钻孔桩施工常见问题的预防及处理

钻孔桩施工中常见问题的预防及处理

（中铁大桥局股份有限公司武汉分公司，湖北武汉 430050）摘要：钻孔桩是最普遍的基础形式，由于钻孔、灌注混凝土都是在水下进行，在实际操作上较其它结构物控制难度大，地下水文和地质情况复杂，加上施工的机械、人员配合等不确定因素较多，在施工中易发生卡钻、堵管等事故。这就要求，在整个施工过程中要分工明确、协调统一，做到快速、连续，预防事故的发生。本文通过对钻孔桩施工中出现的常见问题的分析，介绍了如何预防及处理方法。

关键词：钻孔桩问题预防处理

1、概述：钻孔桩是在泥浆护壁条件下，利用机械钻进形成桩孔，采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。钻孔桩基础无论在公路、铁路、水利水电、市政等大型建设，还是在各类房屋及民用建筑中都应用广泛。钻孔、灌注混凝土都是在水下进行，工程质量只能通过科学的过程控制和完工后的仪器检测来确认。如何预防和避免在钻孔过程中和水下混凝土灌注过程中发生不符合规范要求的现象，对施工过程中出现的问题如何合理的处理以保证工程的质量和进度是需要根据现场地质等实际情况具体分析解决。根据武汉轨道交通一号线二期工程丹水池~堤角段地区的地质特性和近年来在现场实践经验，认为在钻孔桩施工过程中主要有以下几类问题。

2、钻孔过程中出现的相关问题及处理

2.1孔位偏斜

原因分析：桩架不稳、钻杆导架不垂直；土层软硬不匀，致使钻头受力不均；钻孔中遇有较大孤石、探头石。预防及处理措施：

2.1.1对于冲击钻及回旋钻，由于桩架不稳、钻杆导架不垂直引起的偏斜孔，应先移开钻机，检查、纠正桩架，使之垂直安置稳固，并对导架进行水平与垂直校正和对钻孔设备加以检修；加固施工范围内的地基或加大钻机的支撑面积。对于旋挖钻机在钻机过程中应时刻注意对中及垂直度仪表显示，及时纠偏。

2.1.2由于土层软硬不匀，致使钻头受力不均而引起的偏斜孔，应先分析清楚岩层的走向，采用适当的回填材料（回填材料一般为片石或砼块等）将钻孔回填至计算确定的高程处，静置一段时间后恢复施工。

2.1.3如有较大孤石、探头石，冲击钻施工时应低速将石打碎。倾斜基岩时，可用混凝土填平，待其凝固后再钻。偏斜过大时，填入片石或砼块等重新钻进，控制钻速。对于用回旋钻及旋挖钻施工时可用混凝土填平，待其凝固后再钻。也可以换用小一号的带合金刀片钻头将大孤石钻穿后，继续用原钻头钻进。

2.2护筒失稳或下沉

原因分析：由于护筒背后回填土质量不好受地面水流的浸泡等因素引起的护筒失去稳定、下沉。预防及处理措施：出现护筒下沉应立即停止钻孔，将钻机移开，将地面流水

牵引出一定范围，在原地面上填一层黏土使地面干燥、不渗漏，而后重新安装护筒（作好护筒背后填筑），钻机重新定位恢复钻孔施工。

2.3卡钻

原因分析：钻孔经过岩层分界面时相邻岩层强度差别较大、操作中未及时根据地质情况调整钻头的行程、孔内出现梅花孔探头石缩孔等未及时处理、钻头被坍孔落下的石块或误落入孔内的大工具卡住、入孔较深的钢护筒倾斜或下端被钻头撞击严重变形等原因引起“卡钻”现象。预防及处理措施：

2.3.1因钻头穿过岩层突变处导致的卡钻，可以采用潜水员水下爆破的方法进行处理。在整体岩层中此方法容易奏效，砂土地层中不宜采取此方法处理。

2.3.2由于机械故障导致钻头在浓泥浆中滞留时间过长造成的钻头无法提升现象，应采取插入高压水管置换泥浆的方法进行处理。

2.3.3钻头被坍孔落下的石块或误落入孔内的大工具卡住等可以采用潜水员水下清理的办法，由于潜水处理费用高，有一定的危险性，所以在施工时做好孔口周边的防护，尽量避免这种情况发生。

2.4扩孔及缩孔

2.4.1扩孔原因分析：是因孔壁坍塌或钻机摆过大所致。预防及处理措施：对于容易发生孔壁坍塌（特别是特殊地层地质处如细砂及粉细砂）的孔桩，应加大泥浆的粘度，控制钻机的速度。在钻进中注意钻机的稳定，需经常加固钻机的撑件，控制其摆动

幅度。

2.4.2缩孔原因分析：是因在饱和性粘土、细砂、粉细砂、淤泥质黏土特别是IL＞1.0处于流塑性状态的土层中含水高、塑性大，钻头经过后钻孔壁回缩，地层中有软塑土，遇水膨胀后使孔径缩小。预防及处理措施：在软塑地层采用失水率小的优质泥浆护壁；加大泥浆的粘度，降低钻机的钻速。已发生缩孔时，宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径，或在导正器外侧焊接一定数量的合金叶片进行旋转清理的办法。

2.5掉钻

原因分析：通常发生在冲击钻钻进时，由于机械故障、钢丝绳断裂、孔壁坍塌等因素造成钻头落入孔底的现象通常称“掉钻”。发生“掉钻”后，应及时采取恰当的方法实施打捞。打捞设备和打捞操作方法必须保证在抓住钻头后尽量一次成功，避免起吊至空中再度落入孔中的现象发生。为防止孔壁出现局部坍塌将钻头埋没，应先加大孔内泥浆的浓度，清除钻头上方的沉积土和淤泥，确认钻头已露出后再实施钻头的打捞工作。由于钢丝绳断裂掉钻且有一定长度的钢丝绳随钻锤落入孔内钻锤四周卡塞钻锤的，采用单杆扩孔仍无效果的情况下，可以用潜水员下水人工清理的办法将卡塞钢丝绳清除后打捞钻头。

2.6梅花孔（或十字孔）

原因分析：常发生在冲击钻钻进时，冲成的孔不圆，叫梅花孔或十字孔。形成的原因主要有：锥顶转向装置失灵，以致冲锥不转动，总在一个方向上下冲击；泥浆相对密度和粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难

；操作时钢丝绳太松或冲程太小，钻头刚提起又落下，钻头转动时间不充分或转动很小，改换不了冲击位置；在非匀质地层，如漂卵石层，堆积层等易出现探头石，造成局部孔壁凸进，成孔不圆。预防及处理措施：

2.6.1应经常检查转动装置的灵活性，及时修理或更换失灵的转向装置。

2.6.2选用适当粘度和相对密度的泥浆。

2.6.3用低冲程时，每冲击一段换用高一些的冲程冲击，交

替冲击修整孔形。2.6.4出现梅花孔后，可用片、卵石混合粘土回填重钻。

2.7糊钻和粘钻

原因分析：糊钻和粘钻常出现于冲击钻钻进。在粘土层冲击成孔时，由于冲程太大，泥浆粘度过高，钻碴量大，以至钻头被糊住或被埋住。预防和处理办法：勤观察、勤清理钻头，当沉碴过厚、泥浆粘度过稠时应及时加大循环力度，控制沉碴过厚，降低泥浆粘度。

2.8埋钻

原因分析：由于塌孔、机械故障或钻进中停电导致钻锤在孔低被碴土填埋。预防及处理措施：防止塌孔埋钻可以加大泥浆比重和控制钻机摆动对孔壁的扰动；钻锤被埋后可采用下口接有小口径钢管的泥浆管伸入孔中碴土面逐渐向下循环清理的方法，直至钻锤面碴土全部清理完后慢慢提升钻机。

2.9进尺缓慢或难以钻进

原因分析：由于未有效控制行程、泥浆比重、根据现场地质情况选型钻机，在施工中会出现进尺缓慢或难以钻进。预防和处理办法：应根据不同的地层地质变化钻机的行程，加大泥浆循环清碴的力度，在确保孔壁安全的情况下减少泥浆的比重。对于个别岩石强度高而原先采用空心钻、进尺缓慢、机械损耗严重的应立即回填后更换十字实心钻。

3水下混凝土灌注中出现问题及处理

3.1沉碴厚度超标

原因分析：清孔用泥浆含砂率、胶体率、比重、粘度全部或部分超出规范要求时沉碴厚度将超标。预防及处理措施：控制钻进中及清孔后泥浆比重、粘度、含沙率、胶体率等满足规范要求，并进行二次清孔。在灌注首封砼前必须先对孔内沉碴进行测量，如果沉碴厚度超出规范要求，应重新清孔直至沉碴厚度符合要求时方可开始灌注。

3.2导管进水（俗称砼洗澡）

原因分析：首封砼量不足，或虽然砼储量已够，但导管底口距孔底的间距太大，砼下落后导管无埋深，以至泥浆水从导管底口进入导管；导管提升过猛过高，或测绳测深出现差错，导管底口超出原砼面，底口涌入泥水；导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开或焊缝破裂，水从接头或焊缝流入。预防措施：在砼灌注前应根据灌注孔桩直径、导管直径及长度，计算首封砼的最少方量，加工不小于首封方量要求的料斗；每套新进场导管，应对导管进行气密性试验，合格后方可使用，每节导管在安装时应加橡皮圈防水；在砼灌注过程中应随时控制导管的埋深，应采

用测绳