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钻孔灌注桩是民用和工业建筑广泛应用的一种基础形式, 具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。但是由于钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行, 其施工过程无法直接观察, 成桩后也不能进行直接开挖验收, 它又是最容易出现质量问题的一种基础形式。分析灌注桩在钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中可能出现的问题, 进行必要的防范是保证钻孔灌注桩成桩质量, 确保基础工程安全的重要措施。 1 钻孔过程中常见的施工问题及防治措施 1.1 护筒外壁冒水 产生原因: 埋设护筒时周围填土不密实, 或起落钻头时碰动了护筒。 防治措施: 在埋设护筒时, 四周的土应选用最佳含水量的黏土分层夯实。钻头起落时, 应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时, 应立即停止钻孔, 用黏土在四周填实加固, 若护筒严重下沉或移位时, 则应重新安装护筒。 1.2 孔壁坍落 产生原因: 土质松散, 护壁泥浆密度和浓度不足;护筒埋深位置不合适, 埋设在砂或粗砂层中; 钻进速度过快, 在孔壁上来不及形成泥膜; 孔内水头高度不够或出现承压水, 降低了静水压力; 冲击锥、掏渣筒或安放钢筋笼时撞击孔壁。 防治措施: 在松散砂土或流砂中钻进时, 应控制进尺, 选用较大密度、黏度、胶体率的优质泥浆, 保持护筒内泥浆水位高于地下水位; 将护筒的底部贯入黏土中0.5 m 以上; 搬运和吊装钢筋笼时, 应防止变形, 安放要对准孔位, 避免碰撞孔壁, 钢筋笼接长时要加快焊接时间, 尽可能缩短沉放时间。如孔口发生坍塌, 应先探明坍塌位置, 将砂和黏土混合物回填到坍孔位置以上1～2 m, 如坍孔严重, 应全部回填, 等回填物沉积密实后再进行钻孔。 1.3 缩颈( 即孔径小于设计孔径) 产生原因: 塑性土膨胀。 防治措施: 采用优质泥浆, 降低失水量。成孔时,应加大泵量, 加快成孔速度, 在成孔一段时间内, 孔壁形成泥皮, 则孔壁不会渗水, 亦不会引起膨胀。如出现缩颈, 采用上下反复扫孔的办法, 以扩大孔径。 1.4 桩孔偏斜 产生原因: 钻机安装就位稳定性差, 作业时钻机安装不稳或钻头、钻杆中心线不同轴所致; 遇有倾斜度的软弱土层交界处或岩石倾斜处, 钻头所受阻力不均; 遇较大的孤石、探头石等地下障碍物。 防治措施: 先将场地夯实平整, 钻架就位后要调整, 使钻盘与底座水平, 钻架顶端的起重滑轮边缘同固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在同一轴线, 并注意经常检查和校正; 在不均匀地层中钻孔时, 采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时, 钻速要打慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。钻孔偏斜时, 可提起钻头, 上下反复扫钻几次, 以便削去硬土, 如纠正无效, 应于孔中局部回填黏土至偏孔处0.5 m 以上,重新钻进。 1.5 桩底沉渣量过多 产生原因: 清孔不干净或未进行二次清孔; 泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起; 钢筋笼吊放过程中, 未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底; 清孔后, 待灌时间过长, 致使泥浆沉积。 防治措施: 成孔后, 钻头提高孔底10 ～20 cm,保持慢速空转, 维持循环清孔时间不少于30 min。采用性能较好的泥浆, 控制泥浆的比重和黏度, 不要用清水进行置换。钢筋笼吊放时, 使钢筋笼的中心与桩中心保持一致, 避免碰撞孔壁。可采用钢筋笼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, 直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。开始灌注混凝土时, 导管底部至孔底的距离宜为30 ～40 mm, 应有足够的混凝土储备量, 使导管一次埋入混凝土面以下1.0 m 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。 2 水下混凝土灌注过程中常见的施工问题及防治措施 2.1 导管被卡住 产生原因: 初灌时, 隔水栓堵管; 混凝土和易性、流动性差造成离析; 混凝土中粗骨料粒径过大; 各种机械故障引起混凝土浇筑不连续, 在导管中停留时间过长而卡管; 导管进水造成混凝土离析等。 防治措施: 使用的隔水栓直径应与导管内径相配, 同时具有良好的隔水性能, 保证顺利排出。在混凝土灌注时, 应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性, 配合比应通过实验室确定, 坍落度宜为18 ～22 cm, 粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1 / 4, 且应小于40 mm。为改善混凝土的和易性和缓凝, 水下混凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性, 导管使用前应试拼装、试压, 试水压力为0.6 ~ 1.0 MPa, 以避免导管进水。在混凝土浇筑过程中, 混凝土应缓缓倒入漏斗的导管, 避免在导管内形成高压气塞。在施工过程中, 应时刻监控机械设备,确保机械运转正常, 避免机械事故的发生。 2.2 钢筋笼上浮 产生原因: 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; 当混凝土灌至钢筋笼下, 若此时提升导管, 导管底端距离钢筋笼仅有1 m 左右时, 由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大, 推动了钢筋笼的上浮; 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。 防治措施: 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 ～2.0 m。灌注混凝土过程中, 应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深, 当混凝土埋过钢筋笼底端2 ～3 m 时, 应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2 ～4 m, 不宜大于5 m 和小于1 m,严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时, 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。
2.3 断桩 产生原因 由于导管底端距孔底过远, 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; 受地下水活动的影响或导管密封不良, 冲洗液浸入混凝土水灰比增大, 形成桩身中段出现混凝土不凝体; 由于在浇注混凝土时, 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; 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。 防治措施 成孔后, 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。灌注混凝土前认真进行孔径测量, 准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中, 应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,并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比, 混凝土应有良好的和易性和流动性, 坍落度损失应满足灌注要求。在地下水活动较大的地段, 事先要用套管或水泥进行处理, 止水成功后方可灌注混凝土。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, 在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。确保导管的密封性, 导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定, 切勿起拔过多。 3 结语 总之, 由于钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行, 施工质量较难控制, 这就要求我们在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范, 核查地质和有关灌注桩方面的资料, 对施工过程中可能会发生的一些问题进行全面分析, 落实预防措施, 做到科学组织, 精心施工, 严格管理, 这些施工中常见问题是可以避免的。
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