1、随着公路桥梁和高层建筑在我国的飞速发展，我国的钻孔灌注桩技术也得到了长足发展，积累了丰富的施工经验，但复杂地质条件下的冲击钻钻孔灌注桩及病害的处理还是一大难题，下面通过泉头大桥及黑河子中桥的桩基础施工经验，介绍一下冲击钻钻孔灌注桩施工工艺及断桩和桩身夹泥的处理措施。仅供参考。泉头大桥位于国道102线k900+734公里处，为820米大桥，下部结构采用摩擦灌注桩，共有桩27根，其中墩桩21根，台桩6根，桩径1.2米，墩桩长19米，台桩长14米。黑河子中桥距泉头大桥2km,地质情况基本相同文结合喀什红其拉公路改建二期工程K1527+344 816m大桥桩基施工谈谈对钻孔灌注桩施工要点的探讨。2工程2、地质情况及机具的选择2.1桥址处主要地址情况：表层为6.58.1米左右的白色砂岩，坚硬；中层为细砂亚粘土互层，硬塑状态，细砂为灰色，稍松状态，每层厚3040公分总厚6米左右，此细砂亚粘土互层在钻孔施工的干扰下易液化、出现涌砂现象、导致坍孔；桩底落在红色泥岩上。整体地质条件比较复杂、特殊，表层和底层坚硬、中层稍松易液化。2.2机具的选择：施工前对机具进行了选择，循环钻钻进速度快、成孔好、清孔干净，但怕硬岩层及孤石、卵石；冲击钻适用广泛，但速度慢、成孔质量不高。经现场进行两种机具的比较，循环钻48小时只钻进1.5米，而冲击钻48小时只钻进3.4米，虽然，中层易采用循环钻，但更换机具耗时过多，决定在3、保证冲击钻工艺和泥浆质量的基础上采用4台30型冲击钻同时施工。3冲击钻钻孔灌注桩施工工艺钻孔灌注桩的施工顺序为：初步放样筑岛恢复定线护筒埋设钻孔成孔检测清孔下钢筋笼下导管砼浇注破桩头成桩检测。3.1初步放样：施工前先排水、修路、清除桩基位置的杂草和淤泥，换填山皮土并刮平压实，使施工机具顺利进出，能保证钻机在施工中平稳，然后根据设计提供的导线点（经导线复测闭合后）及水准点用光电全站仪及水准仪定位，桥墩中线在桥轴线方向上的位置中误差不应大于15cm，成排成列放样，放样后用钢尺校核。3.2筑岛：场地为浅水时，采用草袋围堰，普通土填充，筑岛高出水面1.5cm为准。3.3护筒埋设，恢复定线：护筒埋设是重4、要一环，起到定位、导向，靠筒内水位和泥浆比重使孔内水压大于外部水压，防止塌孔，护筒内径比桩经大200400mm，护筒高度宜高出地面0.3m或水面1.02.0m,护筒的埋设深度应根据设计要求或桩径及水文地质情况确定，一般情况埋置深度宜为24m，有冲刷影响的河床，应沉入冲刷线以下不少于1.01.5m。泉头大桥采用4m高护筒，1.6m，壁厚4mm，旱地及筑岛处采用挖坑埋设法，护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实，护筒顶高出地面0.3m，埋设时位置要准确，护筒要竖直。护筒中心竖直线应与桩中心线重合，平面允许误差50mm，竖直线倾斜不大于1，护筒顶部焊加强筋和吊耳，开出水口，钻进过程中要经常检查是否发生5、偏移和下沉，并及时纠正。3.4钻孔：分冲击钻和正反循环钻，应按设计资料绘制的地质剖面图，选用适当的钻孔和泥浆，泉头大桥根据实际情况选用冲击钻。泥浆的配制：为保证中层易液化坍塌砂质层的成孔质量和最终能将孔底清理干净，对泥浆的比重与粘度制定了严格的指标，经过20余次的泥浆配比试验，决定采用当地的膨润土，泥浆配和比为 水：膨土：粘土：NaoH：CMC=1000：100：60：1.5：1.5。配制的泥浆比重为1.061.10；粘度1822Pa.s；含砂率0.30.5；PH值810，胶体率9598；静切力1.11.3；失水率1315ml。泥浆的好坏是成孔质量的重要保证之一，由于配置了高质量的泥浆，在长期6、停钻的情况下，沉积物很少，此外，优质的泥浆可使孔壁形成一层粘性好、密度大渗透性差的泥皮，这层泥皮可防止孔内泥浆外渗，大大减缓孔内水头降低的速度，这也是使孔壁稳定的有效措施。冲击钻钻孔注意事项 钻机就位前，应对钻孔前的各项准备工作进行检查，包括主要机具设备的检查和维修，钻机就位后，应平稳，不得产生位移和沉陷，开孔的孔位必须准确。 冲锥的钢丝绳同钢护筒中心位置偏差不大于2cm，升降锥头时要平稳，不得碰撞护壁和孔壁。 钻孔作业必须连续，并作钻孔施工记录，经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不符合要求的随时改正，注意补充新拌的好泥浆，在整个施工过程中，泥浆的损失较小，水头始终保证在2m左右，有效地防止了孔壁7、坍塌，埋钻头的现象发生，确保了钻孔桩的成孔质量和成孔速度。 钻进过程中，每进58尺检查钻孔直径和竖直度，注意地层变化，在地层变化处捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。根据实际地层变化采用相应的钻进方式，在钻至中层易液化砂层时，钻进速度必须放慢，以确保成孔质量。 冲击钻应用小径钻钻到深度后，用大径钻扩孔，钻管内的泥渣和泥浆经常倒出，在钻孔排渣，提钻头除土或因故停钻时，应保持孔内水头和要求的泥浆指标。3.5成孔检测、清孔成孔检测：成孔检测一般包括孔的中心位置、倾斜度、钻孔底标高、深度、直径、护筒顶标高等。孔的中心位置应在100mm范围内，孔径设计桩径，倾斜度小于1，孔深不小于设计规定。8、清孔 只有成孔检测合格后才可清孔。清孔方法一般有换浆、抽浆、掏渣、空压机喷射等。泉头大桥采用空压机喷射方法，采用高压泵向孔底射浆，用水下填充导管进行空气反循环清孔。喷射压力适中（0.81Mpa），使孔底及边角处的钻渣也能随之吸出，并注意射浆管必须插到孔底，射浆管的插入深度不到位就会引起喷射塌孔。 清孔指标有孔内泥浆性能指标及沉淀厚度，实际工作中通常只测泥浆比重1.031.1，沉淀厚度30cm，即满足清孔标准。 钢筋笼安放至设计标高后，如泥浆指标及沉淀厚度超出标准，应进行第二次清孔，直至达到标准。不能用加深钻孔深度的方法代替清孔3.6钢筋笼的制造和安放钢筋笼的制造：为保证钢筋笼安装的垂直度和安装9、效率，工地采取了平地整体胎膜长线法制造。每个钢筋笼在胎膜上一次成形，创造出可观的经济效益。全桥施工中未发生因钢筋笼弯曲而插不到设计标高的现象。钢筋笼的制造除满足设计要求外，在骨架处设置控制保护层厚度的垫块，竖向间距为2m，横向周围不少于4处，并在骨架顶端设吊环。钢筋笼的安放：整个桩采用两段钢筋笼，在孔口进行单面邦条焊，接头错开1m。骨架下放时注意防止碰撞孔壁，放至孔内设计标高后将骨架吊环挂在孔口，并临时与护筒口焊接牢固。3.7下导管、灌注机具的准备、砼的配制下导管：泉头大桥采用300mm钢导管，使用前进行了水密、承压和接头抗拉等试验。吊装时导管应位于井孔中央，并应在灌注砼前进行升降试验，应使位10、置居中，轴线顺直，稳步沉放，防止卡挂钢筋骨架和孔壁碰撞，导管下口到孔底的距离一般控制在2540cm之间。导管上口设置隔水猫头鹰和储料斗，储料斗口中盖钢扳，挂细钢丝，灌注时用吊车吊出。灌注机具的准备：25t吊车1台；搅拌机3台（满足灌注桩在砼初凝时间内完成）；导管、储料斗、吊斗2个；1吨翻3台；备用水泵以及吸泥机，高压射水管等设备。为保持孔内水压和及时处理灌注故障，备用发电机2台。砼的配制水泥，中砂，石子分别送权威机构检测合格后，由权威机构作出配合比。C25水下砼的配合比为水泥：中砂：石子：水=1：1.91：2.21：0.54，坍落度为180220mm，施工中根据砂石含量将设计配合比换算成施工配11、合比。水泥采用普通硅酸盐42.5水泥，初凝时间大于2.5h；碎石采用1020mm，1631.5mm各占一半，级配良好；砂子选用优质河砂。砼配制后要有良好的和易性，运输和灌注过程中无显著离析、泌水现象，保持足够的流动性。为保证灌注的顺利，坍落度尽量采取上限。3.8灌注水下砼及应注意事项灌注水下砼是钻孔桩施工的重要工序，必须经过成孔质量检测和清孔检测（包括泥浆指标和沉淀厚度检测等）合格后，方可进行灌注工作，如沉淀量超标，应再次清孔，但应注意孔壁的稳定，防止塌孔。灌注的时间控制在初凝时间内2.5h。首批砼的数量必须保证导管初次埋深1m和填充导管底部的需要。泉头大桥每桩首批砼数量1.8立方米加吊斗0.12、6立方米共2.4立方米，保证了初次埋深1.5m，首批砼拌和物下落后，砼应连续灌注，在灌注过程中，导管的埋置深度宜控制在26m。砼拌和物运至灌注地点时，应检查均匀性和坍落度等，如不符合要求，应进行第二次拌和，二次拌和达不到要求，不能使用。3.8.4首批砼灌入孔底后，立即测探孔内砼面高度，计算出导管内埋置深度，如符合要求即可正常灌注，如发现导管大量进水，表现出现事故，按应急方法处理。灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。在灌注过程中，要防止砼拌和物从漏斗处掉入孔中，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，而使测深不准确。灌注过程中应注意观察管内砼下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内砼面高度，正确指挥导13、管的提升和拆除。导管提升时应保持轴线竖直和位置居中，逐步提升，如导管法兰卡钢筋骨架，可移动导管，使其脱开钢筋骨架后，移到钻孔中心。当导管提升到法兰接头露出孔口以上有一定高度，可拆除1节和2节导管，（视每节导管和工作平台距孔口高度而定）。此时，暂停灌注，先取走漏斗，重新卡牢井口的导管，然后松开导管的接头螺栓，同时将起吊导管用的钓钩挂上待拆的导管上端的吊环，待螺栓全部拆除后，吊起待拆的导管，徐徐放在地上，然后将漏斗重新插入井口导管内，校好位置，继续灌注。拆除导管动作要快，时间一般不宜超过15分钟，要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中，并注意安全。已拆下的管节要立即冲洗干净，堆放整齐。在灌注过程中，当14、导管内砼不满含有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。当砼面升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋骨架被砼顶托上升，可采取以下措施：尽量缩短砼总的灌注时间，防止顶层砼进入钢筋骨架时，砼的流动性过小。当砼面接近和初进入钢筋骨架时（1m左右），应保持较深埋管，并徐徐灌入，以减小砼从导管底口出来后向上的冲击力，当孔内砼面进入钢筋骨架底口4m以上时，适当提高导管，减少导管埋置深度（不得小于1m），以增加骨架在导管底口以下的埋置深度，从而增加砼对钢筋骨架的握裹力。导管提升到高于骨架底部2m以上，即可恢复灌注速度。在灌注过程中，应防止污染环15、境和河流。为确保桩顶质量，在桩顶设计标高以上灌一定高度，可按孔深，成孔方法，清孔方法查定。一般为0.51m，深桩为1m。处于地面及桩顶以上的井口整体式钢性护筒，应在灌注完后立即拔出，处于地面以下护筒，需待砼抗压强度达到5Mpa后方可拆除。在灌注将近结束时，由于导管内砼柱高度减小，超压力降低，而导管处的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大，如出现砼顶升困难时，可在孔内加水稀释泥浆，并掏出部分沉淀物，使灌注顺利进行。在拔出最后一段长导管时，拔管速度要慢，以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管，形成泥心。在灌桩时，每根桩应做3组试块，施工单位二组，监理一组，强度测试后，如不合格，要及时提出报告补救处理。有关砼灌注16、情况，各灌注时间，砼面的深度，导管埋深，导管拆除及发生的异常现象应由专人进行记录。3.9破桩头：由人工或汽镐、电镐进行，直至设计高程，要保持钢筋的完整，桩顶基本平整、干净。3.10成桩检测砼强度达到70后可做桩基无破损检测，用基桩动测仪和手提电脑，传感器用橡皮泥粘在桩顶（破桩头后桩顶清理干净），用大锤在桩顶砸5下，在电脑中显示声波图象，如振幅出现异常，说明有问题。5结论冲击钻钻孔灌注桩是近年来桥梁建设中采用的基本方法之一，怎么掌握好冲击钻钻孔灌注桩的施工工艺及病害的处理也是难题之一。总之，采用正确的冲击钻钻孔工艺和配制高质量的泥浆是保证成孔的关键，采用正确灌注水下砼方法可有效地防止灌注桩病害的17、发生。另外，本文介绍的两种处理灌注桩病害的方法均取得了成功，受到了权威部门的肯定，不失为处理断桩和桩身夹泥两种病害的优秀方法。1 缩颈缩颈即孔径小于设计孔径。1.1造成原因：塑性土膨胀。1.2防治措施：(1)根据地层变化配以不同的优质泥浆，降低失水量。(2)成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。(3)如出现缩颈，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。2 断桩 混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成断桩。2.1 产生的原因(1)砼拌和物发生离析使桩身中断。(18、2)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，都会演变为桩身严重夹泥，砼桩身中断的严重事故。(3)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。 2.2防治措施(1)导管要有足够的抗拉强度，能承受其自重和盛满砼的重量；内径应一致，其误差应小于2毫米，内壁须光滑无阻，组拼后须用球塞、检查锤作通过试验；导管最下端一节导管长度要长一些，一般为4米，其底端不得带法兰盘。(2)导管在浇灌前要进行试拼，并做好水密性试验。(3)严格控制导管埋深与拔管速度，导管不宜埋入砼过19、深，也不可过浅。及时测量砼浇灌深度，严防导管拔空。(4)严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求3 桩顶局部冒水、桩身孔洞 3.1产生的原因(1)水下砼灌注过程中，导管埋深过大，导管内外砼新鲜程度不同，再加上灌注过程中上下活动导管过于频繁，致使导管活动部位的砼离析，保水性能差而泌出大量的水，这些水沿着导管部位最后灌入的、最为新鲜的砼往上冒，形成通道(即桩身孔洞) 。(2)水下砼灌注过程中，砼倒入导管速度过快过猛，把空气闷在导管中，在桩内形成高压气包。高压气包在其自身浮力或导管起拔等外力的作用下，在砼内不断上升，当上升到桩顶附近时，气包浮力与上升阻力接近，20、在没有外力的作用下，气包便滞留在桩身内，最终形成桩身孔洞。另外，有一些桩在余桩截后，桩身内残余的高压气体，因通道打开而顺桩身的细小缝隙释放出来。这时，常会携带部分遗留在气包内的水往上冒，出现“桩顶冒气泡”的怪现象。(3)水下砼灌注时间过长，最早灌入孔内的砼坍落度损失过大，流动性变差，终灌导管起拔后会留下难以愈合的孔洞。 3.2防治措施 (1) 控制导管的埋深，灌注过程中做到导管勤提勤拔。(2) 砼倾入导管的速度应根据砼在管内的深度控制，管内深度越深，砼倾入速度越应放慢。在可能的情况下，应始终保持导管内满管砼，以防止桩身形成高压气包。实际施工中，往往因为导管每次起拔后管内都会形成空管，再次灌注时21、，桩身形成高压气包就很难避免。因此，应在灌注过程中适当上下活动导管，把已形成的高压气包引出桩身。(3)加适当缓凝剂，确保砼在初凝前完成水下灌注。4 钢筋笼上浮 钢筋笼的位置高于设计位置的现象。造成原因：(1)钢筋笼放置初始位置过高，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升。(2)当混凝土灌至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时，由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼的上浮。(3)由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如此时导管底端未及时提到钢筋笼底22、部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升。4.2防治措施 (1)钢筋骨架上端在孔口处与护筒相接固定。 (2)灌注中,当砼表面接近钢筋笼底时,应放慢砼灌注速度,并应使导管保持较大埋深,使导管底口与钢筋笼底端间保持较大距离,以便减小对钢筋笼的冲击。 (3)砼液面进入钢筋笼一定深度后，应适当提导管，使钢筋笼在导管下口有一定埋深。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m，不宜大于5m和小于1m，如果钢筋笼因为导管埋深过大而上浮时，现场操作人员应及时补救，补救的办法是马上起拔拆除部分导管；导管拆除一部分后， 可适当上下活动导管；这时可以看到，每上提一次导管，钢筋笼在导管23、的抽吸作用下，会自然回落一点；坚持多上下活动几次导管，直到上浮的钢筋笼全部回落为止。5 “烂桩头” 5.1产生的原因 (1)清孔不彻底，桩顶浮浆过浓过厚，影响水下砼灌注时测量桩顶位置的精度。(2)导管起拔速度过快，尤其是桩头直径过大时，如未经插捣，直接起拔导管，桩头很容易出现砼中间高、四周低的“烂桩头”。(3)浇筑速度过快，导致孔壁局部坍塌，影响测量结果。 5.2防治措施 (1)认真做好清孔工作，确保清孔完成后孔口没有泥块返出；在空孔较长的桩内测量砼上升面时，应控制好测量重锤的质量。通常认为使用540mm碎石砼时，重锤的质量可以控制在1.5kg 左右；使用525mm 碎石砼时，重锤的质量可以控24、制在1kg 左右。在设计桩顶与地面距离4 m时，通常认为使用竹竿通过手感测量砼面更直观，精度更高。 (2)砼终灌拔管前，应使用导管适当地插捣砼，把桩身可能存在的气包尽量排出桩外后，以便精确测量砼面。也可通过导管插捣使桩顶砼摊平。 6 灌注砼时桩孔坍孔钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍陷迹象。6.1原因分析 (1)土质松散，泥浆护壁不好(2)灌注砼过程中，孔内外水头未能保持一定高差。(3)护筒周围未用粘土紧密填封漏水；孔外堆放重物或有机械振动，使孔壁在灌注砼时坍孔。(4)导管卡挂钢筋笼及堵管时,均易发生坍孔。(5)钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间25、过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。6.2预防方法 (1)在松散易坍的土层中，适当埋深护筒，用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，。(2)灌注砼过程中，要采取各种措施来稳定孔内水位，还要防止护筒及孔壁漏水。 (3)搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。(4)成孔后，待灌时间一般不应大于3小时，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间 。7 孔位倾斜 成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。7.1原因分析 (1)场地平整度和密实度差，(2)桩机本身未竖直或桩机平台不水平。(3)桩机在26、钻孔过程中发生不均匀沉降。(4)钻杆弯曲、钻杆接头间隙太大，造成钻孔偏斜。(5)在进行超深桩作业时，桩机钻杆太细。7.2防治措施(1)压实、平整施工场地。(2)首先要扩大桩机支承面积，使桩机稳固，并保证钻机平台水平。(3)采取经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后下放钢筋前做井径、井斜超声波测试。 (4)严格按照规范要求先配钻杆。8 结束语 ：总之，在软土地基上进行钻孔灌注桩作业比在其它地区作业难度更大，施工质量更难控制，这就要求我们在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范，核查地质和有关灌注桩方面的资料，对施工过程中可能会发生的一些问题及时进行分析处理，做至科学组织，精心施工，严格管理，施工质量是完全有保证。参考文献：1华南工学院等四校合编地基及基础中国建筑工业出版社 2冶金工业建筑研究总院地基处理技术桩和桩基冶金工业出版社