旋挖钻机和冲击钻机合成孔灌注桩常出现的问题及预防
【摘 要】钻孔灌注桩在施工过程中由于环节较多，环境、气候、设备和操作等任何一方面或几方面处理不当都可能造成很严重后果。分析常出现的问题及预防、处理措施，对于提前查明并预防各个环节的质量隐患，最终保证成桩质量，起到非常重要的作用。
1. 前言
有些钻孔灌注桩工程由于地质原因，仅用冲击钻机成孔，即耗费材料又延长了工期；仅用旋挖钻机成孔，还难以完成，这样用旋挖钻机和冲击钻机合成孔，弥补了单独用一种设备施工的缺点，即节省了施工成本又缩短了工期，大大提高了施工效率。两种设备成孔增大了出现质量问题的风险，分析常出现的问题及预防处理措施，对于提前查明并预防各个环节的质量隐患，最终保证成桩质量，起到非常重要的作用。
2. 旋挖钻机成孔中常出现的问题及预防处理
2.1 塌孔。
2.1.1 产生的原因：泥浆比重不够及其性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮；护筒埋置太浅，下端孔口漏水；由于掏渣后未及时补充泥浆，沙砾等强渣地层，泥浆流失造成水头高度不够；松散砂层中进度太快；提钻头、下放钢筋笼碰撞孔壁。
2.1.2 预防和处理措施：在松散沙层中钻进时要严格控制进尺，投入粘土膏等挤入孔壁起护壁作用；发生孔口坍塌时，拔出护筒用粘土回填，重新埋设再钻；发生孔内坍塌时，判明其位置，用砂和粘土回填到塌孔处以上1～2米，沉淀物密实后再钻；清孔指定专人补浆，吊入钢筋笼时应对准钻孔中心竖直放入。
2.2 旋挖钻机钻孔倾斜。
2.2.1 产生原因：钻孔中遇到较大孤石；扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；在有倾斜度的软硬交界处钻头受力不均；钻机底座不水平，钻杆弯曲。
2.2.2 预防和处理措施：遇到孤石或倾斜的软硬地层钻进时，低速钻进，控制进尺；经常检查钻机底座水平，钻杆接头，并及时调整。
2.3 扩径。
2.3.1 产生原因：孔壁坍塌。
2.3.2 预防和处理措施：局部扩径不影响钻进至设计标高可不处理；若扩径后继续坍塌，按塌孔处理。
2.4 缩径。
2.4.1 产生原因：钻头严重磨损或软塑土遇水膨胀；
2.4.2 预防和处理措施：及时焊补钻头，上下反复扫孔以至扩大孔径。
2.5 掉钻落物。
2.5.1 产生原因：卡钻时强扭；钻杆疲劳断裂；操作不当，使不应反转的钻机反转，钻杆松脱。
2.5.2 预防和处理措施：开钻前清除孔内杂物，用电磁铁或其它方法；经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和连接装置；采用打捞钩、打捞叉吊出。
3. 冲击钻机成孔中常出现的问题及预防处理办法
3.1 塌孔。
3.1.1 产生原因：泥浆比重不当，水头高度不高，冲程较大等，都容易引起塌孔。
3.1.2 预防和处理办法：选用高质量的粘土泥浆，如果是砂层宜用比重大，黏度高的泥浆。在钻进中孔内应保持足够的水头高度，埋设护筒要符合规定要求，终孔后应仍保持一定的水头，并及时灌注水下砼。如发生孔口坍塌时，应立即拆除护筒，并回填钻孔，重新埋设护筒后再钻进。发生孔内坍塌时，可向孔内投入土块夹小片石重新钻孔，采用低锤冲击将土块和小片石挤入孔壁制止塌孔。
3.2 钻孔倾斜弯曲。
3.2.1 产生原因：产生偏斜原因主要有地质条件、技术措施和操作方法三个方面的问题。
3.2.2 预防方法：安装钻机时，钻机支架要水平，钢丝绳中心同桩中心在同一垂直线上；钻进过程中应经常检查钢丝绳中心、桩中心和钻机中心是否在同一直线上；遇到倾斜的软硬地质特别是有软到硬地段应吊住冲击锤控制进尺；加强技术管理，经常检查钻孔情况，发现偏斜立即纠正。
3.2.3 处理方法：应采用回填粘土加硬质小石块到倾斜的位置上，待沉积密实后，小冲程缓缓重新钻孔校正。
4. 钻孔漏浆
4.1 漏浆原因：透水性强的砾砂或流沙层中，过稀的泥浆向孔壁外漏失严重；埋设护筒时，回填土夯实不够或护筒制作不好，接缝不严密或焊缝有砂眼等造成漏浆。
4.2 处理方法：发现漏浆时，首先应集中力量加浆，保持必要水头，然后根据漏浆原因决定处理方法。
5. 水下混凝土灌注容易出现的问题及预防处理方法
5.1 钢筋笼上浮 ：在浇筑混凝土时，有时钢筋笼会发生上浮，其原因及相应对策如下。
5.1.1 由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升。当此类现象发生时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。 5.1.2 钢筋笼放置初始位置过高，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升。 钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近笼时，控制导管埋深在1.5～2.0m。
5.2 桩底沉渣量过多。
5.2.1 清孔是灌注桩施工中保证成桩质量的重要环节，通过清孔应尽可能的使桩孔中的沉渣全部清除，使混凝土与岩基结合完好，提高桩基的承载力。施工中发生桩底沉渣的主要原因及处理的措施如下：渣过多主要由于施工中违犯操作规定，清孔不干净或未进行二次清孔造成的；施工中应保证灌注桩成孔后，等待一段时间，当沉渣沉入孔底，用?粕白曷?慢放入孔底，捞出孔底的沉渣。
5.2.2 当使用的泥浆比重过小或泥浆注入量不足时，桩底的沉渣浮起困难，沉渣将堆积在桩底，影响桩与持力层的结合。工程中需采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不能用清水进行置换。
5.2.3 钢筋笼吊放过程中，如果钢筋笼的轴向位置未对准孔位，将会发生碰撞孔壁的事故，孔壁的泥土会坍落在桩底；因此，钢筋笼吊放时，务必使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁。在钢筋笼的加工工艺上，可选用冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度，减少空孔时间，从而减少沉渣。下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔。
5.2.4 清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为30～40mm，应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到清除孔底沉渣的目的。
5.3 导管进水。
（1）在浇注混凝土过程中，有时会发生由于过量上提导管，使接头部分产生漏水等情况，将造成混凝土离析、流动等质量事故，在桩身上留下致命的质量隐患。因此要严格施工管理，不得发生泥浆水进入导管的质量事故。一旦生发上述事故，可采取如下的处理措施：
（2）浇筑混凝土之前，若发现导管口出现漏水现象时，应立即提起到导管进行检查，对漏水部位进行严格的防水处理后，再重新放入桩孔中，建筑混凝土。
（3）在任何情况下，都应该尽可能的将导管底部深深的埋在混凝土中，当发现导管上提明显过量时，应迅速将导管插到混凝土中，利用小型水泵或小口径的抽水设备，将导管中的水抽到之后，再继续浇筑混凝土。
5.4 断桩 ：由于混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。造成原因及防治措施如下。
5.4.1 施工中若发生导管底端距孔底过远，则混凝土被冲洗液稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充。事故的发生，桩孔钻成后，必须认真清孔，一般是采用冲洗液清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。这就要求在灌注混凝土前，应认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。
5.4.2 在浇注混凝土时，由于导管提升和起拔过多，露出混凝土面，或因停电、待料等原因造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开的现象。
施工中应明确规定，混凝土浇注过程中，一旦开始浇筑工序，一定要连续完成改作业，确保在混凝土初凝时间内连续浇注，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。并随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，严格遵守操作规程。
5.4.3 施工中还会发生浇注混凝土时，没有从导管内灌入，而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土，产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬，个别孔段出现疏松、空洞的现象。
因此，施工要求中要严格确定混凝土的配合比，使混凝土有良好的和易性和流动性，坍落度亦满足灌注要求。灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量， 避免埋下质量事故的隐患。
6. 结束语
钻孔灌注桩的整个施工过程都是隐蔽工作，每道工序都必须从严要求，保证施工质量， 任何一道工序出现问题都将带来严重的后果。因此，要保证钻孔灌注桩的施工质量，必须选择先进的设备，合格的施工人员，严格把握每道工序质量，现场指挥人员具有周密的组织协调能力，有高度的责任心，各部门全面配合，做到精益求精，才能保证结构工程质量。
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