灌注桩钻机成孔过程常见不良现象

（一）旋挖钻机成孔过程常见不良现象1护筒冒水护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉、护筒倾斜和位移，造成桩孔偏斜，甚至无法施工。病因分析埋设护筒时周围土不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落时碰撞。防治措施埋护筒时坑底与四周要选用最佳含水量的粘土分层夯实；在护筒适当高度开孔，使护筒内保持有1～1.5m的水头高度；起落钻头时防止碰撞护筒；初发现护筒冒水时可用粘土在四周填实加固，如护筒严重下沉或位移则应返工重埋。2钻进极慢或不进尺在硬可塑粘土层中钻进极慢，一般为8～10h，占单桩钻进进间的60%～70%。病因分析钻头选型不当，合金刀具安装角度欠妥，刀具切土过浅，钻头配重过轻，钻头被粘土糊满。防治措施更换或改造钻头，重新安排刀具角度、形状、排列方向，加大配重、加强排渣、降低泥浆比重或改用钻进方式，采取反循环钻进方式。3桩孔孔壁坍塌成孔中或成孔后，孔壁不同程度塌落。成孔中排出的泥浆不断出现气泡，有时护筒内的水位突然下降，均为塌孔的兆头。病因分析主要是由于土质松散，加之泥浆护壁不好；护筒埋设不好，筒内水位不高；提住钻头钻进；钻头钻速过快或空转时间太长都易引起钻孔下部坍塌；成孔后待灌时间和灌注时间过长。防治措施在松散易坍土层中适当深埋护筒，密实回填土，使用优质泥浆，提高泥浆比重和粘度，升高护筒，终孔后补给泥浆，保持要求的水头高度，保证钢筋笼制作质量，防止变形；吊设时要对准孔位，吊直扶稳，缓缓下沉，防止碰撞孔壁；成孔后待灌时间一般不超过3h，并尽可能加快灌注速度、缩短灌注时间；在钢筋笼未下孔内的情况下，浆砂、粘土混合物回填至坍塌孔深以上1～2m，或全孔回填并密实后再用原钻头和优质泥浆扫孔；在钢筋笼碰孔壁而引起轻微坍塌的情况下，用直径小于钢筋笼内径的钻头以优质泥浆扫孔或用导管清孔。4桩孔局部缩颈局部缩颈是指局部孔径小于设计孔径。病因分析泥浆性能欠佳，失水量大。引起塑性，土层吸水膨胀，或形成疏松，蜂窝状厚层泥皮；邻桩施工间距不当，土层中应力尚未消散，新孔孔壁软土流变；钻头直径磨损过大。防治措施采用优质泥浆，控制泥浆比重和粘度，降低失水量；当设计桩距＜4D时应跳隔1~2根桩施工；新桩尽可能在邻桩成桩36h后开钻；选用双导正环保径的笼状钻头；用泥浆和足尺寸钻头扫孔；扫通清孔后尽快灌注砼。1钻进中坍孔处理在钻孔过程中，如果钻孔内水位突然下降，孔口冒细密的水泡，就表示已坍孔。此时，出渣打量显著增加而不见钻头进尺，但钻孔负荷著增加，泥浆泵压力突然上升，造成憋泵。一旦坍孔，钻孔便无法正常进行，易造成掉钻，埋钻事故。防治措施：在松散粉砂土或沙砂中钻孔时，应选用较大比重，粘度的泥浆。一般选用优质黄泥制作黄泥浆，要求黄泥中不得含有沙石等杂质，塑性指数大于22，并放慢进尺速度，也可投入粘土掺片石或卵石，低锤冲击，将粘土膏、片石卵石挤入孔壁稳定孔壁。根据不同地质，调整泥浆比重，确保泥浆具有足够的稠度确保孔内外水位差，维护孔壁稳定，黄泥浆的比重控制在1.25~1.30左右，数量不少于单桩孔体积的2倍，实践证明：高质充足的黄泥浆是确保钻孔灌注桩施工质量的关键之一，钻制井孔上段6~7m时，可不必向井孔内输入高压水，让钻渣自然形成浓稠的低质泥浆护壁，特别是护住护筒底脚处的井壁。清孔时应指定专人负责补水，保证钻孔内必要的水头高度，中段6~7m可输入高压水承压清孔。下段6~7m输入黄泥浆，如此作法，既有效地保证了施工质量，又节省了费用较高的黄泥用量。发生孔口坍塌时，可立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻坍孔部位不深时，可用深埋护筒法，将护筒周围土夯实填密实重新钻孔。发生孔内坍塌时，判明坍塌位置，回填砂和粘土混合物到坍孔处以上1~2m，如坍孔严重时应全部回填，特回填物沉积密实后再进行钻进。2钻孔偏斜问题发现钻成的桩孔，垂直桩不竖直，斜桩斜度不符合要求的标准或桩位偏离设计桩位等称为钻孔偏斜，钻孔偏斜会会使灌注桩施工时钢筋笼难吊入，或造成桩的承载力小于设计要求造成钻孔偏斜的原因大致有五个方面：（1）钻孔中遇到较大孤石或探头石；（2）在有倾斜度的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进，或在粒径大小悬殊的卵石层中钻进，钻头受力不均匀；（3）扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；（4）钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷；（5）钻杆弯曲，接头不正。防治措施：安装钻机时要使转盘、底座水平，起重滑轮轮轴，固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在一条竖直线上，并经常检查校正，由于主动钻杆较长，转动时上部摆动过大，必须在钻架地增设导向架，控制钻杆上的提引水笼头，使其沿导向架向中钻进，钻杆、接头应逐个检查，及时调正，主动钻村弯曲，要用千斤顶及进调直。在有倾斜的软硬地层中钻进时，应吊着钻杆控制进尺，低速钻进，或回填片石，卵石冲平后再钻，在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使孔正直。3缩孔产生孔径小于设计孔径现象称为缩孔，缩孔产生钢筋笼的砼保护层过小及降低桩承载力的质量问题，产生缩孔主要原因有：（1）钻具焊补不及时，严重磨损的钻锥往往钻出比设计桩径稍小的孔。（2）钻进地层中的软塑土，遇土膨胀后使孔径缩小。防治措施：经常检查钻具尺寸，及时补焊或更换钻齿，有软塑土时，采用失水率小的优质泥浆护壁。采用钻具、下反复扫孔的方法来扩大孔径。4掉钻、卡钻和埋钻现象与解决钻头补卡住为卡钻，钻头脱开钻杆掉入孔内为掉钻，掉钻后打捞造成坍孔为埋钻，出现上述现象影响钻孔正常进行延误工期。造成人力和财力的浪费。产生此现象的原因是：（1）冲击钻孔时钻头旋转不匀，产生梅花形孔，或孔内有探头石等均能发生卡钻。倾斜长护筒下端被钻头撞击变形及钻头倾倒。也能发生卡钻。（2）卡钻时强提，强扭，使钻杆、钢丝绳断裂，钻杆接头不良，滑丝，电机接线错误，使不能反转的钻杆松脱，钻杆、钢丝绳、联结装置磨损，未及时更换等均造成掉钻事故。防治措施：经常检查转向装置，保证灵活，经常检查钻杆，钢丝绳及联结装置的磨损情况，及时更换磨损件，防止掉钻，用低冲程时，隔一段时间要更换高一些的冲程，使冲锥有足够的转动时间，避免形成梅花孔而卡钻，对于卡钻，不宜强提，只宜轻提钻头，如轻提不动时，可用小冲击钻冲击，或用冲、吸的方法将钻头周围的钻渣松动后再提出。对于掉钻，宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞。对于埋钻，轻的是粘钻，此时应对泥浆稠度、钻渣、进出口、钻杆内径大小，排渣设备进行检查，计算，并控制适当的进尺。若已严重糊钻，应停钻提出钻头，清除钻渣，冲击钻糊钻时，应减小冲程，降低泥浆稠度，并在粘土层上回填部分砂、砾石，如是坍孔或其他原因造成的埋钻，应使用空气吸泥机吸走埋钻的泥砂，提出钻头。5护筒冒水、钻孔漏浆防治措施护筒外壁冒水，护筒刃脚或钻孔壁向孔外漏浆的现象称为护筒冒水、孔钻漏浆。一旦漏浆，护筒内承压水头高并得不到保障，易引发坍孔，也会造成护筒倾斜，位移及周围地面下沉，产生上述现象的原因有：（1）护筒埋设太浅，周围填土不密实，或护筒的接缝不严密，在护筒丸脚或其接缝处产生漏水。（2）钻头起落时，碰撞护筒，造成漏水。（3）钻孔中遇有透水性强或地下水流动的地层。（4）护筒内水位过高。6孔壁坍塌及故障处理由于土壤的持力层发生变化等原因，会出现因漏水、漏浆等导致的孔壁坍塌的质量事故。钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，出渣量显著增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等，则表示有孔壁坍陷迹象。处理措施：①埋设灌注桩护筒时，坑地与四周选用最佳含水量的黏土分层夯实，保持护筒安装垂直，在护筒适当高度开孔，使护筒内保持1.0～1.5米的水头高度；②当发现地基有地下水时，应密切注意是否夹有不透水层。当下层的承压地下水的水头比下层的地下水位高时，必须保持足够的泥水压力，在施工前的地质情况勘测中，一定要求给出地下水的压力、出水量、水流方向等要素条件；③泥浆比重以1.02～1.10左右为宜。另外，在成孔时，如遇砾石层等土层产生大量漏浆时，应考虑是否改成其他施工方法；④当中断成孔作业时，要着重监视漏水、跑浆的情况；⑤吊入钢筋骨架时应对准钻孔中心竖直插入；⑥发生孔口坍塌，立即拆除护筒并回填钻孔，重新埋设护筒再钻；⑦如发生孔内坍塌，判明坍塌位置，回填砂或黏土(或砂砾和黄土)混合物到坍孔处以上1～2米，如坍孔严重时应全部回填，待回填物沉积密实后，再进行钻进。为避免此类问题发生，施工中要求施工人员严格按施工规范进行施工，塌孔的桩孔应及时回填，当地层呈现稳定状态后，应适当停置3～5天后再度施工为宜。7缩颈和扩孔①缩颈是钻孔灌注桩最常见的质量问题，主要由于桩周土体在桩体浇注过程中产生的膨胀造成。措施：采用优质泥浆，降低失水量。成孔时，应加大泵量，加快成孔速度。另外，可用卷扬机吊住钻锤上下，左右反复扫孔扩大孔径，直到缩孔部位达到设计孔径为止。②扩孔时孔壁坍塌而造成的结果，各种钻孔方法均可能发生。若因孔内局部发生坍塌而扩孔，钻孔仍能达到设计深度则不必处理，只是混凝土灌注量大大增加；若因扩张后继续坍塌影响钻进，应按坍孔事故处理。（二）护壁泥浆的调制和使用（1）护壁泥浆一般由水、黏土（或膨润土）和添加剂按一定比例配制而成，可通过机械在泥浆池、钻孔中搅拌均匀。（2）泥浆的配置应根据钻孔的工程地质情况、孔位、钻机性能、循环方式等确定，调制好的泥浆应满足表2．2．6．2的要求。（3）泥浆原料和外加剂的性能要求及需要量计算方法1）泥浆原料黏性土的性能要求一般可选用塑性指数大于25，粒径小于0.074mm的黏粒含量大于50％的黏性土制浆。当缺少上述性能的黏性土时，可用性能略差的黏性土，并掺入30％的塑性指数大于25的黏性土。当采用性能较差的黏性土调制的泥浆其性能指标不符合要求时，可在泥浆中掺入Na2CO3（俗称碱粉或纯碱）、氢氧化钠（NaOH）或膨润土粉末，以提高泥浆性能指标。掺入量与原泥浆性能有关，宜经过试验决定。一般碳酸钠的掺入量约为孔中泥浆土量的0.1％～0.4％。2）泥浆原料膨润土的性能和用量膨润土分为钠质膨润土和钙质膨润土两种。前者质量较好，大量用于炼钢、铸造中，钻孔泥浆中用量也很大。膨润土泥浆具有相对密度低、黏度低、含砂量少、失水量少、泥皮薄、稳定性强、固壁能力高、钻具回转阻力小、钻进率高、造浆能力大等优点。一般用量为水的8％，即8kg的膨润土可掺100L的水。对于黏性土地层，用量可降低到3％一5％。较差的膨润土用量为水的12％左右。3）泥浆外加剂及其掺量a．CMC（CarboxyMethylCelluose）全名羧甲基纤维素，可增加泥浆黏性，使土层表面形成薄膜而防护孔壁剥落并有降低失水量的作用。掺入量为膨润土的0.05％～0.01％。b．FCI，又称铁木质素磺酸钠盐，为分散剂，可改善因混杂有土、砂粒、碎、卵石及盐分等而变质的泥浆性能，可使上述钻渣等颗粒聚集而加速沉淀，改善护壁泥浆的性能指标，使其继续循环使用。掺量为膨润土的0.1％～0.3％。c．硝基腐殖碳酸钠（简称煤碱剂）分散剂，其作用与FCI相似。它具有很强的吸附能力，在黏性土表面形成结构性溶剂水化膜，防止自由水渗透，能使失水量降低，使黏度增加，若掺入量少，可使黏度不上升，具有部分稀释作用，掺用量与FCI相同。两种分散剂可任选一种。d．碳酸钠（Na2CO3）又称碱粉或纯碱。它的作用可使pH值增大到10。泥浆中pH值过小时，黏土颗粒难于分解，黏度降低，失水量增加，流动性降低；小于7时，还会使钻具受到腐蚀；若pH值过大，则泥浆将渗透到孔壁的黏土中，使孔壁表面软化，黏土颗粒之间凝聚力减弱，造成裂解而使孔壁坍塌。pH值以8～10为宜，这时可增加水化膜厚度，提高泥浆的胶体率和稳定性，降低失水量。掺入量为膨润土的0.3％～0.5％。e．PHP，即聚丙烯酰胺絮凝剂。它的作用为，在泥浆循环中能清除劣质钻屑，保存造浆的膨润土粒；它具有低固相、低相对密度、低失水、低矿化、泥浆触变性能强等特点。掺入量为孔内泥浆的0.003％。f．重晶石细粉（BaSO4），可将泥浆的相对密度增加到2.0～2.2，提高泥浆护壁作用。为提高掺入重晶粉后泥浆的稳定性，降低其失水性，可同时掺入0.1％～0.3％的氢氧化钠（NaOH）和0.2％～0.3％的橡胶粉。掺入上述两种外加剂后，最适用于膨胀的黏质塑性土层和泥