位，并适当加大泥浆密度以稳孔护壁。值得注意的是泥浆相对密度高固然起到护壁的作用，同时会引起钻孔壁泥皮厚度增大，形成桩体与侧壁土之间的“润滑层”，使得混凝土与土体间的侧向摩擦力大大降低，因此泥浆密度一定要适宜，一般钻进过程中，泥浆的密度宜控制在1.1×1031.25×103kg/m3之间。如果孔壁塌陷严重，应立即回填黏土，待孔壁稳定后再重新钻进。使用冲击钻机成孔时，并应及时排出钻渣，添加熟土造浆。掏渣后应及时补充水，钻孔通过砂砾等强透水层，要避免孔内水梳失，使孔内水头高度不致过低。
（2）合理选择钻进参数，钻进过程中要根据地质情况控制好钻进速度，在松散粉砂土或流砂中钻进时，应采用低速度，使用较大密度、黏度、胶体率的泥浆，并应经常捞取渣样判断土质变化，及时调整钻进速度。用冲击钻机成孔时，遇到坚硬石质时应适当加大冲程，可以填人片石或卵石，反复冲击，以增强护壁。坍孔不严重时，可回填砂和黏土混合物到坍孔处以上，采取措施后继续钻进。坍孔严重时，应使用砂和黏土混合物全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。
（3）作好护筒埋设，护筒周围用黏土填封密实，控制护筒内水位，不宜使护筒内水位过低。发生钻孔漏浆、护筒内水头不能保持或孔口坍塌，可立即拆除护筒，将护筒周围回填夯实，加长护筒并重新埋设后再钻进。
（4）严格按照施工规范进行施工，各道工序保证高质量，这是防止桩孔坍塌的重要措施。严格掌握成孔和灌注的时间差，清孔后应抓紧时间浇灌混凝土、防止软土地层释放应力，保证在地层发生蠕变前完成灌注混凝土。吊入钢筋骨架时避免碰撞孔壁，防止导管倾斜碰撞孔壁，钻孔时钻头不能摆动。
（5）采取有效措施消除不良地层的影响，当杂填土比较薄时，可以将其直接挖除，用钢护筒进行护壁。砂层塌孔的主要原因是泥浆水头压力过小，当泥浆水头压力大于地下水头压力2m水柱，即可保持孔壁稳定。当泥浆水头压力差过小时，通过提高孔口高度等措施，提高泥浆的水头压力，保持孔壁稳定，也可以选用优质泥浆的方法来解决。
（五）沉渣过厚
1.主要原因
（1）清孔不到位，灌注混凝土之前，孔底清渣不彻底。若清孔后等待灌注时间长，因泥浆比重大、沉淀较快，容易形成沉渣。
（2）初灌量不足，混凝土下落时的重力动势能使其冲出导管后“挟持”沉渣向上返流，这一过程要求有足够的初灌量以便棍凝土具有较大动势能沉渣返流，初灌量不足便不能使沉渣返流。
2.防治措施
（1）根据现场情况采取以下清孔方法。①抽渣法——用抽渣筒掏孔底沉渣时应边抽边加水，保持一定的水头高度。抽渣后，用一根水管插到孔底注水，使水流从孔口溢出。在溢水过程中，孔内的泥浆密度逐渐降低，达到所要求的标准后停止。此法适用于冲抓、冲击成孔的各类土质的摩擦桩。在下完钢筋笼后，再检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔，清孔完成后立即灌注水下混凝土。②吸泥法——清孔用吸泥机或简易吸泥机进行，清孔时由风管将高压空气输进排泥管，使泥浆形成密度较小的泥浆空气混合物，在水柱压力下将泥浆和孔底沉渣排出，同时向孔内注水，保持孔内水位不变，直至喷出的泥浆指标符合规定时为止，此法适用于不易坍塌的端承桩和摩擦桩清孔。③换浆法——正循环旋转钻孔在终孔后，停止进尺，保持泥浆正常循环，以中速压人符合规定标准的泥浆，把孔内密度大的泥浆换出，使含砂率逐步减少，最后换成纯净的稠泥浆，这种泥浆短时间不会沉淀，使孔底沉渣在允许的范围内。
（2）初灌量必须要充足，初灌量在条件允许情况下尽可能多，便于混凝土夹持桩底沉渣上返。
（六）离析
1.主要原因
（1）混凝土配比不当，流动性等指标不合灌注要求，会出现混凝土中骨料架桥导致堵管。坍落度过大时会产生离析现象，使粗骨料相互挤压阻塞导管。
（2）导管漏水，由于长期使用，导管常出现焊接裂缝、锈蚀穿孔，灌注过程中导管进水，使水泥和骨料之间发生分离。在拔管拆装时，接头处卡人砂粒或垫圈密封性差，使导管连接部位漏水，形成局部离析。
（3）导管初置高度不合理，初灌时导管出口离桩底的高度与孔径和混凝土坍落度等因素有关，初置高度过高，使第一斗混凝土出管后被“洗澡”，砂浆和骨料明显分离，造成严重离析。
2.防治措施
（1）混凝土配合比必须满足水下灌注的需要，同时考虑气温及运输过程的影响，灌入料斗前应具有适宜的坍落度，骨料不得离析。灌注工作应连续进行。
（2）导管使用前须作密封试验，浇筑前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷，发现问题要及时更换。在浇筑过程中发现漏水应加快浇筑速度，并加大混凝土埋深，使管内混凝土超出漏水处。如果因首批混凝土储量不足，下落后不能埋没导管底部而发生的泥水从底部进人管内，应将导管拔出，用空气吸泥机或抓斗清出己经灌入的混凝土，准备足够储量的混凝土重新灌注。
（3）避免导管位置偏离桩孔中心。
（4）控制导管初置高度，灌注导管距孔底的深度按施工经验以0.3～0.5m为宜；灌注方法宜采用“回顶法”，确保首次灌注混凝土量能使导管埋设0.8m以上。
四、结语
通过以上分析学习，可以加强我们在钻孔灌注桩方面的知识，相信大家在以后工作中对类似问题的出现有所思想准备，能更好的解决问题，对提高桩基施工质量有所帮助。