桥梁钻孔灌注桩施工中出现问题及处治措施

　　摘要：钻孔灌注桩成孔技术要求高，工艺复杂，工作量较大，并需在短时间内快速完成水下砼灌注施工，过程控制受人为因素影响较大，稍有疏忽，就难免出现质量缺陷，造成病桩或断桩等质量事故，影响整个桥梁的质量及使用寿命。本文分析了桥梁钻孔灌注桩施工中存在的一些问题及问题产生的原因，并提出防治措施。
　　关键词：桥梁，钻孔灌注桩，问题，措施
　　1、钻孔过程中出现的问题及原因分析与防治措施
　　1.1护筒冒水。
　　a.造成原因：埋设护筒的周围不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落时碰撞护筒。
　　b.防治措施：在埋筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0m-1.5m的水头高度。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，用粘土在四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新定位后安装护筒。
　　1.2塌孔、溶洞或裂隙。
　　a.造成原因：孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护洞周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高；钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。
　　b.防治措施：现场开钻人员随时对照地质钻探资料检查孔内水头高度，泥浆稠度和孔外水位变化，钻头负荷是否正常；在松散易坍的土层中，适当埋深护筒，用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，保持护筒内泥浆水位高于地下水位；当遇到小溶洞或裂隙且发生孔内泥浆均匀缓慢下降的现象时，可采用在泥浆中加适量水泥，增大泥浆比重及其护壁效果；当遇到大溶洞时，孔内泥浆急剧下降的情况，可采用粘土或片石回填后重新钻孔；当遇到较大溶洞出现漏浆时向孔内加稠泥浆造浆或回填粘土夹片石、卵石等石块，反复冲击增加护壁的密实度和强度，必要时跟进第二层护筒护壁。
　　1.3缩颈。
　　a.造成原因：软土层受地下水影响和周边车辆振动；塑性土膨胀，造成缩孔；钻锤磨损过甚，焊补不及时。
　　b.防治措施：在软塑土地层采用失水率小的优质泥浆护壁，降低失水量；成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，快速通过，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；及时焊补钻锤，或在其外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用；如出现缩颈，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。
　　1.4成孔偏斜。
　　a.造成原因：施工现场不平整，不坚实，地面软弱或软硬不均匀，在支架上钻孔时，支架的承载力不足，发生不均匀沉降，导致钻杆不垂直；钻机部件磨损，接头松动，钻杆弯曲；钻头晃动偏离轴线，扩孔较大；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形；灰岩溶洞区，溶洞、溶槽、岩面凹凸不平、溶洞顶板厚薄不一，以及溶洞内孤石浸入孔径、孔底处于一边软一边硬的状态。
　　b.防治措施：先将场地夯实平整，轨道及枕木宜均匀着地，支架的承载力应满足要求，在发生不均匀沉降时，必须随时调整；钻机就位时，应使转盘，底座水平，使天轮的轮缘、钻杆的卡盘和护筒的中心在同一垂直线上，并在钻进过程中防止位移，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，钻速要加慢档。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，应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，待沉积密实后再钻；回填片石，使钻头保持水平，钢丝绳保持竖直,向下冲孔；浇筑素混凝土，使基底岩石保持软硬一致，纠正钻头偏斜；用水下炸药对坚硬岩石打眼爆破。
　　1.5桩底沉渣量过多。
　　a.造成原因：检查不够认真，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以将沉渣浮起；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。
　　b.防治措施：加强对沉淀层的检查力度和意识；成孔后，钻头提高孔底10cm-20cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于30min。采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，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30cm-40cm，应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下1.5m以上，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到消除孔底沉渣的目的。
　　1.6卡钻。
　　a.造成原因：岩面倾斜卡钻，溶洞、溶槽挤钻；钻穿溶洞顶板因钢丝绳回旋和钻头本身摇摆改变了钻头十字型方向而卡钻；地层太软（如断层、充填泥），钻头冲击太快，冲程过大，造成钻头在孔内荷重大于钻机本身提升能力而卡钻；孤石、探头石卡钻，充填物为软塑状黏泥吸钻；钻机的转向装置不灵活，（如副钢丝绳过紧，吊环不灵活）产生梅花孔而卡钻；钻头刃脚脱落，四肢不对称，形成椭圆孔卡钻；更换钻头，新旧钻头直径尺寸相差大；漏浆塌孔埋钻，钢护筒倾斜、卷边、脱节，错位卡钻等等。
　　b.防治措施：钻孔时司钻人员应随时观察钻机负荷和主绳摆动情况；经常测量钻头的直径，（新旧钻头相差不可超过20mm）发现钻头磨损，应及时进行钻头补焊，钻头直径小于护筒内径10mm-20mm；严格按照钻孔施工工艺操作，杜绝出现探头石、梅花孔、椭圆孔等，减少人为原因造成的卡钻，如发现卡钻征状应及时提起钻头，进行回填处理；根据地层资料，在距离溶洞顶板以上30cm-50cm处改变钻孔冲程和冲击频率，采用慢打轻击，进入溶洞反复抛填片石、粘土及水泥，抛一次进尺1m-1.5m，直至达到人工造孔的目的；改变钻头形式亦可达到预防卡钻的目的，即在原十字型钻头上焊圈（用20mm-25mm厚钢或25mm-30mm直径的圆钢）把钻头的十字型连接起来，使之减慢钻进速度，防止出现梅花孔和椭圆孔，并一次成孔并圆顺；对软塑地段（溶洞充填物）可采取抛填片石、小冲程、冲击固壁，防止因冲程过高而造成埋钻事故。
　　1.7掉钻。
　　a.造成原因：钻头的钢材材质、钢丝绳质量、地层以及人为因素。掉钻最易出现在卡钻事故处理中（处理方法不当）；钢丝绳磨损后未及时更换新的钢丝绳造成钢丝断裂和绳卡松脱引起掉钻；司钻人员操作失误（打空锤）造成钢丝绳断裂引起掉钻；钻头本身在薄弱面断裂，以及钢丝与钻头连接环断裂。
　　b.防治措施：首先应在钻头龙门与钻头体区段间加工成圆弧过渡，防止断面尺寸突变，形成薄弱部位而引起应力集中而断裂，造成掉钻事故；在钻进过程中要经常检查钻具和钢丝绳、绳卡，钻头直径磨损程度，发现超限应及时更换；随时准备好打捞工具，一旦出现掉钻及时打捞，防止沉碴埋钻，现场常采用掏碴桶加焊钢筋或角钢穿钢丝绳引套，还可采用锚钩法打捞，效果均比较好，前者适应于深孔处理，后者适应于一般钻孔处理。
　　2、结束语
　　钻孔桩事故处理的方法很多，难度也较大，因此，在钻孔桩施工中必须做到每个工序严格按照规范操作，桥梁钻孔灌注桩施工中遇到的问题是多种多样的，在实际施工过程中，应根据实际情况来分析归纳，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的发生。
　　参考文献：
　　[1]张树仁.桥梁病害诊断与改造加固设计[M].北京：人民交通出版社.2006.
　　[2]张劲泉.桥梁检测与加固手册[M].北京：人民交通出版社.2007.

《桥梁钻孔灌注桩施工中出现问题及处治措施》

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