维普资讯 http://www.cqvip.com 建设监理２００６年第３期 泥浆护壁成孔灌注桩常见质量问题及预控措施 李建华 （上海上咨建设监理有限责任公司，上海２００００３） 摘 要：钻孔灌注桩和预制桩比较因其本身有较多优点，所以在城市工程建设中用途广泛，它能适用于各种土层。但桩 的质量难以控制和保证，影响桩承载能力的发挥。而采用泥浆护壁时，还要符合环卫部门要求．本文对泥浆护 壁成孔灌注桩常见质量问题及其原因进行分析，提出预控措施． 关键词：泥浆护壁成孔灌注桩；质量问题；预控措施 中图分类号：ＴＵ７１ ２ 文献标识码：Ｂ 钻孔灌注桩与预制桩相比，因其用钢量少，比较 经济、工序简便，使用机具较少，施工场地小，所 需工期短，因此用途广泛。根据成孔机械的能力，可 做成大直径和大深度的桩，没有接头，具有很大的单 桩承载能力；并能避免产生大的噪声、振动和挤土， 一般不受土质条件限制，适用于各种土层。但桩的质 量难以控制和保证，易产生坍孔和缩孔、夹泥等不良 现象，影响桩承载能力的发挥。另外，桩身质量检测 工作要求较高，尤其是大直径超长桩，更要采取专项 措施，如预埋测声管等。采用泥浆护壁时，废泥浆处 理应符合环卫部门的要求。现对泥浆护壁成孔灌注桩常 见质量问题及其原因进行分析，提出预控措施。 １ 成孔时常见质量问题、原因分析及预控措施 １．１ 钻进中坍孔 在成孔过程中孔壁坍塌。钻孔过程中，如果泥浆 面突然下降，或孔口冒气泡，就显示己坍孔。此时， 出渣量显著增加而不见钻头进尺，但钻机负荷显著增 加，泥浆泵压力突然上升，造成憋泵，使钻孔无法正 常进行，易造成掉钻、埋钻事故。 １．１．１ 原因分析 （１）护筒埋置太浅，或孔口附近地面受水浸变 软，造成下端孔坍塌或孔口坍塌，或护筒周围未用粘 土填封紧密而漏水形成坍孔；（２）泥浆相对密度不 够，或泥浆其他性能指标如粘度、胶体率等不符合要 求，在孔壁不能形成坚实泥皮，起不到可靠的护壁作 用。（３）未及时向孔内补充泥浆，孔内泥浆面低于 孔外水位，或河水、潮水上涨，或孔内出现承压水降 低了静水压力，或钻孔通过砂砾等强透水层，或孔壁 遇到流砂层而造成孔内水头高度低于孔外时，压向孔壁 的水压力减小，造成坍孔；（４）提升、下落冲锤、 掏渣筒时碰撞孔壁；（５）在流砂、软淤泥、破碎地 层、松散砂层中进钻，进尺太快或停在一处空转时间 太长，转速太快。 １．１．２ 预控措施 （１）护筒的埋置深度要符合规范要求。护筒周围 用粘土填封紧密。施工场地要保持整洁，无积水； （２）钻进中及时添加新鲜泥浆，使其高于孔外水位； （３）在松散粉砂土或流砂中钻孔时，适当加大泥浆密 度、粘度、胶体率，并放慢进尺速度，减少空转时 间。轻度坍孔时，加大泥浆密度和提高水位。严重坍 孔时，投入粘土掺片石或卵石，低锤冲击，将粘土膏、 片石或卵石挤入孔壁稳定孔壁，待孔壁稳定后采用低速 文章编号：１ ００７－４１ ０４（２００６）０３－０５３－０３ 钻进；（４）根据不同地质，调整泥浆密度，确保泥 浆具有足够的稠度，确保孔内外水位差，维护孔壁稳 定；（５）清孔时应指定专人负责补水，保证钻孔内 必要的水头高度；（６）提升下落冲锤、掏渣筒时保 持垂直上下。 １．２ 桩孔偏斜 成孔后孔不直，出现较大的垂直偏差。这种现象 使灌注桩钢筋笼难吊入，造成桩的承载力与设计要求不 符，易在桩顶部产生附加内力，使灌注桩受荷状态不 利。 １．２．１ 原因分析 （１）地面不平或不均匀沉降使钻机底座倾斜； （２）钻杆弯曲或连接不当，使钻头、钻杆中心线不 同轴；（３）在有倾斜度的软硬地层交界处，或岩面 倾斜处钻进，或在粒径大小悬殊的卵石层中钻进，钻 头所受阻力不均匀；（４）钻孔中遇到较大孤石或探头 石，使钻杆偏位；（５）扩孔较大，钻头偏离方向。 １．２．２ 预控措施 （１）场地要平整，钻架就位后需调整，安装钻 机时使转盘与底座水平，起重滑轮边缘同固定钻杆的卡 孔和护筒中心三者应在同一轴线上，并经常检查校正； （２）由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大，必须在钻 架上增设导向架，控制钻杆上的提引水笼头，使其沿导向 架向中钻进；（３）钻杆、接头应逐个检查，及时调整，弯 曲的钻杆要及时更换；（４）在有倾斜状的软硬地层处钻 进时，应吊住钻杆，控制进尺速度并以低速钻进，或在斜 面位置处填入片石、卵石，以冲击锤将斜面硬层冲平后再 钻进；（５）轻度偏斜，可在桩孔偏斜处吊住钻头，上下反 复扫孔，使孔校直；严重偏斜，在桩孔偏斜处回填砂粘 土，待沉积密实后再钻。 １．３ 缩孔 钻孔部分孔径小于设计孔径，使钢筋笼吊插不进或 使钢筋笼的混凝土保护层过小，影响桩的承载能力。 １．３．１ 原因分析 （１）钻具焊补不及时，严重磨损的钻锥往往钻出 比设计桩径小的孔；（２）钻进地层中有软塑土，受 扰动挤压膨胀后使孔径缩小；（３）桩身间距过小，施 工时受邻桩挤压。 １．３．２ 预控措施 （１）经常检查钻具尺寸，及时补焊或更换钻锥： （２）有软塑土时，采用失水率低的优质泥浆护壁。低 速钻进，尽量不使软塑土扰动；（３）桩间距过小时， 一５３— 维普资讯 http://www.cqvip.com 建设监理２００６年第３期 宜用跳打法施工；（４）发生缩孔时，宜上下反复扫 孔，以扩大孔径。 １．４ 掉钻、卡钻和埋钻 钻头被卡住为卡钻。钻头脱开钻杆掉入孔内为掉 钻。掉钻后打捞钻头造成坍孔为埋钻 １．４．１ 原因分析 （１）冲锤磨损过甚，孔断面呈梅花形，提锤时 锤的大径被孔的外径卡住（称下卡），或冲锤在孔内 遇到大的探头石（称上卡），均能发生卡钻。倾斜长 护筒下端被钻头撞击变形及钻头倾倒时，也能发生卡 钻；（２）卡钻时强提、强扭，使钻杆、钢丝绳断 裂；钻杆接头不良、滑丝；电机接线错误，使不能反 转的钻杆松脱，钻杆、钢丝绳、联结装置磨损，未 及时更换等均可造成掉钻事故；（３）打捞掉入孔中的 钻头时，碰撞孔壁产生坍孔，造成埋钻事故。 １．４．２ 预控措施 （１）经常检查钻杆、钢丝绳及联结装置的磨损情 况，及时更换磨损件，防止掉钻；（２）经常检查转 向装置，保持灵活；勤掏渣，适当降低泥浆稠度；保 持适当的提锤高度，必要时辅以人工转动；用低冲程 时，隔一段时间要更换高一些的冲程，使冲锥有足够 的转动时间，避免形成梅花孔而卡钻；（３）上卡时， 用一个半截冲锤打几下，使锤脱落卡点，锤落孔底， 然后吊出；下卡时，可用小钢轨焊成Ｔ字形钩，将锤 一侧拉紧后吊起。被石块卡住时，可用上法提出冲锤。 １．５ 护筒冒水、钻孔漏浆 护筒外壁冒水，即护筒冒水。钻孔漏浆，即是在 成孔过程中或成孔后，泥浆向孔外漏失。二者都可使 护筒内承压水头高，并得不到保障，易引发坍孔，也 会造成护筒倾斜、位移及周围地面下沉。 １．５．１ 原因分析 （１）护简埋设太浅；周围填土不密实，或护筒 的接缝不严密，在护筒刃脚或其接缝处漏浆；（２）钻 孔中遇到透水性强或有地下水流动的地层；（３）钻头 起落时，碰动了护筒；（４）水头过高，使孔壁渗透。 １．５．２ 预控措施 （１）埋设护筒时，护筒四周土要分层夯实，土 质要选择含水量适当的粘土；（２）起落钻头，要注意对 中，避免碰撞护筒；（３）对有钻孔漏浆相应情况时，可增 加护筒沉埋深度，适当加稠泥浆或倒入粘土，慢速转动， 或在回填土内掺片石、卵石，反复冲击增强护壁；（４）适 当控制孔内的水头高度，不要使压力过大；（５）初发现护 筒冒水时，可用粘土在四周填实加固，如护筒严重下沉或 位移，则应返工重埋。 ２ 吊放钢筋笼入孔时常见质量问题、原因分析及预控 措施 ２．１ 钢筋笼碰坍桩孔 吊放钢筋笼入孔时，已钻好孔的孔壁发生坍塌， 使施工无法正常进行，严重时埋住钢筋笼。 ２．１．１ 原因分析 （１）钻孔孔壁发生倾斜、缩孔等孔壁不规则时， 由于钢筋笼入孔撞击孔壁而坍塌；（２）吊放钢筋不是 垂直缓慢下放，冲击孔壁产生坍孔；（３）吊放钢筋 笼时，孔内水位高度低于孔外，产生坍孔。 ——５４—— ２．１．２ 预控措施 （１）桩孔原本偏斜、偏位，应在下钢筋笼前往 复扫孔纠正；（２）吊放钢筋笼时，应对准孔中心， 垂直缓慢放入孔内，防止碰撞孔壁；（３）在灌注水 下混凝土前，要始终维持孔内有足够高水头。 ２．２ 钢筋笼安放与设计要求不符 钢筋笼变形，保护层、桩孔深度不符合设计要 求。 ２．２．１ 原因分析 （１）钢筋笼在堆放、起吊、搬运时没有严格执 行规程，支垫数量不够或位置不当，造成变形；（２） 钢筋笼过长，未设加劲箍，刚度不够，造成变形； （３）钢筋笼上未设垫块或耳环，吊入孔不垂直，产 生保护层过大或过小；（４）清孔时孔底沉渣或泥浆糊 没有清理干净，造成实际孔深与设计要求不符，使钢 筋笼达不到设计深度。 ２．２．２ 预控措施 （１）钢筋笼根据运输吊装能力分段制作，入孔时再焊 接；（２）钢筋笼在搬运和安放过程中，每隔２．Ｏｍ～２．５ｍ 设置加劲箍一道，还应在钢筋笼内每隔３．０ｍ～４．Ｏｍ装一 个可拆卸的十字形加劲架，待钢筋笼吊入钻孔后拆除； （３）钢筋笼周围主筋上，每隔一定间隔设混凝土垫块或塑 料小轮状垫块，或焊耳环，控制保护层厚度；（４）最好用 导向钢管固定钢筋笼位置，钢筋笼顺向钢管吊入孔中： （５）做好清孔，严格控制孔底沉淀层厚度，保证实际有效 孔深满足设计要求。清孔后，及早进行混凝土灌注。 ３灌＇主水下混凝土时常见质量问题、原因分析及预控 措施 ３．１ 导管进水 灌注桩首次灌注混凝土时，易发生孔内泥浆及水从 导管下口灌入导管；灌注中，易发生导管接头处进水， 提升导管过量，孔内水和泥浆从导管下口涌入导管等质 量问题。导管进水，可造成桩的混凝土离析、夹泥、 桩身形成夹层及断桩事故。 ３．３．１ 原因分析 （１）首次灌注混凝土时，由于灌满导管和导管下 口至桩孔底部空间所需的混凝土总量计算不当，使首灌 的混凝土不能埋住导管下口，造成导管底口进水事故； （２）灌注混凝土中，由于未连续灌注，在导管内产生气 囊。当又一次聚集大量混凝土拌合物猛灌时，导管内气囊 产生高压，将两节导管间加入的封水橡皮垫挤出，致使导 管接口漏空而进水；（３）导管拼接后，未进行或未按标准 进行水密性试验。由于接头或焊缝不严密，使水漏入导 管；（４）测探时，因误判造成导管提升过重，致使导管底 口脱离孔内的混凝土液面，使泥水进入。 ３．１．２ 预控措施 （１）确保首批灌注的混凝土总方量能满足填充导管 下口与桩孔底面间隙和导管下口首灌时被埋入混凝土深 度不少于０．８ｍ～１．３ｍ，使导管内混凝土柱和管外泥浆压 力平衡。首灌前，导管下口距孔底宜为２００ｍｍ￣４ＯＯｍｍ： （２）在提升导管前，用标准测深锤（锤重不小于４ｋｇ，锤 呈锥状，吊锤索用质轻、拉力强、浸水不伸缩的尼龙绳） 测好混凝土表面的深度，控制导管提升高度，始终将导管 底口埋于已灌入混凝土液面下不少于２ｍ，也不大于６ｍ； 维普资讯 http://www.cqvip.com 建设监理２００６年第３期 （３）下导管前，导管应进行试拼，并进行导管的水 密性、承压性和接头抗拉强度的试验。试拼的导管， 还要检查其轴线是否在一条直线上。试拼合格后，各 节导管应从下而上依次编号，并标示累计长度。入孔 拼装时，各节导管的编号及编号所在圆周方位，应与 试拼时相同，不得错乱，或编号不在一个方位；（４） 首灌混凝土后，要保持混凝土连续灌注，尽量缩短间 隔时间。当导管内混凝土不饱满时，应徐徐地灌注， 防止导管内形成高压气囊。 ３．２ 导管堵塞 混凝土灌注过程中，发生导管堵塞，造成灌注混 凝土中断，易在中断后灌注时形成高压气囊，严重时 发展为断桩。 ３．２．１ 原因分析 （１）混凝土离析，粗骨料集中而造成导管堵塞； （２）由于灌注时间过长，最初灌注的混凝土已初凝， 增大了管内混凝土下落的阻力，使混凝土堵在管内。 ３．２．２ 预控措施 （１）灌注混凝土的坍落度宜在１６ｃｍ￣２２ｃｍ之间，并 保证具有良好和易性，使在运输和灌注过程中不发生离 析和泌水；（２）灌注水下混凝土应连续进行，严禁中途停 顿。 ３．３ 钢筋笼在灌注混凝土时上浮 钢筋笼在灌注混凝土时被浮推上升。钢筋笼一旦发 生上浮，基本无法使其归位，从而改变了桩身钢筋情 况，降低了桩身强度。 ３．３．１ 原因分析 混凝土由漏斗顺导管向下灌注时，混凝土的位能产 生一种顶托力。这种顶托力随灌注时混凝土位能的大 小、灌注速度的快慢、首批混凝土的流动度及表面标 高大小而变化。当顶托力大于钢筋笼的重量时，钢筋 笼会被浮推上升。 ３．３．２ 预控措施 （１）摩擦桩应将钢筋骨架的几根主筋延伸至孔 底，钢筋骨架上端在孔口处与护筒相接固定。（２）灌 注中，当混凝土表面接近钢筋笼底时，应放慢混凝土 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）混凝土液面进入钢筋笼一定深度后，应适 当提升导管，使钢筋笼在导管下口有一定埋深。但注 意导管埋入混凝土表面应不小于２ Ｉｌｌ。 ３．４ 灌注混凝土的桩孔坍孔 灌注水下混凝土过程中，发现护筒内泥浆水位忽然 上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，为坍孔征兆。 如用测深锤探测混凝土面与原深度相差很多时，可确定 为坍孔。 ３ ４．１ 原因分析 （１）灌注混凝土过程中，孔内外水头未能保持一 定高差。在潮汐地区，没有采取措施稳定孔内水位。 （２）护筒刃脚周围漏水；孔外堆放重物或有机器振 动，使孔壁在灌注混凝土时坍孔；（３）导管卡挂钢 筋笼及堵管时，均易同时发生坍孔。 ３．４．２ 预控措施 （１）灌注混凝土过程中，采取措施稳定孔内水 位，防止护筒及孔壁漏水；（２）用吸泥机吸出坍入 孔内的泥土，、同时保持或加大水头高，如不再坍孔， 可继续灌注。 ３．５埋导管事故 埋导管事故，即导管埋入混凝土的深度过深，或 导管内外混凝土均已初凝，使导管无法拔出，或将导 管拔断而产生的埋管。 ３．５．１ 原因分析 （１）灌注过程中，由于导管埋入混凝土过深，一 般往往大于６ Ｉｌｌ；（２）导管超过５ ｈ未提升，致部分混 凝土初凝，裹住导管。 ３．５．２ 预控措施 （１）导管采用接头形式宜为卡口式，可缩短随着 孔内混凝土的上升，逐节拆除导管的时间，各批混凝 土均掺入缓凝剂，并采取措施，加快灌注速度；（２） 随混凝土的灌入，勤提升导管，使导管埋深不大于６Ｉｌｌ。 ３．６ 夹泥、断桩 断桩即桩身夹泥，或混凝土不连续，不能满足设 计要求。断桩使桩不能承受弯矩和地震引起的水平剪切 力，使桩报废。 ３．６．１ 原因分析 （１）灌注水下混凝土时，混凝土的坍落度过小， 集料级配不良，粗骨料颗粒太大，灌注前或灌注中混 凝土发生离析，或导管进水等；（２）灌注中，发生 导管堵塞又未能处理好；或灌注中发生导管卡挂钢筋 笼，埋导管，坍孔，而处理不及时；（３）前批混 凝土已初凝，而继续灌混凝土。 ３．６．２ 预控措施 （１）混凝土坍落度严格按设计或规范要求控制， 尽量延长混凝土初凝时间（如用初凝慢的水泥，加缓 凝剂，尽量用卵石，加大砂率，控制石料最大粒径）； （２）灌注混凝土前，检查导管、混凝土罐车、搅拌 机等设备是否正确，并有备用的设备、导管，确保混 凝土能连续灌注；（３）随灌注混凝土，随提升导管， 做到连灌、勤灌、勤测、勤拔管，随时掌握导管埋 入深度，避免导管埋入过深或过浅；（４）采取措施， 避免导管卡、挂钢筋笼，避免出现堵导管、埋导管、 灌注中坍孔、导管进水等质量问题的发生。 ３．７ 吊脚桩 成孔后，桩身下部局部没有混凝土或夹有泥土。 ３．７．１ 原因分析 （１）清孔后泥浆密度过小，孔壁坍塌或孔底涌进泥 浆或未立即灌混凝土；（２）清渣未净，残留泥渣过厚；（３） 吊放钢筋骨架、导管等物碰撞孔壁，使泥土坍落孔底。 ３．７．２ 预控措施 （１）按规范规定和设计要求做好清孔工作，达到要 求后立即浇筑混凝土；（２）注意泥浆密度和使孔内水位经 常保持高于孔外水位０．５ｍ以上；（３）施工中注意保护孔 壁，不让重物碰撞，造成孔壁坍塌。 收稿日期：２００６－０４—１２ 作者单位地址：上海市延安东路１ ２Ｏ０号ｌｌＦ 一５５—