浅谈钻孔灌注桩施工中常见的质量事故及预防措施

2012-09-06 00:54施华
城市建设理论研究 2012年22期
关键词:钻头灌注桩泥浆

施华

摘要:本文主要分析了我国南方地区桥梁钻孔灌注桩施工中存在的一些质量问题,并提出相应的预防措施。

关键词:钻孔灌注桩、质量控制

中图分类号:O213.1文献标识码:A 文章编号:

在桥梁工程的施工过程中,经常会遇到钻孔桩坍孔、钻孔倾斜、扩孔、缩孔、卡钻、掉钻、钢筋笼上浮、断桩等质量事故。因此需要对此进行合适的处理,才能保证钻孔灌注桩的工程质量,本文仅就上述相关质量控制进行分析,并针对相应的情况提出相应的质量控制措施。

一、钻孔灌注桩坍孔、扩孔、缩孔、钻孔倾斜现象的质量控制

坍孔的迹象表现为钻孔灌注桩钻进过程中如排出的泥浆中不断冒出气泡,或孔内泥浆突然漏失。孔桩坍孔主要原因是由于①泥浆比重不够及其它性能指标不符合要求,使孔壁未形成坚实的泥皮;②护筒埋置太浅,下端孔口漏水;③由于掏渣后未及时补充水或泥浆,或钻孔通过砂砾等强透水层,孔内水流失造成孔内水头高度不够;松散砂层中进尺太快。预防和处理措施有:①在松散砂层中钻进时要严格控制进尺,投入粘土膏,卵石等挤入孔壁起护壁作用;②发生孔口坍塌时,拔出护筒用粘土回填重新埋设再钻;③发生孔内坍塌,判明其位置,用片石和粘土回填到坍孔处以上1—2米,待沉积物密实后再钻;清孔时指定专人补水,吊放钢筋笼时应对准钻孔中心竖直插入。

如果钻孔桩土质为粉质粘土,在钻孔灌注桩的成孔过程中,经常发生扩径现象,尤其是在粗砾砂层处,引起钻孔灌注桩的充盈系数过大,从而造成成本增加,甚至引起塌孔。局部扩孔不影响钻进至设计标高可不处理,若扩孔后继续坍塌,按坍孔处理。如我工作经历过的广深沿江高速公路西北沙2#高架桥灌注桩数量224根桩,设计桩径1800㎜,桩长28~39m,终孔要求进入中风化岩6 m。根据工程地质勘察报告表明,每根灌注桩成孔必须穿过四种土层,第一层为回填砂性粘土,土层厚12m,第二层为灰色淤泥质粘土,土层厚2~4m,第三层为黄褐色粗砾砂,土层厚6~7m,第四层为黄褐色强风化岩,土层厚10~15m。第一批24根桩检,检测桩孔均有扩径现象,尤其在粗砾砂层,扩径现象最显著,孔径最大达2132mm,充盈系数在1.3左右。出现上述情况的主要原因是粗砾砂层处人工造浆护壁困难,钻进速度过快。后期我们合理调整钻进参数,并把排出泥浆的密度控制在1.3以上,以稳孔护壁。改进后桩孔的充盈系数降到1.2以下,扩径现象得到有效控制。

缩孔主要是由于钻锥严重磨耗或软塑土遇水膨胀等因素产生的,控制措施主要是及时焊补钻锥,上下反复扫孔以扩大孔径。

钻孔过程中还极易出现钻孔倾斜现象,主要原因是①钻孔中遇到较大的孤石;②在有倾斜度的软硬地层交界处钻头受力不均;③扩孔较大处,钻头摆动偏向一方;④钻机底座不水平,钻杆弯曲。预防的主要措施有①遇孤石或倾斜的软硬地层钻进时,低速钻进,控制进尺;②经常检查钻机底水平,钻杆接头,逐个检查及时调正。

二、钻孔灌注桩卡钻、掉钻原因分析及措施

钻孔过程中,由于各种原因造成的钻具陷在孔内不能自由活动的现象,称为卡钻。卡钻、掉钻是在钻孔灌注桩钻进过程中较常见现象,不仅影响工程的施工进度,更重要的是影响灌注桩的质量。引起卡钻、掉钻的主要原因有:在钻孔过程中钻头磨损过多,特别是在粗砾砂和强风岩层其磨损最大,补焊后下钻太猛,使钻头卡在孔内;更换新的钻头;钻孔内出现十字槽、探头石、缩孔;冲程过长和深护筒底口变形。

防止卡钻、掉钻的主要措施有:应经常检查钻头,当因磨耗使其直径减少约2㎝时即需补焊,钻头直径应保证成孔孔径略大于设计孔径;新钻头初用时,宜先以小冲程钻进一段时间后,再转入正常钻进;深护筒底部外侧设刃脚。发生卡钻后不可盲动,应先查明原因制定相应的处理措施,以免造成钻机大绳拔断而引起掉钻,或越处理卡得越紧的情况,可采用穿滑车组、吊机、必要时配千斤顶和钻机相互配合强行将钻头提出。如强提无效,可采用上部开挖后再行提出,上部开挖一定要注意土方尽量避免落入孔中。

三、孔桩混凝土灌注过程中钢筋笼上浮的原因及预防措施

常见的钢筋笼上浮事故是由于导管在混凝土中埋入过深而引起的,混凝土从深埋在混凝土里的导管下口流出时,推动导管外上部混凝土整体上升。此刻已插入混凝土内的钢筋笼主筋、箍筋与混凝土处于半粘着状态,这部分混凝土由于坍落度的损失,与钢筋笼的粘着力较大,粘着力与混凝土整体上升而产生的顶托力之和大于钢筋笼的自重,推动钢筋笼跟着混凝土一起上浮。这时,应立即停止浇筑混凝土,检查导管的埋深,一般情况下埋深超过12 m时,立即拆除一至两节导管,把导管的埋深控制在2.0~6.0m以内,改善混凝土的和易性,适当提高其坍落度,再重新浇筑。

四、钻孔灌注桩水下混凝土配合比等质量控制

由于钻孔灌注桩是在水下特殊条件下施工,并在特殊环境中凝结硬化,为了保证混凝土有足够的强度和良好性能,因此混凝土的配合比控制有其特殊的要求。除了要保证原材料的质量外,还要满足强度、和易性、保水性及粘聚性的要求,使混凝土在输送过程中不凝结、离析,防止堵管、埋管等事故的发生。同时应注意控制好①粘聚性为了使水下混凝土质量均匀,并经受一定距离下落后不产生或少生产离析现象,因此混凝土拌和物必须具有优质的粘聚性能。②流动性水下混凝土是在不使用振动器的情况下施工的,混凝土的整平、密实均由混凝土本身重量自动流平来完成。因此,混凝土必须具有一定的流动性,才能达到混凝土良好的施工和易性能,使混凝土的质量有所保证。

五、灌注后桩检断桩原因及控制措施

水下混凝土的灌注过程中是确保成桩质量的关键,首先导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验,水密试验的水压不得小于孔内水深1.3倍压力,也不得小于导管和焊缝能承受灌注时最大压力的1.3倍。开灌前要做二次清孔,检查沉渣厚度和泥浆各项指标,对没达到各项指标要求的,继续清孔,直到满足要求为止。各项指标符合要求后立即灌注水下砼。水下混凝土浇筑过程中常由于导管埋入深度控制不当、孔深压力差大、新灌混凝土冲翻孔内混凝土顶面及混凝土灌注过程中导管拔管过快都易造成桩身断桩事故。因而要适当加大导管的埋置深度,将其控制在规定的范围内,这样不仅能有效避免因导管埋入太浅或者导管拔漏而造成的断桩事故,而且使导管下口有足够的超压力,可以促使混凝土顶托孔内泥浆上升,防止桩身夹泥等局部缺陷的发生。但导管也不能埋置太深,否则会引起钢筋笼上浮,还会因混凝土顶升阻力太大产生局部涡流,而造成桩身夹泥,或因混凝土出管上泛阻力太大,上部混凝土长时间不动,坍落度损失而造成灌注不畅或其它质量问题。因此,导管底距孔底为0.3~0.5m为宜,首批砼灌注量保证埋管深度大于1.0m;灌注过程中,及时提升导管和拆卸导管,确保破桩头长度导管埋入混凝土面的深度以2~6m为宜,在灌注过程中,导管应不断小幅度转动且灌注约6m左右时拆除一节导管,使孔桩质量满足要求。

参考文献:

1、公路工程质量检验评定标准(土建工程)

2、公路工程技术标准(JTGB01—2003)

3、公路桥涵设计通用规范(JTG/TF81—01—2004)

4、公路钢筋混凝土及预应力混凝土桥涵设计规范(JTGD62—2004)

5、桥梁施工规范(JGJ94-94)

6、公路工程桩基动测技术规程(JIG/IF81—01—2004)

注:文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。

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