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摘要: 钻孔灌注桩是建筑工程常用的基础形式，它的施工质量直接影响到工程的顺利施工。本文结合实例，重点分析钻孔灌注桩施工过程中常见事故，并介绍了相应的应急措施，为类似工程提供借鉴。
关键词:建筑工程；钻孔灌注桩；基础；应急；处理
钻孔灌注桩作为一种工程基础形式广泛应用于建筑工程，其具有噪音低、震动小，适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。由于建筑要求的提高，钻孔灌注桩的长度和直径不断加大，也就加大了其施工难度，从而发生质量事故，因此分析钻孔灌注桩在施工过程中可能发生的事故，进行必要的防范是保证钻孔灌注桩成桩质量，确保基础工程安全的重要措施。以下简要分析钻孔灌注桩施工过程中可能存在的几种质量问题以及相应的防范措施，以供参考借鉴。
1 工程概况
某项目工程总建筑面积39.7万m2，其中1号塔楼高102.5m，24层；2号塔楼高358m，82层，
本工程为钻孔灌注桩基础，总桩数2515根，桩径0.8，1.0，1.2，1.35m不等。所有工程桩成孔深度均超过40m。其中塔楼为超长桩基础，桩长54m，桩径1.2m，成孔深度80m，桩基布置如图1所示。
图1 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厚的淤泥层，25m以下为坚硬的粉细砂、细砂层。所有的桩身全部进入基底以下的粉细砂、细砂层。
2 桩基础施工应急对策
由于本工程桩基础工程量大，施工周期长，地质条件复杂，地下障碍物多，存在诸多不可预见因素。项目部在编制施工方案过程中，分析预测了所有可能发生的事故和可能出现的障碍，针对每个事故和障碍分别制定了预防措施和应急对策。
目前，本工程2515根基础桩已全部施工完毕。期间出现的障碍物或发生的故障采用了相对先进的处理方法，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。
由于桩基础特别是超长桩基础施工作业面不可见的特点决定了其不像地上建筑施工那样可以程式化和工厂化。所以，据统计，92%以上的桩基工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，有的故障发生后由于处理不当或不及时，造成了工期、成本的大量增加。
3 常见问题及解决措施
3.1 坍孔
坍孔主要出现在钻孔、下放钢筋笼和灌注混凝土工序过程中，并且以钻孔阶段出现的坍孔居多。
⑴钻孔阶段
钻孔阶段坍孔主要出现在粉质、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护筒埋深较浅，周围回填黏土夯实不够，致使孔口土坍落；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；⑤钻头扰动孔壁等。
如果孔口发生坍塌，致使护筒倾斜，就应及时用黏土回填，扶正护筒，严重时应挖起护筒，重新按要求埋设后再钻孔；当孔内发生坍塌，可用黏土回填至坍孔位置以上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。
⑵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，或钢筋骨架垂直度不好或产生弯曲所致。一旦出现孔壁坍塌，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。如果钢筋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。
⑶灌注混凝土阶段
在混凝土灌注过程中发现护筒内泥浆水位突然上升溢出护筒，随即下降并冒出气泡，则可能出现坍孔。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，可断定出现坍孔。此时向孔内注入泥浆，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坍落的泥土，并通过吸出的泥浆混合物和探测仪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，且坍孔部位较深，应将导管拔出，用冲抓钻将混凝土抓出，吊出钢筋笼，再用黏土夹砂砾回填，待沉淀稳定后，重新下钻成孔浇筑混凝土。或者吊出钢筋后回填该孔，经设计同意将桩移位或变更成板凳桩。
3.2 掉落钢钎或钢管等铁质物体
钻孔灌注桩施工过程中，有时会将钢钎、钢筋或钢管等铁物件掉落在孔内，或者钻头导正圈、刮刀脱落。此时应停止钻孔，提出钻头。用强磁铁将掉落的铁质物体或钻头打捞上来。打捞用强磁铁吸附力从50～600kg不等，钻孔灌注桩施工现场应备用300kg以上的强磁铁。
3.3 掉落大混凝土块
孔口护筒埋设较浅，场地回垫用的拆房土中大块混凝土从护筒底部掉落孔内。造成跳钻和无法钻进的情况，严重时可能别坏钻头。出现这种情况，先停止钻进，用超声波探测仪检测孔壁，如果孔口出现坍塌，则可判断是掉落了大块拆房混凝土块。比较简单的处理方式是用冲抓钻抓取。用比孔径稍小的冲抓钻头，打开抓斗，缓慢下放到孔底，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。
3.4“蛇形孔”
出现“蛇形孔”的主要原因是钻进过快，钻杆压力大，钻头避开坚硬地层，沿着松软方向钻进造成的。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，并切削土体，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仪检测出来。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，钢筋笼既下不去，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，然后重新下钻扫孔，每安装一节钻杆，都要通过卷揚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终保持钻头的转速，并均匀慢速提放钻杆，以免剥落泥皮导致局部坍孔。
3.5 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，泥浆密度下降，个别桩孔坍塌严重，钻杆无法提出。经测量，坍塌厚度达到2m，并且仍有继续坍塌的可能。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。启动振动锤，边振动边提钻杆。2min后，孔内坍落的泥土开始液化，钻杆缓慢上升，钻杆提升1m左右，振动锤停止工作，履带式起重机将钻杆和钻头顺利吊出。钻杆吊出以后，考虑到桩孔坍塌严重，用黏土球夹砾石回填。
3.6 导管脱落或端部拔出混凝土面
导管脱落可以采用强磁活套法顺利打捞。导管脱落事故的关键是混凝土的二次灌注处理。如果脱落的导管距离孔口较近，打捞上来以后，导管下口没有脱离混凝土面。此时，连接好导管，用高压注浆法向导管底部注入清水冲洗。边抽边洗至洗净抽干。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，导管埋深控制在0.5m左右，测量管内混凝土深度。计算并注入适量新的混凝土(以充分排出泥浆为宜)，继续灌注。当新的混凝土将泥水充分排出后，再将导管向下插入0.5m左右，继续灌注至终结。第2次插入导管底口以上的混凝土应视作浮浆，以后的导管埋深要超过此时导管埋深的1m以上，并且这些浮浆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凝土面，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，迅速下入孔内。插入原有混凝土1m左右，然后向上拔0.5m，拔塞脱落。然后按照初灌时一样灌注，使这批混凝土以巨大的冲击力将导管口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入0.5m)使導管埋深不低于1m。此时导管底口以上混凝土应作浮浆处理。
3.7 导管卡住
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箍或箍筋上。此时移开钻机，通过振动锤振冲导管，使之与钢筋笼脱离，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。
3.8 钢筋笼卡住
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，也放不下去，考虑到吊筋无法承受强力起吊钢筋笼的拉力，需重新下两个吊钩，对称钩到钢筋笼的加强筋上，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。
3.9 断桩
断桩是严重的质量事故。必须在施工初期就彻底清除其隐患，同时又必须准备相应的对策，事故一旦发生及时采取补救措施。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灌注混凝土过程中，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，粗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孔壁严重坍塌。⑤导管漏水、机械故障和停电造成施工不能连续进行，造成断桩。
4 结语
总之，钻孔灌注桩质量事故的发生原因较多，各个环节都可能会出现重大质量事故。因此，在桩基工程开工前应做好各项准备工作，施工过程抓好施工质量，详细做好各项施工记录，牢牢把好各关键工序的质量关，是防止质量事故发生的行之有效的措施。
参考文献
[1] 赵志远;钻孔灌注桩的施工质量问题及措施[J];山西建筑;2009年21期
[2] 王立国;浅谈钻孔灌注桩的施工要点及事故处理[J];黑龙江交通科技;2009年12期
关键词:建筑工程；钻孔灌注桩；基础；应急；处理
钻孔灌注桩作为一种工程基础形式广泛应用于建筑工程，其具有噪音低、震动小，适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。由于建筑要求的提高，钻孔灌注桩的长度和直径不断加大，也就加大了其施工难度，从而发生质量事故，因此分析钻孔灌注桩在施工过程中可能发生的事故，进行必要的防范是保证钻孔灌注桩成桩质量，确保基础工程安全的重要措施。以下简要分析钻孔灌注桩施工过程中可能存在的几种质量问题以及相应的防范措施，以供参考借鉴。
1 工程概况
某项目工程总建筑面积39.7万m2，其中1号塔楼高102.5m，24层；2号塔楼高358m，82层，
本工程为钻孔灌注桩基础，总桩数2515根，桩径0.8，1.0，1.2，1.35m不等。所有工程桩成孔深度均超过40m。其中塔楼为超长桩基础，桩长54m，桩径1.2m，成孔深度80m，桩基布置如图1所示。
图1 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厚的淤泥层，25m以下为坚硬的粉细砂、细砂层。所有的桩身全部进入基底以下的粉细砂、细砂层。
2 桩基础施工应急对策
由于本工程桩基础工程量大，施工周期长，地质条件复杂，地下障碍物多，存在诸多不可预见因素。项目部在编制施工方案过程中，分析预测了所有可能发生的事故和可能出现的障碍，针对每个事故和障碍分别制定了预防措施和应急对策。
目前，本工程2515根基础桩已全部施工完毕。期间出现的障碍物或发生的故障采用了相对先进的处理方法，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。
由于桩基础特别是超长桩基础施工作业面不可见的特点决定了其不像地上建筑施工那样可以程式化和工厂化。所以，据统计，92%以上的桩基工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，有的故障发生后由于处理不当或不及时，造成了工期、成本的大量增加。
3 常见问题及解决措施
3.1 坍孔
坍孔主要出现在钻孔、下放钢筋笼和灌注混凝土工序过程中，并且以钻孔阶段出现的坍孔居多。
⑴钻孔阶段
钻孔阶段坍孔主要出现在粉质、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护筒埋深较浅，周围回填黏土夯实不够，致使孔口土坍落；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；⑤钻头扰动孔壁等。
如果孔口发生坍塌，致使护筒倾斜，就应及时用黏土回填，扶正护筒，严重时应挖起护筒，重新按要求埋设后再钻孔；当孔内发生坍塌，可用黏土回填至坍孔位置以上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。
⑵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，或钢筋骨架垂直度不好或产生弯曲所致。一旦出现孔壁坍塌，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。如果钢筋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。
⑶灌注混凝土阶段
在混凝土灌注过程中发现护筒内泥浆水位突然上升溢出护筒，随即下降并冒出气泡，则可能出现坍孔。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，可断定出现坍孔。此时向孔内注入泥浆，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坍落的泥土，并通过吸出的泥浆混合物和探测仪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，且坍孔部位较深，应将导管拔出，用冲抓钻将混凝土抓出，吊出钢筋笼，再用黏土夹砂砾回填，待沉淀稳定后，重新下钻成孔浇筑混凝土。或者吊出钢筋后回填该孔，经设计同意将桩移位或变更成板凳桩。
3.2 掉落钢钎或钢管等铁质物体
钻孔灌注桩施工过程中，有时会将钢钎、钢筋或钢管等铁物件掉落在孔内，或者钻头导正圈、刮刀脱落。此时应停止钻孔，提出钻头。用强磁铁将掉落的铁质物体或钻头打捞上来。打捞用强磁铁吸附力从50～600kg不等，钻孔灌注桩施工现场应备用300kg以上的强磁铁。
3.3 掉落大混凝土块
孔口护筒埋设较浅，场地回垫用的拆房土中大块混凝土从护筒底部掉落孔内。造成跳钻和无法钻进的情况，严重时可能别坏钻头。出现这种情况，先停止钻进，用超声波探测仪检测孔壁，如果孔口出现坍塌，则可判断是掉落了大块拆房混凝土块。比较简单的处理方式是用冲抓钻抓取。用比孔径稍小的冲抓钻头，打开抓斗，缓慢下放到孔底，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。
3.4“蛇形孔”
出现“蛇形孔”的主要原因是钻进过快，钻杆压力大，钻头避开坚硬地层，沿着松软方向钻进造成的。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，并切削土体，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仪检测出来。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，钢筋笼既下不去，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，然后重新下钻扫孔，每安装一节钻杆，都要通过卷揚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终保持钻头的转速，并均匀慢速提放钻杆，以免剥落泥皮导致局部坍孔。
3.5 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，泥浆密度下降，个别桩孔坍塌严重，钻杆无法提出。经测量，坍塌厚度达到2m，并且仍有继续坍塌的可能。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。启动振动锤，边振动边提钻杆。2min后，孔内坍落的泥土开始液化，钻杆缓慢上升，钻杆提升1m左右，振动锤停止工作，履带式起重机将钻杆和钻头顺利吊出。钻杆吊出以后，考虑到桩孔坍塌严重，用黏土球夹砾石回填。
3.6 导管脱落或端部拔出混凝土面
导管脱落可以采用强磁活套法顺利打捞。导管脱落事故的关键是混凝土的二次灌注处理。如果脱落的导管距离孔口较近，打捞上来以后，导管下口没有脱离混凝土面。此时，连接好导管，用高压注浆法向导管底部注入清水冲洗。边抽边洗至洗净抽干。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，导管埋深控制在0.5m左右，测量管内混凝土深度。计算并注入适量新的混凝土(以充分排出泥浆为宜)，继续灌注。当新的混凝土将泥水充分排出后，再将导管向下插入0.5m左右，继续灌注至终结。第2次插入导管底口以上的混凝土应视作浮浆，以后的导管埋深要超过此时导管埋深的1m以上，并且这些浮浆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凝土面，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，迅速下入孔内。插入原有混凝土1m左右，然后向上拔0.5m，拔塞脱落。然后按照初灌时一样灌注，使这批混凝土以巨大的冲击力将导管口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入0.5m)使導管埋深不低于1m。此时导管底口以上混凝土应作浮浆处理。
3.7 导管卡住
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箍或箍筋上。此时移开钻机，通过振动锤振冲导管，使之与钢筋笼脱离，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。
3.8 钢筋笼卡住
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，也放不下去，考虑到吊筋无法承受强力起吊钢筋笼的拉力，需重新下两个吊钩，对称钩到钢筋笼的加强筋上，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。
3.9 断桩
断桩是严重的质量事故。必须在施工初期就彻底清除其隐患，同时又必须准备相应的对策，事故一旦发生及时采取补救措施。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灌注混凝土过程中，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，粗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孔壁严重坍塌。⑤导管漏水、机械故障和停电造成施工不能连续进行，造成断桩。
4 结语
总之，钻孔灌注桩质量事故的发生原因较多，各个环节都可能会出现重大质量事故。因此，在桩基工程开工前应做好各项准备工作，施工过程抓好施工质量，详细做好各项施工记录，牢牢把好各关键工序的质量关，是防止质量事故发生的行之有效的措施。
参考文献
[1] 赵志远;钻孔灌注桩的施工质量问题及措施[J];山西建筑;2009年21期
[2] 王立国;浅谈钻孔灌注桩的施工要点及事故处理[J];黑龙江交通科技;2009年12期