钻孔灌注桩常见质量事故分析及处理措施

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hhl20020922
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  【摘要】钻孔灌注桩作为一种成熟、常见的基础形式,广泛用于客运专线公路建设中,本文结合实际就钻孔灌注桩施工中常见的质量事故进行分析,并根据质量事故的原因提出相应的处理措施。
  【关键词】钻孔灌注桩 质量事故 处理措施
  中图分类号:F253.3 文献标识码:A 文章编号:
  钻孔灌注桩施工工艺在工程施工中已经相当成熟,随着最近几年客运专线在我国大规模的建设,钻孔灌注桩作为一种常见的基础形式,广泛的用于高速公路建设中。作为隐蔽工程,其质量控制不容小视,施工过程中控制不慎,就可能造成坍孔、缩颈事、断桩等事故,这些都可能影响整个工程的质量和进度,甚至造成巨大的经济损失和不良的社会影响。常见的较有危害性的质量事故有孔位偏斜、坍孔、孔底沉渣超标、钢筋笼上浮、桩身夹泥断桩。为避免事故的发生,在施工过程中,必须做到关键工序严格控制,规范操作。
  孔过程中常见质量事故分析及处理措施
  1、孔位偏斜
  (1)在钻进过程中钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷、位移。施工前首先进行场地平整和压实,安装钻机时要使转盘、底座水平,起重滑轮边缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条竖直线上,钻进过程中要随时复核,有偏差及时调整。
  (2)钻杆弯曲、接头不正或间隙太大发生孔位偏移。钻杆安装时应发现钻杆弯曲,要用千斤顶及时调整;接头逐个检查,及时调整维修。
  (3)钻孔中遇到较大的孤石或探头石。用冲孔机,低速将石头打碎;有倾斜基岩时,用混凝土填平,待混凝土凝固后再钻。
  (4)在有倾斜的软硬地层交界处、岩面倾斜处钻进。应控制钻杆控制进尺,低速钻进,或回填片石、卵石冲平后再钻进。
  2、坍孔
  坍孔主要出现在钻孔、下放钢筋笼和灌注混凝土三道工序当中。
  2.1、钻进过程中的坍孔
  在粉性、砂性土等松散地基中进行钻孔时,很容易发生坍孔。钻进过程中的坍孔主要表现为在施工过程中出现孔内水位骤然降落,孔口冒出细密的水泡,出渣量显著增加而不见进尺,钻机负荷显著增加,甚至钻头运转不起来。
  (1)护筒埋深太浅,周围回填的粘土夯实不够,下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水侵湿泡软。护筒一般挖土1~2米后埋设。护筒采用比設计桩径大20-30CM的钢护筒(这是介绍钢护筒)。护筒为钢护筒,壁厚10mm,护筒定位时,先以桩位中心为圆心,根据护筒半径在土上定出护筒位置,护筒就位后,施加压力将护筒埋入约50cm。如下压困难,可先将孔位处的土体挖出一部分,然后安放护筒埋入地下。在埋入过程中应检查护筒是否垂直,若发现偏斜,应及时纠正。陆上护筒埋放就位后,将护筒外侧用粘土回填压实,以防止护筒四周出现漏水现象,回填厚度约40-45cm,顶端高度高出(水面)地面0.3-0.5m 。
  (2)钻机直接接触在护筒上,由于振动使孔口坍塌,扩展成较大坍孔。开钻前及施工过程中,时刻检查钢丝绳中心与护筒中心在一条直线上。
  (3)护筒变形或形状不合适。开孔前不合格的护筒不得使用。
  (4)由于出渣后未及时补充泥浆(水)。指派专人补浆,保证孔内必要的水头高度。
  (5)地下水位有较高的承压力,孔内出现承压水。当下层的承压地下水的水头比上层的地下水位高时,必须维持孔内足够的泥浆压力。
  (6)钻机通过砂砾等透水层,孔内水流失(跑水)等造成孔内水头高度不够,无足够的水头压力。选用相对密度较大、黏度、胶体率的泥浆或高质量泥浆,冲击成孔时投入黏土,掺片、卵石,低冲程锤击,使黏土、片石挤入孔壁起护壁作用。
  (7)泥浆的稠度不够或其他指标不符合要求,使孔壁未形成坚实的泥皮。造孔泥浆应选用优质粘土,有条件时,可选用膨润土造浆,成孔时泥浆的相对密度以1.1~1.25左右为宜。施工时不间断地检测泥浆的比重,同时要根据不同土质调整泥浆相对密度。
  (8)在松软土层中成孔速度太快,在孔壁中来不及形成泥膜。
  (9)冲击锥倾倒,撞击孔壁,或爆破处理孔内孤石、探头石,炸药过量,造成过大振动。
  (10)向孔内补水时,操作不当,供水管直接冲刷孔壁、清孔时间过久或停顿时间过长。
  一般发生孔口坍塌时,可立即拆除护筒并回填钻进,重新埋设护筒载钻;如发生孔内坍塌,判明位置,回填砂和粘制土混合物到坍孔处1~2m,如坍孔严重时,应全部回填,待回填沉积物密实后再行钻进
  2.2、钢筋笼下方过程中的坍孔
  吊入钢筋笼骨架时碰撞孔壁。钢筋笼下放时用力过猛或钢筋骨架的垂直度不好或产生弯曲所致。所以,在沉放钢筋骨架时应特别慎重,钢筋笼下放速度应缓慢,上下两节焊接应处在同一轴线位置,并随时观察孔内水位情况。一旦出现孔壁坍塌,孔内水位就会发生变化,此时应提出钢筋笼,回填片石黏土至坍孔上1m处重新钻进。
  2.3、混凝土灌注过程中的坍孔
  在混凝土灌注过程中如果发现护筒内的泥浆水位突然上升并溢出护筒,随即下降并冒出气泡的现象,则估计是出现了坍孔,可用测探仪探头探测,如果探头测得的表面深度达不到原来的深度,则可断定是发生坍孔。坍孔原因可能是护筒底部周围出现漏水,孔内水位下降或是河流中水位上涨时,孔内水位差减小,不能保持原有静水压力,以及护筒周围堆放重物或机械振动等。一旦发生坍孔,应立即查明原因,采取相应的措施,如保持或加大水头,移开重物、排除振动等,然后用吸泥机吸出孔中坍落的泥土,如果坍孔停止,就可继续灌注混凝土,如果继续坍孔,且坍孔部位较深时,应将导管拔出,将混凝土钻开抓出,同时钢筋笼吊出,再用粘土掺砂砾回填。待回填土沉实稳定后,重新钻孔、下钢筋笼,再灌注混凝土。
  3、孔底沉渣超标
  清孔是灌注桩施工中保证成桩质量的重要环节,通过清孔应尽可能的使桩孔中的沉渣全部清除,使混凝土与岩基结合完好,提高桩基的承载力。施工中发生桩底沉渣的主要原因及处理的措施如下:
  (1)桩底的沉渣过多主要由于施工中违犯操作规定,清孔不干净或未进行二次清孔造成的;施工中应保证灌注桩成孔后,钻头提高孔底10-20cm,保持慢速空转,维持循环清孔时间不少于30分钟,然后将锤式抓斗慢慢放入孔底,抓出孔底的沉渣。
  (2)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,影响桩与地基的结合。工程中需采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度,钻孔中泥浆比重:砂黏土不大于1.3,大漂石、卵石层不大于1.4,岩石不大于1.2;泥浆粘度一般地层为16~22s,松散易坍地层为19~28s。不能用清水进行置换。
  (3)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;因此,钢筋笼吊放时,要使钢筋笼的中心与桩中心保持一致,避免碰撞孔壁。在钢筋笼的加工工艺上,可选用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,使用方法是用空气升液排渣法或空吸泵反循环法。这种方法是用已有的空吸泵、空压机,在导管上备有承接管,它无需特殊设备,在任何施工方法中均可采用。
  (4)清孔后,待灌时间过长,致使泥浆沉积。开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离宜为30-40mm,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,达到清除孔底沉渣的目的。
  4、钢筋笼上浮
  (1)当灌注的混凝土高度接近钢筋笼底部时灌注速度过快,混凝土将钢筋笼托起;或提升导管速度过快,带动混凝土上升,导致钢筋笼上浮。在灌注混凝土接近钢筋笼时,要适当放慢混凝土的灌注速度,待导管底口提高至钢筋笼内至少2m以上时可恢复正常的灌注速度;钢筋笼上端焊固在护筒上,可承受部分顶拖力;在孔底设置直径不小于主筋的1~2道加强环形筋,并以一定数量的牵引筋牢固焊接于钢筋笼底部。
  (2)在提升导管时,导管挂在钢筋笼上,钢筋笼随同导管一同上升。安装导管时应使导管中心与钻孔中心尽量重合,导管接头处应做好防挂措施,以防止提升导管时挂住钢筋笼,造成钢筋笼上浮。
  当遇到钢筋笼上浮,应当立即停止灌注。对悬吊筋进行补焊,必要时,增加钢管以作支撑。当钢筋笼上浮小于1倍桩径时,对钢筋笼进行加固后可继续进行灌注。钢筋笼上浮后,导管内停止注入混凝土,采用上下抖动导管的方式是孔内已灌混凝土密实,借助孔内混凝土下沉时和钢筋笼之间的摩擦力使钢筋笼自然下沉。
  5、桩身夹泥断桩
  混凝土灌注过程中,由于導管拔托,泥浆进入导管内,致使孔内泥浆突然迅速下降;导管接头处密封不好,致使泥浆进入导管,若继续灌注混凝土,则会在混凝土中出现泥浆夹层。
  (1)导管接口渗漏,致使泥浆进入导管内。在导管使用前应对导管进行气密性试验,每节导管组装编号。
  (2)混凝土坍落度小,离析或石料颗粒过大,导管直径较小(直径小于25cm的导管),在混凝土灌注过程中堵塞导管,在混凝土初凝前未能疏通好,不得不提起导管,形成断桩。施工中严格控制混凝土的坍落度,确保灌注混凝土的质量,灌注导管应根据桩径及石子的最大粒径确定,尽量采用大直径导管。
  (3)初灌砼量不够,造成初灌后埋管深度太小或首批混凝土不能埋住导管。 导管底口据孔底距离一般40~50cm,混凝土埋深导管2~4m,灌注前应准确计算封底混凝土方量,确保导管混凝土埋深。
  (4)混凝土在灌注过程中,因量算错误或盲目拔管致使导管拔出混凝土面,或使导管口处于泥浆层或泥浆与混凝土的混合层中,形成断桩。在拔管时要通过测量混凝土的灌注深度及已拆下的导管的长度,认真计算提拔导管的长度,严禁不经过测量计算盲目拔管。
  (5)砼初凝和终凝时间太短,或灌注时间太长,使砼上部结块,造成桩身砼夹渣。混凝土灌注时间过长时,可在混凝土中加入缓凝剂,延长混凝土初凝时间。
  (6)清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多,砼灌注过程中砂粒回沉在砼面上,形成沉积砂层,阻碍砼的正常上升,当砼冲破沉积砂层时,部分砂粒及浮渣被包入砼内。严重时可能造成堵管事故,导致砼灌注中断。混凝土在灌注前严格控制泥浆指标,泥浆含砂率不大于不大于4%。
  (7)因为钢筋笼卡住导管,或导管埋置深度过深、其他意外原因(机械故障、停电、坍孔、材料不足等)浇筑中断,在混凝土初凝前无法提起导管或将导管拔断,造成断桩。施工前应仔细检查各个环节,防止意外事件发生。
  对于断桩夹泥,应及时的联系设计单位以制定合理的处理方案。一般采用钻孔至夹泥层,用高压水进行冲洗清理,后进行高压注浆处理。当夹泥严重时,可用冲击钻冲至夹泥层,进行人工清理,后进行接桩。
  6 结束
  钻孔灌注桩质量应引起足够的重视,任何桩基问题都可能造成重大的工程事故,施工前应做好开工的准备工作,施工中严格按照规范程序施工。牢牢把好钻孔、清孔和砼灌注等关键工序的质量关,是防止质量事故发生的行之有效的措施
  参考文献:桥梁工程施工质量通病及防治 中国建材工业出版社,2009.7
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