钻孔灌注桩在施工中常见问题和防治措施

2023-02-09

钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简单等特点仍将广泛地应用于公路桥梁及其他工程领域。本文根据笔者多年参与公路桥梁施工的建设实践, 分析钻孔灌注桩施工过程中常见问题并就如何做好钻孔灌注桩施工质量控制总结以下几点方法。

1 钻孔灌注桩施工过程中常见问题分析及防治措施

桥梁的桩基础根据施工方法的异同可分为:沉入桩、钻孔桩、挖孔桩等几种, 而钻孔灌注桩则是桥梁桩基础中比较常见的一种施工方法。但钻孔桩在施工过程中受到的因素比较多, 容易产生塌孔、缩径、桩位偏移、断桩等施工通病。因此, 我们逐一针对钻孔灌注桩施工过程中常遇的一些问题进行分析, 并总结出了一些规律和防治措施, 为今后的工程施工起到一些借鉴意义。

1.1 塌孔问题

1.1.1 原因分析

塌孔是钻孔灌注桩施工中经常遇到的问题。由于施工位置受到水文地质、地表河流及交通道路的影响, 或是泥浆性能指标不符合规范和施工要求, 不能使孔壁形成良好泥皮, 护壁效果差;护筒埋置深度不足, 护筒下端漏水, 使护筒下沉, 并引起孔口坍塌, 严重时引起孔口地面下沉, 形成大面积坍孔。

1.1.2 防治措施

结合以上的原因分析, 我们应该配制符合规范和施工要求的高性能泥浆, 使之起到良好的护壁能力;按规范要求埋置护筒, 将护筒四周与原状土之间夯实, 必要时可将护筒与钻机相连接;清孔后及时补充泥浆或清水, 保证孔内水头高度, 并及时进行灌注成孔;而遇到软弱地层或较细砂层时, 必须慢速钻进, 以便形成良好护壁;钢筋笼吊放过程中, 要求对准孔位中心, 垂直下放。

1.2 泥皮问题

1.2.1 原因分析

钻孔灌注施工过程中多以泥浆来防护桩孔周壁, 桩浇注是通过导管灌入混凝土, 置换出桩孔内泥浆。因而, 桩身混凝土与土层之间还夹有泥浆形成的泥皮, 影响桩侧摩阻力的发挥。

1.2.2 防治措施

我们必须在施工前做好施工准备, 施工中加快施工速度, 尽量缩短成孔时间, 保证泥浆的质量, 对不能自行造浆或造浆质量较差的土层可采用高塑性黏土或澎润土进行人工造浆, 成孔至设计标高后要进行扫孔以彻底消除泥皮问题。

1.3 钻孔倾斜

1.3.1 原因分析

由于钻机底座安置水平度较差或钻进过程中地面不均匀沉降, 使钻机倾斜;钻进过程中遇到较大的孤石, 钻杆偏向一边;软弱和坚硬地层交界有一定倾斜度或岩面倾斜, 钻头受力不均;钻杆的刚度较小, 钻杆连接后不同轴。

1.3.2 防治措施

对于钻机底座安置水平度较差或钻进过程中地面不均匀沉降, 严格按规范校正钻机底座的水平度, 使底座和转盘处于水平位置;并加大钻机与地面接触面积, 保证钻机的稳定性;钻进过程中遇到孤石时, 若是采用冲击钻成孔, 应回填片石或卵石冲平后再钻进;若是回旋钻成孔, 则在孤石处吊住钻头反复扫孔, 使孔位垂直;若是孤石较大, 可采用冲击钻成孔。在软弱和坚硬地层交界有一定倾斜度时, 应低速钻进;或者回填片石, 采用冲击钻成孔。所以防止孔斜的措施主要是通过加强施工现场的管理来保证, 开钻前一定要支稳、调平钻机, 并保证立轴的垂直度, 钻进过程中要随时观察、判断, 不断校核钻杆垂直度, 发生偏斜及时调整。

1.4 桩孔局部缩径

1.4.1 原因分析

泥浆性能欠佳, 形成疏松、蜂窝状厚层泥皮;邻桩施工间距和施工时间间隔不当, 新孔孔壁软土流变;钻头直径磨损过大。

1.4.2 防治措施

在遇到上述的问题时, 我们采用优质泥浆, 控制泥浆比重和粘度, 降低失水量;当设计桩距<4D时, 应跳隔1~2根桩施工;或者新桩孔尽可能在邻桩成桩36h后开钻。

1.5 掉钻和卡钻

1.5.1 原因分析

在钻机钻进过程中, 当遇到坚硬地层时, 如果速度过快或进行加速时将会使钻杆折断;或是由于钻杆使用长久, 容易老化或受到损伤;亦或者是由于钻杆连接磨损及螺丝折断等一些因素产生。还有一种情况是钻孔经过地层中岩层分界面时, 未及时根据地层情况调整钻头的行程, 也会容易形成卡钻, 或是孔口坍塌将钻头埋住。

1.5.2 防治措施

在遇到上述的坚硬地层时, 适当放慢速度, 低速高档钻进;检查钻杆, 若发现受损的钻杆, 立即停止使用, 同时详细检查钻杆的连接部位, 若是螺丝尽量使用质量有保障的合格产品;发生卡钻时, 不能急于强提钻头, 要轻提, 若轻提不动, 可用水冲以及采用加压水冲蚀;若钻头吊入孔内, 利用钢丝绳挂两个吊钩, 下放到钻头圆环处, 用钓钩钩住圆环进行起吊, 同时孔内泥浆循环不能停止。

1.6 卡管

1.6.1 原因分析

主要是由于混凝土质量差 (碎石过大、离析、搅拌时间不够、坍落度小) 以及导管漏气、漏水;还有一种原因是埋管深, 浇筑时间长, 上层混凝土凝结。

1.6.2 防治措施

在灌注混凝土之前, 按施工规范的要求做导管水密性试验, 满足要求后方可接管安置于桩孔内。若砂球过大产生卡管时, 应及时地将导管拨出, 重新下球;在保证埋管深度的前提下, 利用钻机提管, 放下刹车平, 或用振捣器振动导管, 辅以长钢筋通入导管内, 在混凝土初凝时间内拆管, 重新下球将导管插入到原来灌入的混凝土中一定深度, 继续灌注;在灌注混凝土之前, 按施工规范的要求做导管水密性试验, 若是导管漏水而使混凝土稀浆堵管, 应当转动导管压着漏水一面, 将管内水排除, 倒入砂浆, 然后按第二种方法处理;若漏水管离井口不远, 则应当保证管内混凝土不下到井口以下, 以免再次漏水;拨出导管, 用冲击钻原位钻孔。若混凝土面水头在4m以内, 可用圆形钢护筒下沉 (也可周围打降水井) , 清除桩头后直接浇筑。

1.7 导管进水

1.7.1 原因分析

灌注混凝土时, 导管破裂, 致使管内混凝土不能上到水面以上导管内进水。混凝土一进料, 孔内泥浆水就上冒。经分析原因有:导管使用久, 焊缝破裂。

1.7.2 防治措施

在灌注混凝土之前, 应检查各节导管接缝和焊接情况, 对于导管使用较久者要特别检查, 发现存在问题时要及时更换和修复, 并按施工规范的要求做导管水密性试验, 满足要求后方可接管安置于桩孔内。

1.8 灌注混凝土过程中钢筋笼上浮

1.8.1 原因分析

主要由于灌注速度快, 混凝土埋管在2.5m以上, 钢筋笼脚埋入混凝土也在2.5m以上且导管口在钢筋笼脚以下;未设水管压钢筋笼;导管法盘挂钢筋笼;混凝土凝结快, 和易性差等因素导致。

1.8.2 防治措施

一经发现, 停止进料, 测量埋管深度和钢筋笼脚埋置深度, 焊好压钢筋笼的钢管静置10~15分钟并将水面以上灌注斗和管内混凝土清除, 慢提 (边转动) 将埋管深度减到1.5m, 可恢复灌注, 对于柱桩, 可用钢筋笼主筋相同的钢筋先在纵桥向靠箍筋打入到底, 摩擦桩一般问题不大, 不用再加桩。

1.9 断桩

由于施工原因造成的断桩主要处理方法有以下几点。

(1) 原位复桩:对在施工过程中及时发现和超声波检测出的断桩, 采用彻底清理后, 在原位重新浇筑一根新桩, 做到较为彻底处理。此种方法效果好、难度大、周期长、费用高, 可根据工程的重要性、地质条件、缺陷数量等因素选择采用。

(2) 接桩:确定接桩方案, 首先对桩进行声测, 确定好混凝土的部位。其次, 根据设计提供的地质资料确定井点, 降水一开挖一20#素混凝土进行护壁, 护壁内用钢筋箍圈进行加固。第三, 挖至合格数处利用人工凿毛, 按挖孔法混凝土施工方法进行混凝土的浇注。

(3) 补桩法:桩基承台 (梁) 施工前补桩, 如钻孔桩距过大, 不能承受上部荷载时, 可在桩与桩之间补桩。

(4) 钻孔补强法:此法适应条件是桩身混凝土严重蜂窝、离析、松散、强度不够及桩长不足, 桩底沉渣过厚等事故, 常用高压注浆法来处理。

2 结语

以上是钻孔灌注桩施工中常遇到的问题及相应防治措施, 而在工程实际操作过程中, 遇到的钻孔灌注桩质量问题还有许多。由于钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的, 其施工过程无法观察, 是一种工序繁琐、隐蔽性强的成桩工艺, 成桩后也不能进行开挖验收, 倘若施工中的任何一个环节出现问题, 都将直接影响整个工程的质量和进度, 甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。

因此, 我们应当可根据工程实施的实际情况, 以安全、经济、保质的原则灵活采用, 但关键还是事前预防, 而补救措施必定只是一种不得已而为之的办法。总之, 我们要求各施工班组精心组织、科学管理、分工明确、统一指挥、密切配合, 做到快速、连续施工, 防止发生质量事故。确保整体工程施工质量达到优良。

摘要：在我国, 钻孔灌注桩在公路桥梁建设中被广泛采用。但人们往往只注重其适应性强、操作简单的优点, 而忽视了在工程施工过程中容易出现的一些质量问题。本文结合笔者多年施工实践的经验, 对常见的质量事故进行原因分析, 并提出防治的措施及处理的方法。

关键词：钻孔灌注桩,塌孔,钻孔,断桩,质量