钻孔灌注桩在施工中常见问题及处理措施浅析

钻孔灌注桩在施工中常见问题及处理措施浅析

摘要：针对钻孔桩钻孔及水下灌注水下混凝土施工常见的问题，而采取的相应防治措施。关键词：钻孔灌注桩；水下混凝土混凝土灌注；造成原因；防治措施；处理方法

桥梁的桩基础根据施工方法的不同可分为：沉入桩、钻孔桩、挖孔桩等，而钻孔桩则是桥梁桩基础中比较常见的一种施工方法。钻孔桩的施工在施工过程中受到牵制的因素比较多，容易产生断桩等施工通病。本文结合斯里兰卡亭可马里综合基建项目（TIIP）A15路桥梁工程施工实践，浅析了钻孔桩钻孔过程及混凝土灌注过程中遇到的一些常见问题，分析了产生问题的原因，总结出了一些规律和防治措施，为今后的施工起到一些帮助。现针对这些问题和措施，作一一介绍。

一、钻孔过程出现的质量问题及处理措施 (一)护筒冒水

护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉，护筒倾伴和移位，造成钻孔偏斜，甚至无法施工。

造成原因

1.埋设护筒的周围不密实、护筒水位差太大，水 头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。 2.钻头起落时碰撞钢护筒。 防治措施

1．在埋筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。 2．在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持 1.0m-1.5m的水头高度，保证孔内泥浆压力永 远大于环境地下水向孔壁的渗透压力。 3．钻头起落时，应防止碰撞护筒。 处理方法

1．发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则

应重新定位后安装护筒。 （二）钻孔漏浆 造成原因

1．在透水性强的砂砾或流砂中，特别是在有地下水流动的地层中钻进时，稀泥浆向孔壁外漏失。2．护筒埋置太浅，回填土夯实不够，致使刃脚漏浆。

3．护筒制作不良，接缝不密实，造成漏浆。 防治措施1．使用较粘稠或高质量的泥浆钻孔。 2．按有关护筒制作与埋设的要求处理。 处理方法

1.接缝处漏浆不严重时，可让潜水工用棉絮堵塞，封闭接缝。如漏水严重时，应挖出护筒，修理完善后再重新埋设。

（三）掉钻落物 造成原因

1．卡钻时强提强扭，操作不当，使钻杆或钢丝绳超负荷疲劳断裂。 2．钻头接头不良或滑丝。

3．电动机接线错误，钻机反向旋转，钻杆松脱。4．转向环、转向套等焊接处断开。

5．钢丝绳过度陈旧，断丝太多，未及时更换。6．操作不慎，落入扳手、撬棍等物。

防治措施

1．开钻前应清除孔内落物，零星铁件可用电磁铁吸取，较大落物和钻具也可用冲抓锥打捞，然

后再护筒口加盖。

2．经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联接装置。3．为便于打捞落锤，可在冲击锤或者其它类型的钻头上预先焊打捞环，打捞杠或在锥身上围捆

几圈钢丝绳等。 （四）塌孔、溶洞或裂隙

钻进过程中，如发现排出的泥浆中出现细密的气泡、泥浆突然漏

失、渣量显著增加而不见进尺、钻机负荷显著增加，则表示有孔壁坍陷、溶洞或裂隙的迹象。

造成原因

1.孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不 好.

2.钢护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水 位较低。

3.钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时 间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。 4.当遇到小溶洞或裂缝时，可能发生孔内泥浆均 匀缓慢下降的现象。

5.地下水流量大，护壁及钢护筒不起作用，造成 塌孔。

7．提钻头、下钢筋笼时碰撞孔壁。 8．护筒周围堆放重物或机械振动。 防治措施

1.在松散易坍的土层中，适当埋深护筒。 2.用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆， 提高泥浆的比重和粘度。

3.保持护筒内泥浆水位高于地下水位。 4.搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对

准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩

短灌注时间。 处理方法

1．当遇到小溶洞或裂隙且发生孔内泥浆均匀缓慢下降的现象的时候，可采用在泥浆中加适量水泥，增大泥浆比重及其护壁效果。

2．当遇到大溶洞时，孔内泥浆急剧下降的情况，可采用粘土或碎石回填后重新钻孔。

3．当遇到地下水流量大、地下水位过高，护壁及钢护筒均不起作

用时，可采用在本桩附近井点降水的方法，降低孔内地下水位至砼浇注完毕。

（五）糊钻和埋钻

粘性岩粉粘附在粗径钻具的外表面的现象。 造成原因

1．糊钻和埋钻常出现于正反循环回转钻进。正反循环回旋钻进中，糊钻的表征是在细粒土层中钻时进尺缓慢，甚至不进尺出现憋泵现象。在

粘土层中冲击成孔时，由于冲程太大，泥浆粘

度过高，泥渣量大，钻杆内径过小，出浆口堵塞以致钻头被糊钻或者被埋住。

防治措施

1．对正反循环回旋钻，可清除泥包，调节泥浆的相对密度和粘度。 2．适当增大泵量和向孔内投入适量的砂石解决泥包糊钻，选取用刮板齿小，出浆口大的钻锤。处理方法

1．若已严重糊钻，应停钻，清除钻渣。对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查计算。（六）缩颈

缩颈即实际孔径小于设计孔径。

造成原因1. 软土层受地下水影响和周边车辆振动。 2. 塑性土膨胀，造成缩孔。 3. 钻锤磨损过甚，焊补不及时。 防治措施

1. 在软塑土地层采用失水率小的优质泥浆护壁，降低失水量。 2. 成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，快速通过，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。

3. 及时焊补钻锤，或在其外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。

处理方法

1.如出现缩颈，采用上下反复扫孔的办法，以扩 大孔径。

（七）成孔偏斜

成孔壁桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。 造成原因

1.施工现场不平整，不坚实，地面软弱或软硬不

均匀，在支架上钻孔时，支架的承载力不足，发生不均匀沉降，导致钻杆不垂直。

2.钻机部件磨损，接头松动，钻杆弯曲。 3.钻头晃动偏离轴线，扩孔较大。

4.土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其 它硬物等情形。

5.在有倾斜的软硬地层交界处，岩面倾斜处钻进或者粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均匀。

6.施工检测控制不到位。 防治措施

1. 先将场地夯实平整，轨道及枕木宜均匀着地，支架的承载力应满足要求，在发生不均匀沉降时，必须随时调整。

2. 钻机就位时，应使转盘，底座水平，使起重滑轮缘、钻杆的卡盘和护筒的中心在同一垂直线上，并在钻进过程中防止位移，在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机。

3. 进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，钻速要加慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。

处理方法

1．钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土，如纠正无效，应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，待沉积密实后再钻。

（八）桩底沉渣量过多

对摩擦桩来说，由于其受力机理是通过桩表面和周围土壤之间的摩擦力或依附力，逐渐把荷载从桩顶传递到周围的土体中，如果在设计中端部反力不大，端部的沉渣量对桩承载力亦影响不大；而对于端承桩来说，如果沉渣量过大，势必造成桩受荷时发生大量沉降，同样

使桩的承载力失效，因此钻孔灌注桩的沉渣量检查是施工控制中的一项关键工作。

造成原因

1.检查不够认真，清孔不干净或未进行二次清孔。 2.泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉 渣浮起。

3.钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使 泥土坍落桩底。

4.清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。 防治措施

1.加强对沉淀层的检查力度和意识。

2.成孔后，钻头提高孔底20cm-30cm，保持慢速 空转，维持循环清孔时间不少于30min。采用 性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不 要用清水进行置换。

3.钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持 一致，避免碰撞孔壁。可采用钢筋笼冷压接头 工艺加快对接钢筋笼速度，减少空孔时间，从 而减少沉渣。下完钢筋笼后，检查沉渣量，如 沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次 清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规 范要求。

4.开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜 为30cm-40cm，应有足够的混凝土储备量，使 导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，以利 用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到消 除孔底沉渣的目的[1]。

二、水下混凝土灌注施工问题及处理措施 (一)卡管

水中灌注混凝土过程中，混凝土在导管中下不去的现象。

造成原因

1.初灌时，隔水栓堵管。

2.混凝土和易性、流动性较差造成离析，混凝土 中粗骨料粒径过大。

3.各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管 中停留时间过长而卡管；造成混凝土离析等。防治措施 1.使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具 有良好的隔水性能，保证顺利排出；或采用隔 水盖板或插板盖住导管顶部，封底时拉起盖板 或抽时插板即可。

2.在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和 混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具备良 好的和易性，配合比应实验室确定，坍落度宜 为18cm-22cm[2]。为改善混凝土的和易性和缓 凝，水下混凝土掺缓凝剂。

3.应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应 试拼装、试压，试水压力为0.6 Mpa -1.0Mpa， 以避免导管进水。

4.在混凝土浇筑过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗 的导管，避免在导管内形成高压气塞。 5.在施工过程中，应时刻监控机械设备，确保机 械运转正常，避免机械事故的发生。 （二）钢筋笼上浮 造成原因

1．当混凝土灌注至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼底有1～3m左右的距离时，由于浇注的混凝土自导管流出后冲击力较大，

推动了钢筋笼上浮.

2.由于混凝土灌注过程导管埋深较大时，其上层 混凝土因浇注时间较长，已接近初凝表面形成

硬壳，混凝土与钢筋笼有一定握裹力，如果此 时导管底部未及时提到钢筋笼底部以上，混凝 土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同 时也带动钢筋笼上移。 防治措施

1.适当减少钢筋笼下端箍筋数量，可用减少混凝 土向上的顶托力。

2.钢筋笼上端焊固在护筒上，可用承受部分顶托 力，具有防止其上升的作用。

3.在孔底设置直径不小于主筋的1～2道加强环 形筋，并以适当数的牵引筋牢固地焊接于钢筋 笼的底部，实践证明对于克服钢筋笼上升是行 之有效的。

4.加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外 加剂，防止混凝土顶层进行钢筋笼时流动性变 小，当混凝土上升到接近钢筋笼下端时，控制 导管埋深在1.5cm-2.0m，应放慢浇筑速度，减 小混凝土面上升的动能作用，以免钢筋笼顶被 托而上浮。

5.灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的 标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端 2m-3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。 导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在 2m-6m，建议控制在4.5m左右，严禁把导管提 出混凝土面。 处理方法

1.当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇注， 并准确计算导管埋深和已浇混凝土标高，提升 导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。（三）断桩

泥浆或砂砾与水泥混凝土混合把灌注的上下两段混凝土隔开，使

混凝土变质或截面积受损，是较严重的质量事故。

造成原因

1.封底时，由于导管底端距孔底过远，混凝土被

泥浆稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝

土填充。

2.泥浆过稠，增加了浇注混凝土的阻力，如泥浆 比重大且泥浆中含较大的泥块，导致在施工中 经常发生导管堵塞、流动不畅等现象，有时甚 至灌满导管还是不行，最后只好提取导管上下 振击，由于导管内储存大量混凝土，一旦流出 其势甚猛，在混凝土流出导管后，即冲破泥浆 最薄弱处急速返上，并将泥浆夹裹于桩内，造 成夹泥层。

3.灌注混凝土过程中，因导管漏水或导管提漏而 二次下沉也是造成夹泥层和断桩的原因。导管 提漏有两种原因：（1）当导管堵塞时，一般采 用上下振击法，使混凝土强行流出，但如此时

导管埋深很少，极易提漏；（2）因泥浆过稠，如果估算或测混凝土面难，在测量导管埋深时，对混凝土浇注高度判断错误，而在卸管时多提，使导管提离混凝土面，也就产生提漏，引起断

桩。

4.灌注时间过长，而上部混凝土已接近初凝，形 成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断

沉淀，从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注极为困难，造成堵管与导管拔

不上来，引发断桩事故。

5.导管埋得太深，拔出时底部已接近初凝，导管 拔上后混凝土不能及时冲填，造成泥浆填入。 6.浇注混凝土时，没有从导管内灌入，而采用从

孔口直接倒入的办法灌注混凝土，产生混凝土 离析造成凝固后不密实坚硬，个别孔段出现疏 松、空洞的现象。

7.混凝土灌注过程中，发生了人为不可抗拒的自 然灾害，迫使灌注停止。 防治措施

1.成孔后，必须认真清孔，防止孔壁坍塌。清孔

时间应根据孔内沉渣情况而定，清孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。2.灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全

孔及首盘混凝土灌注量。

3.尽可能提高混凝土浇注速度：开始浇混凝土时 尽量积累大量混凝土，产生极大的冲击力可以 克服泥浆阻力；快速连续浇注，使混凝土和泥 浆一直保持流动状态，可防导管堵塞。 4.混凝土浇注过程中，应随时控制混凝土面的标 高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，并严 格遵守操作规程。

5.严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的

和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求6.在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水

泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土。7.灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连

续、快速，准备灌注的混凝土要足量，在灌注 混凝土过程中应避免停电、停水，必要时应有 备用搅拌机、发电机等应急设施。

8.导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上 升高度而定，切勿起拔过多。

9.对导管的要求：（1）导管应有足够的抗拉强度，

能承受其自重和盛满混凝土的重量；（2）各节的安装接头的对接

位置，要预先试拼并作好标

记，安插导管时须按试拼时的状态对号安装，所有的法兰盘接头均须垫入5mm-7mm厚的橡胶垫圈，安放时须对正放平，拧紧螺栓，严防漏水；（3）内径应一致，其误差应＜±2mm，内壁须光滑无阻，组拼后须用球塞、检查锤作通

过试验[3]；（4）最下端一节导管长度要长一些，一般为4m左右，其底端不得带法兰盘，以便在混凝土内减小摩擦。每节导管的长度要整齐统一，便于丈量长度，并作出标记和记录；（5）导管使用前做好水密性试验。

处理方法

1．压入水泥浆补强。

2．重新补桩或会同设计单位研究其他补救措施。（四）埋管 导管无法拔出称为埋管。 造成原因

1．导管埋入混凝土过深，导管内外混凝土已初凝与混凝土间摩阻力过大。

2．提管过猛将导管拉断。 防治措施

1．严格控制导管埋深，一般在2-6m，建议控制在 4.5m。

2．首批混凝土掺入缓凝剂，加速灌注速度。

3．导管接头螺栓事先应检查是否稳妥，提升导管时不可过猛。 处理方法

1．初时可用链滑车、千斤顶试拔，如仍拔不出，凡属并非因混凝土初凝流动性损失过大的情

况，可插入一直径稍小的护筒至已灌混凝土中，用泥浆机吸出混凝土表面泥渣。

2．派潜水工至混凝土面，在水下将导管齐混凝土面切断，拔出小护筒，重新向下导管灌注，此

桩灌注完成后，上下断层间应予以补强。（五）灌短桩头

灌注结束后，若桩头高程低于设计高程，则属桩头灌短事故，即短桩。

造成原因

1．灌注桩接近结束时，浆渣过稠，用测深锤探测难于判断泥渣或者混凝土表面，或者由于测深

锤太轻，沉不到混凝土面，发生误测，以致拔 出导管终止灌注而造成断桩头事故。

2．灌注混凝土时发生孔壁塌方，未被发觉，测深锤或测深仪探头达不到混凝土面。

防治措施

1．测深锤亦重不亦轻，建议使用两个测深锤（一重一轻，轻锤灌注过程前期使用，重锤后期使

用）。

2．灌注将近结束时加清水稀释泥浆并掏出部分沉淀浮渣。 3．用热敏电阻仪或者感应探头测深仪。

4．在灌注过程中，注意是否有发生塌孔的征兆，如有塌孔，应采取措施处理后再续灌。

处理方法

1．按具体情况参照前述接长护筒，或在原护筒里面或外面加设护筒，压入已灌注的混凝土内，然后抽水，除渣，接浇普通混凝土。

2．用高压水将泥渣和松散层冲松，再用吸泥机将混凝土表面上的泥浆沉渣吸除干净，重新下导

管灌水下混凝土。三、结语

钻孔灌注桩有很多优点，但是由于施工环节多，工艺复杂，成桩质量有可能受到多种因素的干扰，严重时会导致桩身承载力明显下降，甚至造成断桩等重大质量事故。为了确保成桩质量和桩基工程的安全，必须对钻孔灌注桩的施工全过程进行严格的质量控制和检测，发现问题及时补救。以上是钻孔灌注桩施工中常遇到的问题及相应解决措施，对现场施工确保整体工程施工质量达到优良，有一定的参考价值。

四、参考文献

[1] 王伯惠、上官兴. 中国钻孔灌注桩新发展[M].北京：人民交通出版社，1999

[2] 公路桥涵施工技术规范[S]. 中华人民共和国行业标准，JTJ041-2000

[3] 杨文元.桥梁施工工程师手册[M].北京：人民交通出版社，1985.