钻孔灌注桩施工常见故障和处理对策
周庆，郑吉成，李君，赵继平，孙海松
（中国建筑股份有限公司，北京100037）
[摘要】钻孔灌注桩施工种类繁多，技术含量高，影响因索多.一且在施工中稍有不慎或控制不严，很容易出现质量事故，使整个工程的基础受到影响，严重的出现返工，带来较大的损失.结合天津中钢国际广场超长桩基础工 程，介绍了钻孔灌注桩施工过程中常见的事放，对其产生原因进行了分析并提出了相应的处理措施.
[关键词】高层建筑：地下工程：桩基础；钻孔灌注桩；事故
[文献标识码]A[文章编号]1002-8498（2012）01-0028-04
[中图分类号】TU753.3
CommonFaults and Treatment Measures in BoredPiles Construction
Zhou Qing Zheng Jicheng Li Jun Zhao Jiping Sun Haisong（Chin Stte Conrution Enginering Co. Ld. Bejing100037 China)
Abstract; Bored piles construetion has some charscteristics such as various kinds high technique andmany influencing factors. Quality accident is essy to hsppen and brings loss. Based on super-long pilesconstruction in Tianjin Intermational Plaza authors introduce mon faults in bored piles construction
Key words ;tall buildings; underground; piles; bored piles; accidents
1.2m，成孔深度80m，桩基布置如图2所示. 超过40m.其中塔楼为超长桩基础，桩长54m，桩径
1工程概况
中钢国际广场项目总建筑面积39.5万m，其中1号塔楼高102.9m，24层；2号塔楼高358m，82层，如图1所示.项目建成后将成为天津滨海新区的标志性建筑--天津蜂巢.
Fig. 2 Layout of plles 图2桩基础布置
本工程水文地质条件复杂，在地面以下8m存在9.5m厚的激泥层，25m以下为坚硬的粉细砂、细砂层.的桩身全部进人基底以下的粉细砂、细 砂层.淤泥层容易颈缩卡钢筋笼，粉细砂层、细砂层极易塌孔埋钻，地质剖面如图3所示.
图1建筑效果
Fig.1Architeeture effect
0.8 1.0 1.2，1.35m不等.工程桩成孔深度均 本工程为钻孔灌注桩基础，总桩数2515根，桩径
2桩基础施工应急对策
质条件复杂，地下障碍物多，存在诸多不可预见因 由于本工程桩基础工程量大，施工周期长，地素.项目部在编制施工方案过程中，分析预测了所
掉落大混凝土块、弯孔、埋钻、掉钻、导管脱落、导管卡住、钢筋笼卡住、断桩等；桩基础施工遇到的障碍 主要有漂石、块石、大粒径卵石、原建筑基础、原建筑基础桩、古井、不明金属物体等.
3.1常见事故处理
3.1.1城孔
坍孔主要出现在钻孔、下放钢筋笼和注混凝土工序过程中，并且以钻孔阶段出现的坍孔居多.
1）钻孔阶段
钻孔阶段期孔主要出现在粉质、砂性土层中.主要表现为在施工过程中出现孔内水位骤然降落， 并冒出细密的水泡，钻杆较难钻进，钻机负荷显著增加，甚至钻头无法运转.其主要原因可能是：①护简埋深较浅，周围回填黏土夯实不够，致使孔口土珊落；②孔内水位高度不够，没有足够的水压力；③泥浆稠度不够；④成孔速度太快，孔壁来不及形 成泥皮：钻头扰动孔壁等.
如果孔口发生坍塌，致使护简倾斜，就应及时用粘土回填，扶正护简，严重时应挖起护简，重新按要求埋设后再钻孔；当孔内发生坍场，可用黏土回 填至孔位置以上1-2m，并加大泥浆密度继续钻进.如果情况严重时，应将钻孔全部用黏土夹小砾石回填，经6~10d密实后重新钻孔.在现场应备用黏土球.
图3钻孔灌注桩对应地质剖面Fig.3 Geologic profile for bored pile
有可能发生的事故和可能出现的障码，针对每个事故和障碍分别制定了预防措施和应急对策.
期间出现的障碍物或发生的故障采用了相对先进 目前，本工程2515根基础桩已全部施工完毕.的处理方法，如用FCEC清障机拔桩机拔除原有建筑的桩基础，用冲击反循环钻机冲破漂石和卵砾石层，采用振动锤拔出被埋钻头，用强磁铁打捞掉落 孔内铁质物体，用冲抓钻抓出掉落孔底的拆房混凝土块等.既检验并完善了此前制定的应急对策，也为今后桩基础施工提供了宝贵的经验.
2）下放钢筋笼阶段
造成坍孔的原因可能是钢筋笼下放时用力过猛，或钢骨架垂直度不好或产生弯曲所致.一且出现孔壁坍塌，孔内水位就会发生变化.如果此时钢筋笼尚能上下自由移动，则继续下放钢筋笼到设 计标高，然后尽快下放导管，加大泥浆稠度进行二次清孔，再慢慢降低泥浆密度，直到孔底沉渣厚度符合要求.如果钢笼已经不能够下放到设计标高，说明坍孔严重，则吊出钢筋笼，重新下钻，扫孔、清孔.
由于桩基础特别是超长桩基础施工作业面不程式化和工厂化.所以，据统计，92%以上的桩基工 可见的特点决定了其不像地上建筑施工那样可以程施工都出现过故障.只是有的故障处理起来相对容易，在作业班组层面即可解决：有的故障处理较难，需要编制专项方案，有步骤地进行.事实上，期、成本的大量增加.如武昌地铁二号线武昌风井 有的故障发生后由于处理不当或不及时，造成了工冻结二区钻具脱落打捞造成局部工期延误4个月，整体工期影响21d.
3）灌注混凝土阶段
在混凝土潍注过程中发现护筒内泥浆水位突然上升溢出护筒，随即下降并曾出气泡，则可能出现明孔.此时用探测仪进行探测，如果探测的深度 达不到计算的深度，可断定出现孔.此时向孔内注人泥浆，保持或加大孔内水头压力.然后用空气吸泥机沿导管四周吸出塘落的泥土，并通过吸出的泥蒙混合物和探测仅检查坍落的泥土是否清除干净.如果坍落停止，可继续浇筑混凝土.如果继续 坍孔，且孔部位较深，应将导管拔出，用冲抓钻将混藏土抓出，吊出钢筋笼，再用站土夹砂砾回填，待沉淀稳定后，重新下钻成孔浇筑混豪土.或者吊出
孔灌注桩施工出现的较难处理的故障进行分析，并 结合本工程实际经验，就泥浆护壁回转钻机成提出应急处理对策.
3桩基础施工故障处理
桩基础施工事故主要有孔、掉落钢钎钢管、
用黏土球夹砾石回填.8d后重新开钻，顺利成孔.
钢筋后回填该孔，经设计同意将桩移位或变更成板凳桩.
如果埋钻时间较短，在保持孔内泥浆密度和液钻孔灌注桩施工过程中，有时会将钢钎、钢筋泥土，直到钻机可以自由转动.尽快恢复泥浆密 面高度基础上还可以采用吸泥机抽排走钻头上的
3.1.2掉落钢钎或钢管等铁质物体
或钢管等铁物件掉落在孔内，或者钻头导正圈、刮度、稠度和液面高度，保证孔内正压.备用300kg以上的强磁铁.
刀脱落.此时应停止钻孔，提出钻头.用强磁铁将3.1.6掉钻
吸附力从50-600kg不等，钻孔灌注桩施工现场应准确位置，以数据确定打捞杆的长度（打捞杆为地质钻探中常用的50钻杆）.在杆的末端用$25mm的圆钢弯成螺旋弯钩，其水平投影为摆线放射状.将打捞杆接长下放至孔底，在90*范围正反交替启去动钻机.启动前将提杆的钢丝绳放松20-30cm，一 旦打捞购进入钻头空酿，便自由下落，然后钻盘正况，先停止钻进，用超声波探测仪检测孔壁，如果孔方向低速转动，最好多次点动，慢慢提打捞杆的挂绳，观察绳子的受力状态，看是否钩住钻头.
3.1.3掉落大混凝土块
孔口护简埋设较浅，场地回垫用的拆房土中大块混凝土从护简底部掉落孔内.造成跳钻和无法 钻进的情况，严重时可能别坏钻头.出现这种情口出现坍場，则可判断是掉落了大块拆房混凝土孔径稍小的冲抓钻头，打开抵斗，缓慢下放到孔底，错的自重下放，直至钢丝绳不受力.起钩，反复起 块.比较简单的处理方式是用冲抓钻抓取.用比然后上提，抓出掉落障碍物.如果一次抓不到，可以变换方向，直到抓出障碍物.
2）锚式活钩法此钩形状似船舶用的锚，利用落钢丝绳，一旦挂住钻头，徐徐提升钢丝绳.此时还需强磁打捞器配合吸住钻杆顶端，通过强磁铁纠正钻杆顶端保持居中，然后共同配合提升钻具.
3.1.4“蛇形孔”
3）强磁活套法先用麻绳做一活套（不能用钢并列在一起能顺利通过.将强磁铁穿过活套下放孔内，直到吸住钻杆顶端，通过拉连接强磁铁的绳子可以探知钻杆是否在孔中心，如果偏离孔中心， 通过拉拽强磁铁上的绳子纠正.然后将活套下放，活套沿着强磁铁顺利套到钻杆上.然后向上拉活套，活套套紧钻杆，并卡在强磁铁的底部，不能上滑.此时用起重机向上提活套的绳子即可提起
力大，钻头避开坚硬地层，沿着松教方向钻进造成丝绳），活套的直径要足够大，以保证强磁铁和钻杆 出现“蛇形孔“的主要原因是钻进过快，钻杆压的.避免出现蛇形孔的主要方法是采取“悬垂吊打”的方式成孔、扫孔.即成孔钻进过程中，钻杆30%的自重由孔底承担，并切土体，70%的自重由桩架承担.“蛇形孔”可以在成孔后，通过超声波检 测探测仅检测出来.出现“蛇形孔”不可以下放钢筋笼，因为此时极有可能出现“卡笼”情况，钢觞笼既下不去，也上不来.处理“蛇形孔”简单的方法是在钻头上部3m处安装一个导正环，然后重新下钻钻头.扫孔，每安装一节钻杆，都要通过卷扬机在桩架允 许的行程内上下冲扫几次.在冲扫孔过程中要始泥土，然后再采用上述方法处理.钻杆掉落的打捞落泥皮导致局部坍孔.
如果钻头被沉渣埋住，务必先用吸泥机抽排掉
3.1.7导管脱落或端部拔出混凝土面
管脱落事故的关键是混土的二次灌注处理. 导管脱落可以采用强磁活套法顺利打捞.导
3.1.5埋钻
本工程在钻孔施工过程中，出现一次突然停电，致使部分钻机来不及提钻，钻杆钻头留在孔内.由于停电时间较长，混蒙密度下降，个别桩孔期場后，导管下口没有脱离混凝土面.此时，连接好导严重，钻杆无法提出.经测量，坍塌厚度达到2m，并管，用高压注浆法向导管底部注人清水冲洗.边抽且仍有继续坍場的可能.考虑到这种情况，为了尽 快提出钻杆，采用振动锤进行提钻.移开桩机，将振动锤固定在钻杆上，用75t履带式起重机起吊.在0.5m左右，测量管内混凝土深度.计算并注人的泥土开始液化，钻杆缓慢上升，钻杆提升1m左注.当新的混凝土将泥水充分排出后，再将导管向 右，振动锤停止工作，履带式起重机将钻杆和钻头下插人0.5m左右，继续灌注至终结.第2次插人顺利吊出.钻杆吊出以后，考虑到桩孔坍塌严重，导管底口以上的混凝土应视作浮浆，以后的导管理
如果脱落的导管距离孔口较近，打捞上来以边洗至洗净袖干.此时管内混凝土面上口仍可能留有少量泥水.接下来将导管上提，导管埋深控制启动振动锤，边振动边提钻杆.2min后，孔内落适量新的混凝土（以充分排出泥浆为宜），继续灌
3.1.8导管卡住
3.1.9钢筋笼卡住
要在终结时预留出来，以便凿除.
如果导管是在距离孔口较深的孔内脱落，或浇筑过程中误将导管拔出混土面，应将导管打捞出来，迅速修整，并清洗干净.在导管端头装上开启阀或拔塞，迅速下人孔内.插人原有混凝土1m左一样灌注，使这批混凝土以巨大的冲击力将导管口 右，然后向上拔0.5m，拔塞脱落.然后按照初灌时周边泥水及混凝土混合物向上推.然后再下插0.5m（前者还要边灌注边插人0.5m）使导管理深不低于1m.此时导管底口以上混凝土应作浮浆处理.
内，则无需打捞，按上述二次灌注方法处理. 如果经实测计算，脱落的导管全部埋人混凝土
二次灌注的方法简单实用，但受限条件较多，风险也较大，不可轻易使用.决定此法成败的因素高于10℃，前期处理时间越长或初灌混凝土已初凝，使二次下管不能插人原混额土相应的深度则不易成功：反之时间合理，混凝土和易性好且尚未初，测算准确、处理得当是可以成功的.但处理成功后仍需经过严格检测后方可使用.
如果上述方法经过施工一线管理人员和操作工人论证没有把握，则应立即提出导管，将散落孔底的混凝土与水泥混合物用空气吸泥机或抓斗清出.没有以上设备的可迅速提出钢筋笼，二次下钻清孔.
混凝土浇筑过程中出现导管卡住情况，一般是由于导管法兰或插销搅到钢筋笼的加强辨或箍筋钢筋笼脱离，然后上拔.振动锤应开到最低档，开始先下落，只要能下落，即刻停止振动锤，直接上拔，但注意测量上拔高度，导管口不能脱离混凝土面.
吊放钢筋笼过程中卡住，说明出现弯孔或“蛇形孔”.如果钢筋笼能够提上来，则重新下钻扫孔，并检测钻孔的垂直度.如果钢筋笼提不上来，也敢不下去，考虑到吊筋无法承受强力起吊钢笼的拉 力，需重新下两个吊钩，对称钩到钢篇笼的加强筋上，用起重机提升.吊钩用钢筋制作，弯角成75°，以方便钩到钢筋笼.如果仍然不能吊起钢筋笼，下钻头，将钢筋笼搅拧成麻花状提出，孔口报废，重新制作钢筋笼.
深要超过此时导管埋深的1m以上，并且这些浮浆3.1.10断桩
彻底清除其隐惠，同时又必须准备相应的对策，事 断桩是严重的质量事故.必须在施工初期就故一且发生及时采取补教措施.此所指断桩是在混凝土初凝以前无法继续浇筑混凝土的工程桩.断桩产生的原因有以下方面：①灌注混土过程中，测定已灌混凝土表面标高出现错误，导致导管 埋深过小，出现拔脱提漏现象形成夹层断桩.②在提升时连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩.③坍落度与和易性不稳定，租骨料相互挤压阻塞导管：坍落度过小或灌注时间过长，使混凝土的初凝 时间缩短，加大混凝土下落阻力而阻塞导管，造成断桩.④孔壁严重坍场.导管漏水、机械故障和停电造成施工不能连续进行，造成断械.
断桩处理方法与地质条件、设计工况以及工有实测混凝土面的准确度、时间、温度等，如果温度期、成本有直接关系.具体分为以下几种：①与设 计沟通在设计工况允许的情况下，移桩或做成板凳桩.②原位复桩原断桩以上部位用土夹片石回填，经沉实后，用冲击钻在原桩位重新成孔.在冲击成孔过程中，由冲抓配合抓出混凝土残渣， 用打捞强磁铁清除钢筋碎属.该方法工期长，成本高.且注意在混凝土稍具强度即进行，否则成孔难度加大.③接桩受水文地质条件影响，接桩方法不一.主要有沉护简方法、沉井方法和钻芯接桩法.无论哪种方法都需人员下到断桩处进行人工 处理接茬，所以对水文地质和下沉护壁要求较高.④采用高压旅喷技术配合接桩该方法成本较高，并且必须进行100%的承载力检测.一般在跨江、跨海大桥的超长、超大桩基中应用.
上.此时移开钻机，通过振动锤振冲导管，使之与3.2障碍物处理
3.2.1漂石、块石、大粒径卵石
回转钻机遇到源石、块石和大粒径的购石钻进效率会大大降低.此时采用气举反循环冲击钻机突破障碍层，并及时清除障碍残渣，然后再用回转 钻机继续钻进.
该方法也适用于原有建筑基础、古井、人防、化粪池等地下障碍物的处理.但处理以前，务必先用黏土夹砾石或片石将障碍物空洞回填密实，然后再用冲击反循环钻机成孔.
3.2.2原有建筑基础桩
根据设计工况，如果原有桩基础无法避开，则需进行清除.清除方法主要有破除和拨除两种.破除用冲击钻机击碎，冲抓清渣.该方法容易把原 桩基打偏，无法彻底清除；拔除采用干斤顶或拔桩机在不破坏地基的情况下拔掉原有桩基础.
（下转第35页）
5事故应急措施
5.1基坑土方开挖
5.2基坑突涌应急措施
（上接第31页）
图3基岩静压灌浆处理大样Fig. 3 Bedrock static presure grouting
为保证114mm钢管处于旋喷桩桩心，钢管制作时，在管身每隔2m焊Φ14mm十字钢筋架.
1）基坑土方开挖后，边坡局部自稳能力不足时，以最快施工速度在坡面施工加砂包堆载或用挖土机回填土方压坡.如果开挖面的基底存在软土，桩距50~100cm. 则局部施加1-2排超前支护松树桩，桩长3~5m，
2）当坡顶位移接近允许位移值（警戒值5%）时，应停止施工，查找原因，及时采取加固措施.当坡顶位移、沉降超过允许值并且不断加大，而不能稳定时，应立刻采取局部回填、用砂包压住坡脚或在坡脚压松树桩，阻止边坡滑移.对坡顶变形产生 的裂缝应及时用水泥浆或砂浆进行覆盖，以免雨水灌人，对边坡稳定造成更大的威胁.
台底基坑挖土标高为-16.00m，高压旋喷桩墙底部 由于柳江常水位标高在-12.05m，电梯筒体承标高为-18.70m.一且发生基坑突涌事故，立即采取应急处理措施.
1）深井减压降水根据现场条件，在基坑东侧布置5口降水井，井底深度为-22.00m，并间距约
时打下的预制方桩.由于本工程地基9m以下为淤 本工程2号塔楼桩基础部位存在诸多地基加固泥质黏土，采用冲击钻很容易将原有桩基打偏，所以，经研究讨论，采用FCEC专用清障工艺（专利技术）拔除预制方桩.
管，实施桩周土体与桩身的分离减摩.然后利用专 FCEC专用清障机采用比原桩规格略大的钢套用设备将钢丝绳锁扣在桩底，从底部受力吊拨旧桩.全回转套管钻机也可通过钢套管进行切割破碎后再将障碍物清除，施工过程中对周边土体的扰 动小.
6结语
参考文献：
4结语
参考文：
为15m.井管采用539mm的螺旋焊管，滤管长度为4.5m（底部），用120目尼龙纱网和80目的钢纱网分层包裹，外填100mm0.5~1.0mm的石屑形成 倒滤层，倒滤层高为5.5m，其上用黏土球封井隔水.降水井内深井泵设置深度为-17.50m，井内稳定水位控制在-17.00m，确保降水效果.
造成的土体流砂损失和邻近建筑物沉降较大时，采 2）注浆补强堵渗当发生严重基坑突涌事故，用水泥水玻璃双液注浆，对该部位采用局部土体注浆补强和渗流通道堵渗.注浆孔采用双排布置，排距和孔间距均为1m，孔底深度为-22.00m，孔径为110mm，注浆压力为0.5-2MPa，采用二次升压法注 浆施工工艺.
目前，本工程地下分部土方已回填完毕，从整3mm，裙楼基坑其他支护顶部最大水平位移22mm， 个施工过程监测显示，北侧道路支护最大水平位移主楼采用高压旋喷桩止水唯幕墙和钢管桩支护施工，既确保了基坑支护结构处于稳定状态，又有效地解决了临江深基坑边坡的止水难题.因此，本综合支护技术有效可行，值得进一步研究推广.
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做到分工明确、密切配合、操作规范、措施到位.同 为尽量减少事故的发生，在施工过程中，必须时出现故障不隐瞒、不推卸、积极面对、妥善解决.并及时总结经验，免类似事故再次发生.
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