Question

旋挖钻进过程 成孔施工工艺钻进成孔施工案例 适用于何种水文地质土层 施工流程 常见问题预防及处理方案

Answer 1

旋挖钻孔灌注桩施工

质量问题预防及处理

一、概述

钻孔灌注桩成孔施工中，旋挖钻机环保、成孔质量高、成孔速度快等优势已得到体现，然而旋挖钻机在各地层钻进参数及施工工艺不同，控制不好时也会遇到问题。具有高效、节能、低噪音、无污染、适应地层较广泛等优点。具有人性化、经济性、工期短、功效高、技术先进的优势。

但其推广应用，须经验积累，其施工工艺质量控制标准和施工工艺技术标准现还无国家工法标准。不同地层中的钻进措施，工艺控制，如何根据工程实际地质情况，考虑合理的施工方式、钻进参数、泥浆密度、钻头等对于提高旋挖钻机功效，降低钻具损耗，确保成孔成桩质量有重要意义。同时，其施工过程控制，须加强施工组织、加快其它工序的衔接等。

旋挖钻孔灌注桩较常见的事故有：主机倾覆、主钢丝绳断裂、塌孔、卡钻、埋钻、孔斜、漏浆、掉钻头、掉钻头底板、不进尺、扩孔缩孔、孔底沉渣过多、堵管、断桩等。

二、事故分析及处理

1、塌孔：钻孔灌注柱施工中常见的事故。多是第四纪松散地层，有流砂层、上层滞水层。

事故主要原因：泥浆选择不当，泥浆比重不稳定、相对密度不够；护筒直径偏小、长度不够；由于旋挖钻机的圆柱形钻头在提出泥浆液面时会使钻头下局部空间产生“真空”，同时由于钻头提升时泥浆对护筒下部与孔眼相交部位孔壁的冲刷作用，很容易造成护筒底孔壁坍塌；水头压力小或出现承压水；钻头钻速过快或空转时间太长都易引起钻孔下部坍塌；成孔后待灌时间和灌注时间过长，补浆不及时。

预防措施；根据土层不同选配与之相适应的泥浆，严格控制护筒加工材料、质量、尺寸等；要把护筒下牢与孔位同心，如地下水位变化大，采取升高护筒的办法，增大水头；松散地层钻进时，适当控制钻进速度，提钻速度要均匀；补浆要及时，要尽快灌注，灌注时间不超过3.5h。

事故处理：应立即暂停钻进，查明塌孔原因及大概位置，当溻孔不严重时，可增大泥浆粘度、比重及孔内水头高度，同时慢转轻压试钻一段时间；如遇砂层可在泥浆中掺适量水泥改善泥浆性能；如果塌孔继续加重，应停钻用粘土回填，2~4周后再重新钻孔。

2、漏浆

漏浆事故主要与地下水位和泥浆的性能有关，如发生大裂隙漏浆，应采用回填的办法处理；漏浆不太严重则应调整泥浆性能，形成的泥皮应有足够的韧性；可在泥浆中渗入适量的水泥，搅拌均匀后使用。

3、掉钻头、钻头底板

钻杆与钻头的连接不结实或者钻头地方接头与钻头体焊接不牢、穿销强度不够等都可能造成钻头脱落。钻头底板的连接轴强度不够、连接钻头底板的螺栓剪切破坏、钻头底板连接轴与轴套焊接不牢等都可能造成钻头底板脱落。施工过程中要注意对这些部位的检查。如果造成钻头脱落，用筒钻进行打捞，如打捞失败须用冲击钻进行处理。

4、不进尺

主要原因：钻头被粘土糊满打滑或钻进过程中遇到漂石、坚硬的卵石层、基岩等。

防治措施：出现打滑时，调整斗齿的角度为60°，可往孔内投入石块、换螺旋钻头或截齿钻头等办法来处理。如遇到漂石、坚硬的卵石层、基岩等情况时，更换或改造钻头、重新安排刀具角度、形状、排列方向或改用全截齿旋挖钻斗，也可用冲击钻钻进方式。

5、孔底沉渣过多

原因分析：清孔未净，工序质量控制不到位，清孔泥浆比重过小或清水置换；钢筋笼吊放未垂直对中，碰刮孔壁泥土坍落孔底，待灌时间过长，泥浆沉淀，又不采取措施再清孔；沉渣厚度测量的孔底标高不统一。不能采取加深钻孔深度的方法代替清孔，端承桩更是如此，否则将导致大的质量事故！钻芯法检测时沉渣检测异常。

防治措施：循环清孔时间不少于30min；清孔采用优质泥浆，控制泥浆比重和粘度不要直接用清水置换；钢筋笼垂直缓放入孔，孔深量测部位与沉渣量测部位要一致，一般是孔中心；加大初灌砼量，以提高砼初灌时对孔底的冲击力。但其作用有局限性，应谨慎用，确保可靠。成孔后，尽量缩短下钢筋笼导管的时间，以防孔底沉渣沉淀太多。用清底钻头清理孔底沉渣，清孔后泥浆粘度应控制在18-20S,含砂率《4%，泥浆密度由试成孔后确定。

6、扩张、缩孔

遇有扩孔、缩孔时应采取防止坍孔和防止钻锥摆动过大的措施。缩孔是钻斗磨损过甚、焊补不及时或因地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的，前者应注意及时焊补钻斗，后者应采用失水率小的优质泥浆护壁。已发生缩孔时应在该处用钻锥上下反复扫孔。

7、堵管

原因：初灌时堵管，开盘砼坍落度过小或拌和不均匀，导致粗骨料相互挤压密实而堵塞导管。灌注过程中堵管，导管漏气，密封不严，使泥浆渗入；灌注时间过长，上部砼近初凝，泥浆中残渣不断沉淀，使砼的灌注极为困难；浇注砼过程中，突然灌注大量的砼使导管内空气不能马上排出，可能导致堵管；砼级配不好、和易性差或离析导致堵管；导管清洗不到位，内壁粘结砼，使导管孔径太小造成堵管；浇筑过程中埋管过深。

防治措施：提高砼浇注速度，保证砼初灌量；应匀速向导管料斗内灌注；坍落实度控制在180±20mm之间；加缓凝剂，使砼初凝时间大于8h；当出现非连续性灌注时，漏斗中的砼下落后，应当牵动导管，并观察孔口返浆情况，直至孔口不再返浆，再向漏斗中加入砼；导管使用后应及时冲洗，保证导管内壁干净光滑，严格控制砼质量。

事故处理：如发生堵管在导管上部可用钢筋疏通，如发生堵管在导管下部，上下抖动、振击导管；采用二次埋管办法，一是采用砂浆重新埋管3m后继续进行水下浇注砼施工；二是导管底端加底盖阀，插入砼面1.0m左右，导管料斗内注满砼时，将导管提起约0.5m，底盖阀脱掉，即可继续进行水下浇注砼施工。

8、埋管

在灌注过程中，导管埋深过大，以及灌注时间过长，且砼和易性稍差，导致已灌砼流动性降低，从而增大砼与导管壁的摩控力，造成埋管。

如不能及时供应砼，导管插入砼中的深度以5-6m为宜，每隔15min左右，将导管上下活动几次，幅度以2.0m左右为宜，以免使砼产生初凝假象；严格控制砼配合比。导管插入砼中拔不起来或被拔断，如果桩径较大，可以采用二次导管插入法处理，否则补桩、接桩。接桩一般用人工挖孔的办法处理，清除桩顶残渣，接钢筋笼浇注砼至设计标高。

9、断桩

水下砼浇筑质量控制是关键，局部区域地层适应性也应考虑充分。

原因：砼拌和物发生高析使桩身中断。灌注中，发生堵塞导管又未能处理好；或灌注中发生导管卡挂钢筋笼，埋导管，严重坍孔，而处理不良时，都会造成桩身严重夹泥，砼桩身中断的严重事故。灌注时间过长，首批砼已初凝，而后灌注的砼冲破顶层与泥浆相混；或导管进水，未及时作良好处理，均会在两层砼中产生部分夹有泥浆渣土的截面。

防治措施：导管的抗拉强度能承受其自重和盛满砼的重量；内径应一致，其误差小于±2mm，内壁须光滑无阻，每次使用后用水冲洗、清理干净。导管在浇灌前进行试拼，做水密性试验。严格控制导管埋管深与拔管速度，导管不宜埋入砼过深，也不可过浅。及时测量砼浇灌深度，严防导管拔空。经常检测砼拌和物，确保符合要求。

处理措施：原位复桩。此种方法效果好、难度大、周期长、费用高，根据工程的重要性、地质条件、缺陷数量等因素选择采用。接桩。对桩进行声测确定好断桩的部位；根据设计提供的地质资料，采用降水、护壁等措施，人工挖至合格处，凿毛再进行砼浇注。

10、钢筋笼上浮或下沉

产生的原因：砼流动性过小，导管在砼中埋置深度过大；导管发生挂笼现象，砼下沉太快，瞬时反冲力使钢筋笼上浮；桩孔倾斜，钢筋笼随之而变形，增加了砼上升力；钢筋笼与孔口固定不变，在自重及受压时将铁丝拉长而下沉；或钢筋笼自重太轻，被砼顶起。

防治措施：可采用吊装加套等方法顶住钢筋笼上口；砼面接近笼底时要控制好灌注速度，尽可能减少砼从导管底口出来后对钢筋笼的冲击力；砼接近笼底时控制导管底口出来后对钢筋笼的冲击力；砼接近笼底时控制导管埋深在1.5-2m；每浇灌一斗砼，检查一次埋深，勤测深，勤拆管，直到钢筋笼埋牢后恢复正常埋置深度；导管钩挂筋笼时下降转动导管后上提。

总之，我们在施工前要认真调查了解施工现场实际情况，认真熟悉地质勘察报告、设计图纸及有关设计施工、验收规范，检查机械设备的关键部位，对施工过程中可能会发生的一切问题及时进行分析处理，做到科学组织，精心施工，严格管理，制订应急预案，强化过程工序质量控制，施工质量是完全有保证的，这些所谓的“工程施工质量通病”也是完全可以避免的。