桥梁桩基施工常见的难点及解决措施

桥梁桩基（冲击钻）施工中常见的问题及处理措施

一、桩基在钻孔过程中容易出现的问题及处理措施

1、坍孔

坍孔的特征是孔内水位突然下降又回升，孔口冒出细密的水泡，出渣量明显增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。

坍孔原因：大多数是由于泥浆性能不符合要求、孔内水头未能保证、机具碰撞孔壁等原因造成的。

处理措施：发生坍孔后，应查明坍孔的位置再进行处理。坍孔位置较深且不是很严重时，采用粘土回填至坍孔位置以上23m，并采取加大泥浆比重、改善泥浆性能、加高水头等措施，继续慢慢钻进；坍孔严重时，应立即将钻孔全部用砂类土或砾石土回填，如果无砂类土和砾石土，可采用粘质土掺入58%的水泥进行回填，待孔内回填土稳定后重新开钻；坍孔位置不深时，可采用加深护筒的方法，将护筒内的填土夯实，重新开钻。

2、斜孔

斜孔一般多发生在采用冲击钻成孔上。

斜孔原因：通常是由于地质松软不均、岩面倾斜、钻架移位、钻架不平或钻头遇到探头石等原因造成的。

处理措施：钻孔时，要经常检查钻盘是否水平或钢丝绳是否垂直，孔口位置的钻杆或钢丝绳的平面位置是否正确，一旦发现偏差应及时调整。当出现斜孔时，一般可在偏斜处吊住钻头反复扫孔，使钻孔正直。偏斜严重时，应回填粘质土（采用回旋钻成孔）或片石（采用冲击钻成孔）到偏斜处顶面，待沉积密实、稳定后重新开钻。

3、扩孔

扩孔原因：扩孔大多数是由于孔壁坍塌或钻杆摆动过大造成的。

处理措施：一般是采用失水率小的优质泥浆护壁，改善钻机的机械性能（减小钻摆动）来控制扩孔率。

4、缩孔

缩孔原因：通常是由于地层中含有膨胀土、软塑土、泥质页岩等不良地质造成的，钻头磨损过大亦能使孔径稍小。

处理措施：缩孔发生后，应立即查明原因，如因钻头磨损过大造成的缩孔现象，应对钻头及时补焊，加大钻头。如因以上不良地质条件造成的，当缩孔不严重时，可采用钻头上下

反复扫孔来扩大孔径；当缩孔严重时，采取钢护筒防护，一般情况下钢护筒的长度要根据不良地质的厚度情况来确定，最好是不良地质部分全部下钢护筒。

5、孔内漏浆

孔内漏浆原因：一般是钻孔钻至透水层时由于泥浆的性能较差、或护筒周围透水、或钻孔遇到小溶洞时发生的。

处理措施：当遇护筒内水头不能保持时，一般采取护筒周围回填土夯实、增加护筒埋置深度、适当减小护筒内水头高度、增加泥浆相对密度和粘度、倒入粘土使钻头慢速转动等措施。当用冲击钻冲孔时，可往孔内回填片石、卵石及适当投入一定数量的水泥，反复冲击，增加护壁。

6、卡钻

卡钻原因：常发生冲击钻冲孔时，因先形成了梅花孔、十字孔、冲锤磨损未及时补焊、钻孔直径变小而新钻又过大、冲锤倾倒、遇到探头石或孔内掉入物件卡住等原因造成的。

处理措施：卡钻锤后不宜强提，可用小锤冲击或用边冲边吸的办法将卡锤周围的钻渣松动后再提出。

7、掉钻

掉钻原因：一般是由于钻杆磨损过甚、钻锤的钢丝绳磨损过甚或钢丝绳的卡口螺丝松动造成的。

处理措施：掉钻是在桩基钻孔过程中经常发生的故障之一，每台钻机都应配备足够的打捞工具。掉钻后应马上用打捞叉、打捞钩、绳套等工具打捞。如果由于打捞时间过长造成钻头被埋，应先清理泥沙，然后再使用打捞工具进行打捞。特别强调指出：初次掉钻头时，钻头在孔内一般是正立的，如果一次打捞不成功造成第二次或者多次掉钻，那么钻头掉在孔内就不一定是正立的，给打捞造成更大的困难。

二、桩基在清孔过程中容易出现的问题及处理措施

1、清孔造成塌孔

塌孔原因：由于换浆过快、较快地降低泥浆相对密度造成的。

处理措施：清孔造成塌孔时，要根据塌孔的严重程度采取不同的处理方法进行处理。塌孔不严重时，可采用加大泥浆相对密度等改善泥浆性能的措施后继续清孔。塌孔严重时，该孔需要回填重新钻孔；

2、泥浆含砂率过大及沉渣过大

形成原因：泥浆含砂率过大及沉渣过大都是由于清孔时加水过快、过多、换浆时不及时

捞渣或捞渣不干净、没有使用二级以上沉渣池等原因造成的。

处理措施：泥浆含砂率及沉渣过大时都应加大泥浆相对密度继续清孔，边清边捞渣，等泥浆的含砂率符合要求后再把泥浆的相对密度降低至符合要求。

3、声测管堵塞

形成原因：在安放桩基钢筋笼时，每节声测管连接完成后没有往管内灌水，以检测声测管是否漏水。

预防措施：声测管在每一节焊接完后，孔内要灌水，水要经过净化处理后才能灌深测管，达到预防探测管底部堵塞目的。声测管施工时接头焊接要牢固，不得漏浆，顶、底口封闭严实，声测管与钢筋笼用粗铁丝软连接。

三、桩基在灌注混凝土过程中容易出现的问题及处理措施

1、导管进水

形成原因：导管进水是由于多提升导管且管口超出已灌混凝土表面时发生的。

处理措施：首批混凝土下落后导管进水，应将已灌注的混凝土用吸泥机（可用导管作吸泥管）全部吸出，再针对导管进水的原因改正操作工艺或增加首批混凝土储量重新灌注；在混凝土灌注的中期，遇到导管进水时，可依次将导管拔出，用吸泥机或潜水泥浆泵将原灌注混凝土表面的沉淀物全部吸出，将装有底塞的导管重压插入原混凝土表面2m以下，然后在无水导管中继续灌注，将导管适当提升，继续灌注的混凝土可冲开导管底塞流出。

2、导管堵管

形成原因：初灌导管堵管大多数是由于隔水硬球栓或硬柱塞被卡住而造成的。中期导管堵塞大多数是由于灌注时间过长，表面混凝土已初凝或者是由于混凝土的砂石级配差造成混凝土离析或者是由于混凝土中有大块物体或者是由于混凝土在导管内停留时间过长而发生堵塞的。

处理措施：发生初灌堵管时，可用长杆往管内冲捣，或用振动器振动、硬物敲打导管外侧，或提升导管迅速下落振冲，或用钻杆加配重冲击导管内混凝土。如果这些方法都无效，应将导管拔出，取出导管内物质，重新下导管灌注混凝土；发生中期导管堵塞时，处理的方法是将导管连同堵塞物一起拔出，疏通导管。若原灌注的混凝土表层尚未初凝，可用新导管插入原灌混凝土的表面2m以下深度，用潜水泥浆泵下入导管底将管内的泥浆抽干净，再用圆杆接长的小掏渣桶将管内表面混有泥浆的混凝土掏干净后继续灌注混凝土。

3、灌注坍孔

形成原因：大的坍孔特征与钻孔期间比较相似，可用测探仪或测锤探测，如探头达不

到混凝土面高程时即可证实发生坍孔。发生灌注坍孔有以下几种原因：护筒脚漏水；潮汐区未保持所需的水头；地下水压超过孔内水压；孔内泥浆相对密度、粘度过低；孔口周围堆放重物或机械振动。

处理措施：发生灌注坍塌时，如坍塌数量不大，可采用吸泥机吸出混凝土表面坍塌的泥土，如不继续坍孔，可恢复正常灌注。如坍孔仍在继续且有扩大之势，应将导管及钢筋骨架一起拔出，用粘土或掺入58%的水泥将孔填满，待孔位周围地层稳定后再重新钻孔施工。

4、钢筋笼上升

形成原因：灌注混凝土时钢筋笼上升的主要原因是由于混凝土冲出导管底口后向上的顶托力把钢筋笼上浮。

处理措施：为防止混凝土灌注过程中钢筋笼上浮，灌注混凝土前，应将钢筋笼的顶端焊接在护筒或其他牢固的物体上。在灌注混凝土过程中，当灌注混凝土顶面距钢筋笼底部约1m时，应降低混凝土的灌注速度；当混凝土面上升到钢筋笼底4m以上时，提升导管使导管底口高出钢筋笼底2m以上后即可恢复正常速度灌注混凝土。

5、埋管

形成原因：埋管一般是由于导管埋置深度过大所造成的。

预防措施：为了避免造成埋管事故，在混凝土灌注过程中应严格控制埋管深度在26m 之间；若已造成埋管事故，即要对该桩基进行处理。

6、断桩

断桩是由于桩基混凝土的某一部分和全部端面段泥浆浸入,破坏了桩的整体性受力形态, 形成废桩。

（1）常见的断桩形式一般有以下四种:

①、混凝上桩体与基岩之间不凝固。由于导管下孔距孔底过远或混凝上被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固而出现断桩现象。

②、桩身中段出现混凝土不凝体。受地下水活动的影响或管密封不良,冲洗液浸入使局部混凝土水灰比增大,也能产生断桩现象。

③、桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开。在浇注混凝上时,导管提升过多,露出了混凝土面, 或因停电、待料等原因造成夹渣, 这些问题也是产生断桩现象的重要原因。

④、桩身出现空洞体。原因是未采用“回顶”法灌注, 而是从孔口直接倾倒的办法灌注混凝土,产生离析,造成凝固后不密实,个别区段产生疏松、空洞现象。

（2）影响断桩的因素

①、水泥初凝时间过短;

②、骨料粒径偏太,砂粒中有大卵石;

③、水泥混凝土的和易性差,流动性差;

④、清孔工作不彻底;

⑤、导管埋得过深或过浅;

⑥、导管进水、导管堵管；

⑦、由于机械故障、施工机具配置、劳动力组织不合理,致使灌注时间过长；

（3）产生断桩的原因

①、在灌注混凝土过程中

由于测定已灌混凝土表面标高错误,导致导管埋深过小,出现拔脱提漏现象,形成夹层断桩。特别是钻孔灌注桩后期,超压力不大或探测仪器不精确时,易将泥浆中混合的坍土层误认为是混凝土表面。因此,必须严格按照规程规定的测深锤测量孔内混凝土表面高度,并认真核对,保证提升导管不出现失误。

②、在灌注过程脱管

导管的埋置深度是一个重要的施工指标。由于导管埋深过大,以及灌注时间过长,导致已灌混凝土流动性降低,从而增大混凝土与导管壁的摩擦力,加上导管采用已很落后且提升阻力很大的法兰盘连接的导管, 在提升时, 因为连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。

③、在灌注过程卡管

由于人工配料的随意性较大,如果责任心差, 造成混凝土配合比在执行过程中的误差大, 使坍落度波动大, 拌出的混合料时稀时干。坍落度过大时会产生离析现象, 使粗骨料相互挤压阻塞导管;由于坍落度过小或灌注时间过长,使混凝土的初凝时间缩短,加大混凝土下落阻力而阻塞导管, 都会导致卡管事故,造成断桩。

④、在灌注过程坍塌

由于工程地质情况较差,施工单位组织施工时重视不够,有甚者分包或转包,施工者没有经验,在灌注过程中,井壁坍塌严重或出现流砂、软塑状质等, 造成类泥砂性断桩。

⑤、特殊原因

由于导管漏水、机械故障和停电造成施工不能连续进行,井中水位突然下降等因素,都可能造成断桩。

（4）断桩的预防措施

①、要选用初凝时间不早于2.5h 的水泥,对于桩较长,桩径大,灌注时间较长者,可在首批

混凝土中掺入缓凝剂;

②、严格把好材料关,严格控制粗骨料最大粒径不大于导管内径的1/6 —1/8 和钢筋最小净距的1/4,细骨料的级配选择良好的中砂,同时注意剔除细骨料中的大卵石;

③、最大限度地降低实际生产与试验之间的偏差,施工过程中要及时做好材料含水量的检测,应该做到每车集料都要过秤,采取重量比控制,保证用水量和含砂率不至产生较大偏差,保证混凝土的和易性和流动性,其坍落度控制在1820 之间;

④、要严格按规范要求进行清孔。由于孔内沉淀层厚度对于摩擦桩不大于0.5 倍的桩径,对于柱桩不大于设计规定;泥浆的比重在1.05-1.20 之间,含砂率小于4%,粘度17s —20s。灌注前,必须对孔底沉淀层厚度再进行一次测定,如厚度超过规定,需再次清孔,可用灌注导管做吸泥管用空气吸泥机清孔,或对孔底高压射水或射风35,使沉渣悬浮,然后立即灌注混凝土;

⑤、灌注即将结束时,如出现混凝土顶升困难时, 除按规范保证漏斗底口高出井孔水面46m 外, 应在孔内加水稀释泥浆,并掏出部分沉淀土。在拔出最后一段导管时,拔管速度应较慢些,以防泥浆挤入桩内。

（5）断桩的处理措施

①、灌注初期的断桩

在开盘后,仅仅灌注了数米就因故中止,而且确实不能在短时间内恢复灌注,则应立即拔出导管,用气举法吸渣将孔内尚未凝结的混凝土清除干净,不宜采用二次剪球的方法,因为这样处理易造成夹泥的缺陷。如断桩时,孔内混凝土已有相当数量,气举法难以吸除而混凝土面离护筒底还有一定距离。这种情况下可考虑割除部分钢筋笼,趁混凝土强度低时用冲击钻将混凝土连同钢筋全部冲碎清除。钢筋碎断后可用电磁铁吸除。

②、内套钢护筒,清水接桩

在灌注中止时, 混凝土面离孔口不足20米, 可采用一个比钢筋笼直径稍小的牙轮钻,从混凝土面钻入1 米以清除表层混凝土,然后制作一条比现有护筒稍小而比钢筋笼直径稍大,尽量接近设计桩径的钢护筒,从外护筒与钢筋笼之间放入孔内, 可直至混凝土面。

③、旋喷帷幕法

要在桩身周围连续钻孔后旋喷灌浆,浆与砂土固结后形成一帷幕,然后用小钻头扫除桩经内1 米后混凝土表层,将泥浆置换为清水,由潜水员下去将余渣清除干净,最后在清水中第二次灌注水下混凝土。如果钻孔间距20～60 米不等, 依具体地质情况而定。为稳妥期间,要防止液窜入孔内,还应向孔内回填土才能保证质量。

④、冻结法

要用人工制冷技术,在桩外周钻孔,放置冷混凝土,将混凝土以上护筒以下的孔壁土体中的水冻结,形成强度约为5~10 的冻土帷幕,达到人工处理断面并在干处浇注混凝土的目的。在冷冻孔内宜采取降低水化热措施,并搀加防冻早强剂,从而以免混凝土遭冻害及产生温度裂纹。