钻孔桩施工质量通病的防治
1 工程概况：
同段共计6座匝道桥，一座主线桥，一座特大桥，桥梁全长3810.412m。设计钻孔桩基础715个,φ1.2m的桩共16根，φ1.5m的桩共128根，φ1.6m的桩共240根，φ1.8m的桩共331根，
2 工程地质情况
桩身主要穿越地质为: 粉质粘土、砂类土、卵石、全风化，强风化花岗闪长岩，中风化花岗闪长岩，中风化花岗等。断层带内岩体破碎、强度低，工程地质条件较差。
3 钻孔桩质量通病及处理措施
在大峡河特大桥钻孔桩施工过程中，因人为和地质因素等原因影响，再次出现了诸多质量通病。下面就是本桥冲击钻孔施工中遇到的一些问题及应对措施： 3.1 钻孔过程中出现的相关问题的处理
3.1.1 孔位偏斜。多因护筒埋置中心与桩位中心的偏差；钻孔桩机安装支撑不牢；钻孔桩位地质下沉；钻进过程中地质软硬不均或遇突出孤石等原因引起。应对措施：
（1）在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。桩位中心应报检合格后开钻。 （2）开钻前应夯实平整孔位周边地基，钻孔桩机两支撑基础应加设支撑垫板。
（3）认真核对地质资料，特别是在地质情况发生变化地段应用探孔器检查成孔的垂直度。若因地质构造不均匀引起的，先分析清楚岩层的走向，而后采用适当的回填材料（回填材料一般为片石加黏土、纯碱、锯末等组成的混合物）将钻孔回填至计算确定的高程处，静置一段时间后恢复施工。孔中心偏差小于20cm的，静置1～2h后可以继续钻孔。孔中心偏差大于20cm的，应根据情况静置2h甚至更长的时间待地层沉积稳定后恢复钻孔施工。穿过倾斜岩层过程中，应采用自重较大的复合式牙轮钻、冲击钻，以慢速钻孔。
3.1.2 缩孔。是在饱和性粘土、淤泥质黏土，特别是IL＞1.0处于流塑性状态的土层中出现的特有现象，其原因是此类地层含水高、塑性大，钻头经过后钻孔壁回缩，从而导致钻孔的直径小于设计的桩直径；或是因为钻头磨损严重造成。针对前一种原因，采取块、卵石土回填，而后用重量较大的冲击钻冲击，挤紧钻孔孔壁的办法处理；或者采用在导正器外侧焊接一定数量的合金叶片进行旋转清理的办法。另就是要随时检查钻头直径，磨损较大的应及时补焊。
3.1.3 卡钻。钻孔经过岩层分界面时相邻岩层强度差别较大、操作中未及时根据地质情况调整钻头的行程等原因引起“卡钻”现象。针对发生“卡钻”的原因采取相应的方法处理：
（1）由于“探头石”引起的卡钻现象，可以适当往下放钻头，而后，强力快速往上提，使“探头石”受力瞬间冲击缩回，从而顺利提起钻头。
（2）因钻头穿过岩层突变处导致的卡钻，优先采用水下爆破的方法进行处理。在整体岩层中此方法容易奏效，砂土地层中不宜采取此方法处理。
（3）由于机械故障导致钻头在浓泥浆中滞留时间过长造成的钻头无法提升现象，应采取插入高压水管置换泥浆的方法进行处理。
3.1.4 护筒脱落。是由于护筒背后回填质量不好受地面水流的浸泡等因素引起的护筒失去稳定、脱落。出现护筒脱落应立即停止钻孔，将钻机移开，采取相应措施处理。由于地面流水引起的可先排除流水，在原地面上填一层黏土使地面干燥、不渗漏，而后，重新安装护筒（作好护筒背后填筑）恢复钻孔施工。 3.1.5 掉钻。是由于机械故障、钢丝绳断裂、孔壁坍塌或打空锤等因素造成钻头落入孔底的现象通常称“掉钻”，发生“掉钻”后，应及时采取恰当的方法实施打捞。另施工过程中注意观察钢丝绳的工作状态，落锤后若钢丝强颤动厉害则可能是钢丝绳收放量小了，在打空锤，此时应合理放松绳索。防止空打造成绳索断裂。
3.1.6钻孔壁出现局部坍塌将钻头埋没且大部分钻孔壁处于稳定时，应先加大孔内泥浆的浓度，采取“气举法”清除钻头上方的沉积土和淤泥，确认钻头已露出后再实施钻头的打捞工作。钻孔壁随时有继续坍塌可能时，先在孔内安装长钢护筒、搅拌桩围护、帷幕法等方法加固钻孔壁，而后打捞钻头。 3.2 水下混凝土灌注中出现问题的对策
3.2.1 沉碴厚度超标。其原因有第一次清孔泥浆比重过小；下笼时刮坏孔壁使泥土坍落孔底；二次清孔不彻底。控制措施：
（1）施工中（清孔前）泥浆的控制指标：黏度测定，一般地层：17～20s；松散易坍地层：19～28s含砂率不大于4％；胶体率不小于95％；PH值应大于6.5。在钻孔灌注桩施工和清孔过程中必须严格控制，不能就地取材，而要专门采取泥浆制备，选用高塑性粘土或膨润土，拌制泥浆必须根据施工机械、工艺及穿越土层进行配合比设计。每立方泥浆中粘土量可用下式计算：
q=v×p1=［（p2－p3）/（p1－p3）］×p1
式中：V--每立方米泥浆所需粘土体积，m p1—粘土密度，t/ m
p2—要求的泥浆密度，t/ m，p2= v×p1+（1-v）×p3 p3—水的密度，t/ m ，p3=1
（2）注意钢筋笼能否顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁；当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象，应停止吊放并寻找原因，如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的，应提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜而造成的，则按前述方法纠偏，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。
（3）钢筋笼下放到位后进行二次清孔。清孔应达到以下标准：孔内排出或抽出的泥浆手摸无2～3mm颗粒，泥浆比重不大于1.1，含砂率小于2%，黏度17～20s。
3.2.2 钢筋笼吊放变形。笼身在加强箍圈内设置同型号钢筋的十字支撑，同时保证钢筋笼保护层合格，焊接时注意规范中“同一截面规定”的要求。箍筋应与主筋点焊，按规定设置加强筋。
3.2.3 封底失败。是由于首批混凝土数量过小、孔底的沉碴厚度大等原因导致首批混凝土灌注入孔后，未实现水下混凝土封底的现象称为封底失败。封底失败后，应立即暂停灌注，及时对孔内已灌注的混凝土进行清理。
（1）首批灌注砼数量应能满足导管初次埋置深度（≥1.0米）和填充导管底部的需要,钻孔桩所需首批砼数量可按下式计算：
V≥(πd)/4×h1+(πD)/4×HC HC=h2+h3
式中：V--首批砼所需数量，m
HC--首批砼在孔内的高度，m h2--导管初次埋设深度，m，h2≥1.0m
h1--井孔内砼面高度达到HC时，导管内砼柱的高度，m，而 h1=γWHW/γC
其中：HW--是井孔内砼面以上水或泥浆的深度，m
γW--井孔内水或泥浆的重度，KN/m γC--砼的容重，KN/m D--井孔直径，m d--导管内径，m
由于孔径的不均匀，该式计算出的首批混凝土数量后，需根据现场孔内情况适当增大混凝土量。
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（2）地层稳定性较好的，应采取导管内安装高压风管进行二次清孔的方法将已灌注的混凝土清理干净。地层稳定性差或高压清孔的方法不能奏效则应及时拆除导管、拔除钢筋笼，将钻机安装到位，重新置换泥浆后用冲击钻清除已灌注的混凝土，达到孔底设计标高后，请示监理单位检查合格后进行水下混凝土灌注。 （3）导管口距孔底要保持400mm 左右的距离，旋转时要精确测量,反复校核。当球塞被压出导管并灌下一定数量的混凝土后，应将导管缓慢下降100～300mm ,使灌注初期导管被混凝土埋入的深度尽可能加大,以保证封底成功和底层混凝土质量。
3.2.4 卡管因混凝土和易性差、混凝土中含有大块骨料或受潮凝固的水泥块、灌注混凝土冲击力不足或是导管密封不好、导管内挤入高压空气等原因导致水下混凝土灌注过程中无法继续进行的现象统称为“卡管”。 （1）由于混凝土自重不足造成的导管堵塞，可以少量（根据堵管前测量及计算的导管埋深结果在保证导管最小安全埋深确定）提升导管而后快速下落的方法或加大一次性灌注较大混凝土数量而后快速提升再迅速下放，以冲击疏通导管的方法进行处理。砼拌和物要有良好的和易性，在运输和灌注过程中，无离析，泌水，其坍落度为18～20cm；当灌注至桩顶标高8～10m时，应及时调小至12～16cm，以提高桩身上部砼强度。
（2）导管使用前应进行水密试验，合格后方准使用。进行水密实验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力,也不应小于导管壁和焊缝可能承受砼时最大压力的1.3倍,可按下式计算:
P=γChC-γWHW
式中：p—导管可能受到的最大内压力,Kpa
γC—砼拌各物的容重,取24KN/m
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hC—导管内砼柱最大高度,m,以导管全长或预计的最大高度计 γW—井孔内水或泥浆的重度, KN/m HW—井孔内水或泥浆的深度,m
另当导管内混凝土不满含有空气时，后续混凝土要徐徐灌入，以免在管内形成高压气囊，挤坏管节密封圈，导致漏水、漏浆。
（3）采取“二次抛球法”进行处理。具体操作方法：当砼灌注量超过20m时。立即更换导管，重新下放导管至距已浇砼面20～40cm（设已浇砼面深度为H1）再次抛球，认真计算出砼充满整个导管及没过导管的砼量，当砼达到管底时（设此时砼面深度为H2）马上利用重物将导管压入到起始砼浇注深度（＜H1）并连续浇注，将砼浇注到要求的标高加上（H2 -H1）的高度。
3.2.5 断桩由于灌注中提升导管失误、混凝土供应中断（下雨、停电、机械故障等）或导管漏水等原因导致导管中已灌注的混凝土与导管的混凝土隔断，无法继续灌注的现象通称为断桩。在灌注过程中认定发生断桩事故后，应立即停止继续灌注，提拔导管和钢筋笼，尽量将损失降低到最小。并采取以下办法处理：
（1）断桩截面位置处于设计桩全长的三分之一以下时，一般采取冲击钻清除已灌注部分，再实施原位恢复。
（2）断桩截面位置处于设计桩全长的三分之二以上且距离孔口深度不大于10m时，先进行钻孔壁加固，而后进行钻孔桩的接长比较经济。
（3）断桩截面位置处于设计桩全长的三分之一与三分之二之间的，应对各种处理方法进行对比，选择经济、可行的处理方法。墩（台）桩布置有条件变更，桩布置改变造成的损失较小的，应积极与设计单位联系争取变更设计；桩布置无法改变但可以增加桩的，最好由设计单位提供增加桩方案，实施增加基桩；不具备以上两类情况的一般应及时采取冲击钻处理后原位恢复。
3.2.6 钢筋笼上浮由于钢筋笼的加固不可靠或灌注过程中提升导管等原因带来的钻孔桩钢筋笼移位现象统称钢筋笼上浮。防浮笼措施：在钢筋笼下部外侧沿笼体竖向每隔2米设一层倒钩，共设3层，每层4个，呈90°布置，相邻层错开布置，倒钩用φ8钢筋制成长10cm，与主筋夹角为30°。万一发生钢筋笼上浮，应立即暂停灌注，采取以下措施进行处理。
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（1）对于钢筋笼上浮在1倍直径以下的可以在采取有效防止上浮的措施后继续灌注。悬吊钢筋焊缝脱落的，应及时补焊；悬吊钢筋弯曲的情况应增加钢管支撑。
（2）钢筋笼上浮比较严重的必须拔出钢筋笼，比照断桩进行处理。 4．1 灌注成桩后发现的质量缺陷的处理
4.1.1 桩全长小于设计要求这种缺陷可分为两类：处理桩头后，混凝土顶面高程小于设计要求、桩头质量不合格；钻孔底部沉积的虚碴在清孔时未清理干净导致桩全长小于设计、嵌入基岩深度小于设计。后一种情况本桥未出现。
（1）桩顶高程小于设计要求的原因是混凝土灌注终孔时控制失误。基坑开挖后进行钻孔桩的接长。在护筒防护下开挖接长部分的桩孔。开挖后，将原灌注的混凝土表面清理干净，顶面人工凿修平整灌注混凝土至设计位置。接长部分混凝土的强度应比原设计提高一个等级，新旧混凝土的接合面必须作好混凝土的接茬处理。
（2）在拔出最后一节导管时，速度要慢，防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管形成泥心影响桩头质量。一般桩头混凝土多浇1米，在28天后破桩头，以保证其质量。
4.1.2 因钻孔桩底部沉积物未清理干净造成的桩全长小于设计现象处理的难度较大。一般可以在征得设计单位同意的前提下，采取钻孔桩底部压浆或者高压注浆处理。
4.1.3 桩体混凝土不连续由于灌注过程中，发生的孔壁局部坍塌的杂物等侵入混凝土、混凝土和易性差等因素在桩体形成夹层导致钻孔桩混凝土不连续。对于此类问题，应积极与设计单位协调采取合理措施处理。
4.1.4 对于钻孔桩底部混凝土夹碴的情况，采取桩底部压浆或者高压注浆方法处理。
4 结束语
总之在大峡河特大桥钻孔桩施工中遇到了以上诸多问题，但在第一时间里采取了行之有效的措施，确保了桩身质量，全部桩基最终无损检测全部合格。最后提出一点就是：钻孔桩施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收，施工中任何一环节出了问题都将直接影响整个工程的质量和进度，因此，在钻孔桩施工中必须做到每个工序严格按照规范操作，水下混凝土灌注统一指挥、紧张而有序，对可能出现的问题制定切实有效的防范措施，尽最大努力杜绝事故的发生。
