桥梁钻孔灌注桩施工中常见问题处理措施

钻孔灌注桩是利用不同专业钻孔机具，在地基的土石中造成一个直径为圆形钻孔，达到设计标高后，将钢筋骨架掉入钻孔中，然后通过安放在孔中的导管，直接在水中进行混凝土的灌注作业，从而形成一棵较粗糙的圆柱式桩基础。由于其适应性强、成本适中、施工简便等特点，被广泛的应用于公路桥梁建设及其他工程领域。桥梁钻孔灌注桩属于隐蔽工程，钻孔、灌注混凝土都是在水下进行的，影响钻孔灌注桩施工质量的因素很多，如何有效的避免钻孔过程中出现钻头掉落和灌注水下混凝土过程中发生断桩等现象，杜绝混凝土夹渣、不均匀等质量弊病，发生施工质量问题后如何恰如其分的处理以确保整个工程质量是路桥人一直探讨的问题，笔者结合自己的工程实践，对桥梁钻孔灌注桩施工中常见质量问题的处理措施进行归纳总结，以供同仁交流。
1 钻孔过程中常见问题及处理
1.1 偏斜孔
钻机安装时，支撑不好、桩孔地质构造不均匀等因素引起钻机整体或钻头在钻孔过程中发生偏斜，导致偏孔。偏斜孔根据成因不同处理措施如下：
① 因钻机倾斜造成的应先移开钻机，检查钻孔壁情况，如钻孔壁比较稳定，则应加固施工范围内的地基或加大钻机的支撑面积，而后，重新安装钻机恢复施工；钻孔壁随时有坍塌可能的，应将钻孔回填至原地面，待地层静止稳定后重新开始钻孔。
② 地质构造不均匀引起的，先分析清楚岩层走向，尔后采用适当的回填料（一般为片石加粘土、纯碱、锯末等组成的混合物）将钻孔回填至计算确定的高程处，静止一段时间后恢复施工。孔中心偏差小于20cm的，静止1~2h后可以继续钻孔。孔中心偏差大于20cm的，应根据情况静止2h以上，待地层沉积稳定后恢复钻孔施工。穿过倾斜岩层过程中应采用自重较大的复核式牙轮钻、冲击钻慢速钻孔。
1.2 卡钻
钻孔经过岩层分界面时相邻岩层强度差别较大、操作中未及时根据地质情况调整钻头的行程等原因引起“卡钻”现象。针对发生“卡钻”的原因采取相应的方法处理：
① 由于“探头石”引起的卡钻可适当往下放钻头，然后，强力快速往上提，使“探头石”受瞬间冲击缩回，从而顺利提起钻头。元磨高速K12+381谭家湾大桥3-1号桩施工中发生此类卡钻现象，采用此方法处理顺利提起钻头。
② 因钻头穿过岩层突变处导致的卡钻，优先采用水下爆破的方法处理。在岩层中此方法容易奏效，砂土地层中不宜采用此方法。
③ 由于机械故障导致钻头在浓泥浆中滞留时间过长造成钻头无法提升的现象，应采取插入高压水管置换泥浆的方法进行处理。
1.3 缩孔
缩孔在饱和性粘土、淤泥质黏土，特别是流塑性状态土层中特有的现象，起原因是此类地层含水量高、塑性大，钻头经过后钻孔壁回缩，导致钻孔的直径小于设计的桩直径。一般采用块、卵石回填，然后用重量较大的冲击钻冲击，挤紧钻孔孔壁的办法处理；或者采用在导正器外侧焊接一定数量的合金叶片进行旋转清理。
1.4 掉钻
由于机械故障、钢丝绳断裂、孔壁坍塌等因素造成钻头落入孔底的现象通常称“掉钻”。发生掉钻后应及时采取恰当的方法进行打捞。
① 如孔壁稳定，则直接用钻机起吊“打捞器”入孔进行打捞。
② 如孔壁出现局部坍塌将钻头埋没且大部分钻孔壁处于稳定时，应先加大孔内泥浆的浓度，将旋转钻头放入安全的深度范围搅动泥浆以加强钻孔壁，而后，采用“气举法”清除钻头上的沉积土和淤泥，确认钻头已露出后再实施钻头的打捞工作。钻孔壁随时有继续坍塌的可能，先在孔内安装长钢护筒、搅拌桩维护、帷幕法等方法加固钻孔壁，然后打捞钻头。
2 水下混凝土灌注中出现问题的对策
2.1 封底失败
由于首批混凝土数量过小、孔底沉渣厚度大等原因导致首批混凝土灌注入孔后，未实现水下混凝土封底的现象称为封底失败。封底失败后，应立即暂停灌注，及时对孔内已灌注的混凝土进行清理。
① 地层稳定性较好的，应采取导管内安装高压风管进行二次清孔的方法将已灌注的混凝土清理干净，重新请示监理检查，符合规范要求后可以重新开始水下混凝土灌注。
② 地层稳定性差或高压清孔的方法不能奏效则应及时拆除导管、拔除钢筋笼，将钻机安装到位，将未灌注的混凝土部分钻孔回填，待地层沉积稳定后用冲击钻清除已灌注的混凝土，达到孔底设计标高后，请示监理检查合格后进行水下混凝土灌注。
2.2 卡管
因混凝土和易性差、混凝土中含有大块骨料或受潮凝固的水泥块、灌注混凝土冲击力不足等原因导致水下混凝土灌注过程中无法继续进行的现象统称为“卡管”。
① 由于混凝土质量造成的导管堵塞，可以少量（根据堵管前测量及计算的导管埋深结果，保证导管最小安全埋深确定）提升导管而后快速下落的方法或加大一次性灌注混凝土数量而后快速提升再迅速下放，以冲击疏通导管的方法进行处理。
② 由于混凝土冲击力不足造成的，应及时加长上部导管的长度，而后，以一次性较大量混凝土冲击灌注达到疏通导管的目的。
③ 采取“二次吹球法”进行处理。具体操作方法：将导管插入已灌注混凝土中0.5~0.8m，而后按照水下封底的方法实施二次封底。
如以上几种方法处理不能奏效应立即停止，认为已断桩。
2.3 断桩
由于灌注中提升导管失误、混凝土供应中断（下雨、停电、机械故障等）或导管漏水等原因导致导管中已灌注的混凝土与导管的混凝土隔断，无法继续灌注的现象称为断桩。在灌注过程中认定发生断桩事故后，应立即停止继续灌注，提拔导管和钢筋笼，尽量将损失减少到最小，并采取以下方法处理：
① 断桩截面位置处于设计桩全长三分之一以下时，一般采取冲击钻清除已灌注部分，再实施原位恢复。元磨高速K18+610窑平大桥3-1#桩在设计桩长约5米处（约全桩长四分之一）处发生断桩，采用此方法进行处理效果很好。
② 断桩截面位置处于设计桩全长三分之二以上且距离孔口深度不大于10m时，先进行钻孔壁加固，而后进行钻孔桩的接长比较经济。
③ 断桩截面位置处于设计桩全长三分之一与三分之二之间的，应对各种处理方法进行对比，选择经济、可行的处理方法。墩（台）布置有条件，桩布置改变造成损失较小的，应积极与设计单位联系争取变更设计，元磨高速公路K10+298金山立交桥4-1#桩在设计桩全长约二分之一处发生断桩，经与设计单位确定后，将4-1#桩用C15片石砼回填至原地面线（报废该桩），同时，把原4棵φ1.2m桩基础改为3棵φ1.5m桩基础，节约了工期，减少了施工单位的损失；桩布置无法改变但可以加桩的，最好由设计单位提供增加桩方案，实施增加基桩；不具备以上两类情况的一般应及时采取冲击钻处理后原位恢复。
④ 桩长大于40m的桩出现断桩情况，应对处理方案详细论证后再行实施，切勿盲目操作以免带来较大损失。
2.4 钢筋笼上浮
由于钢筋笼的加固不可靠或灌注过程中操作因素带来的钻孔桩钢筋笼移位现象统称为钢筋笼上浮。发现钢筋笼上浮。应立即停止灌注，采取以下措施进行处理：
① 对于钢筋笼上浮在1倍直径以下的可采取有效防止上浮的措施后继续灌注。悬吊钢筋焊缝脱落的，应及时补焊；悬吊钢筋弯曲的情况应增加钢管支撑。
② 钢筋笼上浮比较严重的必须拔出钢筋笼，比照断桩处理。
3 灌注桩成桩后发现的质量缺陷的处理
3.1 桩长小于设计要求
桩长小于设计要求的缺陷可以分为两类：第一类处理桩头后，混凝土顶面高程小于设计要求；第二类钻孔底部沉积的虚渣在清理时未清理干净导致桩全长小于设计或嵌入基岩深度小于设计。针对以上情况分别采取以下相应措施处理：
① 桩顶高程小于设计要求的原因是混凝土终孔时控制失误，应采取开挖接长的方法处理。接长施工前，先清理干净混凝土以上的浮渣和松散混凝土等，将顶面人工凿修平整。尔后，在护筒防护下开挖接长部分的桩孔。接长部分桩孔直径应大于设计钻孔直径40cm，深度从平整后混凝土面向下不小于接长部分桩孔的直径的1倍。开挖后，将原灌注的混凝土表面清理干净，灌注混凝土至设计位置。接长部分混凝土的强度应比原设计提高一个等级，新旧混凝土的结合面必须作好混凝土的接茬处理。
② 因钻孔底部沉积物未清理干净造成的桩全长小于设计现象处理难度较大。一般可在争取设计单位同意的前提下，采取桩底部压浆或者高压注浆处理。
3.2 桩体混凝土不连续
由于灌注过程中，发生孔壁局部坍塌饿杂物等侵入混凝土、混凝土和易性差等因素在桩体形成夹层导致钻孔桩混凝土不连续。对于此类问题，应积极与设计单位协调采取合理措施处理。
① 对于钻孔桩底部混凝土夹渣的情况，采取底部压浆或高压注浆的方法处理。
② 桩体的少量夹层或不连续，用小型冲击钻钻一系列小直径的孔进行置换清理泥浆和杂物（钻孔直径60~75mm，桩中心一个孔，其余3~4个孔分布在以桩中心为圆心，直径在450mm左右的圆周上），清理后进行高压注浆处理。此方法处理费用较高，元磨高速K15+417.6南溪河大桥5-3#桩采用此方法处理，费用达15万元。
③ 对于夹层较严重的，在在钻孔桩中心处钻一个直径75mm孔探明缺陷范围。而后以桩中心为圆心，采用冲击钻钻直径80~100mm的孔，而后人工入孔清理，清理结束后，灌注高强混凝土。此类桩的处理费用较高，会给施工单位造成很大损失。
综上所述，钻孔桩的处理方法很多，难度也较大，无论采用什么先进的方法处理都将对工程的进度、质量及施工企业的信誉带来不可忽视的影响。因此，我认为在钻孔桩施工中必须加强施工人员的质量意识，责任到人，层层把关，作到每个工序严格按照规范操作，水下混凝土灌注统一指挥、紧张有序，对可能出现的问题制定切实有效的防范措施，尽最大努力杜绝事故发生。