钻孔灌注桩塌孔事故分析与处理

桥梁桩基常见问题处理方案

一、工程地质情况

本项目规划路线方案区域上位于闽西北隆起带中浦城至洋源隆起与松溪至建西坳陷的交合部位北东端，浦城至永泰嵩口南北向、政和至大埔北东向大断裂通过本区。长期的历史演变，形成褶皱、叠加褶皱、韧性剪切变形、脆性断裂、推覆构造等构造形迹，构成了本区多类型、多层次、多级别错综复杂的构造格局。

浦城至永泰嵩口南北向大断裂在本区的具体表现主要为：各断层走向近南北（≤10°），多数倾角陡立（＞80°），以东倾为主、断层走向延伸20km，宽度5～200m等，断裂性质以压扭性为主，断裂主要活动期为燕山早期。与线路在K55+600左右相交，对慈口隧道影响较大

政和至大埔北东向大断裂，为压至压扭性，总体走向北东20-30°，倾向北西，倾角60-80°，部分区段破碎带宽约50-500m，与线路在BK40+500-BK40+600处相交。

沿线断裂带在不同的地层岩性中表现形迹有所不同。一般情况下，侵入岩岩体表现为蚀变破碎带、硅化带、石英网脉带、角砾带等；沉积岩、变质岩中的断裂多以挤压片理带、裂隙密集带、破碎带及部分构造角砾岩带等出现。岩质大多较坚硬，强度较高、稳定，少部分角砾岩、断层泥、糜棱岩等破碎松软构造岩，强度低，对隧道、边坡开挖有影响，其危害程度应具体分析。

此外，沿线次一级构造也较发育。其特点为规模、强度相对较小。产状大部分为北东走向，少部分为南北走向、北西走向及东西走向。构造部位的岩石仍见强烈挤压破碎，经岩浆热液上升交代充填胶结作用形成的构造岩，对工程

影响不大。而近期构造破碎带未胶结成岩的，对路线工程影响较大，以后施工遇到高边坡的失稳、隧道塌陷等，多处于未胶结破碎带中。

二、水文地质情况

本合同段内，主要河流为东溪河，接受大气降水及山间溪流补给，河床较宽，水流湍急，水量较大，河水暴涨暴落，北苑大桥沿其左岸阶地纵向布设，横向距离约100米，雨季河水暴涨时对桥址区有一定冲刷作用，其他路段以山间溪流为主，树枝状分布，水量较小，雨季汇集大量坡面散流，水量增大，均汇入东溪河。

三、钻孔过程中常见问题原因分析及处理

1.1塌孔

1.1.1塌孔的原因分析

塌孔是一种最常见的事故，在钻孔过程中或在成孔后都有可能发生，究其原因如下。

（1）泥浆稠度小，护壁效果差，出现漏水；或护筒埋置较浅，周围封堵不密实而出现漏水；或护筒底部土层厚度不足，护筒底部出现漏水，造成泥浆水头高度不足，对孔壁压力小。

（2）泥浆相对密度过小，水头对孔壁的压力较小。

（3）在松软的砂层中进尺过快，泥浆护壁形成较慢，孔壁渗水。

（4）钻进时中途停钻时间较长，孔内水头未能保持在孔外水位或地下水位线以上2.0m，降低了水头对孔壁的压力。

（5）提升钻头或掉放钢筋笼时碰撞孔壁。

（6）钻孔附近有大型设备或车辆振动。

（7）孔内水流失造成水头高度不够。

（8）清孔后未能及时灌注混凝土，放置时间过长。

1.1.2塌孔的预防措施

（1）根据设计部门提供的地质勘探资料，对于不同的地质情况，选用适宜的泥浆比重，泥浆粘度和不同的钻进速度。如在砂层中，应选用较好的造浆材料，加大泥浆稠度提高泥浆粘度以加强护壁，并适当降低进尺速度。

（2）在陆地上埋置护筒时，底部应夯填密实，护筒周围也要回填密实。

（3）水中振动沉入护筒时，根据地质资料，将护筒穿过淤泥及透水层，护筒衔接严密不漏水。

（4）由于汛期或潮汐水位变化大时，采取升高护筒，增加水头保证水头压力相对稳定。

（5）钻孔无特殊原因应尽量连续作业。

（6）提升钻头或掉放钢筋笼尽量保持垂直，不要碰撞孔壁。

（7）钻孔时尽量避免大型设备作业或车辆通过。

（8）灌注工作不具备时暂时不要清孔，降低泥浆比重。

1.1.3塌孔的处理

（1）如为轻微塌孔，立即采取增大泥浆比重，提高泥浆水头，增大水头压力。

（2）塌孔不深时，可改用深埋护筒，护筒周围夯实，重新开钻。

（3）若发生严重塌孔，应马上用片石或砂类土回填，或用掺入不小于5%水泥砂浆的粘土回填，必要时将钻机移开，避免钻机被埋入孔内，待回填稳定后重钻.当回填后片石的岩面倾斜较大时，钻头易摆动，撞击护筒或孔壁，造成

偏孔或塌孔、卡钻等现象，这时先选用小冲程进行冲击，待将孔底的浮土、凸出部分凿平出现平台后．再加大冲程转入止常冲程。

1.2.钻孔偏斜

1.2.1钻孔偏斜原因分析

（1）钻机未处于水平位置，或场地未平整及压实，钻机发生不均匀沉降。

（2）水上钻孔平台不稳固，或未处于水平状态。

（3）土层软硬不均，或遇到孤石，致使锤头或钻头受力不均。

（5）若为回旋钻，钻杆弯曲，接头松动，致使钻头晃动范围较大。

（6）在原有建筑物位置钻孔，遇到障碍物，把锤头挤向一侧。

1.2.2钻孔偏斜预防措施

（1）钻机就位前，对施工场地进行整平和压实，必要时垫枕木并把钻机调整到水平状态。水上钻孔平台在钻机就位前严格检查验收，确保平台牢固、水平、机架稳固。在钻进过程中，应经常检查调整使钻机保持处于水平状态。

(2)保证钻机顶部滑轮槽、钻杆卡盘和桩位中心在同一条垂线上，并在钻进过程中经常检查钻机移位或摆动情况，随时予以调整。

（3）经常检查钻杆，对弯曲的钻杆要及时调整或废弃。

（4）在原旧建筑物位置钻孔时，提前做好探测，如发现障碍物，改用冲击钻。

（5）在软硬不均土层钻进时，冲程放小，慢速钻进，必要时回填片石粘土重新钻进。

（6）突然遇到变硬地层，控制进尺，低速钻进，钻进过程中应减压钻进，避免出现斜孔、弯孔和扩孔，甚至扭断钻杆现象。

1.2.3 钻孔偏斜处理措施

（1）当遇到孤石或障碍物时改用冲击钻冲击成孔。

（2）当钻孔偏斜超过规范要求时，应回填粘土或片石，重新钻孔。

1.3缩孔

1.3.1缩孔原因分析

（1）地质构造中有软弱层，在土的压力下，向孔内挤压形成缩孔。

（2）地层中有塑性土层，遇水膨胀形成缩孔。

（3）钻锤磨损，补焊不及时，钻出的孔径往往比设计桩径小。

1.3.2缩孔预防措施

（1）根据设计部门的钻探资料，若有软弱层或塑性土时，注意要经常扫孔。（2）当锤头磨损严重时，要及时补焊，再进行扫孔治设计孔径。

1.3.3缩孔处理

出现缩孔后，用钻头反复扫孔，直到满足设计桩径为止。

1.4 扩孔

1.4.1扩孔原因

（1）遇到极软淤泥质或粉细砂土层，造成孔壁塌落而扩孔。

（2）在钻进过程中钻锤摆动过大而造成。

1.4.2扩孔预防措施

（1）钻孔过程中平稳进尺，防止钻锤晃动过大。

（2）经常检查钻杆，及时更换不合格钻杆。

（3）采取减压钻进。

1.4.3扩孔处理措施

（1）遇到极软淤泥质或粉细砂土层造成孔壁塌落而扩孔时，应加大泥浆比重到1.3～1.4。

（2）扩孔严重时，在孔内填入粘土，待沉淀密实后重钻。

1.5 卡钻

1.5.1卡钻原因分析

（1）孔内出现梅花孔、探头石或缩孔。

（2）下钻太猛，或钢丝绳松绳太长，使钻锤倾倒卡在孔壁上。

（3）塌孔时落下的石块或落下较大的工具将钻锤卡住。

（4）当出现缩孔后，补焊后的钻锤尺寸加大，冲击太猛，钻锤被吸住。

（5）使用冲击钻在粘土层中进行钻孔时，冲程过大，或泥浆太稠，冲锤被吸住。

1.5.2钻锤被卡预防措施

（1）上下轻微提动钻锤，并辅以转动，以便提起钻锤。

（2）下钻时不可太猛。

（3）钻锤补焊时保证尺寸与孔径配套，冲程量不宜过大，以防止锤头倾倒造成卡钻。

1.5.3卡钻处理

（1）卡钻后不宜强提，可上下左右试着轻提，将钻锤提起。

（2）可用小冲锤冲击，或用冲、吸的方法将钻锤周围的钻渣松动后提起。

（3）必要时用小爆破或用滑轮组强提。

2、水下混凝土灌注时常见问题原因分析与处理措施

2.1导管进水

2.1.1导管进水原因

（1）首批混凝土方量不够或导管口距孔底的间距过大，混凝土不能埋没导管底口或导管埋入过浅造成泥浆从导管底口进入。

（2）导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高气囊挤开，或导管焊缝破裂，水从接头或焊缝处流入。

（3）在灌注中，上下抽动导管过猛，导管接头处橡胶垫破裂导致水流入导管；若导管为丝扣连接，导管被混凝土罐车撞击弯曲，丝扣滑丝导致进水。

（4）操作不当或机械制动失灵导致导管提升过猛，或测深搞错，导管底口拔离混凝土面，底口涌入泥水。

2.1.2导管进水预防措施

（1）准备足量的首批混凝土方量，导管底口距孔底保持在30cm～40cm之间为宜。

（2）使用质量较好的橡胶皮垫，导管有破损的予以补焊或废弃，安装导管时严格把关，使导管水密性达标。

（3）灌注时导管不宜上下抽动过猛，最好不要使用丝扣连接的导管。

（4）拆除导管时，要仔细量测计算，确保导管有一定的埋深。

2.1.3导管进水处理措施

（1）导管进水，当为首批混凝土封底不成功时，应立即将导管提出，将孔底的混凝土用空气吸泥机或抓斗清除，然后下导管重新灌注。

（2）若导管拔出混泥土面，应立即组织施工人员依次将导管拆除并清洗干净，迅速将装有底塞的导管压重插入原混凝土表面以下2.5m的深处，然后再继续灌注，将导管提升0.5m，按照初灌混凝土的要求继续灌注。

（3）由于导管接头原因进水，视具体情况，拔换原管重新下管后，将进入导管内的泥浆用泥浆泵抽出，续灌时混凝土配合比适当增加水泥用量，以后可恢复正常配合比。

2.2.堵管

2.2.1堵管原因分析

（1）灌注过程中因灌注时间过长，表面混凝土已初凝。

（2）导管内进入异物，导致混凝土在导管内停留过久，或因混凝土离析而发生堵管。

（3）塌落度过小，流动性差，或夹杂大块石头砖块等异物。

2.2.2堵管预防措施

（1）灌注前，应对机械设备仔细检修，并准备备用机械。发生故障立即更换备用机械，同时采取措施加速混凝土灌注速度。

（2）拌合站原材料加强管理，不得混入大块砖石。

（3）严把混凝土质量关，对塌落度小，流动性差，或离析的砼不得灌入，经处理合格后再灌入。

2.2.3堵管处理措施

（1）堵管后视具体情况，若首批混凝土已初凝，将导管拔出，用吸泥机将孔内表层混凝土和泥浆、渣土等吸出，重新下导管灌注。但灌注结束后，这根桩宜作断桩再予以补强。另一种处理方法是将已灌注的混凝土作废弃处理，孔内回填片石粘土后重新成孔。

（2）若孔内混泥土尚未初凝，且流动性很好，迅速将导管连同堵塞物拔起，重新下导管配重压入已灌注混凝土内2m，用潜水泵将导管内泥浆抽出，然后继

续灌注；另一种是重新下导管二次拔球重新灌注，做法是导管插入原混凝土面以下50cm，料斗内放入足够的首批混凝土量进行二次拔球灌注，当混凝土灌入足以置换完导管内泥浆时，配重再把导管压入原混凝土内1m左右。后续正常灌注，为保证桩头混凝土质量需超灌2m以上。但该种处理方法桩基质量难以保证。根据检测结果需做补强处理。

2.3埋管

2.3.1埋管原因分析

（1）导管埋入混凝土过深，导管内外混凝土初凝使导管与混凝土间摩阻过大。(2)提升导管时过猛，将导管拉断。

2.3.2埋预防措施

（1）加速灌注速度，严格控制导管埋深，灌注过程中每隔数分钟上下抽动导管数次。

（2）导管接头螺栓事先检查是否稳妥，感觉导管已很难拔出，适当小幅度活动，不可猛拔。

2.3.3埋管处理措施

（1）若已成埋管故障，插入一直径稍小的护筒至已灌注混凝土中，用吸泥机吸出混凝土表面泥渣，派潜水工下至混凝土表面在水下将导管齐混凝土面切断，拔出安全护筒，重新下导管灌注，此桩需做补强处理。

（2）若埋管后，混凝土已初凝，导管插不下去，按断桩处理。

2.4灌注过程中塌孔

2.4.1灌注过程中塌孔原因分析

（1）护筒底脚漏水。

（2）潮汐区未保持所需水头。

（3）地下水超过原承压水头。

（4）孔内泥浆相对密度、粘度过低。

（5）孔口周围堆放重物或有机械振动。

2.4.2灌注过程中塌孔预防措施

（1）埋设护筒时夯压密实。

（2）潮汐区保持所需水头。

（3）孔内泥浆保持一定的相对密度与粘度。

（4）灌注时，孔口处避免堆放重物和机械振动。

2.4.3灌注过程中塌孔处理

（1）若塌孔程度不大，可用泥浆泵抽出混凝土表面坍塌的泥土，如不继续塌孔，可恢复正常灌注。

（2）如塌孔发生不断，且有扩大之势，应将导管和钢筋笼拔出，孔内回填片石，待孔位周围地层稳定后再重新成孔。

2.5钢筋笼上浮

2.5.1钢筋笼上浮原因分析

（1）操作马虎，提升导管时钩挂钢筋笼致使其上浮。

（2）混凝土表面接近钢筋笼底口，导管底口在钢筋另底口以下3m至以上1m时，灌注速度过快，使混凝土下落冲出导管底口向上反冲，其顶托力大于钢筋重力所致。

2.5.2钢筋笼上浮预防措施

（1）提升导管时，应摆顺导管，感觉挂在钢筋笼上，应活动导管后再提升导管。

（2）钢筋笼上端可焊固在护筒上。

（3）当导管底口距钢筋底口比较近时放慢灌注速度。

2.5.3钢筋笼上浮处理

当钢筋笼上浮时，停止灌注，配重固定钢筋笼上端后，在保证导管一定埋深的前提下，适当提升导管或拆除多余导管后灌入流动性比较的好混凝土再继续慢慢灌注，后续再正常灌注。