钻孔灌注桩施工常见事故产生原因与预防处理

　　[摘要] 钻孔灌注桩这一常见的高层建筑基础结构承载形式，在全国的中高层建筑物的大型构筑物的基础设计与施工中，是最常见也是应用最广泛的施工方法。在我国北方地区多采用干作业法，在我国南方地区如广州、深圳、上海、南京等城市湿作业较普遍，本文论述的是湿作业环境下回转钻成孔灌注桩。它的优点是：承载力高、省钢筋、造价相对比较低，比天然地基节省土方开挖和运输费用。钻进成孔的长短，可根据设计和地质条件成孔灌注，无需接桩和截桩。螺旋钻孔桩无噪音、震动和扰民;缺点是水泥用量大，钻进成孔采用湿作业时污染及影响质量因素比较多。大家都知道，灌注桩的施工工艺流程和施工方法与质量要求。这里不做过多论述。本文就湿作业法回转钻成孔灌注桩的施工过程中常见又常发生的事故及事故产生的原因与施工时采取哪些预防措施和处理方法进行简单分析。希望通过分析能给同行提供一些参考，如有不当之处，请批评指正。

　　[关键词] 钻孔事故 砼灌注事故 原因及方法

　　常见的钻进成孔过程中事故产生的原因及其处理方法

　　(一)坍孔

　　钻孔施工中，各种钻孔方法都可能发生坍孔，一般并不是突然发生的，坍孔前多少有一些预兆：如护筒内水位突然下降，孔口冒细密的水泡。钻机负荷显著增加，孔内返出的浆液大颗粒钻渣突然增多，泥浆比重大等，遇上这些现象，可以作为坍孔事故的预兆看待。

　　1、原因分析

　　(1) 泥浆比重不够及泥浆性能指标不符合要求，施工为了抢进度，虽然有泥浆护孔，但孔壁未形成坚实泥皮，泥浆粘度、比重达不到要求，而导致坍孔。

　　筒埋设不当，如太浅，下端孔口漏水，坍塌或孔口附近地面受浸湿泡

　　软或由于钻机振动使孔口坍塌，扩展形成较大坍孔。

　　成孔时间过长或孔内水位下降过快时，由于补水不足或不及时引起地

　　下水向孔内压入而导致坍孔。

　　在松软砂层中钻进。进入太快或者长时间停留同一水平上空转形成胀

　　腹，或者是提钻头太快，或者是补水时水管直接伸入孔内直接冲刷孔壁，或是成空后在安装钢筋笼时对孔壁的冲击等，不规范的施工动作是造成坍孔的原因。

　　2、预防

　　对应上述第一条，除在具有造浆时的土层外，其他地层应以泥浆护壁钻进并对应各种土层采用不同的泥浆比重与粘度(主要是与地质报告相应土层对比分析);对上述第二条，要求护筒要埋深、埋牢、埋正，护筒底部与周围要用粘土捣实。如果水上施工，护筒要插入河床一定的深度，具体情况具体对待。护筒的焊接应严密不漏水，开孔时保证钻具与护筒同心，防止钻具撞击护筒;对上述第三条，终孔后清孔和做灌注准备时及时保证足够的补水量，保持孔内一定的水位，并尽量控制好准备工作时间;对于上述第四条，在松散的粉砂层钻进时，应当控制好进入速度，给泥浆护壁一定的时间，采用勤放钻(给进)慢速回转，不适走极端“快速通过”或长时间“空转”。给补水时，供水管可固定在孔口上方补水。成孔安装钢筋笼应垂直慢放，适当转动，不能野蛮强行踩压或者反复提拉。

　　3、坍孔事故的处理方法

　　一旦发现坍孔，应立即暂停钻进，查明坍孔位置后及时研究对策处理，当坍孔不太严重时，可增大泥浆比重粘度，及提高孔内水压高度，同时以慢转轻压试钻，如发现坍孔继续加重则应停钻，并向孔内填加粘土回填，一般高于坍孔处1.5m以上。严重坍孔时。应全部回填重钻，回填应分层捣实，悄停稳定后再重新开始。

　　(二)钻进偏斜

　　各种钻孔方法都可能在施工时产生偏孔。一般来说，除垂直度偏差在小于等于1%的深度时符合要求外，在此范围外属偏斜。

　　钻进产生偏斜的原因主要有：

　　(1) 钻进场地不坚实、不平整，地面的循环系统设置不科学，钻机安装不水平，导向轮、孔口不在一中心线，钻机运转振动过大，钻杆不正，产生摆偏。

　　(2) 不同的地质特征在钻具上加重不足起不到孔底加压导正作用。

　　(3) 钻杆过细、孔深、钻进速度太快，造成不规则偏孔。

　　(4) 钻孔中，遇到较大的弧石或探头石，或者在有斜度的软硬土层交界处，岩面倾斜处钻进，或在粒径大小悬殊的卵石层中钻进，钻头受力不均匀跑偏。

　　预防措施：

　　(1) 施工前，首先平整压实好场地，必要时对表土进行置换，使场地坚实。安装钻机做到水平、固稳、对中。使钻杆架垂直于卡孔并与护筒在同一中心垂直线上。在施工过程中经常检查，发现偏位及时纠正。合理安排与设置循环系统，使之不与施工互相影响。

　　不同的地层钻进，在钻杆上采用不同的加重，增加孔底压，同时在钻

　　架上增设导向架导正钻杆。

　　采用粗径钻杆与合理的钻具结构与钻头形式。在钻进时严格执行钻进规程与操作方法。做到轻压、慢转、控制好钻进速度。

　　在换层、换径或遇有弧石、探头石、卵砾石、岩坡地层钻进时，一定要使用好性能相应的泥浆，采用上下反复扫孔，或回填片、卵石冲击再钻。

　　3、事故处理

　　(1) 一旦发现偏孔，可根据偏斜程度的不同采用扫、铲、填的方法，利用翼片较多的扫孔钻头慢慢回转从偏斜处上方向下反复多次扫孔直至修直。

　　向孔内回填粘土加片石至偏斜位置上、捣实后再用筒状钻头减压钻

　　进。

　　(三)掉钻、落物

　　1、在钻孔过程中，由于操作不当，例如：停钻时未提钻头，强行起动;或钻杆疲劳断裂;钻杆接头不良或滑丝，电动马达接线错误，不应反转的反转，使钻杆松脱;钢丝绳经长时间磨损或者卡环数量不足与松动不紧等;孔口作业不小心至使工器具落入孔中，给正常的施工带来了困难。

　　预防措施

　　开钻前先清理孔内落物，护筒口加盖，经常检查易损部位的松紧情况，事先调整好电机的转动方向，预先将工器具上栓上系物，在不易打捞的钻头上焊接好打捞环，或其他易被挂捞物体。严格遵守规程与操作注意事项，不得野蛮施工。

　　处理方法

　　掉钻后应及时摸清情况，若落钻被沉积物或坍孔土、石、埋位，应首先清孔，使打捞工具能接触钻锥，打捞的工具一般有：打捞叉、钩、打捞活套、偏钩和钻锥平钩，打捞钳等其他特制工器具，具体根据落物情况而定使用工具与方法掉转情况发生时一定要及时处理，不能延时。我曾经记得在一个桥梁基础桩孔钻进时，由于未检查钻杆松紧，出现钻杆断裂，埋钻头及钻杆与标高-24m处未能及时处理，采用多种方法不能捞上，只能在两侧加桩，造成了极大的损失。

　　(四)糊钻

　　糊钻(吸锥)常出现于正反循环钻进和冲击钻进桩施工过程中，在软塑土层中回转钻进，因为进入快，钻渣量大，将出浆口堵塞而造成糊钻。预防和处理方法：首先应对钻杆内径进行计算，尽量增大内径，控制好进入速度，选用刮板齿小出浆大口径钻锥;其次，如果糊堵严重，应提钻出孔进行清除，调整泥浆稠度，在粘土层孔位适当加入一些砂、卵砾石。

　　(五)扩孔和缩孔

　　扩孔是孔壁坍塌而造成的结果，各种钻孔的方法均可能发生，若只是孔内局部发生坍塌扩孔，钻孔仍能达到设计深度，则不必处理，只是砼灌注量超大;若因扩孔后继续影响钻进，必须按坍孔处理。所以扩孔产生原因不只是钻进原因，更严重者是不能将钻头提到半孔空转形成鼓形腹，严重者坍孔，不太好处理。

　　缩孔原因主要有两点：一是钻头磨损较大或在进入时快慢不均匀;另一种就是由于地层中有软塑土，遇到泥浆水后膨胀缩孔。对于造成的缩孔，可采用上下反复扫孔方法扩大孔径。

　　(六)钻杆折断

　　1、钻杆折断的原因

　　用小直径钻杆来钻大孔径或深度孔，其强度、刚度小，扭距大，容易

　　折断。

　　钻进中选用转速不当，钻杆扭转或弯曲折断。

　　钻杆经长期使用，接头处磨损有暗伤，产生疲劳折断。

　　地层坚硬。强行起动推动，超负荷运转引起折断。

　　2、预防与处理

　　(1)选择大直径或管壁厚的钻杆，计算扭矩留有余地，不能强行起动与超

　　负荷运转。

　　(2)不能选用弯曲变形的钻杆。要求接头丝扣良好，防脱装置完好，在安

　　装前检查，对于磨损或损伤的不能使用。

　　发生折断落入孔中，应及时处理打捞上来，检查原因，更换新的或

　　大直径钻杆继续钻进。

　　二、砼灌注事故产生原因及防止措施

　　灌注水下砼是成桩的关键工序，常见的成桩事故有：导管堵塞、钢筋笼上浮、断桩、各种桩身质量问题。

　　(一) 导管堵塞

　　1、导管堵塞多数是发生在开始灌砼的时候，在灌注中途亦有可能发生。

　　导管变形或内壁有砼硬结，影响隔水塞通过。

　　隔水塞上没有预先填浇水泥砂浆，砼的粘聚性又不太好，产生离析架

　　桥堵塞。

　　砼的拌和物是含有杂物或有超大粒径石子，级配不均，下落过程中极

　　易塞管，坍落度过小也容易堵塞导管。

　　导管漏水，砼易受水洗刷，集聚一起，易堵导管。

　　处理方法

　　为了消除卡管，可在允许的导管埋入深度内，上提导管，用振动法来抖动导管，使管堵塞消除。如不能奏效，再用长杆疏通，如果还不能疏通，则应拔出导管。如果刚开始灌，重新清孔后再灌砼;如果已灌注一半砼，只有按断桩处理。为防止堵管，在事先应对导管进行检查，是否凹凸，导管口是否有阻碍，法兰接头橡皮等是否完好。除此之外，还要控制好砼的和易性，在入斗前，对砼粗骨料的粒径进行严格控制。保持砼灌注的连续性。在砼灌注时，还应注意机械设备的完好，不能停滞过长时间。

　　(二)钢筋笼上浮、下落、偏位

　　钢筋笼错位有几种情况。笼的下落主要发生在半截笼的桩孔内，由于笼下放时操作不慎，孔口未将笼固定好，或者在下导管时挂住钢筋笼，使其下落。上浮一般发生在开始灌注砼阶段，当前批砼灌入孔内时产生向上冲击力，如果钢筋笼未在孔口固住，则会上浮。这种现象有时亦会发生在灌注过程中。提升导管时，会将钢筋笼挂起。钢筋笼偏位的原因主要是由于钢筋笼在孔口焊接时未上下对正。保护块数量不足，或桩孔超径严重倒向一边。预防钢筋笼偏位的关键是要细心地下放钢筋笼，并将其牢固地绑扎或焊在孔口。钢筋笼下孔后，检查其是否在中心，下放导管时，应使导管顺桩孔中心位置而下，不能碰挂钢筋笼。

　　(三)桩身缩颈、夹层、断桩

　　桩身缩颈和夹层是比较严重的质量问题，施工时不认真细致亦容易发生，主要原因有：

　　孔壁粘土的侵入，或地层承压水对桩周围混凝土的侵蚀;

　　灌注过程中孔壁坍塌;

　　混凝土严重稀释。

　　此类事故一般在灌注作业时，不易发现，因此要认真预防，对容易造成坍孔粘土侵入和地下承压水的地层，在灌注前，必须向孔内回灌优质泥浆并保持孔内水头高度。下放钢筋笼在孔口扶正，慢慢放入，避免挂拖孔壁，引起坍孔，下放完毕后，检查沉渣情况，如果沉渣突然增多说明孔壁有坍塌现象，应立即采取防止措施。灌注中如发现孔口返水颜色突然改变，并夹有大量泥土粗砂返出，说明孔内有坍塌，应停灌，测出砼面高，分析原因，并提出导管，换用干净泥浆清孔，排出落物护住孔壁，用小一组钻头钻水孔，清孔后下导管继续灌注，遇有承压水时，应摸清水位，在灌注前下入专门的护筒进行止水封隔。成桩后发现桩身缩颈，如位置较浅，则直接开挖对缩颈部位进行修补。如位置较深且缩颈严重，则就应考虑补桩。对发现夹层，可采用压浆补救。

　　断桩是指砼桩身在某一部位出现不连续或砼严重变质，致使桩承载力下降，

　　甚至不能使用，是严重质量事故。其主要有：

　　1、灌注时提升导管过高，以至底部脱离砼层;或是测砼面高数据不准，产生错误判断;或是操作不当，提升过猛，导管提砼面层;或是埋深不够。

　　2、出现堵管时未能即时排除;

　　3、灌注作业因故中断时间过长，表面砼失去流动性，而继续灌注时，新砼冲破表面而上升，将有泥浆泥渣的表层覆盖包裹，形成断桩;

　　4、灌入的砼质量差。

　　断桩事故关键在于预防，灌注前对各个作业环节岗位认真地检查做好各项准备工作，制定有效的预防措施，灌注中，严格按照操作规范执行，保证砼灌注作业的连续性。勤测砼的表面高度，认真绘制砼表面高与导管提升曲线图，导管提升应平稳起升，严格控制灌送时间。

　　对于断桩事故，在弄清原因后，根据情况处理，如灌入砼不多，应先将这些砼全部清除后继灌;若灌入的砼量较多，可采用小钻打孔、清孔续灌的办法。如断桩位置较深，且断处受的弯短不大，断桩层厚度较小时，可钻2-3个小孔至断桩处泵入高压水冲洗后压浆(浆采用高标号水泥砂浆)选择一孔压浆，待其他孔返出浆后将孔堵死，并继续将剩余砂浆压入，然后封压浆孔。待强度达到设计的70%以上即可，检查效果。如断桩位置在受弯短较大处时，可根据计算确定打小孔的数量(孔Ф120mm左右)，孔要穿过断层一定深度，插入小钢轨或钢筋束。然后用高标号水泥砂浆灌压形成锚固。这之前必须清孔。若锚固不能达到要求，则考虑补桩。如断桩离地面较近，或在地下水之上，则可开挖，清除断桩砼，安装模板新浇砼接桩。

　　(四)砼严重离析

　　砼离析的原因很多，是多为导管漏水引起的水浸，加之砼搅拌不好，骨料级配不当，水灰比过大，使用水泥品种不当或失效水泥。事先发现离析时，应重新拌和后入孔;如比较严重应清除弃置。对不符合要求的砼进行质量检查验收，坚决不能使用配合比、水灰比不合格的砼。

　　(五)其他事故

　　主要是桩基工程结束后的施工开挖和其他因素对桩质量的影响。例如：因抢工期，桩身砼不到养护期就开挖，施工机械对桩身的撞击，已经有多次发生撞断，撞裂桩头的事故记录，土方开挖单位会说是桩质量问题;如大型机械在桩基区域不当的行走路线会造成位移偏差;基坑支护不当亦会造成土体滑移和造成桩移位。还有开凿桩头时不当操作，使用不当的施工方法和工器具都会给桩身造成损伤，影响质量等等，以上问题作为施工单位和施工技术人员应该了解事先做好相关单位的协调，发现问题及时制止，这样才能防患于未然。

　　当然，钻孔灌注桩在施工过程中常见事故远不止这些，各种违反规范，操作规程、工艺流程的不正确的施工方法，都可以造成质量事故的发生;各种施工人的因素、材料因素、施工机具因素、施工工作的环境因素影响都可能造成质量事故的发生。所以，如何控制好灌注桩施工质量事故不再发生。是我们每一位施工、技术、管理人员值得注意与继续探讨的课题。

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