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摘要:就钻孔灌注桩施工中出现的质量问题进行了分析,探讨了出现问题的原因和影响因素, 并分别针对钻孔灌注桩施工过程中出现的不同质量问题阐述了相应的处理方法, 从而减少或避免质量问题,保证工程施工质量。
关键词:钻孔灌注桩, 质量问题,处理方法, 主要因素
Abstract: The quality problems in construction of bored piles are analyzed, to explore the causes and affecting factors of the problem, according to different quality problems in the construction process of bored pile on the corresponding treatment methods, so as to reduce or avoid quality problems, to ensure the construction quality.
Key words: bored pile; quality problems; treatment method; main factors
中图分类号：P634.2
钻孔灌注桩是公路桥梁广泛应用的一种基础形式,具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。但是由于钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行, 其施工过程无法直接观察,成桩后也不能进行直接开挖验收,它又是最容易出现质量问题的一种基础形式,这些问题如解决不好, 将直接影响整个桥梁工程
的质量和进度。本文简要分析钻孔灌注桩施工过程中可能出现的质量问题以及相应的处理方法。
1钻孔灌注桩施工中出现的问题
钻孔灌注桩施工中出现的问题有: 钻机安装就位稳定性差、塌孔、扩孔与缩孔、孔斜、钻孔内有有害气体、孔底沉渣量过大、钢筋笼上浮、导管进水、卡管、埋管、断桩等。
2钻孔灌注桩施工中出现问题的处理方法
1)钻机安装就位稳定性差。钻机安装就位稳定性差的原因主要是: 作业时钻机安装马虎或钻杆弯曲所致; 地面软弱或软硬不均匀;土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其他硬物。处理方法:施工前必须认真作好准备,应对施工场地整平压实夯实,轨道枕木宜均匀着地; 在不均匀地层中钻孔时, 采用自重大、钻杆
刚度大的钻机; 进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石时, 钻速打到慢挡。
2)塌孔。钻孔施工时,出现孔内水位突然下降, 孔口冒细密的水泡, 出渣量显著增加而不见进尺, 钻机负荷显著增加等现象时,即为塌孔。造成塌孔的主要因素有:泥浆的容重及浓度不足,护壁效果不好; 护筒本身漏水或护筒的长度不够, 下端孔口漏水,坍塌; 护筒内水位不高; 钻进速度过快, 在孔壁中来不及形成泥膜;在砾石层等处有渗流水或者没水, 孔中出现跑水现象。处理方法: 选用比重、粘度、胶体率较大的泥浆;堵塞护壁漏洞或用黏土在护筒周围夯实加固; 当发生孔口坍塌时, 应立即拆除护筒, 回填钻孔, 重新埋设护筒; 发生孔内坍塌, 判明坍塌位置, 用黏土重新回填,待沉淀密实后再钻进, 加强泥浆护壁; 保持护筒内泥浆水位高于地下水位;在松散粉砂土或流砂中钻进时, 严格控制进尺速度、冲程速度。
3) 扩孔与缩颈。扩孔一般来说是由于孔壁坍塌造成的; 塑性土膨胀容易造成成孔孔径小于设计孔径,即缩颈。处理方法: 若孔内局部坍塌而扩径, 钻机仍能达到设计深度则不必处理; 若扩径后持续坍塌影响钻进, 则应按前述塌孔处理。为防止缩颈, 检查钻锥, 若有问题及时修补或更换; 采用优质泥浆, 降低失水量;成孔时,加大泵量,加快成孔速度;必要时在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片,在钻进或起钻时刀片可起到扫孔作用; 采用上下反复扫孔的办法,可以扩大孔径。
4) 孔斜。造成孔斜的主要因素有: 护筒埋设时,其垂直度不符合要求;钻机底座未安置水平或安置不稳定以及钻台发生不均匀沉陷; 钻孔中遇到较大孤石或探头石; 在有倾斜的软硬地层交界处,岩石倾斜处或粒径大小悬殊的砂卵石层中钻头受力不够; 钻杆弯曲,接头不正。处理方法: 施工时先将场地夯实平整,轨道枕木均匀着地,护筒埋设时严格测量垂直度、筒径及高度; 控制钻机的转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线,并在钻进过程中经常检查校正;进入不均匀地层、斜面状岩层或碰到孤石时, 应控制进尺,低速钻进; 在不均匀地层中钻孔时, 采用自重大、钻杆刚度大的钻机;钻杆、接头逐个检查,及时撤换已变形的钻杆。
5) 钻孔内有有害气体。由于地质构造或其他特殊原因, 在灌注桩的成孔过程中, 發现桩孔中会产生沼气、天然气、硫化氢等有害气体, 当需要在孔口附近进行焊接钢筋骨架时, 焊接的电火花会点燃桩孔内可燃性气体而发生爆炸的质量事故。处理方法: 在进行焊接作业前,首先利用有害气体探测器或火绳等检查桩孔中是否存在有害气体, 若桩孔中有可燃气体, 应用注水法排除孔中的有害气体;当气体量较少时, 也可以利用火绳等将有害气体燃烧掉。
6) 桩底沉渣过多。造成桩底沉渣过多的主要因素:多由于施工中违反操作规定, 清孔不干净或未进行二次清孔造成的; 当使用的泥浆比重过小或泥浆注入量不足时, 桩底的沉渣浮起困难,沉渣将堆积在桩底, 钢筋笼吊放过程中, 如果钢筋笼的轴向位置未对准孔位,将会发生碰撞孔壁的事故, 孔壁的泥土会坍落在桩底;清孔后, 待灌时间过长, 致使泥浆沉积。处理方法:施工中应保证灌注桩成孔后,钻头提高孔底10cm～20cm, 保持慢速空转,维持循环清孔时间不少于30min, 然后将锤式抓斗慢慢放入孔底,抓出孔底的沉渣;采用性能较好的泥浆, 控制泥浆的比重和粘度,不能用清水进行置换; 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; 可在灌注混凝土前再清孔一次, 或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;采用超高压灌浆措施,使混凝土的巨大冲力溅除孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。
7) 钢筋笼上浮。造成钢筋笼上浮的主要因素有: 钢筋笼的外径及套管内壁之间的间隙太小,有时套管内壁与箍筋之间夹有粗骨料时,会发生钢筋上浮现象; 钢筋笼自身弯曲,钢筋笼之间的接点不好、弯曲, 箍筋变形脱落,套管倾斜等,使得钢筋与套管内壁的接触过于紧密;混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大; 钢筋笼放置初始位置过高。处理方法:使箍筋与套管内壁之间的间隙大于粗骨料的最大尺寸的2倍; 应注意提高钢筋笼加工、组装的精度,防止钢筋笼在运输过程中的碰撞等因素引起的变形; 应立即停止灌注混凝土,并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高,提升导管后再进行浇筑; 钢筋笼初始位置应定位准确, 并与孔口固定牢固; 加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间, 或掺外加剂, 防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小, 混凝土接近笼时, 控制导管埋深在1. 5m～2.0m。
8)卡管。卡管的主要原因: 因初灌时隔水栓堵管、混凝土和易性差、混凝土离析、导管进水及各种机械故障,都会引起混凝土灌注不连续,造成混凝土离析导致卡管;一次灌注时间过长, 最初灌注的混凝土已初凝, 造成导管堵塞。处理方法:施工中使用的隔水栓直径与导管内径做到相配, 同时具有良好的隔水性能, 保证顺利排出。在混凝土灌注时,加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。控制水下混凝土具备良好的和易性, 坍落度控制在18cm～22cm, 混凝土拌合物必须均匀, 尽可能缩短运距和减小颠簸, 防止离析;若已发现卡管, 可用长杆冲捣管内混凝土, 如无效果,按断桩处理; 如混凝土已初凝按断桩处理。
9) 埋管。埋管的主要原因:导管埋入混凝土过深或管内外混凝土已初凝使导管与混凝土间摩阻力过大, 造成导管无法拔出。处理方法:经常测量混凝土面标高, 避免导管埋深过大; 如发生埋管,可用机具试拔, 若无效果,可加力拔断后, 按断桩处理。
10) 断桩。导致断桩的主要原因有: 灌注混凝土过程中塌孔;清孔不彻底或灌注时间过长, 首批混凝土已初凝, 而续灌的混凝土冲破顶层而上升, 在两层混凝土中夹有泥浆渣土, 形成断桩; 由于导管底端距孔底距离过大, 混凝土被冲洗液稀释, 使水灰比增大,造成混凝土不凝固, 形成混凝土桩体与岩体之间被不凝固的混凝土填充; 在浇筑混凝土时, 导管提升过多,露出混凝土面; 因停电、待料等原因造成夹渣, 浇筑混凝土时, 没有从导管内灌入,而是从孔口直接倒入。处理方法: 灌注混凝土过程中塌孔, 应停止灌注,将导管、钢筋笼拔出, 回填黏土, 重新钻孔, 重新灌注; 严格检查清孔质量, 清孔后及时灌注, 连续作业,一气呵成, 避免造成灌注中断; 桩孔钻成后, 必须认真清孔, 一般是采用冲洗液清孔,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定, 冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定。这就要求在灌注混凝土前, 应认真进行孔径测量, 准确算出全孔及首次混凝土灌注量; 混凝土浇筑过程中,一旦开始浇筑工序, 一定要连续完成该作业, 确保在混凝土初凝时间内连续浇筑, 在灌注混凝土过程中应避免停电、停水, 并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,严格遵守操作规程; 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。
关键词:钻孔灌注桩, 质量问题,处理方法, 主要因素
Abstract: The quality problems in construction of bored piles are analyzed, to explore the causes and affecting factors of the problem, according to different quality problems in the construction process of bored pile on the corresponding treatment methods, so as to reduce or avoid quality problems, to ensure the construction quality.
Key words: bored pile; quality problems; treatment method; main factors
中图分类号：P634.2
钻孔灌注桩是公路桥梁广泛应用的一种基础形式,具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。但是由于钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行, 其施工过程无法直接观察,成桩后也不能进行直接开挖验收,它又是最容易出现质量问题的一种基础形式,这些问题如解决不好, 将直接影响整个桥梁工程
的质量和进度。本文简要分析钻孔灌注桩施工过程中可能出现的质量问题以及相应的处理方法。
1钻孔灌注桩施工中出现的问题
钻孔灌注桩施工中出现的问题有: 钻机安装就位稳定性差、塌孔、扩孔与缩孔、孔斜、钻孔内有有害气体、孔底沉渣量过大、钢筋笼上浮、导管进水、卡管、埋管、断桩等。
2钻孔灌注桩施工中出现问题的处理方法
1)钻机安装就位稳定性差。钻机安装就位稳定性差的原因主要是: 作业时钻机安装马虎或钻杆弯曲所致; 地面软弱或软硬不均匀;土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其他硬物。处理方法:施工前必须认真作好准备,应对施工场地整平压实夯实,轨道枕木宜均匀着地; 在不均匀地层中钻孔时, 采用自重大、钻杆
刚度大的钻机; 进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石时, 钻速打到慢挡。
2)塌孔。钻孔施工时,出现孔内水位突然下降, 孔口冒细密的水泡, 出渣量显著增加而不见进尺, 钻机负荷显著增加等现象时,即为塌孔。造成塌孔的主要因素有:泥浆的容重及浓度不足,护壁效果不好; 护筒本身漏水或护筒的长度不够, 下端孔口漏水,坍塌; 护筒内水位不高; 钻进速度过快, 在孔壁中来不及形成泥膜;在砾石层等处有渗流水或者没水, 孔中出现跑水现象。处理方法: 选用比重、粘度、胶体率较大的泥浆;堵塞护壁漏洞或用黏土在护筒周围夯实加固; 当发生孔口坍塌时, 应立即拆除护筒, 回填钻孔, 重新埋设护筒; 发生孔内坍塌, 判明坍塌位置, 用黏土重新回填,待沉淀密实后再钻进, 加强泥浆护壁; 保持护筒内泥浆水位高于地下水位;在松散粉砂土或流砂中钻进时, 严格控制进尺速度、冲程速度。
3) 扩孔与缩颈。扩孔一般来说是由于孔壁坍塌造成的; 塑性土膨胀容易造成成孔孔径小于设计孔径,即缩颈。处理方法: 若孔内局部坍塌而扩径, 钻机仍能达到设计深度则不必处理; 若扩径后持续坍塌影响钻进, 则应按前述塌孔处理。为防止缩颈, 检查钻锥, 若有问题及时修补或更换; 采用优质泥浆, 降低失水量;成孔时,加大泵量,加快成孔速度;必要时在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片,在钻进或起钻时刀片可起到扫孔作用; 采用上下反复扫孔的办法,可以扩大孔径。
4) 孔斜。造成孔斜的主要因素有: 护筒埋设时,其垂直度不符合要求;钻机底座未安置水平或安置不稳定以及钻台发生不均匀沉陷; 钻孔中遇到较大孤石或探头石; 在有倾斜的软硬地层交界处,岩石倾斜处或粒径大小悬殊的砂卵石层中钻头受力不够; 钻杆弯曲,接头不正。处理方法: 施工时先将场地夯实平整,轨道枕木均匀着地,护筒埋设时严格测量垂直度、筒径及高度; 控制钻机的转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线,并在钻进过程中经常检查校正;进入不均匀地层、斜面状岩层或碰到孤石时, 应控制进尺,低速钻进; 在不均匀地层中钻孔时, 采用自重大、钻杆刚度大的钻机;钻杆、接头逐个检查,及时撤换已变形的钻杆。
5) 钻孔内有有害气体。由于地质构造或其他特殊原因, 在灌注桩的成孔过程中, 發现桩孔中会产生沼气、天然气、硫化氢等有害气体, 当需要在孔口附近进行焊接钢筋骨架时, 焊接的电火花会点燃桩孔内可燃性气体而发生爆炸的质量事故。处理方法: 在进行焊接作业前,首先利用有害气体探测器或火绳等检查桩孔中是否存在有害气体, 若桩孔中有可燃气体, 应用注水法排除孔中的有害气体;当气体量较少时, 也可以利用火绳等将有害气体燃烧掉。
6) 桩底沉渣过多。造成桩底沉渣过多的主要因素:多由于施工中违反操作规定, 清孔不干净或未进行二次清孔造成的; 当使用的泥浆比重过小或泥浆注入量不足时, 桩底的沉渣浮起困难,沉渣将堆积在桩底, 钢筋笼吊放过程中, 如果钢筋笼的轴向位置未对准孔位,将会发生碰撞孔壁的事故, 孔壁的泥土会坍落在桩底;清孔后, 待灌时间过长, 致使泥浆沉积。处理方法:施工中应保证灌注桩成孔后,钻头提高孔底10cm～20cm, 保持慢速空转,维持循环清孔时间不少于30min, 然后将锤式抓斗慢慢放入孔底,抓出孔底的沉渣;采用性能较好的泥浆, 控制泥浆的比重和粘度,不能用清水进行置换; 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; 可在灌注混凝土前再清孔一次, 或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;采用超高压灌浆措施,使混凝土的巨大冲力溅除孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。
7) 钢筋笼上浮。造成钢筋笼上浮的主要因素有: 钢筋笼的外径及套管内壁之间的间隙太小,有时套管内壁与箍筋之间夹有粗骨料时,会发生钢筋上浮现象; 钢筋笼自身弯曲,钢筋笼之间的接点不好、弯曲, 箍筋变形脱落,套管倾斜等,使得钢筋与套管内壁的接触过于紧密;混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大; 钢筋笼放置初始位置过高。处理方法:使箍筋与套管内壁之间的间隙大于粗骨料的最大尺寸的2倍; 应注意提高钢筋笼加工、组装的精度,防止钢筋笼在运输过程中的碰撞等因素引起的变形; 应立即停止灌注混凝土,并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高,提升导管后再进行浇筑; 钢筋笼初始位置应定位准确, 并与孔口固定牢固; 加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间, 或掺外加剂, 防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小, 混凝土接近笼时, 控制导管埋深在1. 5m～2.0m。
8)卡管。卡管的主要原因: 因初灌时隔水栓堵管、混凝土和易性差、混凝土离析、导管进水及各种机械故障,都会引起混凝土灌注不连续,造成混凝土离析导致卡管;一次灌注时间过长, 最初灌注的混凝土已初凝, 造成导管堵塞。处理方法:施工中使用的隔水栓直径与导管内径做到相配, 同时具有良好的隔水性能, 保证顺利排出。在混凝土灌注时,加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。控制水下混凝土具备良好的和易性, 坍落度控制在18cm～22cm, 混凝土拌合物必须均匀, 尽可能缩短运距和减小颠簸, 防止离析;若已发现卡管, 可用长杆冲捣管内混凝土, 如无效果,按断桩处理; 如混凝土已初凝按断桩处理。
9) 埋管。埋管的主要原因:导管埋入混凝土过深或管内外混凝土已初凝使导管与混凝土间摩阻力过大, 造成导管无法拔出。处理方法:经常测量混凝土面标高, 避免导管埋深过大; 如发生埋管,可用机具试拔, 若无效果,可加力拔断后, 按断桩处理。
10) 断桩。导致断桩的主要原因有: 灌注混凝土过程中塌孔;清孔不彻底或灌注时间过长, 首批混凝土已初凝, 而续灌的混凝土冲破顶层而上升, 在两层混凝土中夹有泥浆渣土, 形成断桩; 由于导管底端距孔底距离过大, 混凝土被冲洗液稀释, 使水灰比增大,造成混凝土不凝固, 形成混凝土桩体与岩体之间被不凝固的混凝土填充; 在浇筑混凝土时, 导管提升过多,露出混凝土面; 因停电、待料等原因造成夹渣, 浇筑混凝土时, 没有从导管内灌入,而是从孔口直接倒入。处理方法: 灌注混凝土过程中塌孔, 应停止灌注,将导管、钢筋笼拔出, 回填黏土, 重新钻孔, 重新灌注; 严格检查清孔质量, 清孔后及时灌注, 连续作业,一气呵成, 避免造成灌注中断; 桩孔钻成后, 必须认真清孔, 一般是采用冲洗液清孔,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定, 冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定。这就要求在灌注混凝土前, 应认真进行孔径测量, 准确算出全孔及首次混凝土灌注量; 混凝土浇筑过程中,一旦开始浇筑工序, 一定要连续完成该作业, 确保在混凝土初凝时间内连续浇筑, 在灌注混凝土过程中应避免停电、停水, 并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,严格遵守操作规程; 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。