浅论钻孔灌注桩
摘要：近年来，钻孔灌注桩基础广泛应用于高速公路、城市道路及高层建筑等工程中。钻孔灌注桩是一项多工序作业、技术要求较高、循环周期短、风险性较大的基础工程，受人为因素影响较大。因此在施工中要建立严格的施工规范和管理制度，此外还必须加强现场施工的监督和监管工作，这对提高实际操作水平、完善施工工艺、消除质量事故隐患都是非常必要的。现结合施工过程中本辽高速公路的施工，就施工过程中易发生的事故隐患及处理措施作简要论述。
本文对钻孔灌注桩施工工艺作简单阐述，对施工过程中可能出现的事故隐患作简要分析，并提出处理措施。
关键词：钻孔灌注桩；事故隐患；处理措施
Abstract: In recent years, the bored pile foundation is widely applied in highway, urban road and high-rise building. Due to its multi-step operations, high technical requirements, short cycle, large risks, the bored pile is greatly influenced by human factors. Therefore, the strict construction specifications and management systems must be established, and the oversight and supervision of on-site construction should be strengthened, which are very necessary for improving the practical level, construction technologies and eliminating potential quality risks. Illustrated by the construction of Ben Liao highway, the accident potentials in construction process and the processing measures are briefly discussed.
This paper describes the construction technology of bored pile, analyzes the accident potential that may occur in the construction process, and then proposes the processing measures.
Key words: bored pile; accident potential; processing measure 一、绪论 随着我国交通事业的发展,汽车载重量逐渐提高,公路运输交通量日益增长。为了适应交通运输事业发展的需要,越来越多的公路桥梁需要扩宽加固,也就要不断的修建高等级的公路及更高标准的桥梁。钻孔灌注桩基础以它的承载能力。适用范围广及施工比较方便而被广泛运用。
钻孔灌注桩由于其施工速度快,质量稳定,受气候环境影响小,因而被普通使用,但其施工前的准备工作十分重要,只有条件充分才能保证施工顺利进行。
二、钻孔灌注桩施工-----兰河大桥桩基础施工
兰河大桥地处河面较宽水流缓的地段,干旱季节河水较浅，便道铺设钢筋砼圆管排水。在桩位位置采用土筑岛。
2.1 施工前的准备
2.1.1 进行施工放样:用全站仪准确的放出各桩位中心及4个检查桩的位置，并测出桩中心的地面高程。
2.1.2 埋设护筒:在放好样的桩位处,开挖一个圆形基坑将钢护筒埋入，然后在护筒周围用粘土填紧夯实，并根据桩中心的高程算出护筒的顶高程，以确定钻孔的深度。护筒应坚实,不漏水,护筒内径比桩径稍大20~30cm,高出地面30cm。
2.1.3制备泥浆:钻孔泥浆由水、粘土和添加剂组成。泥浆性能指标符合设计要求。
2.1.4 钢筋笼制作
在钻孔之前或钻孔的过程中要制作钢筋笼,以便成孔、清孔后尽快灌注砼,防止塌孔事故发生。钢筋笼应按图纸要求制作。
2.2钻孔施工方法----冲击钻进
该设备由冲击钻头、三角立架、卷扬机三部分组成。该方法适用于沙砾石和岩石地层,工作原理:用卷扬机钢丝绳通过三角立架上的滑轮将重锤提起,然后放开卷扬机,使重锤自然下落,利用其冲击作用将砾石或岩石砸成碎末、细渣,靠泥浆将其悬浮起来排出孔外。锤体一般为圆柱形,用钢材制成,锤头呈”十”字形,利于破碎岩石。一般先用90cm的细锤头钻进,然后再用大锤头扩孔至设计孔径。
施工时应注意以小冲程开孔,使初成孔坚实、顺直并起导向作用,钻进深度超过钻锤全冲程后才可正常冲击,但最大不宜超过4~6m。钻孔过程中及时排除钻渣,并添加粘土造浆,防止塌孔和沉淀。
2.3清孔----掏渣清孔法
在钻孔至设计标高后,检查孔径、桩孔垂直度、桩底地层情况与设计是否相符,达到设计规范要求后,即应清孔。其目的是将孔内钻渣清除干净,保证孔底沉淀土层厚度满足要求。
2.4钢筋笼及导管吊装
2.4.1 钢筋笼:由主筋、加强筋、螺旋箍筋、定位筋四部分组成,其构造应满足设计要求,经检验合格后,用吊车吊起垂直放入孔内，然后利用定位桩进行定位，利用护筒顶高程确定钢筋笼的底高程，当钢筋笼的位置和底高程都满足设计要求后，在钢筋笼顶对称的位置焊接4根吊筋，用4根钢管分别穿入4个吊筋内，钢
管上面用重物反压，防止在砼灌注过程中钢筋笼上浮和偏位。
2.4.2 导管:导管是灌注水下砼的重要工具,一般采用钢管。其内径为35cm,每节长2m,端头用法兰连接,接头垫橡胶垫圈防止密水。导管在地面上安装好，然后要进行密水性实验，当密水性能够满足要求以后再整体吊装到孔内，导管上口放置漏斗,导管应位于井孔,并在砼灌注前进行升降实验。
2.5 水下砼的灌注
灌注之前,应先测孔底泥浆沉淀厚度。如大于规定,要再次清孔,但应注意孔壁的稳定,防止塌孔。灌注的砼应符合要求，坍落度在18cm-22cm之间,如不符合要求,应进行二次拌和，再不符合要求就不能用于灌注桩。还要注意:(1)导管下口至孔底的距离为25~40cm；(2)初次埋置深度不小于1m，根据这个要求设计导管漏斗的大小。
首批灌注时应在导管漏斗底口处设置可靠的防水设施（一般放一个直径与内孔吻合的木球）。注意首批灌注砼的初凝时间不得早于灌注全部砼灌注完成时间。必要时加入缓凝剂，每灌一段时间，就要及时抽拔导管，导管埋入砼中的深度不能大于6m，但也不能小于2m，要根据砼的灌入量计算灌注高度，从而确定提升导管的时间、高度及卸去的导管节数。导管提升太快，若超过已灌注砼表面，就会形成断桩；若提升不及时，埋入过深，则有可能因为砼初凝，使导管不能拔出，造成工程事故。因此必须严格控制导管提升时间。
砼的灌注必须连续作业，提升拆除导管的时间要尽可能缩短。灌注的桩顶标高应比设计标高高出0.5~1.0m，待开挖基坑浇承台时凿除（俗称破桩头），目的是将孔内泥浆全部排除，保证桩体成桩质量。
砼灌完后要拔除护筒，处于地面及桩顶以下的整体式刚性护筒，应在灌注完砼后立即拔除。
三、成孔过程中的事故隐患及处理措施
3.1 掉钻
表现为成孔过程中钻头脱落掉在正在钻进的孔内。
主要原因
（1）钢丝绳因长时间磨损断裂；
（2）施工人员操作不当。
处理措施
钻机操作人员应及时检查、维修设备，并要按照操作程序正常操作，没有安全系数的钢丝绳要及时更换。
3.2 井眼偏位
表现为钻进过程中或成孔后经检测发现井的倾斜度大于设计要求。
3.2.1 主要原因
（1） 钻机安装不水平或钻进过程中钻井的作业平台不均匀沉降；
（2） 护筒埋设不垂直或钻井工具弯曲变形；
（3） 钻井过程中钻头遇到大块石等地下障碍物。
3.2.2 处理措施
（1） 钻机定位准确，安装水平、牢固；
（2） 护筒埋设垂直，不使用变形钻具；
（3） 遇到障碍物时尽可能送钻均匀，采用小冲程钻进。
3.3 井孔坍塌
表现为孔内水位突然上涨，并且孔口冒细密的气泡，出渣量明显增加而不见进尺等。
3.3.1 主要原因
（1） 泥浆比重不够及性能指标不符合要求，孔壁未形成泥浆皮；孔内泥浆液面高度不够，水层渗水；
（2）地层条件不好，进尺太快；
（3） 吊入钢筋笼时碰撞孔壁；
（4） 成孔后待灌时间过长。
3.3.2 处理措施
（1） 使用优质泥浆提高泥浆比重和粘度，提钻后及时向孔内注满泥浆；
（2） 吊入钢筋笼时，应对准钻孔中心垂直插入，严格控制钢筋笼制作质
量，弯曲变形的杜绝下井，入井要匀速，防止碰刮井壁；
（3） 做好浇注砼的准备工作，成孔后立即清孔，下放钢筋笼浇注砼，尽量缩短灌注时间。
3.4 扩孔
表现为局部孔径大于设计孔径。
3.4.1 主要原因
（1） 钻进过程中钻锤的摆动过大；
（2）泥浆性能较好，失水率小；
（3） 钻头直径稍大。
3.4.2 处理措施
（1）使用适当的钻具，钻进过程中采用适宜的冲程；
（2） 调整泥浆比重和粘度。
3.5 缩孔
表现为局部孔径小于设计孔径。
3.5.1 主要原因
（1）泥浆性能欠佳，失水量大，引起吸水膨胀后使孔径缩小；
（2）相邻桩施工间隔时间太短或桩距太近；
（3） 钻头直径不足或钻锤损失严重焊补不及时。
3.5.2 处理措施
（1） 控制泥浆比重和粘度，采用失水率小的优质泥浆上下反复扫孔以扩大孔径；
（2） 当设计桩距小于4倍桩径时，应采用跳隔1~2根桩施工或间隔36h后钻进，避免引起井壁土层流变或窜桩现象；
（3） 正确选取钻具及时补焊钻锤。
3.6 沉渣过多
表现为井底残留泥砂过厚或井壁泥皮剥落，使沉渣超标。
3.6.1 主要原因
（1） 泥浆粘度低，岩屑携带不干净；
（2） 清孔泥浆比重过小，清孔时间短；
（3） 下放钢筋笼时碰刮井壁或待灌时间长，泥浆沉淀。
3.6.2 处理措施
（1）选取优质泥浆，加大排量；
（2）清孔时控制泥浆比重和粘度，一次清孔钻头提高井底10~20cm，定时活动钻具，清孔时间不少于30min；
（3）钢筋笼垂直缓慢下放入井，避免碰刮井壁。
四、成桩过程中的事故隐患及处理措施
4.1导管堵塞
表现为砼浇注过程中在导管内滞留，不能自由下落。
4.1.1 主要原因
（1）隔水塞及橡胶不规范或导管内有毛刺、已凝固的砼；
（2）粗石料粒径过大，坍落度不符合要求，流动性差；
（3）导管连接部位和焊缝不密封渗水，形成水塞；
（4）机械故障，致使导管内砼初凝，砼下落阻力增大。
4.1.2 处理措施
（1）确保导管密封，畅通；
（2）按要求选择合理的连续级配，漏斗口加放筛子；
（3）严格砼的配合比，使其具有良好的流动性，坍落度控制在18~22cm；
（4）确保机械运转正常，并配有备用搅拌机，必要时可在砼中加入缓凝剂。
4.2钢筋笼上浮
表现为钢筋笼被砼顶托或被导管钩挂而高出设计标高。
4.2.1 主要原因
（1）砼的流动性过小；
（2）导管在砼中埋置深度过大；
（3）钢筋笼制作不直或变形，笼底钢筋向内弯折钩挂导管；
（4）导管提升过快，钢筋笼与孔口固定不牢或自重太轻。
4.2.2 处理措施
（1）提高砼灌注的速度，并可适当加入缓凝剂，以防止砼界面进入钢筋笼时流动性变小；
（2）砼接近笼底时，导管埋深控制在2~3m；当钢筋笼埋牢后方可恢复导管正常埋置深度；
（3）钢筋笼按设计要求制作平直不变形；
（4）吊车应缓慢匀速的提升导管，钢筋笼与孔口连接牢固。
4.3 断桩
表现为桩身两层砼中夹有泥浆渣土。
4.3.1主要原因
（1）砼的水灰比失调，水泥结块或粗集料含泥量大；
（2）砼灌注过程中孔内局部坍塌或导管提离砼表面；
（3）浇注时间间隔长，砼已初凝，流动性降低而续灌砼冲破顶层而上升造成两层砼中夹有泥浆渣土。
4.3.2 处理措施
（1）水泥要认真检验，受潮结块或过期失效水泥不准使用；
（2）确保水下砼的强度，严格按施工规范施工，认真执行操作规程，排除施工中的 事故隐患，避免断桩发生。
4.4 桩顶质量差
表现为桩顶未达到设计标高或桩顶周围砼疏松夹泥、断裂。
4.4.1 主要原因
（1）预灌注的砼量不足或测量砼界面标高偏差；
（2）导管内砼高度不够，使砼与泥浆的压差降低，而导管外泥浆及所含渣土稠度增加、比重增大，砼顶升困难甚至与泥浆接触掺混，造成夹泥、疏松、离析；
（3）随着导管的缩短，重量减轻，导管上下抽插困难；
（4）护筒起拔过快、过猛或不垂直，导致砼强度降低。
4.4.2 处理措施
（1）定时测量砼界面，并在桩顶设计标高以上加灌一定高度的砼（破桩头）；
（2）井口加水稀释泥浆，降低泥浆比重；
（3）起拔护筒要等到砼达到一定强度。
五、结论
通过对钻孔灌注桩施工工艺的简单阐述，对施工过程中可能出现的事故隐患的简要分析以及提出的处理措施，我认识到钻孔灌注桩基础的施工是一道非常严密的施工工序，施工过程中的每一道工序都直接影响钻孔及成桩的质量。以后我们所从事的工作一定要严格要求！