淺析鉆孔灌注樁事故與預防

【摘 要】高速鐵路客運專線施工主體為混凝土結構工程，結構工程基礎施工主要為鉆孔灌注樁，而鉆孔灌注樁作為一種深基礎型式，以其適應性強、承載力大、施工較為簡單被廣泛應用。哈大鐵路客運專線鉆孔樁數量較大，地質條件跨度較大，鉆孔樁事故時有發生，因此本文主要針對鉆孔樁事故原因進行分析，并提出相應預防和補救措施。

【關鍵詞】鉆孔樁;事故;補救措施

隨著我國高速鐵路建設的快速發展，大跨度結構的修建，對基礎承載力的要求愈來愈高，這為鉆孔灌注樁基礎推廣和應用，提供了極為有利的條件。樁基礎具有適應性強、承載力大、施工較為簡單、可以穿越軟弱土層、便于水下施工及沉降量小等優點，因此重視鉆孔灌注樁的質量控制問題成為高鐵施工中的容易被忽視的重難點之一。在施工過程中由于對客觀情況估計不足或地質情況有變化以及機械、人為等因素，鉆孔及灌注過程中常常出現一些事故，本文根據目前我國高速鐵路客運專線鉆孔灌注樁的特點，針對鉆孔灌注樁事故產生的原因進行分析，并提出相應的預防及補救措施，對實際施工建設提供一定的參考。

1.坍孔

1.1原因

護筒未按規定要求制作，護筒埋設方法不當，未考慮因地制宜、靈活的埋置方法；泥漿不符合要求，粘土質量不符合標準或泥漿比重不足，未起到有效護壁的作用；孔內的水位低于地下水位，導致孔內水位壓強降低，造成坍孔；在富含粘性土的地質層或松散的砂層，鉆頭轉動速度過快，泥漿的密度未控制好，孔壁護壁不到位，致使坍孔；在開始鉆進時，沖程過大，由于機械對土層的擾動，使護筒的底部或砂層坍塌；掏渣時，未及時向孔內注入泥漿或水摻粘土，掏渣后，水位低于正常水頭高度，護筒水位低于地下水位，使護壁受水位壓強破壞，造成坍孔；在混凝土灌入前，下放鋼筋籠時，鋼筋籠偏位擺動碰撞孔壁，造成坍孔；清孔后沒及時灌注混凝土放置時間過長，并且沒有采取相應預防措施，造成坍孔。

1.2 預防及補救措施

在灌注前，可以采取下列措施減少坍孔的可能性。主要包括：對泥漿的比重、粘度、膠體率等各項指標按照要求嚴格把關，在鉆進進尺前，確保泥漿各項指標合格；根據現場實際情況，制定合理的鉆進進度，確保井孔的穩定性；對孔內水頭標高實時把控，確保孔壁處于一種負壓狀態。一般情況下，在砂層中鉆孔，孔內的水頭高出外面的水面2.5～3.0m為宜；確保護筒按要求制作，在有足夠埋深的前提下，保證護筒埋設穩固牢靠；嚴禁將護筒連結在鉆機上，防止由于機械振動引起孔口坍塌，造成大面積塌孔事故；對同一墩位處各鉆孔樁應根據現場地質情況合理安排施工順序，以防止相鄰孔壁被擾動引起坍孔。

如灌注時已出現坍孔現象，可以采取緊急措施進行補救。如果護筒底腳處發生坍孔，可根據現場情況，就地拔出護筒，回填鉆孔，壓實后重新埋設護筒，再開鉆；采用加長護筒，使用震動錘使護筒繼續下沉，直至護筒底腳處于坍孔位置以下，外圍用密實性良好的黏土或裝有黏土的草袋回填并夯實，重鉆時，控制好泥漿各項指標和孔內水位；若坍孔發生位置過深，可以使用測深錘結合實際的地質情況分析坍孔位置及坍塌程度，如果坍塌不嚴重，則可以調高泥漿比重，繼續進尺，若坍塌程度較為嚴重，則應立即用砂或小礫石摻和適量黏土回填至坍孔以上位置，為使效果更好可將整個鉆孔全部回填，使回填土沉積密實，當水位穩定后，重新鉆進，并實時監控不良現象的發生；若采取以上措施后仍發生連續、嚴重坍孔時，應根據現場地質情況，可以采用地質鉆機鉆至坍塌處進行壓漿處理，達到防漏堵漏的效果后，重新鉆進。

2.縮頸

2.1原因

產生縮頸原因主要是土層受孔隙水和周邊作業機械振動作用向孔芯擠壓變形和孔壁塑性土膨脹以及鉆錘磨損過甚，焊補不及時等情況所致。

2.2預防和補救措施

成孔時，應加大泵量，加快成孔速度，快速通過，成孔后孔壁形成泥皮，孔壁不會滲水，亦不會引起膨脹；及時焊補鉆頭，并在軟塑土地層采用失水率小的優質泥漿護壁；采用鉆頭上下反復掃孔的辦法，以擴大孔徑。

3.孔底沉渣過厚

3.1原因

孔底沉渣過厚主要是灌注時檢查不夠認真，清孔不徹底，沒有進行二次清孔或方法不當所致。

3.2預防和補救措施

首先，事前認真檢查，采用符合要求的測繩與測錘進行測孔，一次清孔要采取改善泥漿性能，延長清孔時間等措施保證孔內泥漿各項指標符合要求；其次，下放完鋼筋籠后，再次檢查沉渣厚度，如沉渣厚度超過規范要求（20cm），應進行二次清孔，二次清孔可利用導管進行，準備一個清孔接頭，一頭可接導管，另一頭接膠管，在導管下完后，提離孔底0.4m，在膠管上接上泥漿泵直接進行泥漿循環完成清孔作業；最后，在必要時也可以采取泥漿正循環附加高壓射風法清孔，或采取緩凝砂漿懸浮法清底。

4.鋼筋籠上浮

4.1原因

鋼筋籠上浮主要由以下幾個因素所致：初灌時混凝土在進入鋼筋籠底部時灌注速度太快，造成較大的沖力推動鋼筋籠上浮；鋼筋籠未采取固定措施或固定不牢靠；當混凝土灌注至鋼筋籠下，若此時提升導管，導管底端距離鋼筋籠僅有lm 左右的距離時，由于灌注的混凝土自導管流出后沖擊力較大，推動了鋼筋籠上浮；混凝土灌注時間過長且導管埋深較大時，其上層混凝土因灌注時間較長，已近初凝，表面形成硬殼，混凝土與鋼筋籠產生一定的握裹力，如此時導管底端未及時提到鋼筋底部以上，混凝土在導管流出后將以一定的速度向上頂升，同時也帶動鋼筋籠向上浮動；提升導管時，導管連接凸出部位鉤掛鋼筋籠箍筋會導致其隨導管一起上浮。

4.2預防及補救措施

如果按照如下措施進行預防及補救，可以在一定程度上減少發生鋼筋籠上浮的可能性。混凝土灌注前，采用點焊方式將鋼筋籠固定在護筒頂上或用鋼管套頂壓鋼筋；控制好初灌速度和導管的埋深；灌注混凝土過程中，實時監控混凝土灌注高程及導管埋深，當混凝土上升至接近鋼筋籠下端時，放慢灌注速度，減小混凝土面上升的動能作用，以免鋼筋籠頂被托而上浮，當混凝土埋過鋼筋籠底端2～3m時，及時將導管提至鋼筋籠底端以上；當發現鋼筋籠開始上浮時，應立即停止灌注，并準確計算導管埋深和已澆混凝土高程，提升導管并上下竄動，待鋼筋籠恢復原位后再進行灌注；盡量縮短混凝土整體灌注時間，以防止混凝土表面初凝與鋼筋籠產生握裹力。

5.導管進水

5.1原因

導管進水原因可以歸納如下：進料漏斗過小致使首批混凝土方量不夠或導管底口距孔底間距過大，導致首次封底失敗，使水從導管底口進入；由于導管接頭不嚴，未按要求使用橡皮墊或橡皮墊被高壓氣囊擠開，使水進入導管；導管提升過猛或導管埋深計算錯誤，使導管底口超出混凝土面，底口涌入泥水。

5.2預防和補救措施

首先如果首次封底失敗，應立即將導管提出，進行清孔重新下導管，進行重新灌注；其次，導管在使用前應進行試壓操作，對封閉不嚴部位及時采取措施整改，對老舊導管及時更換；最后，如果發生導管底口超出混凝土面現象，應及時換新導管，插入混凝土用吸泥或抽水的方法將導管內的水和沉淀吸出，繼續灌注混凝土，起先混凝土應增加水泥用量，以后的混凝土可恢復正常配合比。

6.卡管

6.1原因

發生卡管的主要因素有以下兩點：首先是剪球時卡管，這主要是因為塞球制作不合理，塞球直徑與導管直徑差別太小，剪球前由于砂漿或細石料滲人導管與球壁之間造成堵塞；第二是混凝土本身的原因導致卡管，如塌落度過小、流動性差、夾有大粒徑骨料、攪拌不均勻，以及運輸中產生離析、導管接縫處漏水、雨天運送混凝土未加遮蓋等，使混凝土中的水泥漿被沖走，粗集料集中而造成導管堵塞。

6.2預防及補救措施

在不浪費混凝土的前提下，用一定長度（一般比漏斗長2m 左右）直徑為20～25mm的圓頭鋼筋捅塞球，使混凝土下落，或利用機械振動使混凝土下落可以減少發生卡管現象的可能性。另外，用長桿沖搗管內混凝土，用起重機上下竄動導管，或在導管上安裝附著式震搗器使塞球下落也可減少卡管的可能性。如用此方法仍不能正常下落時，則應將導管連同其內的混凝土提出孔，進行清理整修，然后重新吊裝導管，重新灌注。第一斗混凝土塌落度一般以控制在水下混凝土塌落度規定的高限為宜，為確保剪球順利，可適當控制石料用量，等剪球完成后再按正常配合比進行拌制。若在采取措施后混凝土仍不下落且時間又較長的情況下，只能放棄這斗混凝土。

7.泥渣夾層及斷樁

7.1原因

混凝土坍落度太小，骨料粒徑太大，運輸距離過長，混凝土和易性差，致使導管堵塞，疏通堵管再灌注混凝土時，中間就會容易形成夾泥層；導管埋深計算有誤，或在沒有計算埋深的前提下盲目提升導管，使導管底口高出混凝土面，繼續灌注混凝土時，中間出現夾泥層； 導管接頭處封閉不嚴發生滲漏，泥漿進人管內，混入混凝土中造成夾層；在灌注過程中泥漿稠度不斷增大，增加了灌注混凝土的阻力，如泥漿比重大且泥漿中含較大的泥塊，造成導管堵塞、流動不暢等問題，最后提取導管振擊，在混凝土流出導管后急速上沖，并將泥漿夾裹于樁內，造成夾泥層；由于各種原因致使灌注時間過長，而上部混凝土已接近初凝，形成硬殼，并且隨時間增長，泥漿中殘渣將不斷沉淀，從而加厚了積聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注難度加大，造成堵管或導管拔不上來，引發斷樁事故。

7.2 預防措施

灌注水下混凝土是成樁的關鍵工序，灌注過程中要明確分工，緊密配合，統一指揮，做到又快又好施工，確保灌注質量，防止發生質量事故。在實際灌注中，采用以下幾點措施可以有效的預防發生泥渣夾層及斷樁的可能性。

第一，根據預先測定的導管每節段距導管底口的長度、混凝土灌注方量，推算導管埋深，并測量混凝土面高程進行校核，保證導管埋入混凝土的深度不小于1.0m，防止導管提空而斷樁；第二，嚴格按工藝要求控制混凝土塌落度，滿足導管法灌注所需要的技術性能，防止導管堵塞而斷樁；第三，灌注混凝土前檢查混凝土攪拌機、運輸罐車、起重機等機械狀態和電力供應情況，確保混凝土灌注期間都能正常運轉，備用攪拌機和發電機等設備，防止因機械故障而耽擱時間過長導致斷樁；第四，盡量提高混凝土灌注速度，開始灌注時盡量積累大方量混凝土，產生極大的沖擊力可以克服泥漿阻力，快速連續灌注，使混凝土和泥漿一直保持流動狀態，可防導管堵塞。

8.總結

本文主要對鉆孔灌注樁中可能出現的坍孔、縮頸、孔底沉渣過厚、鋼筋籠上浮、導管進水和卡管以及泥渣夾層及斷樁等事故原因進行了分析，對事故預防及補救措施進行了歸納和總結。在施工過程中，雖然由于地質情況以及機械、人為等因素可能導致鉆孔及灌注過程中常常出現一些事故，但是如果采取相應的預防和補救措施可以減少或杜絕這些事故的發生，從而有助于減少工程上不必要的損失和浪費。 [科]

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