浅谈钻孔灌注桩事故的原因分析与处理建议

Ｑ：　！　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ｅｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　工业技术　浅谈钻孔灌注桩事故的原因分析与处理建议　狄旭明　（江苏省交通工程集团有限公司　江苏镇江　２　１　２００　１）　摘要：钻孔灌注桩是桥梁工程施工中基础普遍形式之一，正确的冲击钻钻孔工艺和施工对策是保证其质量控制的关键，本文简要介绍了　在钻孔灌注桩施工中的常见问题，成因及控制措施。　关键词：钻孔灌注桩　原因分析　处理建议　中图分类号：Ｕ４４５　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—０９８ｘ（２０１１）０３（ａ）一００６５—０２　钻孔灌注桩是近年来桥梁桩基础建设　钻孔施工。　中采用的基本方法之一，如何掌握好钻孔　灌注桩的施工工艺及病害的处理是施工难　１．１．３卡钻　原因分析：“探头石”引起的卡钻，钻孔　方法必须保证在抓住钻头后尽量一次成　功，避免起吊至空中再度落入孔中的现象　发生；钻孔壁出现局部坍塌将钻头埋没且　题之一。采用正确的钻孔工艺和配制高质　量的泥浆是保证成孔的关键，采用正确的　灌注水下混凝土方法可有效地防止灌注桩　病害的发生。但是施工过程中存在很多因　素都可能导致出现灌注桩质鼍问题和病　害，下面就如何有效地解决这些问题和病　害，保证钻孔灌注桩工程质量进行简要的　阐述。　１事故的原因分析与处理建议　１．１钻孑Ｌ过程中出现的相关问题及处理建　议　１．１．１偏斜　原因分析：钻机安装时，支撑不好；桩　孔地质构造不均匀等因素引起钻机整体或　钻头在钻孔过程中发生偏斜，导致出现偏　孔。　处理建议：因钻孔机倾斜造成的应先　移开钻机，检查钻孔壁情况，如果钻孔壁比　较稳定，则应加固施工范围内的地基或加　大钻机的支撑面积，而后，重新安装钻机恢　复施工；钻孔壁随时有坍塌可能的，应将钻　机回填至原地面。待低层静置稳定后重新　开始钻孔；地质构造不均匀引起的，先分析　清楚岩层的走向，耳后采用适当的回填材　料（回填材料一般为片石加黏士、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。　１．１．２护简脱落　原因分析：由于护筒背后回填质量不　好，受地面流的浸泡等因素引起的护筒失　去稳定、脱落。　处理建议：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，重新安装护简（作好护筒背后填筑）恢复　过程中，一侧突然出现大石块的一角，钻头　大部分钻孔壁处于稳定时，应先加大孔内　周围受力不均匀，钻头被挤压；卡钻钻孔经　泥浆的浓度，将旋转钻头放入安全的深度　过岩层分界面时相邻岩层强度差别较大、　范围搅动泥浆以加强钻孔壁，而后，采取　操作中未及时根据地质情况调整钻头的行　“气举法”清除钻头上方的沉积土和淤泥，　程等原因引起“卡钻”现象；由于机械故障　确认钻头已露出后再实施钻头的打捞工　导致钻头在浓泥浆中滞留时间过长造成的　作。钻孔壁随时有继续坍塌可能时，先在孔　钻头无法提升现象。　内安装长钢护简、搅拌桩围护、帷幕法等方　处理建议：可以适当往下放钻头，而　法加固钻孔壁，而后打捞钻头。　后，强力快速往上提，使“探头石”受瞬间冲　１．２水下混凝土灌注中可能出现问题及对　击缩回，从而顺利提起钻头；因钻头穿过岩　策　层突变处导致的卡钻，优先采用水下爆破　１．２．１封底失败　的方法进行处理。在整体岩层中此方法容　原因分析：首批混凝土数量过小；泥浆　易奏效，砂土地层中不宜采取此方法处理；　比重过大或清孔后间隔时间过长，孔底的　应采取插入高压水管置换泥浆的方法进行　沉渣厚度大。　处理。　处理建议：地层稳定性较好的，应采取　１．１．４缩孔　导管内安装高压风管进行二次清孔的方法　原因分析：孔壁回缩，在饱和性粘土、　将已灌注的混凝土清理干净，重新请示监　淤泥质黏土，特别是ＩＬ＞１．０处于流塑性状　理检查，符合规范要求后可以重新开始水　态的土层中出现的特有现象，其原因是此　下混凝土灌注；地层稳定性差或高压清孔　类地层含水高、塑性大，钻头经过后钻孔壁　的方法不能奏效则应及时拆除导管、拔除　回缩，从而导致钻孔的直径小于设计的桩　钢筋笼，将钻机安装到位，将未灌注混凝土　直径；钻头尺寸不够，钻头与孔壁长时间摩　部分钻孔回填，待地层沉积稳定后用冲击　擦，致使钻头直径变小。　钻清除已灌注的混凝土，达到孔底设计标　处理建议：针对发生缩孔的原因，采取　高后，请示监理单位检查合格后进行水下　块、卵石土回填，而后用重量较大的冲击钻　混凝土灌注。　冲击，挤紧钻孔孔壁的办法处理；或者采用　１．２．２卡管　在导正器外侧焊接一定数量的合金叶片进　原因分析：混凝土施工配合比拌制中　行旋转清理的办法；钻孔过程检查钻头尺　出现误差或搅拌不均匀，混凝土和易性差；　寸是否符合要求，因钻孔时会出现扩孔现　混凝土中含有大块度骨料或受潮凝固的水　象，一般钻头直径小于孔径ｌｃｍ左右，施工　泥块。　后即可达到孔径要求，钻头如尺寸不够，可　处理建议：由于混凝土质量造成的导　用小铁片在四周加焊，确保达到要求，再进　管堵塞，可以少量（根据堵管前测量及计算　行扫孔，最后用检孔器检测，直到其可在孔　的导管埋深结果在保证导管最小安全埋深　内上下自如。　确定）提升导管而后快速下落的方法或加　１．１．５掉钻　大一次性灌注混凝土数量而后快速提升再　原因分析：机械故障、钢丝绳断裂造成　迅速下放，以冲击疏通导管的方法进行处　钻头落入孔底；孔壁坍塌，泥浆浓度过稀或　理；应及时加长上部导管的长度，而后，以　地层受到外界的震动等影响，造成孔壁坍　一次性较大量混凝土冲击灌注达到疏通导　塌钻头被深埋。　管的目的；对于以上两种形式均可采取“二　处理建议：钻孔壁稳定的情况，直接用　次砍球法”进行处理。具体操作方法：将导　钻机起吊“打捞器”入孔进行打捞。打捞前，　管插入已灌注混凝土中０．５～０．８ｃｍ，而后　先用“探针”探明钻头在孔中的位置为制定　按照水下封底的操作方法实施二次封底。　打捞方案提供依据。打捞设备和打捞操作　（下转６７页）　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　６５　！　！　鱼：　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ＴｅｃｈｎＯｌＯｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　工业技术　均匀分布在高炉径向上，实现中心煤气流　②提高富氧率。富氧是提高煤比最有　（４）提高顶压。顶压水平是高炉装备和　为主，边缘煤气流为辅的两道合理煤气流　效措施之～。富氧能够提高鼓风含氧浓度，　操作水平高低的重要标志。提高炉顶压力，　分布，提高了煤气利用率。高炉装料制度经　加速煤粉在风口前燃烧，提高燃烧率；富氧　在冶炼强度不变的情况下，总压头损失降　过不断调整，批重稳定２４．８ｔ～２４．５ｔ，布料　还可以提高理论燃烧温度，以弥补风口前　低，有利于高炉稳定顺行，同时，煤气流速　角度由Ｃ２８．５（２）３０．５（２）２６．５（２）２４．５（２）２３（１）　煤粉吸热及裂解所消耗的热量。８号高炉于　降低，煤气在炉内的停留时间延长，有利于　０３２（３）３３（４）３１（３）调为Ｃ３３（２）３１（２）２９（２）２７（２）　２００９年４月富氧。考虑到过高的氧势会对护　间接还原反应，有利于降低焦比、　０３３（４）３２（３）３１（３）改善软熔带透气性，保持　炉产生负面影响，目前控制富氧率在１．２％　（５）加强炉前管理，为高炉稳定顺行创　边缘与中心两股气流，以减少炉况波动和　左右，已能满足２００ｋｇ／ｔ煤比需求。由图２可　造良好的条件。　失常。　以看出，煤比与富氧率基本成正相关关系。　（２）改善煤粉燃烧，提高燃料的热效率。　③降低渣量。如果高炉喷煤比提高，而　４结语　高炉喷吹煤粉使理论燃烧温度下降，经验　入炉渣量维持不变时，由于未燃煤粉量的　长钢８号１Ｏ８０ｍ　高炉通过改善原燃料质　表明：如果要使理论燃烧温度不变，喷煤量　增加，使料柱焦层中的炉渣积聚量增大，从　量，优化炉料结构，保证了入炉原料以及焦　增加ｌＯｋｇ／ｔ，鼓风含氧量要增加０．５４％。当　而会影响高炉下部的气流分布和风口气流　碳质量的稳定性，使入炉原燃料的供应保　煤比、焦比不变，高炉冶炼其它参数不变，　向中心区的穿透以及整座高炉的透气性。　持较好的水平，对于实现高炉生产高效、降　鼓风含氧量增加１％，理论燃烧温度升高４ｌ　渣量降低有利于煤比提高，并且降低渣中　低燃料比起到了明显的作用。通过对各制　℃。通过２００９年８号高炉提高煤比的冶炼实　Ａ１２０３含量（１　３％～ｌ５％），适当提ＭｇＯ含量　度的调整和精心操作，保证炉况长期稳定　践，得出的初步结论是：理论燃烧温度在　（８％～１０％），稳定渣碱度ＣａＯ／Ｓｉ０２（１．１　５～　顺行，在炉缸温度得到控制的情况下，２００９　２２００～２２３０℃时，风口前煤粉燃烧良好，而　１．１　８），可改善渣铁流动性。８号高炉最佳炉　年各项指标均稳步提高，燃料比由５２５ｋｇ／　少量的未燃煤粉也可以在炉内通过气化反　料结构为７５％烧结矿＋２Ｏ％球团矿＋５％块矿　Ｔ降到５１５ｋｇ／Ｔ。　应和渗碳消耗掉。　＋１．Ｏ％钒钛矿。　①使用高风温。风温是活跃炉缸最经　（３）稳定炉缸热制度。为获得最佳效益　济的重要热源，占高炉热量总收入的３０％左　而选择的最适当的炉缸温度。稳定而的炉　右。高风温是实现高喷煤、提高煤焦置换比　缸热制度是高炉顺行的基础，同时可以合　的前提，可以补偿风口前煤粉分解吸收的　理分布煤气流，最大限度的降低燃料比。　热量，使煤粉升温加快，开始燃烧时间提　【Ｓｉ］控制在０．４５左右，铁水温度控制１４５０￣Ｃ　前，燃烧速度加快，改善燃烧条件，提高煤　以上，保证高炉稳定顺行的前提下，最大限　粉燃烧率。　度的降低了燃料消耗。　（上接６５页）　处理建议：对于钢筋笼上浮在１倍直径　提下，采取钻孔桩底部压浆或者高压注浆　如果其上方法处理不能奏效应立即停　以下的可以在采取有效防止上浮的措施后　处理。　止，认为已断桩。　继续灌注。悬吊钢筋焊缝脱落的，应及时补　１．３．２夹层　１．２．３断桩　焊；悬吊钢筋弯曲的情况应增加钢管支撑；　原因分析：混凝土在灌注过程不连续；　原因分析：灌注中提升导管失误；混凝　钢筋笼上浮比较严重的必须拔出钢筋笼，　孔壁局部坍塌。　土供应中断（下雨、停电、机械故障等）；导管　比照断桩进行处理。　处理意见：对于钻孔桩底部混凝土夹　漏水。　１．３灌注成桩后发现的质量缺陷的处理　碴情况，采取桩底部压浆或者高压注浆方　处理建议：断桩截面位置处于设计桩　１．３．１桩全深度小于设计值　法处理；桩体的少量夹层或不连续，用小型　全长的１／３以下时，一般采取冲击钻清除已　原因分析：处理钻头后，混凝土顶面高　冲击钻钻一系列小直径的孔进行置换清理　灌注部分，再实施原位恢复；断桩截面位置　程小于设计要求；钻孔地步沉积的虚渣在　泥浆和余物（钻孔直径６０～７５ｍｍ，桩中心一　处于设计桩全长的２／３以上且距离孔口深　清　Ｌ时未清理干净导致桩全长小于设计、　个孔，其余３～４４＂孔分布在以桩中心为圆　度不大于１０ｍ时，先进行钻孔壁加固，而后　嵌入基岩深度小于设计。　心，直径为４５０ｒａｍ左右的圆周上）。清理后，　进行钻孔桩的接长比较经济；断桩截面位　处理建议：桩顶高程小于设计要求的　进行高压注浆处理；对于夹层较严重的，在　置处于设计桩全长的１／３与２／３之间的，应　原因是混凝土灌注终孔时控制失误。基坑　钻孔桩中心处钻一个直径７５ｍｍ－／Ｌ探明缺　对各种处理方法进行对比，选择经济　可行　开挖后进行钻孔桩的接长，接长前先清理　陷范围。然后以钻孔桩中心为圆心，采用冲　的处理方法。墩（台）桩布置有条件变更，桩　干净混凝土以上的浮碴和松散混凝土等，　击钻钻直径８Ｏ～１ＯＯｃｍ的孔，面后人工人孔　布置改变造成的损失较小的，应积极与设　将顶面人工凿修平整，然后在护筒防护下　清理，清理结束后，灌注高强度混凝土。　计单位联系争取变更设计；桩布置无法改　开挖接长部分的桩孔。接长部分桩孔直径　变但可以增加桩的，最好由设计单位提供　应大于设计钻孔桩直径４０ｃｍ，深度从平整　２结语　增加桩方案，实施增加基桩；不具备以上两　后混凝土面向下不小于接长部分桩孔直径　实践证明，通过对以上常见问题及病害　类情况的一般应及时采取冲击钻处理后原　的一倍。开挖后将原灌注的混凝土表面清　原因的深入分析，同时制定详细的安全、质　位恢复；桩长大于５０ｍ的桩出现的断桩情　理干净，灌注混凝土至设计位置。接长部分　量、环保等措施，并经过严格的过程控制，　况，应对处理方案详细论证后着手，切勿盲　混凝土的强度应比原设计提高一个等级，　加强施工过程动态管理，对可能出现的问　目操作以免带来较大的损失。　新旧混凝土的接合面必须作好混凝土的接　题制定切实有效的防范措施，尽最大努力　１．２．４钢筋笼上浮　茬处理；因钻孔桩底部沉积物未清理干净　杜绝质量事故的发生，以取得良好的效益。　原因分析：钢筋笼的加固补可靠；灌注　造成的桩全长小于设计现象，处理的难度　过程中操作因素。　较大，一般可以在征得设计单位同意的前　科技创新导报Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ　Ｈｅｒａｌｄ　６７