桩基施工常见问题原因分析及处治措施

桩基施工常见问题原因分析及处治措施

汤森林

汤森林

广东华路交通科技有限公司

摘要：对桩基施工过程中常见的塌孔、钻孔倾斜、扩孔、缩孔等质量问题进行了原因分析，并针对各种质量问题提出了相应的预防控制措施，以有效减少桩基问题的发生，从而保证桩基工程的施工质量。

关键词：桩基；钻孔桩；质量问题；预防

引言：目前钻孔灌注桩已在工程建设领域得到广泛应用，然而由于钻孔桩施工都是在有水环境下进行，施工质量只能通过工程人员的过程控制和试验仪器检测来确认，对施工人员的理论实践水平、工人的操作熟练程度、施工工艺水平都有较高的要求。实际施工中由于施工工艺不当，钻孔、清孔、灌注混凝土过程中时有问题发生。因此，通过分析常见桩基质量问题出现的原因，提前采取预防措施，就可以有效减少问题的发生，保证桩基施工质量。

一、桩基施工常见问题原因分析

1、塌孔

塌孔的特征是孔口持续冒水并伴有孔内水位骤降，钻孔出渣量显著增加但未见明显进尺等。常见的原因有：

1）泥浆性能指标如相对密度、粘度等不满足要求，没有在钻孔孔壁形成坚硬的泥皮。

2）孔内水头高度不够，出现承压水，泥浆补充不及时，地下水位上涨等。

3）钻机与护筒相接触，振动使孔壁掉落直至发展成较大的塌落，护筒埋置太浅，下端孔口漏水，孔壁脱落。

4）钻机钻进过程进尺过快。

5）提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间太长。

6）孔内水头过高，使孔壁泥浆渗透或护筒底形成反窜孔。

7）在清孔过程中泥浆被吸走后未及时补浆，地下水位高于孔内水位。

8）清孔持续时间过长，直接用供水管嘴对准孔壁冲刷。

9）钢筋笼下放过程中孔壁受到碰撞。

2、倾斜

钻孔时出现桩孔位置倾斜。常见原因有：

1）地层中出现较大的孤石或探头石，土质不均匀。

2）钻头处在岩性不一致的交界层面上，或由于填土层颗粒级配不均匀粒径差别太大，使得钻头钻进过程中不均匀受力。

3）钻杆不竖直，钻孔过程中出现倾斜。

4）钻机底座不水平或出现不均匀沉陷、位移使得钻杆发生倾斜。

5）弯曲后的钻杆未及时校正，或校正后钻杆竖直度达不到相应的要求。

3、扩孔

扩孔表现为局部孔径较设计值偏大。扩孔多出现在松散地层、地下水活动不规律以及钻进过程中钻杆出现过大的摇摆时，扩孔的原因与塌孔有相同之处。可根据严重程度分为扩孔或塌孔，局部扩孔会增大混凝土的浇筑量，多数情况下不会影响到结构安全，可不予处理。较大面积的扩孔表现为塌孔，需按照塌孔情况采取预防措施进行处治。

4、缩孔

缩孔表现为孔径局部比设计尺寸小，钻机钻进过程困难，多数情况下会出现卡钻和钻头拔不出来的现象，且缩孔孔位处，钢筋笼下放就位灌注混凝土后易出现桩身缩径或露筋。常见原因有：

1）钻锥钻进过程中受到磨损截面尺寸变小，加之钻锥焊补时尺寸控制不到位。

2）地层中存在膨胀性软塑土，遇水胀大后使钻孔孔径缩小。这种情况下要用失水率小的优质泥浆重复2次～3次进行钻孔，钻进时应快转慢进；或用钻锥上下左右扫孔使得孔径扩大达到设计要求。

5、冲孔不圆

冲孔不圆多发生在使用冲击锥钻进时。常见原因有：

1）冲锥锥头转向不灵活总是朝向一个固定方向冲击。

2）泥浆性能指标过高，冲击过程中转动阻力过大，钻头转动困难。

3）作业过程中冲击能量不够，钻头转动时间不充分或转动很小，始终在一个位置钻冲。

4）在冲孔过程中遇到漂卵石或堆积层等不均匀地层时，易出现局部孔壁凹凸，钻孔轮廓不圆。

6、断桩

断桩是桩基在灌注混凝土中，由于泥浆、砂砾、粘土等夹杂在混凝土中，在桩基中形成力学性能较差的薄弱层，使得整根桩基受力特性不一致，从而影响到桩基的承载性能。常见原因有：

1）混凝土粗骨料粒径较大而导管管径较小或混凝土坍落度较小导致混凝土浇筑过程中导管堵塞，为保证后续过程的进行提升导管形成断桩。

2）混凝土制备运输发生离析未二次搅拌或浇筑过程发生骨料卡住导管，进行清理后产生断桩。

3）混凝土制备过程中原材料板结，在搅拌过程中未拌合均匀，使得在混凝土灌

注过程中导管堵塞，未彻底疏通造成断桩。

4）在桩基混凝土灌注过程中出现孔壁坍塌，吸泥处理不彻底造成桩基出现断桩。5）由于检测和计算错误，导管底端与桩孔底间长度过大，导管底端不能被最先浇灌混凝土埋住，从而形成断桩。

6）导管提拔过量，使导管底口拔出混凝土面，或使导管口处于泥浆层，形成断桩。

7）在提拔导管时，钢筋笼卡住导管，在混凝土初凝前无法提起，造成混凝土灌注中断，形成断桩。

8）导管接口渗漏，使泥浆进入导管，在混凝土内形成夹层，造成断桩。

9）导管埋置深度过深，无法提起导管或将导管提断，造成断桩。

7、卡钻

卡钻多发生在钻进作业时。常见原因有：

1）孔内出现探头石、梅花孔或缩孔。

2）下钻太猛或钢丝绳松绳太长，使钻锤倾倒卡在孔壁上。

3）缩孔后补焊的钻锤尺寸加大，冲击过猛。

4）塌孔时落下的石块或较大的工具将钻锤吸住。

5）粘土层中钻孔时，冲击钻冲程过大或泥浆太稠，冲锤被吸住。

二、桩基施工问题预防对策

1、塌孔

在粉细砂质土中钻进应控制成孔进尺速度，选用相对密度、粘度、胶体率适当的优质泥浆。孔口坍塌时应拆除护筒并回填砂砾和粘土，密实后重新钻孔。孔内坍塌时，回填砂和粘土到塌孔处以上1m～2m处，待回填物沉积密实后重新钻进。泥浆补充要专人负责，确保孔内水头高于地下水。钢筋笼吊放过程中要对中插入避免对孔壁的过大扰动。

2、钻孔倾斜预防

钻机安装转盘和底座应水平，起重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在一条竖直线上。为避免主动钻杆钻孔时上部摆动较大，桩基施工过程中应借助导向架，使钻杆沿导向架对着孔径正中钻进，钻杆出现弯曲时及时用千斤顶调校后再继续钻进。

3、冲孔不圆预防

保证钻孔机械转向装置的灵活性，掘进时要适时掏渣。冲击成孔过程中孔形应不断进行修正，高低冲程交替使用。对不圆的冲孔应先用片卵石和粘土回填，回填密实后重新冲击。

4、断桩预防

1）材料选择。集料的最大粒径不大于导管直径的1/6～1/8，同时应小于钢筋最小净距的1/4，并且不大于40mm。拌和前应将集料过筛，尤其是冬季施工过程中严防因集料结块堵塞导管。运输和浇筑时混凝土坍落度控制在180mm～220mm范围内，保持混凝土具有良好的和易性，防止出现泌水和离析现象。

2）混凝土浇筑。钢筋笼制作过程中应优先选用对焊的方法，避免搭接焊时接头在钢筋笼内形成错台，防止因为钢筋笼的阻挡卡住导管。

导管直径的选择应根据桩径和集料的粒径确定。导管使用前为防止出现渗漏情况，应进行水密承压和接头抗拉试验。施工过程中导管底口距离孔底不应大于40cm～50cm，首批混凝土灌注应超过导管下口1m。后续混凝土的浇筑应控制导管的埋置深度在2m～6m范围以下，边浇筑边提升导管。

5、钢筋笼上浮预防

钢筋笼定位固定要准确牢固。控制好混凝土灌注速度，保证混凝土与钢筋笼之间适当的流动性，当混凝土浇筑靠近钢筋笼底部时，导管埋深控制在1m～2m左右。灌注混凝土过程中，应控制好混凝土浇筑的标高及导管埋深。混凝土没过钢筋笼底面后，导管在混凝土面的埋置深度一般保持在2m～6m。浇筑过程中出现钢筋笼上浮，应准确测算混凝土面的标高和导管埋置深度，根据测试结果适当提升导管再继续浇筑。

6、桩头质量控制

桩头质量控制措施主要有：混凝土灌注过程中导管埋深保持在2m～6m范围内，减少上下活动导管。控制好最后一次灌注量，用探孔器探明混凝土达到的高度，根据设计高度及超灌高度，计算出合理的超灌量。检查确保桩顶冒出的混凝土成分为正常混凝土。

7、卡钻预防及处理

钻锤被卡预防处理措施有：卡钻后不宜强提，可上下左右轻微动作，并辅以转动，最终将钻锤提起。下钻时应掌握好进尺速度，不宜过猛。钻锤补焊时尺寸与孔径相匹配，控制冲程量不宜过大，防止锤头倾倒卡钻。用小冲锤冲击或用冲吸方法将钻锤周围的渣土松动后将钻头提起，必要时用小爆破或用滑轮组强提。

三、路桥桩基施工过程注意事项

1）做好施工准备工作。施工准备工作是确保桩基施工质量达标的前提，在施工前阶段，要逐条做好以下工作。

（1）平整场地。主要对桩基施工场地进行清理，确保场地平整无杂物，对场地软土进行换填并夯实，桩基底座位置需要坚硬的换填土并夯实严密，防止发生不均匀沉降。

（2）桩孔定位。应根据桩基础的位置设置轴线，在轴线中引出需要控制的桩位标准和中心线，满足施工设计要求。

（3）护筒埋设。护筒长度要与规范要求相符，根据施工所处地质和水文条件来确定，在埋设时需要严格按照施工规范进行。在埋设时需要注意对护筒平面位置及标高进行复核，防止发生倾斜、平面误差出现。

（4）制备护壁泥浆。泥浆在成孔过程中是必须用到的重要材料。与成孔质量以及桩承载力强弱有直接关系。泥浆材料用自来水或河水，pH值7～9，加适量的膨润土、分散剂和增粘剂搅拌而成，保持在流动状态并每天安排专职人员进行两次检查。

（5）钻孔钻头选用。根据施工情况，在不同土层中选用不同的钻头进行施工，一般粘土和淤泥质土选用鱼尾钻或笼式钻头。

2）钻孔施工过程。钻孔过程是反复进行提锥和落锥过程，把命名土层中的泥砂挤向孔壁或达成碎渣，在钻孔施工过程容易出现孔斜和坍孔，严重会发生钻头被埋住的事故，要有效地预防事故发生，需要确保孔内和孔外的水位及泥浆的浓度，使孔壁得到保护和牢固，在钻孔过程中注意随时根据地质条件对钻进速度和泥浆稠度进行调整，钻后检查合格后才可以清孔。

3）清孔与钢筋笼吊装施工。清孔工作是清除孔底沉淀的钻渣与泥浆，确保浇筑混凝土的质量，一般采用循环换浆进行清孔。清孔过程中需要注意：一定要确保孔内水头的高度，浇筑混凝土之间孔底的沉淀厚度在规定值内，钢筋笼按照设计要求事先焊接成钢筋骨架，用吊车吊入钻孔准备就位，校正位置并固定。验孔后放下钢筋笼，将骨架定于护筒之上，避免骨架上浮。钢筋笼入孔需进行双点起吊，保证不变形，接头错开，单面焊接，焊接时注意钢筋笼垂直情况。混凝土浇筑过程注意出现离析造成堵管现象。

四、路桥桩基检测技术应用

1）成孔检测技术。成孔检测技术是在桩基成孔阶段中进行质量检测的一项技术，根据检测结果进行桩基成孔施工。从安全性能来讲，桩基成孔的质量检测比成桩后检测还要重要。因此，在成孔阶段需要对成孔技术的研究和开发是今后桩基工程的主要任务。

2）声波透射检测技术。声波透射检测方法是用数字化声波仪对桩基进行检测，数字化声波仪比传统模拟声波仪精确度要准确，数据分析和记录都有质的飞跃，声波已不再是唯一的判断标准，声幅和声频已经进入分析判断领域。目前，CT声波已经进入实用阶段。

3）静载荷试验技术。静载荷试验法是按桩使用功能，在桩顶施加压力或拔力，观测桩的检测点变化的一种试验方法。被公认的有可靠性、直观性、稳定性和准确性的测试方法，但由于测试仪表的精度、试验方法的限制、分析方法的差异和工程判断的能力等因素，其存在一定的测试误差，需要进行改进。

4）动静法检测技术。动静法是在引入虚加惯性力之后，用静力学中研究平衡问题的方法来处理动力学中不平衡的问题。在桩基检测中采用技术将力作用时间延长，是沿桩身传播的应力波波长大于实际桩长，将桩基看为刚性体，回避了应力波传播问题，克服了传统静载试验的笨重与费时，是一种先进的检测方法。

结语

尽管桩基施工受工程地质、施工工艺、人员操作等多种因素的影响，任一环节出现问题都会影响到桩基的成桩质量。但通过上文论述即使桩基施工中出现问题也是可以采取措施提前预防和事后处理的。因此，桩基施工过程中只要提前做好预防措施，就可以减小可预见的质量问题的出现，保证工程施工质量。

参考文献：

［1］崔永红．桩基施工常见质量问题及应对措施［J］江苏建筑职业技术学院学报，2014，14（1）：9-11．

［2］苏强．钻孔灌注桩施工中常见事故的处理方法［J］山西建筑，2004，30（20）：40-41．

［3］王仁．桥梁钻孔灌注桩常见质量缺陷原因分析及防治［J］．山西建筑，2004，30（4）：27-28．

［4］杨蕊．浅析桥梁桩基施工中的常见问题及处理措施［J］．长江大学学报，2010，7（1）：305-306．

［5］习康，鲁浩．复杂条件下桥梁桩基施工质量控制［J］．中南公路工程，2005，30（1）：120-121．