ｌ１６ 低温建筑技术 ２０１０年第４期（总第１４２期） 钻孔灌注桩施工中相关问题的处理方法 张岩 １０００８８） （北京城建四建设工程有限责任公司。北京【摘要】钻孔桩是在泥浆护壁条件下，利用机械钻进形成桩孔，采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。 本文通过国家体育场工程的钻孔灌注桩的工程实践，阐述了钻孔灌注桩工程的质量控制要点。钻孔、灌注混凝土 都是在水下进行，如何避免钻孔过程中出现钻头掉落和灌注水下混凝土过程中发生断桩等现象是质量控制重点 和难点。为确保国家体育场灌注桩工程质量达标，就必须从管理人员经验、作业人员的操作熟练程度、工艺水平 等方面提出更高要求。同时在发生灌注桩质量问题后，如何恰如其分地处理亦是工程界一直在研究而又未能彻 底解决的问题。 【关键词】国家体育场；钻孔灌注桩；钻孔过程问题；处理水下灌注；缺陷处理 【中图分类号】ＴＵ４７３．１ １概述 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】１００１—６８６４（２０１Ｏ）０４—０１１６—０３ ２钻孔过程中出现的相关问题的处理 ２．１偏斜孔 国家体育场工程是万众瞩目的奥运工程，其基础 全部采用钻孔灌注桩形式。总量约１８００棵。因此保 质保量的完成这一艰巨的任务是对桩基施工单位的 一钻机安装时，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。 个大的挑战。 钻孔灌注桩是目前工程中最普遍的基础形式，钻 （１） 因钻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 孔桩基础施工简便、承载力强、操作易掌握、设备投入 少。因而，无论在铁路、公路、水利水电等大型建设，还 是在各类房屋及民用建筑中都得到了广泛应用。钻 孔桩是在泥浆护壁条件下，利用机械钻进形成桩孔， 采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。钻孔、灌注 混凝土都是在水下进行，工程质量只能通过科学的过 程控制和完工后的仪器检测来确认。因而，对作业人 员的操作熟练程度、工艺水平都有较高的要求。如何 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，应将钻孔回填 至原地面，待地层静置稳定后重新开始钻孔。国家体 育场工程在施工中对作业面打了２００厚Ｃ１５垫层砼， 从而避免了钻机站位不稳的问题，有效的降低了偏斜 孔情况的发生。 （２）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２０ｅｒａ的，静置１—２ｈ后可以继续钻孔。孔 有效地避免钻孔过程中出现钻头掉落和灌注水下混 凝土过程中发生断桩等现象，杜绝混凝土夹碴、不均 匀的质量弊病，发生施工质量问题后如何恰如其分地 处理以保证整个工程的质量是工程界一直在研究而 又未能彻底解决的问题。 中心偏差大于２０ｅｍ的，应根据情况静置２ｈ甚至更长 ｏ●ｏｏ◆ｏ０◆ｏｏ●ｏ０●Ｏ０●Ｏ０●Ｏ０◆０ｏ●００￣Ｏ０◆Ｏ０●Ｏ０●Ｏｏ◆Ｏ０●ｏｏ●Ｏ０●ｏ０●ｏｏ●ｏｏ◆Ｏ０◆Ｏ０●Ｏ０●Ｏｏ◆Ｏ０●Ｏ０●Ｏｏ●Ｏ０●ｏｏ●ｏ０●ｏｏ●０ｏ●Ｏ０●Ｏ０●Ｏ０●Ｏ０●ｏ０●Ｏ０●Ｏ０●Ｏ０◆ｏｏ●Ｏｏ●０ｏ●Ｏ０●Ｏ０●０ｏ●０ ３结语 凝土外加剂及其应用技术，２ＯＯ４． ［２］蔡灿柳，胡瑞，张存晓．自密实混凝土的应用对工程施工的影 响［ｃ］∥第十二届全国结构工程学术会议论文集第１册，２Ｏ０３． ［３］郑国德，景生俊，吉临俊．确保清水混凝土质量的施工技术措 施［Ｊ］．施工技术，２ＯＯ０，（２）：１８—２０． 控制清水混凝土漏浆有很多种方法。主动的封 堵措施是将混凝土楼板尽量做平，这样可大大提高混 凝土墙体根部施工质量；被动的封堵措施以达到缝隙 封堵至墙体高度的水泥浆压力作用下不渗漏为目标。 清水混凝土漏浆直接影响建筑美观，随着绿色建筑日 渐受到重视，采取合理的防漏浆措施，清水混凝土在 我国的应用将会有一个较大的发展。 参考文献 ［１］赵霄龙，郭延辉，姚崧．清水混凝土及其相关问题探讨［Ｊ］．混 ［收稿Ｅｌ期］２Ｏ０９—１２—１４ ［作者简介】董徐奋（１９８５一），男，上海人，硕士，从事工程结构 施工。 （编辑陈伟） 张岩：钻孔灌注桩施工中相关问题的处理方法 １１７ 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，可投入２０—４０ｍｍ碎石，略高于偏斜处， 冲击密实后用平底合金钻头、牙轮滚刀钻头或平底钢 粒钻头纠偏。此种情况在野外施工过程中经常容易 泥，然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方法加固钻孔 壁，而后打捞钻头。 ３水下混凝土灌注中出现问题的对策 ３．１封底失败 碰到，因此施工前要详细的了解地质构造，做好充分 的准备，就能有效解决此问题。 ２．２护筒脱落 由于护筒背后回填质量不好受地面水流的浸泡 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。 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。施工时一定要保证作业面 的整洁。在这一点上，国家体育场工程采用的硬化作 业面的做法是值得借鉴的。 ２．３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”受瞬间 冲击缩回，从而顺利提起钻头。 （２）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。 ２．４缩孔 缩孔是在饱和性粘土、淤泥质粘土，特别是处于 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。针对发生缩孔的 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。 ２．５掉钻 由于机械故障、钢丝绳断裂、孔壁坍塌等因素造 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。 （１）钻孔壁稳定的情况，直接用钻机起吊“打捞 器”人孔进行打捞。打捞前，先用“探针”探明钻头在孔 中的位置为制定打捞方案提供依据。打捞设备和打 捞操作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人孔中的现象发生。 （２）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稠度，将旋 转钻头放人安全的深度范围搅动泥浆以加强钻孔壁， 而后，使用空气吸泥机吸走钻头上方的沉积土和淤 （１）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，重新请示监理检查，符合规范要求后可以重新开 始水下混凝土灌注。 （２）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，将 未灌注混凝土部分钻孔回填，待地层沉积稳定后用冲 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。 ３．２卡管 因混凝土和易性差、混凝土中含有大块头骨料或 受潮凝固的水泥块、灌注混凝土冲击力不足等原因导 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） 由于混凝土质量造成的导管堵塞，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。 （２） 由于混凝土冲击力不足造成的，应及时加长 上部导管的长度，而后，以一次性较大量混凝土冲击 灌注达到疏通导管的目的。 （３）导管堵塞而混凝土尚未初凝时，可提起导 管，再吊起一节铁轨或其他重物在导管内冲击，把堵 塞的混凝土冲散或迅速提出导管，用高压水冲掉堵管 混凝土后重新放人导管浇注混凝土。 ３．３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。 （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一 １１８ 低温建筑技术 ２０１０年第４期（总第１４２期） 与三分之二之间的，对各种处理方法进行对比，选择 经济、可行的方法。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，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 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。 （１）对于钻孔桩底部混凝土夹碴的情况，采取桩 两类情况的一般应及时采取冲击钻处理后原位恢复。 ３．４钢筋笼上浮 由于钢筋笼的加固不可靠或灌注过程中操作因 素带来的钻孔桩钢筋笼移位现象统称钢筋笼上浮。 发现钢筋笼上浮，应立即暂停灌注，采取以下措施进 行处理。 （１）加快混凝土浇注的速度，缩短浇灌时间，添 加缓凝剂，以防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变 小而顶托钢筋笼。 （２） 钢筋笼制作要平直、吊装的过程中尽量保持 不变形，同时导管对中桩孔，防止导管在提升过程中 钩挂钢筋笼。 国家体育场工程钢结构承台下部的桩基钢筋笼 长３７米左右，自重达４．５吨。按照设计要求，钢筋笼 一次成型，在加工时我们加强了吊点焊接，加密了加 劲箍，在吊装过程中我们用了一台５０吨的履带吊和一 台２０吨的汽车吊配合施工。保证钢筋笼的吊装基本 不变形。 （３） 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灌注成桩后发现的质量缺陷的处理 ４．１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，钻孑Ｌ底部沉积的虚渣在清孔时未 清理干净导致桩全长小于设计、嵌入基岩深度小于设 计。针对具体情况分别采取相应措施处理。 （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。 接长施工前，先清理干净混凝土以上的浮碴和松散混 凝土等，将顶面人工凿修平整。然后，在护筒防护下开 挖接长部分的桩孔。接长部分桩孔直径应大于设计 钻孔桩直径４０ｅｒａ，深度从平整后混凝土面向下不小于 接长部分桩孔直径的一倍。开挖后，将原灌注的混凝 土表面清理干净，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） 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。 ４．２桩体混凝土不连续 底部压浆或者高压注浆方法处理。国家体育场工程 对看台结构下桩采取桩底压浆的方法处理，对钢结构 下方桩采取桩底和桩侧压浆的方法处理。 （２）桩体的少量夹层或不连续，用小型冲击钻钻 一系列小直径的孔进行置换清理泥浆和杂物（钻孔直 径６０—７５ｒａｍ，桩中心一个孔，其余３～４个孔分布在以 桩中心为圆心，直径为４５０ｍｍ左右的圆周上）。清理 后，进行高压注浆处理。 ５结语 综上所述，钻孔桩事故处理的方法很多，难度也 较大，无论采取什么先进的办法处理都将对工程的质 量、进度及施工企业的信誉带来不可忽视的影响。因 此，在钻孔灌注桩施工中，要杜绝和避免质量事故的 发生，确保施工质量和进度，提高优质桩成品率，首先 就要重视施工准备工作，根据地质情况、设计桩型及 施工条件确保施工设备和施工方法、成孔工艺、灌注 工艺、明确施工组织与管理形式、确定安全生产和质 量保证措施；其次，加强对施工过程中的全面监控，认 真做好施工记录，保证施工的连续性、可靠性和合理 性，对施工中出现的问题要冷静对待、采取正确的方 法及时处理。此外，要总结施工中的经验，吸取教训， 不断完善施工方法。国家体育场工程桩基工程严格 按照规范施工，已施工完成的１８００根桩在钻孔施工过 程中仅发生过一次卡钻的现象，由于准备工作充分， 预防措施得力，我们按照卡钻问题的处理方法及时的 将卡钻问题解决，未对工程造成任何影响。所有桩基 经验收全部合格。达到国标和总承包部制定的《国家 体育场工程质量验收标准》。 参考文献 ［１］蒋建平．灌注桩施工事故实例及综合分析施工技术［Ｊ］．施工技 术，２００６，（１）． ［２］孙伟．灌注桩施工质量控制要点［Ｊ］．黑龙江水利科技，２Ｏ０５， （２）． ［３］张忠亭．钻孔灌注桩设计与施工［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版 社，２００７． ［４］张宏．灌注桩检测与处理［Ｊ］．北京：人民交通出版社，２００１． ［收稿日期】２００９—１２—１６ ［作者简介】张岩（１９７４一），男，北京人，工程师，从事建筑施 工管理工作。 （编辑陈伟）
