钻孔灌注桩施工中常见的问题分析和采取的措施

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  摘要:钻孔灌注桩是桥梁施工中经常采取的施工方式,在工程中得到广泛的应用,既有着成功的经验,也不乏众多的教训,现根据钻孔桩在施工中的常见问题进行分析,并提出预防措施。
  关键词:钻孔;施工;问题;采取预防措施。
  中图分类号:P634.2
  一、导管堵塞
  1、砼和易性对导管灌注砼的影响及预防
  砼和易性包括流动性、粘聚性、保水性三个方面。和易性差的砼表现为:拌和物松散、不易粘结、流动性差,拌合物成团、不易灌注,拌和物在出料运输中分层离析泌水,最终造成导管堵塞。造成上述现象的主要原因是:
  ⑴水灰比选配不当。选用水泥标号过高,则水泥用量减少,拌和物松散。水灰比过大,会造成粘聚性和保水性不良;水灰比过小,会使拌和物流动性过低影响砼灌注;
  ⑵拌制砼时坍落度太小,或搅拌时间过短,拌合不均匀,流动性差;
  ⑶砼运输距离过长或道路不平,引起砼离析和泌水。
  针对上述情况,应采取以下不同措施来改善砼的和易性:
  ⑴合理选用水泥标号,确定最佳水灰比。水泥宜选用425#或525#普硅,水灰比宜性控制在0.45~0.55范围内;
  ⑵坍落度宜控制在18~22cm范围内,必要时可加入减水剂,以提高砼流动性。另外严格控制搅拌时间,每盘砼自装料到出料时间≥60s保证拌合均匀;
  ⑶合理安排搅拌站,尽量缩短运距,并在现场做好砼硬化便道。
  2、骨料粒径和级配对导管灌注砼影响及预防:
  ⑴粗骨粒径太大或细骨料粒径太小,砼灌注时导管内部易聚成团,互相卡死,造成堵塞。骨料级配不合理,不仅增大了水泥用量,且拌合物中各种颗粒在重力作用下分层离析,极易造成导管堵塞事故;
  ⑵为预防导管堵塞,粗骨料径不得超过钢筋距离的1/3,也不得超过导管内径的确1/8,最大粒径宜控制在40mm。细骨料宜选用细度模数在2.3~3.0之间的中粒砂。宜采用选连续级配加单粒级配的方法来改善骨料的级配。
  3、泥浆比重对导管灌注砼的影响及预防:
  ⑴导管灌注砼工作原理是靠砼柱的压力来顶升导管外砼柱和泥浆的压力,其力学原理可用下式表注:
  h1·rc>hw·rw+h2·rc
  式中:h1—导管内砼面到导管底高度;
  h2—导管埋深;
  hw—导管外泥浆高度;
  rc—砼比重;
  rw—泥浆比重。
  在成孔过程中一般为稳定孔壁,多采用高比重(>1.30)、高粘度(>20s)的泥浆,且多选用原土造浆,而造成附着在孔壁上的泥皮较厚。随着砼的不断灌注,不断挤出孔壁泥皮,出现孔内泥浆比重(rw)增大,造成堵管;
  ⑵在砼灌注前,一定要保证二次清孔质量,用新的较稀的泥浆置换孔内浓泥浆,使之比重≤1.25,粘度20s,确保导管管灌注砼的顺利进行。
  二、钢筋笼上浮一浮笼
  1、浮笼原因分析
  在灌注砼前,钢筋笼自重与悬吊力形成平衡状态,在砼灌注过程中,钢筋笼受到来自砼向上的涌动,若砼涌动力超过了钢筋管堵置深度及钢筋笼的构造有关。
  2、防止浮笼措施
  ⑴在钢筋笼上加压重物,并在上端加焊4根φ20钢筋固定在钢护筒顶部施工平台上;
  ⑵用细钢筋在钢筋笼底部附近时,小步提升导管以保持较小的埋管深度(≥1.5m),并稍稍减缓砼的灌注。
  三、短桩与超灌柱
  规范要求当凿除桩顶浮浆层后,应保持设计的桩顶标高及桩砼质量。在基坑开挖至设计标高处时常出现桩顶标高不足引起短桩,需进行桩身接长处理,或满坑出露的桩头犹如桩林即超灌桩,需凿除多余部分砼,造成大量劳力和材料浪费。
  1、浮浆层的形成机理
  水下灌注砼时,首批砼冲出导管向孔底扩散,与孔内泥浆相互掺合形成一定厚度的浮浆稀释层,其后灌入的砼在已灌入的砼内部流动,首灌的砼始终处于最上层,最终在桩顶凝固成浮浆、泥渣等混杂层。混杂层及其下的低劣砼层强度低,应予以凿除。钻孔中冲洗得越干净,则浮浆层超薄。施工中只要保持一定的超灌量,即能保证设计标高位置处桩身砼质量。
  2、短桩与超灌桩的成因
  ⑴灌注砼过程中对砼上升面测量不准,导致桩头高低不平;
  ⑵清孔不彻底,桩底沉淤较多,砼初灌量不足或者导管埋置深度不够,孔底沉碴和泥浆不能排出至桩顶,形成桩头浮浆层不厚;
  ⑶受地层条件、施工机具、成孔工艺和清孔效果等因素限制,浮浆层的厚薄是不一样的,施工中机械地引用规范设计砼超灌量,易出现短桩或超灌桩。
  3、预防短桩和超灌桩措施
  为保证桩身砼质量、克服短桩和超灌现象,施工中应测准砼上升面标高,严格成孔工艺,清孔彻底,采用正确的水下砼灌注工艺,使钻渣、泥皮被顶起至桩顶,砼超灌高度取50~60cm比较合理;而对反循环钻进孔桩,砼超灌高度应有所减少,可取40~50cm。
  四、断桩
  1、发生断桩事故的成因分析
  ⑴清孔不彻底、桩底沉淤较多,砼初灌量不足或导管埋深不够,孔底沉渣和泥浆不能排出至桩顶,引起桩身夹泥甚至断桩;
  ⑵砼灌注过程中导管提升過快、过高,提出砼表面,使泥浆侵入砼内导致断桩;
  ⑶砼灌注过程中出现坍孔,导致断桩。
  2、预防断桩应采用的措施
  ⑴首批砼灌注数量要确保导管埋置深度≥1.0m,然后不间断地灌注,随时测量,始终保持导管埋深在1.5~2.5m;
  ⑵地质条件较差的为防孔壁坍塌,可采用原浆清孔。清孔彻底经检查合格后立即进行砼灌注,防止耽误时间过长引起坍孔。
  五、坍孔
  1、坍孔原因
  坍孔一般是因钢护筒未按规定埋设、泥浆浓度不够、护壁效果不佳、孔口周围排水不良或下钢筋笼及升降机具时碰撞孔壁等因素造成的。
  2、坍孔的预防与处理
  ⑴泥浆的作用是护壁、润滑次却钻头和排碴,因此泥浆的比重、粘度应根据地层情况、钻机大小、钻孔直径等因素确定。一般粘性土中比重取1.3左右,砂卵石中取1.4~1.5。泥浆粘度可参考表1。
  ⑵严格按规定埋设钢护筒,保证孔口排水良好,下设钢筋笼及升降机具要防止偏斜;
  ⑶发生坍孔时,要仔细分析原因,坍孔不严重的可回填粘土或片石重新钻进;特别严重的,应下设钢护筒至坍孔处1m以下再进行钻进。
  六、质量检验控制标准
  结束语
  ⑴泥浆护壁钻孔灌注桩施工中还常遇到卡钻、偏位、溶洞等问题。总之,只要加强施工现场管理、操作规范,各种问题都是能避免的。
  ⑵规范是指导设计施工依据,应源于实践并受实践检验。一旦施工机具更新、工艺技术提高,就不能生搬硬套规范,而应适时调整各类参数。
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