簡介： 本文對鉆孔灌注樁常見質量事故進行綜合分析，根據質量事故的發(fā)生原因，提出了便于實施的防治方法。
1 前言
鉆孔灌注樁具有低噪音、小震動、無擠土，對周圍環(huán)境及鄰近建筑物影響小，能穿越各種復雜地層和形成較大的單樁承載力，適應各種地質條件和不同規(guī)模建筑物等優(yōu)點，在橋梁、房屋、水工建筑物等工程中得到廣泛應用，已成為一種重要的樁型。隨著社會經濟發(fā)展的需要，鉆孔灌注樁的樁長和樁徑不斷加大，單樁承載力也越來越高，同時，也使單柱單樁的設計成為可能。對于長樁、大樁，其施工難度大，易發(fā)生質量事故。而單柱單樁的設計，對樁的質量要求高，發(fā)生質量事故后，加固處理難度大，且費用較高。因此，有必要對鉆孔灌注樁的常見質量事故加以分析，找出質量事故發(fā)生的原因，研究相應對策，盡可能防止質量事故發(fā)生。
2 地質勘探資料和設計文件存在的問題
地質勘探主要存在勘探孔間距太大、孔深太淺、土工試驗數量不足、土工取樣和土工試驗不規(guī)范、樁周摩阻力和樁端阻力不準等問題。設計文件主要存在對地質勘探資料沒有認真消化、樁型選擇不當、峻工地面標高不清等問題。因此，在樁基礎開始施工前，應針對這些問題對地質勘探資料和設計文件進行認真審查。另外，對樁基礎持力層厚度變化較大的場地，應適當加密地質勘探孔，必要時進行補充勘探，防止樁端落在較薄的持力層上而發(fā)生樁端沖切破壞。場地有較厚的回填層和軟土層時，設計者應認真校核樁基是否存在負摩擦現象。
3 孔口高程及鉆孔深度的誤差
3.1 孔口高程的誤差
孔口高程的誤差主要有兩方面，一是由于地質勘探完成后場地再次回填，計算孔口高程時疏忽引起的誤差。二是由于施工場地在施工過程中廢渣的堆積，地面不斷升高，孔口高程發(fā)生變化造成的誤差。其對策是認真校核原始水準點和各孔口的絕對高程，每根樁開孔前復測一次樁位孔口高程。
3.2 鉆孔深度的誤差
有些工程在場地回填平整前就進行工程地質勘探，地面高程較低，當工程地質勘探采用相對高程時，施工應把高程換算一致，避免出現鉆孔深度的誤差。另外，孔深測量應采用丈量鉆桿的方法，取鉆頭的2/3長度處作為孔底終孔界面，不宜采用測繩測定孔深。鉆孔的終孔標準應以樁端進入持力層深度為準，不宜以固定孔深的方式終孔。因此，鉆孔到達樁端持力層后應及時取樣鑒定，確定鉆孔是否進入樁端持力層。
4 孔徑誤差
孔徑誤差主要是由于工人疏忽用錯其他規(guī)格的鉆頭，或因鉆頭陳舊，磨損后直徑偏小所致。對于樁徑800～1200mm的樁，鉆頭直徑比設計樁徑小30～50mm是合理的。每根樁開孔時，合同雙方的技術人員應驗證鉆頭規(guī)格，實行簽證手續(xù)。
5 鉆孔垂直度不符合規(guī)范要求
造成鉆孔垂直度不符合規(guī)范要求的主要原因如下：
（1）、場地平整度和密實度差，鉆機安裝不平整或鉆進過程發(fā)生不均勻沉降，導致鉆孔偏斜。
（2）、鉆桿彎曲、鉆桿接頭間隙太大，造成鉆孔偏斜。
（3）、鉆頭翼板磨損不一，鉆頭受力不均，造成鉆頭偏離方向。
（4）、鉆進遇軟硬土層交界面或傾斜巖面時，鉆壓過高使鉆頭受力不均，造成鉆頭偏離方向。
控制鉆孔垂直度的主要技術措施為：
（1）、壓實、平整施工場地。
（2）、安裝鉆機時應嚴格檢查鉆進的平整度和主動鉆桿的垂直度，鉆進過程應定時檢查主動鉆桿的垂直度，發(fā)現偏差應立即調整。
（3）、定期檢查鉆頭、鉆桿、鉆桿接頭，發(fā)現問題及時維修或更換。
（4）、在軟硬土層交界面或傾斜巖面處鉆進，應低速低鉆壓鉆進。發(fā)現鉆孔偏斜，應及時回填粘土，沖平后再低速低鉆壓鉆進。
（5）、在復雜地層鉆進，必要時在鉆桿上加設扶整器。
6 鉆孔塌孔與縮徑
鉆（沖）孔灌注樁的塌孔與縮徑從表面上看是兩個相反面，實際上產生的原因卻基本相同。主要是地層復雜、鉆進進尺過快、護壁泥漿性能差、成孔后放置時間過長沒有灌注砼等原因所造成。
鉆（沖）孔灌注樁穿過較厚的砂層、礫石層時，成孔速度應控制在2米/小時以內，泥漿性能主要控制其密度為1.3~1.4g/cm3、粘度為20~30s、含砂率≤6％，若孔內自然造漿不能滿足以上要求時，可采用加粘土粉、燒堿、木質素的方法，改善泥漿的性能，通過對泥漿的除砂處理，可控制泥漿的密度和含砂率。沒有特殊原因，鋼筋籠安裝后應立即灌注砼。
7 樁端持力層判別錯誤
持力層判別是鉆孔樁成敗的關鍵，現場施工必須給予足夠的重視。對于非巖石類持力層，判斷比較容易，可根據地質資料的深度，結合現場取樣進行綜合判定。
對于樁端持力層為強風化巖或中風化巖的樁，判定巖層界面難度較大，可采用以地質資料的深度為基礎，結合鉆機的受力、主動鉆桿的抖動情況和孔口撈樣進行綜合判定，必要時進行原位取芯驗證。
8 孔底沉渣過厚或開灌前孔內泥漿含砂量過大
孔底沉渣過厚除清孔泥漿質量差，清孔無法達到設計要求外，還有測量方法不當造成誤判。要準確測量孔底沉渣厚度，首先需準確測量樁的終孔深度，樁的終孔深度應采用丈量鉆桿長度的方法測定，取孔內鉆桿長度＋鉆頭長度，鉆頭長度取至鉆尖的2/3處。
在含粗砂、礫砂和卵石的地層鉆孔，有條件時應優(yōu)先采用泵吸反循環(huán)清孔。當采用正循環(huán)清孔時，前階段應采用高粘度濃漿清孔，并加大泥漿泵的流量，使砂石粒能順利地浮出孔口�？椎壮猎穸确显O計要求后，應把孔內泥漿密度降至1.1~1.2g/cm3。清孔整個過程應專人負責孔口撈渣和測量孔底沉渣厚度，及時對孔內泥漿含砂率和孔底沉渣厚度的變化進行分析，若出現清孔前期孔口泥漿含砂量過低，撈不到粗砂粒，或后期把孔內泥漿密度降低后，孔底沉渣厚度增大較多。則說明前期清孔時泥漿的粘度和稠度偏小，砂粒懸浮在孔內泥漿里，沒有真正達到清孔的目的，施工時應特別注意這種情況。
9 水下砼灌注和樁身砼質量問題
砼配制質量關系到砼灌注過程是否順利和樁身砼質量兩大方面，有足夠的理由要求我們對它高度重視。要配制出高質量的砼，首先要設計好配合比和做好現場試配工作，采用高標號水泥時，應注意砼的初凝和終凝時間與單樁灌注時間的關系，必要時添加砼緩凝劑。施工現場應嚴格控制好配合比（特別是水灰比）和攪拌時間。掌握好砼的和易性及砼的坍落度，防止砼在灌注過程發(fā)生離析和堵管。
9.1 初灌時埋管深度達不到規(guī)范值
我國JGJ 94-94規(guī)范規(guī)定，灌注導管底端至孔底的距離應為300～500mm，初灌時導管埋深應≥800mm。在計算砼的初灌量時，個別施工單位只計算了1.3m樁長所需的砼量，漏算導管內積存的砼量，初灌量不足造成埋管深度達不到規(guī)范值。另一方面，施工單位準備的導管長度規(guī)格太少，安裝導管時配管困難，有時導管低至孔底的距離偏大，而導管安裝人員沒有及時把實際距離通知砼灌注班，形成初灌量不足導致埋管深度達不到規(guī)范值。
初灌砼量V應根據設計樁徑、導管管徑、導管安裝長度、孔內泥漿密度進行計算，且V≥V0+V1。
V0為1.3m樁長的砼量，V0＝1.2×1.3πD2/4（單位：m3）；1.2－樁的理論充盈系數；D－設計樁徑（m）。
V1為初灌時導管內積存的砼量，V1＝(hπd2/4)（ρ＋0.55πd）/2.4 (單位：m3)；h－導管安裝長度（m）；d－導管直徑（m）；ρ－孔內泥漿密度（t /m3）; 0.55－導管內壁的摩阻力系數；2.4－砼的密度（t /m3）。
9.2 灌注砼時堵管
灌注砼時發(fā)生堵管主要由灌注導管破漏、灌注導管底距孔底深度太小、完成二次清孔后灌注砼的準備時間太長、隔水栓不規(guī)范、砼配制質量差、灌注過程灌注導管埋深過大等原因引起。
灌注導管在安裝前應有專人負責檢查，可采用肉眼觀察和敲打聽聲相結合的方法進行檢查，檢查項目主要有灌注導管是否存在小孔洞和裂縫、灌注導管的接頭是否密封、灌注導管的厚度是否合格。必要時采用試拼裝壓水的方法檢查導管是否破漏。灌注導管底部至孔底的距離應為300～500mm，在灌漿設備的初灌量足夠的條件下，應盡可能取大值。隔水栓應認真細致制作，其直徑和園度應符合使用要求，其長度應≤200mm。
完成第二次清孔后，應立即開始灌注砼，若因故推遲灌注砼，應重新進行清孔。否則，可能造成孔內泥漿懸浮的砂粒下沉而使孔底沉渣過厚，并導致隔水栓無法排出導管外而發(fā)生堵管事故。
9.3 灌注砼過程鋼筋籠上浮
引起灌注砼過程鋼筋籠上浮的原因主要有如下三方面：
（1）、砼初凝和終凝時間太短，使孔內砼過早結塊，當砼面上升至鋼筋籠底時，砼結塊托起鋼筋籠。
（2）、清孔時孔內泥漿懸浮的砂粒太多，砼灌注過程中砂�；爻猎陧琶嫔希纬奢^密實的砂層，并隨孔內砼逐漸升高，當砂層上升至鋼筋籠底部時便托起鋼筋籠。
（3）、砼灌注至鋼筋籠底部時，灌注速度太快，造成鋼筋籠上浮。
若發(fā)生鋼筋籠上浮，應立即查明原因，采取相應措施，防止事故重復出現。
9.4 樁身砼強度低或砼離析
發(fā)生樁身砼強度低或砼離析的主要原因是施工現場砼配合比控制不嚴、攪拌時間不夠和水泥質量差。嚴格把好進庫水泥的質量關，控制好施工現場砼配合比，掌握好攪拌時間和砼的和易性，是防止樁身砼離析和強度偏低的有效措施。
9.5 樁身砼夾渣或斷樁
引起樁身砼夾泥或斷樁的原因主要有如下四方面：
（1）、初灌砼量不夠，造成初灌后埋管深度太小或導管根本就沒有入砼內。
（2）、砼灌注過程拔管長度控制不準，導管拔出砼面。
（3）、砼初凝和終凝時間太短，或灌注時間太長，使砼上部結塊，造成樁身砼夾渣。
（4）、清孔時孔內泥漿懸浮的砂粒太多，砼灌注過程中砂�；爻猎陧琶嫔�，形成沉積砂層，阻礙砼的正常上升，當砼沖破沉積砂層時，部分砂粒及浮渣被包入砼內。嚴重時可能造成堵管事故，導致砼灌注中斷。
導管的埋管深度宜控制在2～6米之間，若灌注順利，孔口泥漿返出正常，則可適當增大埋管深度，以提高灌注速度，縮短單樁的砼灌注時間。砼灌注過程拔管應有專人負責指揮，并分別采用理論灌入量計算孔內砼面和重錘實測孔內砼面，取兩者的低值來控制拔管長度，確保導管的埋管深度≥2米。單樁砼灌注時間宜控制在1.5倍砼初凝時間內。
9.6 樁頂砼不密實或強度達不到設計要求
樁頂砼不密實或強度達不到設計要求，其主要原因是超灌高度不夠、砼浮漿太多、孔內砼面測定不準。
對于樁徑≤1000mm的樁，超灌高度不小于樁長的4％。對于樁徑＞1000mm的樁，超灌高度不小于樁長的5％。對于大體積砼的樁，樁頂10米內的砼應適當調整配合比，增大碎石含量，減少樁頂浮漿。在灌注最后階段，孔內砼面測定應采用硬桿筒式取樣法測定。
10 砼灌注過程因故中斷的處理辦法
砼灌注過程中斷的原因較多，在采取搶救措施后仍無法恢復正常灌注的情況下，可采用如下方法進行處理：
（1）、若剛開灌不久，孔內砼較少，可拔起導管和吊起鋼筋籠，重新鉆孔至原孔底，安裝鋼筋籠和清孔后再開始灌注砼。
（2）、迅速拔出導管，清理導管內積存砼和檢查導管后，重新安裝導管和隔水栓，然后按初灌的方法灌注砼，待隔水栓完全排出導管后，立即將導管插入原砼內，此后便可按正常的灌注方法繼續(xù)灌注砼。此法的處理過程必須在砼的初凝時間內完成。
（3）、砼灌注過程因故中斷后拔除鋼筋籠，待已灌砼強度達到C15后，先用同級鉆頭重新鉆孔，并鉆除原灌砼的浮漿，再用φ500鉆頭在樁中心鉆進300～500mm深，這樣就完成了接口的處理工作，然后便可按新樁的灌注程序灌注砼。
11 結語
引起鉆孔灌注樁質量事故的原因較多，各個環(huán)節(jié)都可能會出現重大質量事故。因此，在樁基工程開工前應做好各項準備工作，認真審查地質勘探資料和設計文件，實行會審和技術交底制度，做好現場試樁工作。施工過程抓好泥漿和砼質量，詳細做好各項施工記錄，牢牢把好鉆孔、清孔和砼灌注等關鍵工序的質量關，是防止質量事故發(fā)生的行之有效的措施。
坍孔
1．現象
在成孔過程中或成孔后，孔壁坍落，造成鋼筋籠放不到底，樁底部有很厚的泥夾層。
2．原因分析
(1)泥漿密度不夠，起不到可靠的護壁作用。
(2)孔內水頭高度不夠或孔內出現承壓水、降低了靜水壓力。
(3)護筒埋置太淺，下端孔坍塌。
(4)在松散砂層中鉆進時，進尺速度太快或停在一處空轉時間太長，轉速太快。
(5)沖擊(抓)錐或掏渣筒傾倒，撞擊孔壁。
(6)用爆破處理孔內孤石、探頭石時，炸藥量過大，造成很大振動。
(7)勘探孔較少，對地質與水文地質描述欠缺。
3．預防措施
(1) 在松散砂土或流砂中鉆進時，應控制進尺，選用較大密度、粘度、膠體率的優(yōu)質漿，
(2) 或投入粘土摻片、卵石，低錘沖擊，使粘土膏、片、卵石擠入孔壁。泥漿密度可參考表9—2使用。
不同土層施工時使用泥漿密度(t/m3)參考表
適用土層 施工要求 適用土層 施工要求
在護筒中及護筒刃腳以下3m
粘土層
粉砂或中粘砂層 沖程1m左右，泥漿密度1．1～1．3；土層不好時，宜提高泥漿密度，必要時加入小片石和粘土塊
沖程1～2m，加清水或稀泥漿
沖程1～3m，泥漿密度1．3～1．5，拋粘土塊 砂卵石層
風化巖
坍孔回填重成孔 沖程1～3m，泥漿密度1．3～1．5
沖程1～4m，泥漿密度1．2～1．4
沖程lm，反復沖擊，加粘土塊及片石，密度1．3～1．5
(2)如地下水位變化過大，應采取升高護筒，增大水頭，或用虹吸管連接等措施。
(3)嚴格控制沖程高度和炸藥用量。
(4)復雜地質應加密探孔，詳細描述地質與水文地質情況，以便預先制定出技術措施，施工中發(fā)現塌孔時，應停鉆采取相應措施后再行鉆進(如加大泥漿密度穩(wěn)定孔壁，也可投入粘土、泥膏，使鉆機空轉不進尺進行固壁)。
4．治理方法
如發(fā)生孔口坍塌，應先探明坍塌位置，將砂和粘土(或砂礫和黃土)混合物回填到坍孔位置以上1～2m，如坍孔嚴重，應全部回填，等回填物沉積密實后再進行鉆孔。
2、旋挖鉆機的適用范圍
〈1〉 從對地層的適宜性來講，既適用于粘性土，也適用于砂性土，還適用于強度不高的風化巖。
〈2〉 從鉆孔的方式來講，既可以濕鉆，也可以干鉆。
〈3〉 從鉆孔樁的類型來講，既可以鉆直孔，也可以鉆斜孔，最大樁徑可達2.5m,最深樁長可達100m。
〈4〉 從施工空間來講，不需要提供較大的工作面即可作業(yè)，這是其他鉆孔灌注樁所無法比擬的。
缺點是對于流塑狀態(tài)的粘性土和松散的砂性土，則必須解決泥漿問題，并慎重選用。
