钻孔灌注桩施工常见事故预防措施

适配人群桩基施工员,岩土质检员,现场监理工程师使用场景桥梁桩基施工,房屋地基处理,水工建筑成桩
制定目的钻孔灌注桩越做越大,施工容易出问题。单柱单桩一出事就难补救,得提前盯紧。
适用范围所有打钻孔灌注桩的工人、技术员、班组长,现场所有桩位和设备。
职责分工工人管好自己手里的钻头和操作;技术员核对参数;班组长盯着每道工序不跑偏。
管理要求钻头用前要验规格;测孔深用钻杆不用测绳;场地要压平;软硬交界处慢点钻;清孔后马上灌砼。
监督与检查每根桩开工前技术员和工人一起签字确认;班组长全程盯;没签字就开钻,当天停工重学;记录漏一项扣工分。

钻孔灌注桩具有低噪音、小震动、无挤土,对周围环境及邻近建筑物影响小,能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力,适应各种地质条件和不同规模建筑物等优点,在桥梁、房屋、水工建筑物等工程中得到广泛应用,已成为一种重要的桩型。随着社会经济发展的需要,钻孔灌注桩的桩长和桩径不断加大,单桩承载力也越来越高,同时,也使单柱单桩的设计成为可能。对于长桩、大桩,其施工难度大,易发生质量事故。而单柱单桩的设计,对桩的质量要求高,发生质量事故后,加固处理难度大,且费用较高。因此,有必要对钻孔灌注桩的常见质量事故加以分析,找出质量事故发生的原因,研究相应对策,尽可能防止质量事故发生。

1、地质勘探方面存在的问题

地质勘探主要存在勘探孔间距太大、孔深太浅、土工试验数量不足、土工取样和土工试验不规范、桩周摩阻力和桩端阻力不准等问题。因此,在桩基础开始施工前,应针对这些问题对地质勘探资料进行认真审查。另外,对桩基础持力层厚度变化较大的场地,应适当加密地质勘探孔,必要时进行补充勘探,防止桩端落在较薄的持力层上而发生桩端冲切破坏。

2、孔径误差

孔径误差主要是由于工人疏忽用错其他规格的钻头,或因钻头陈旧,磨损后直径偏小所致。对于桩径800~1200mm的桩,钻头直径比设计桩径小30~50mm是合理的。每根桩开孔时,合同双方的技术人员应验证钻头规格,实行签证手续。

3、钻孔深度及孔口高程的误差

2.1、钻孔深度的误差

有些工程在场地回填平整前就进行工程地质勘探,地面高程较低,当工程地质勘探采用相对高程时,施工应把高程换算一致,避免出现钻孔深度的误差。另外,孔深测量应采用丈量钻杆的方法,取钻头的2/3长度处作为孔底终孔界面,不宜采用测绳测定孔深。钻孔的终孔标准应以桩端进入持力层深度为准,不宜以固定孔深的方式终孔。因此,钻孔到达桩端持力层后应及时取样鉴定,确定钻孔是否进入桩端持力层。

2.2、孔口高程的误差

孔口高程的误差主要有两方面,一是由于地质勘探完成后场地再次回填,计算孔口高程时疏忽引起的误差。二是由于施工场地在施工过程中废渣的堆积,地面不断升高,孔口高程发生变化造成的误差。其对策是认真校核原始水准点和各孔口的绝对高程,每根桩开孔前复测一次桩位孔口高程。

4、钻孔垂直度不符合规范要求

控制钻孔垂直度的主要技术措施为:

(1)压实、平整施工场地。

(2)安装钻机时应严格检查钻进的平整度和主动钻杆的垂直度,钻进过程应定时检查主动钻杆的垂直度,发现偏差应立即调整。

(3)在复杂地层钻进,必要时在钻杆上加设扶整器。

(4)定期检查钻头、钻杆、钻杆接头,发现问题及时维修或更换。

(5)在软硬土层交界面或倾斜岩面处钻进,应低速低钻压钻进。发现钻孔偏斜,应及时回填粘土,冲平后再低速低钻压钻进。

5、桩端持力层判别错误

持力层判别是钻孔桩成败的关键,现场施工必须给予足够的重视。对于非岩石类持力层,判断比较容易,可根据地质资料的深度,结合现场取样进行综合判定。

对于桩端持力层为强风化岩或中风化岩的桩,判定岩层界面难度较大,可采用以地质资料的深度为基础,结合钻机的受力、主动钻杆的抖动情况和孔口捞样进行综合判定,必要时进行原位取芯验证。

6孔底沉渣过厚或开灌前孔内泥浆含砂量过大

孔底沉渣过厚除清孔泥浆质量差,清孔无法达到设计要求外,还有测量方法不当造成误判。要准确测量孔底沉渣厚度,首先需准确测量桩的终孔深度,桩的终孔深度应采用丈量钻杆长度的方法测定,取孔内钻杆长度 钻头长度,钻头长度取至钻尖的2/3处。

在含粗砂、砾砂和卵石的地层钻孔,有条件时应优先采用泵吸反循环清孔。当采用正循环清孔时,前阶段应采用高粘度浓浆清孔,并加大泥浆泵的流量,使砂石粒能顺利地浮出孔口。孔底沉渣厚度符合设计要求后,应把孔内泥浆密度降至1.1~1.2g/cm3.清孔整个过程应专人负责孔口捞渣和测量孔底沉渣厚度,及时对孔内泥浆含砂率和孔底沉渣厚度的变化进行分析,若出现清孔前期孔口泥浆含砂量过低,捞不到粗砂粒,或后期把孔内泥浆密度降低后,孔底沉渣厚度增大较多。则说明前期清孔时泥浆的粘度和稠度偏小,砂粒悬浮在孔内泥浆里,没有真正达到清孔的目的,施工时应特别注意这种情况。

7水下砼灌注和桩身砼质量问题

7.1、初灌时埋管深度达不到规范值

规范规定,灌注导管底端至孔底的距离应为300~500mm,初灌时导管埋深应≥800mm.在计算砼的初灌量时,个别施工单位只计算了1.3m桩长所需的砼量,漏算导管内积存的砼量,初灌量不足造成埋管深度达不到规范值。另一方面,施工单位准备的导管长度规格太少,安装导管时配管困难,有时导管低至孔底的距离偏大,而导管安装人员没有及时把实际距离通知砼灌注班,形成初灌量不足导致埋管深度达不到规范值。

7.2、灌注砼时堵管

灌注砼时发生堵管主要由灌注导管破漏、灌注导管底距孔底深度太小、完成二次清孔后灌注砼的准备时间太长、隔水栓不规范、砼配制质量差、灌注过程灌注导管埋深过大等原因引起。

灌注导管在安装前应有专人负责检查,可采用肉眼观察和敲打听声相结合的方法进行检查,检查项目主要有灌注导管是否存在小孔洞和裂缝、灌注导管的接头是否密封、灌注导管的厚度是否合格。必要时采用试拼装压水的方法检查导管是否破漏。灌注导管底部至孔底的距离应为300~500mm,在灌浆设备的初灌量足够的条件下,应尽可能取大值。隔水栓应认真细致制作,其直径和园度应符合使用要求,其长度应≤200mm.

完成第二次清孔后,应立即开始灌注砼,若因故推迟灌注砼,应重新进行清孔。否则,可能造成孔内泥浆悬浮的砂粒下沉而使孔底沉渣过厚,并导致隔水栓无法排出导管外而发生堵管事故。

7.3、灌注砼过程钢筋笼上浮

引起灌注砼过程钢筋笼上浮的原因主要有如下三方面:

(1)砼初凝和终凝时间太短,使孔内砼过早结块,当砼面上升至钢筋笼底时,砼结块托起钢筋笼。

(2)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,形成较密实的砂层,并随孔内砼逐渐升高,当砂层上升至钢筋笼底部时便托起钢筋笼。

(3)砼灌注至钢筋笼底部时,灌注速度太快,造成钢筋笼上浮。

若发生钢筋笼上浮,应立即查明原因,采取相应措施,防止事故重复出现。

7.4、桩身砼夹渣或断桩

引起桩身砼夹泥或断桩的原因主要有如下四方面:

(1)初灌砼量不够,造成初灌后埋管深度太小或导管根本就没有入砼内。

(2)砼灌注过程拔管长度控制不准,导管拔出砼面。

(3)、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。

(4)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。

导管的埋管深度宜控制在2~6米之间,若灌注顺利,孔口泥浆返出正常,则可适当增大埋管深度,以提高灌注速度,缩短单桩的砼灌注时间。砼灌注过程拔管应有专人负责指挥,并分别采用理论灌入量计算孔内砼面和重锤实测孔内砼面,取两者的低值来控制拔管长度,确保导管的埋管深度≥2米。单桩砼灌注时间宜控制在1.5倍砼初凝时间内。

结语

引起钻孔灌注桩质量事故的原因较多,各个环节都可能会出现重大质量事故。因此,在桩基工程开工前应做好各项准备工作,认真审查地质勘探资料和设计文件,实行会审和技术交底制度,做好现场试桩工作。施工过程抓好泥浆和砼质量,详细做好各项施工记录,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。

钻孔灌注桩施工常见事故预防措施:钻孔灌注桩施工要点

适配人群桩基施工员,砼灌注工,现场技术负责人使用场景深桩施工,水下灌注,软硬土层交界
制定目的地下水位低、地质复杂,灌注容易出问题。断桩堵管夹泥蜂窝少灌,质量老不稳。
适用范围钻孔灌注桩施工人员、现场作业、水下砼灌注环节。
职责分工班组长盯工艺流程,工人按步骤操作,技术员查坍落度和初凝时间,质检员验桩身质量。
管理要求加缓凝剂让砼初凝超8小时,坍落度控制在180±20毫米,灌到桩顶5米时调到160~170毫米,牵动导管防堵管。
监督与检查工长每根桩查一次加水顺序和导管动作,监理抽查记录,没做到就停工重学,三次不到位换人干。

钻孔灌注桩适用于地下水位较低、地质复杂且常需护壁的情况,水下砼灌注是成桩的关键环节。目前,此工艺正日益完善,但往往由于工艺不当,断桩、堵管、夹泥、蜂窝、少灌等质量问题时有发生。因此,运用科学、实用的砼灌注工艺以确保工程质量极为重要。如某工程采用钻孔灌注桩,共117根,围护采用钻孔灌注桩加水泥搅拌桩作为止水帷幕,共169根,钻孔桩数量大、桩身长,由于正确选用科学合理的施工工艺,使钻孔灌注桩单桩静载试压达到全部优良。

一、原料选择与下料

砼原料宜选用卵石、石子含泥量小于2%,以提高砼的流动性,防止堵管。一般砼初凝时间仅3~5小时,只能满足浅孔小桩径灌注要求,而深桩灌注时间约为5~7小时,因此应加缓凝剂,使砼初凝时间大于8小时。为了使砼具有良好的保水性和流动性,应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒入料斗后,先开动搅拌机并加入30%以上的水,然后与拌合料一起均匀加入60%的水,最后再加入10%的水,最后加水到出料时间控制在60秒内,坍落度应控制在180 20毫米之间,砼灌注距桩顶约5米处时,坍落度控制在160~170毫米,以确保桩顶浮浆不过高。气温高,成孔深,导管直径在250毫米之内,取高值,反之取低值。

二、选择打桩顺序

打桩顺序一般分为:由一侧向单一方面打,自中间向两个方面对称打,自中间向四周打。打桩顺序直接影响打桩速度和桩基质量。因此,应结合地基土壤挤压情况、桩距大小、桩机性能工程特点及工期要求,综合考虑予以确定,以确保桩基质量。减少桩机的移动和转向,加快打桩速度。在后续灌注中,当出现非连续性灌注时,漏斗中的砼下落后,应当牵动导管,并观察孔口返浆情况,直至孔口不再返浆,再向漏斗中加入砼。牵动导管的作用有两点:

1.有利于后续砼的顺利下落,否则砼在导管中存留时间稍长,其流动性能变差,与导管间摩擦阻力随之增强,造成水泥浆缓缓流坠,而骨料都滞留在导管中,使砼与管壁摩擦阻力增强,灌注砼下落困难,导致断桩。同时,由于粗骨料间有大量空隙,后续砼加入后形成的高压气囊,会挤破管节间的密封胶垫而导致漏水,有时还会形成蜂窝状砼,严重影响成桩质量。

2.牵动导管增强砼向四周边扩散,加强桩身与周边地层的有效结合,增大桩体摩擦力,同时加大砼与钢筋笼的结合力,从而提高桩基承载力。

在砼灌注后期,由于孔内压力较小,往往上部砼不如下部密实,这时应稍提漏斗增大落差。以提高其密实度。当然在控制砼初凝时间的同时,必须合理地加快灌注速度,这时提高的灌注质量十分重要,因此应做好灌注前的各项准备工作,以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。

三、钻孔灌注桩易产生的质量问题及处理:

1.断桩。断桩一般常见于地面下1~3米不同较硬层交接处。其裂痕呈水平或略倾斜,一般都贯通整个截面,其主要原因有:桩距过小,邻桩施打时土的挤压所产生的水平横向抵力和隆起拔力的影响;软硬土层间传递水平力大小不同,对桩产生剪力;桩身砼终凝不久,强度弱,承受不了外力的影响。避免断桩的措施有:1)桩的中心距宜大于3.5倍桩径;2)考虑打桩顺序及桩架行走路线时,应注意减少对新桩的影响;3)采用跳打法或控制时间法以减少对邻桩的影响。断桩检查,在2~3米深度内可用木锤敲击桩头侧面,同时用脚踏在桩头上,如桩已断,会感到浮振。亦可用动测法,由波形曲线和频波曲线图形判断桩的质量和完整程度。断桩一经发现,应将断桩段拔出,将孔清理干净后,略增大面积或加上铁箍联接,再重新灌注砼补做桩身。

2.缩颈。缩颈的桩又称瓶颈桩。部分桩径缩小,截面不符合要求。其原因有:在含水量大的粘性土中沉管时,土体受强烈扰动和挤压产生很高的孔隙和压力。桩管拔出后,这种压力便作用到新灌注的砼桩上,使桩身发生不同程度的颈缩现象,拔管过快,砼量少或和易性差,使砼出管时扩散差等。施工中应经常测定砼落下情况,发现问题及时纠正,一般可用复打法处理。

3.吊脚桩。即桩底部分砼隔空或砼中混进泥砂而形成松软层。原因为桩靴强度不够,沉管时被破坏变形,水或泥砂进入桩管,或活瓣未及时打开。处理方法:将桩管拔出纠正桩靴或将砂回填成孔后重新浇筑。

4.桩靴进水进泥。常发生在地下水位高、饱和淤泥或粉砂土层中。原因为桩靴活瓣闭合不严,预制桩靴被打坏或活瓣变形。处理方法:拔出桩管消除泥砂,整修桩靴活瓣,用砂回填后重打。如地下水位高,可待桩管沉至地下水位时,先灌入0.5米厚的水泥砂浆作封底,再灌1米高砼增压,然后再继续沉管。

随着科学技术的不断提高,建筑新技术及新工艺也不断发现并完善起来。相当多的科研人员及业内人士非常重视钻孔灌注桩的发展。作为水下施工的一把利剑,注意收集有关地质资料及学习各种复杂的基础施工经验是必不可少的。在沿海地带有许多地区采用箱形基础和筏形基础来代替桩基,使用这种基础类型必须考虑到地下潜水及承压的分布情况和土层之间的变化,尤其是对当地地质历史的深入了解,而且利用现代高技术的电子实验及检测设备(如电阻感应片)来观察土体在被开挖后的变化极为重要。

钻孔灌注桩施工常见事故预防措施:冲钻孔灌注桩施工

适配人群桩基施工员,冲击钻机手,现场技术负责人使用场景桩基施工,水下混凝土灌注,软弱地层成孔
制定目的冲孔灌注桩施工老出事,像塌孔、断桩这些,得想办法少出事、快处理。
适用范围只管冲(钻)孔灌注桩现场干活的人和设备。
职责分工技术员要盯住水位泥浆,工人要按小冲程来,班长得检查吊绳和护筒。
管理要求水位比外面高2米以上,补水管放护筒中间,粘土加小石子回填,不许大冲程猛干。
监督与检查班组长天天看水位泥浆稠度,工长抽查,没做到就停工重学,再错换人干。

在冲(钻) 孔灌注桩施工过程中,由于主观、客观等多方面的原因,往往会发生如坍孔、断桩等常见事故,有时甚至是不可避免的。作为工程技术人员,如何尽可能地预防、减少事故的发生以及一旦发生事故后,怎样迅速、准确地分析、判断事故形成的原因,然后在认真分析地质报告和现场施工条件后,采取相应的既安全经济、又快速的处理方法是十分重要的。笔者总结了大量工地处理冲(钻) 孔灌注桩施工常见事故的实际经验,并参考有关文献及规范,归纳出如下几点,供同行们参考。

1 坍孔

1. 1 孔口附近产生坍孔

主要表现是:护筒(钻杆) 倾斜、护筒下沉明显;钻头吊绳偏离孔位中心;孔内水位骤然下降并冒密集的小气泡等。坍孔的主要原因是:护筒埋置深度不够或护筒周围回填的粘土分层夯实不够;孔口附近地面受水浸湿泡软(如泥浆沉淀池距孔口过近);孔内水头压力不足;向孔内补水时水流对孔壁有冲刷;开始冲孔进尺过快;吊绳放松过长致使钻头撞击护筒或孔壁;泥浆稠度不够等。

处理措施:如护筒下沉过多或倾斜,应及时扶正护筒,或者将护筒四周回填土清除,摆正护筒,用粘土分层回填夯实。严重时应挖出护筒,重新按要求埋置后再冲孔;在护筒底脚以下2 —4m 范围内属河床表层,通常比较松散,所以开始冲孔时应采用粘土加砾石的稠泥浆小冲程,防止钻头撞击护筒;补

水管应置于护筒中部,防止冲刷孔壁;保持孔内有足够的水头压力(孔内水位比孔外地下水位高出2m 以上);在砂夹卵石及砂层中开孔时,按1:1 投入粘土和小片石,遇有软土层时, 按2 :1 或3 :1 投入粘土和小片石,采用小冲程、高频率反复冲砸到护筒脚下1 —1. 5m 处停下,回填到护筒底脚以上1. 0m , 再继续冲击,使孔壁坚实,不坍不漏。一旦判明发生了坍孔, 如情况不严重时,可按1 :1 投入粘土和小砾石,回填至坍孔位置以上(或护筒底脚以上)1. 0m, 并加大泥浆比重继续冲击; 如情况严重时,应将钻孔全部用砂夹粘土或小砾石夹粘土(1 : 1) 回填,经3 —5 天密实后,再重新冲(钻) 孔。

1. 2 孔内深部发生坍孔

主要表现是:孔内水位骤然下降并冒密集的气泡;冲击机或卷扬机负荷明显增加甚至钻头运转不起来;长时间冲击进尺很小等(用测绳测得的孔深与理论计算值差距较大) 。

深部坍孔的主要原因是:孔内水位高度不够,没有足够的水头压力(往往由掏渣后未及时补水或泥浆所致);泥浆稠度不够;冲孔通过取土层有潜流或流速较大。产生对流,加之补水不及时;钻头或掏渣筒吊绳放松过长致使其撞击孔壁;此外,在松软砂层中进尺太快(采用大冲程) 等。

防止措施:冲孔过程中应始终注意保持孔内泥浆有一定的稠度;松散粉砂或流砂中冲进时应多加粘土与砾石,或者风化片石等,将松软土层挤紧,同时加大泥浆稠度;保证孔内有足够的水头压力(水头高于孔外2m 左右);控制进尺;放松卷扬机或冲击机不宜过多。一旦判明发生了坍孔,当孔内坍塌不严重时,可回填至坍塌位置以上1 ———2m , 并加大泥浆比重继续冲进。较严重的坍孔,应将钻孔全部用砂夹粘土或小砾石、小片石夹粘土回填,经一星期左右沉淀密实后,校正护筒位置无误后再重新冲孔。

2 埋钻、卡钻、掉钻

主要表现是:钻头提不上来或掉入孔中。

产生原因是:

埋钻:通常是由于较大的坍孔或钻头冲入软弱土层中太深所致;冲击进入粘土层时,因土层本身可以造浆,应采取小冲程、快速、勤掏泥的办法逐渐降低泥浆稠度,否则会因泥浆过稠而造成埋钻。

卡钻:一般是由于冲击进入风化岩层或岩层中,采用较大的冲程冲击,当钻头吊绳放的太松,致使钻头下落后倾斜, 顶住孔壁或冲击进入夹层的岩层中,造成卡钻;孔内有探头石未凿除或有大块孤石坍落、孔口有杂物下坠等。

掉钻:发生埋钻或卡钻时强行上提钻头,或者是由于缺乏检查,吊环、吊绳断裂;(吊绳自然磨损检查时未发现,特别是扒杆顶端及连接处磨损或拧断);冲击锥的转动套断裂;吊绳放松过少而形成“打空锤”时使吊绳因受荷过大而断裂;钻杆与钻头松脱等。

防治措施:

无论发生埋钻或卡钻,都不得强行上提钻头,以免造成吊绳断裂或坍孔。如埋钻不太深,可用套绳、打捞钩具勾住钻头,并与吊绳共同受力将其提上来;如埋的较深,打捞钩具往往难以勾住,即使勾住时也可能提不上来。则应采用空气吸泥机或空气压缩机吹开埋钻的泥砂,再提出钻头。

判明是卡钻时,可先用打捞钩具勾住钻头,同时给吊绳施加横向力晃动钻头,待钻头松动后再将其提出;如仍不能提出,则改用小钻头冲击障碍物,将其打碎或压进孔壁。也可直接冲击原钻头,使其松动后吊起。

一旦发生掉钻,应及时打捞。间隔时间愈长,钻头会埋得愈深,与周围泥砂锈蚀也愈死。当使用打捞工具无济于事时,比较有效的方法是采用空气吸泥机或空气压缩机吹开埋钻泥砂,然后再行打捞。

3 缩孔、弯孔、斜孔

主要表现是:吊绳偏离护筒中心;钻头上提困难(机器载荷明显增加);清孔后放入钢筋笼时下不去或倾斜等。

产生原因是:护筒以下有较厚的淤泥质亚粘土、亚沙土夹层,而孔口地面又堆有较大的荷载(如震动较大的施工机具、建筑材料等) 往往会造成缩孔;开始冲击时地层较松软, 如果采用冲程较大、吊绳放得较松,往往会造成斜孔;钻锥在冲击时转动套不够灵活、或因泥浆太稠而影响钻锥钻转动, 会形成缩孔和梅花孔;孔内有探头石或障碍物,使钻头受力不均,也会造成弯、斜孔;钻入呈倾斜状态的硬土层、风化岩层;钻孔通过溶洞、孤石等;钻架下的地基产生不均匀沉降, 使钻架倾斜,也会导致产生弯、斜孔。

在冲孔过程中,如出现上述产生缩、弯、斜孔的迹象,可用自制检孔器吊入孔内检测。检孔器应按照桩内设计钢筋笼的直径焊制。为使检孔器较轻便,可先只焊4 根主筋,且每隔2 米焊一根加劲箍筋环,长度采用5m 左右(约为4 —6 倍钢筋笼的直径),当检孔器不能下沉到已钻的深度或检孔器倒向一侧孔壁时,则可判明发生了缩孔、弯孔或斜孔。如探明已发生了缩、弯、斜孔,应采用小片石、碎石回填至发生

偏斜处以上1m 左右,重新修孔、冲孔。(采用小冲程、高频率修孔) 不严重时,可以调整钻机或扒杆位置继续冲孔。严重时,应全部用小片石、碎石回填该孔位,重钻修孔,必要时应反复修几次。待孔全部冲完后,检孔器再按设计钢筋笼的主筋及箍筋数量补齐,作为桩中钢筋笼使用之。

4 桩中出现夹泥层、断桩

我们都知道,在桩孔中灌注水下混凝土,通常都是采用储料漏斗和导管完成的。形成桩中夹泥层乃至断桩的情况一般有如下一些时机:

4. 1 由于计算失误而使第一斗混凝土灌下(工地上称为“撒鹰”) 后,未能封住导管下口,或混凝土面高于导管下口面不多(小于1m) ,在水压力作用下使导管内返水,不得不二次“撒鹰”时,使两次灌注的混凝土之间出现夹泥层;

4.2 在灌注水下混凝土的过程中,导管焊缝或其接头漏水;导管提升过多(孔内产生了小规模的坍孔而未发现、计算失误等) 使其下口拔离孔中的混凝土表面,都会造成导管返水而形成夹泥层;

4. 3 当一个桩孔由于停电、机器故障等原因未能保证混凝土的连续浇注时,两次浇注间隔时间较长,孔中混凝土表面已初凝,从而使桩身在该处产生夹泥层甚至断桩。对于上述事故,如果施工人员能够严格按照操作规程施工,不马虎大意,实际上是完全可以避免的。如一旦发生了这类事故,处理措施有:

4. 4 若是上述第一种原因,应马上拔出导管,将孔底的混凝土拌合物用吸泥机或抓斗清除,然后重新下管灌注;若是第二种原因,应视具体情况拔换原管,或用原管插入混凝土中继续灌注。但灌注前应将导管内的水和沉淀泥吸出。如这二种原因处理不及时,使孔内混凝土已凝固,这就形成了断桩。

对于断桩事故的处理,首先应认真分析、研究,查明事故形成的原因及断桩部位的标高,然后在充分分析地质报告和现场施工条件后,选择一种施工上安全可靠、费用上经济合理、技术上简单可行的处理方法进行处理。目前,断桩事故处理的几种常用的方法有:重新成孔法、沉入钢护筒法、下沉井法、人工挖孔法等。

4. 4. 1 重新成孔法:利用冲击钻,待已浇注混凝土有一定强度后,先回填片石及膨润土,再将已浇注的混凝土全部冲掉; 在冲进过程中,用掏渣筒掏渣,并用磁铁将冲断的钢筋打捞出来。冲进深度比断桩部位超过20 —30cm , 然后按规范要求进行清孔,重新安放钢筋笼后,浇注水下混凝土。(为了提高冲击效率,可以在已灌注的混凝土中钻眼,采用定向爆破法将混凝土炸碎,然后再进行冲击,可大大提高冲击效率。不过,此法施工难度亦较大)

重新成孔法的特点是:

优点:不需要复杂的施工机械,(只用常规施工机械如冲击钻、掏渣筒等) 施工工艺简单,安全,施工质量易于保证。

缺点:由于桩孔中已放入了钢筋笼,加之水下混凝土结硬后强度很高,往往使冲击效果很差。同时,由于钢筋笼的影响,甚至还会引起卡钻、掉钻、坍孔等并发事故。特别是当断桩部位较高时,冲掉一个断桩往往费工、费时,不但增加工程费用,甚至还会延长工期,造成工程损失。

适用范围:断桩部位发生在深部,浇注数量较小;或桩底部分无钢筋笼时;桩位处地质条件较好。(如硬粘性土、砂砾、角砾、强风化岩层等)

4. 4. 2 沉入钢护筒法: 根据断桩部位发生深度, 采用厚10mm 钢板卷制一个直径与桩成孔直径相同,长度比断桩部位(即已浇混凝土表面) 标高低0. 5m —1m (地下水十分发育处应采用下限值,可防止反水) 的钢护筒,用振动锤将钢护筒沉至已浇混凝土表面以下0. 5m —1m 处,清除孔内土体和泥浆后,排干孔内积水(如反水则进行封底处理),凿除顶面浮浆及松散混凝土,并将钢筋清洗干净,刷除表面锈饰后,继续浇注混凝土接桩。

沉入钢护筒法的特点是:

优点:此法为处理断桩事故最常规的方法之一,施工工艺成熟,安全可靠,施工质量完全可以保证;且不受地质和水文条件的限制;钢筋笼不会受到破坏,可继续利用。

缺点:所需施工机具复杂,如大型卷扳机、大吨位吊机、振动沉桩锤等。这对于一般结构简单的桥梁施工工地来说, 很难具备这些机具,从远处调运或租用,经济上和工期上均不一定是最佳选择。因此采用此法是有一定难度的。

适用范围:断桩部位(即钢护筒长度) 一般不超过20m , 不受地质和水文条件的限制。

4. 4. 3 下沉井法:将断桩孔位再回填至地面,并进行必要的处理后(如平整孔口地面、夯实、铺20cm —30cm 沙砾垫层) 先预制好第一节沉井(沉井中心即桩位中心),一般一节长度为2m —3m , 沉井内径比桩成孔直径大10cm , 且上口内径比下口内径小10cm (便于接筑下一节沉井时支撑模板), 井壁厚度8cm —15cm , 待第一节沉井强度达到70 % 以上时, 即可挖土下沉。下沉到距地面0. 5m 时,停止挖土,再接筑下一节沉井,直至断桩部位。待沉井下沉稳定后,如涌水则进行封底处理。然后清除断桩部位的泥土,凿除浮浆层及松散混凝土,再按接桩工艺进行预埋锚固钢筋。灌注混凝土时,因距地面较深,为确保灌注混凝土质量和安全,应采用水下混凝土灌注方法:即先在孔内灌注1. 5m 左右混凝土(无水灌注),并使导管埋入混凝土0. 5 —1.0m , 振捣密实后再灌清水,然后按水下混凝土进行浇注。

下沉井法的特点是:

优点:不需要复杂的施工机械,施工工艺简单易行,安全,施工质量易于保证,钢筋笼不会受到破坏,可继续利用。并经工程实例比较,该法比重新成孔法经济,比人工挖孔法安全。

缺点:沉井节间连接、沉井与已浇注混凝土之间接缝处理技术要求高;要求施工人员有一定的沉井施工经验;工期较长。

适用范围:要求断桩部位位于较好的地质层,如强风化岩层,碎、砾、卵石层等,以利于沉井与该层面的连接;地下无涌水或涌水量较小。

4. 4. 4 人工挖孔法:先将断桩孔位回填至地面(为有利于快速沉淀及挖孔,应回填中、粗砂砾土、碎、卵石土等),经24 小时沉淀密实后,再进行人工挖孔。挖回填土一米,割除钢筋笼一米,做一米护壁(地质条件较好时,用喷射混凝土护壁法,该法施工速度快,工艺简单;地质条件不好时,用钢模板浇注混凝土梯套法,该法施工工艺也简单易行,但施工速度较慢,必须使所浇注混凝土梯套强度达到70 % 以上时,才能挖孔并浇注下节梯套混凝土) 。依次直至断桩部位处,凿除浮浆层及松散混凝土,并将已浇注混凝土中的钢筋笼凿出2m , 然后下钢筋笼与原有钢筋笼焊接(注意同一断面上接头数量不超过钢筋根数的20%) ; 然后用导管浇注清水混凝土。或者凿除浮浆层及松散混凝土后,在孔位中部再钻一个较小直径的孔,插入一个与小孔直径相适应的小直径钢筋笼,浇注混凝土并振捣密实后再灌水,用导管浇注清水混凝土。

人工挖孔法的特点是:

优点:不需要复杂的施工机械,施工工艺简单、灵活、经济,施工质量易于保证;经工程实例比较,该法是以上所述四种方法中最为经济的。

缺点:由于大部分工作都需要工人井下作业,施工时安全隐患较多;工期较长。原有断桩部位以上的钢筋笼被完全破坏,不能利用。

适用范围: 断桩部位距地面10m 以内,且地质情况较好;地下无涌水或涌水量较小。

钻孔灌注桩施工常见事故预防措施:钻孔灌注桩施工

适配人群桩基施工员,灌注砼工,钻机操作手使用场景桩基施工,溶洞地层,流砂层钻进
制定目的钻孔灌注桩看不见摸不着,出问题没法补救,容易塌、漏、偏、卡,影响整栋楼安全。
适用范围所有干钻孔灌注桩的工人、班组长、技术员和现场管理员。
职责分工班组长盯住泥浆水位和钻进速度,工人按步骤操作不乱来,技术员检查导管和混凝土状态。
管理要求护筒周围填实粘土,泥浆要稠要够高,导管埋深3-10米,混凝土坍落度180-220mm,不停顿灌注。
监督与检查工长每天巡检三次,记录水位、泥浆、导管深度;没做到就停工整改,再犯扣当月绩效;监理不定期抽查,拍照片留底。

1前言

钻孔灌注桩是采用机械钻孔的一种成桩方法,是一项质量要求高、施工工序多、并须在一段时间内连续完成的地下隐蔽工程。

钻孔灌注桩能适用于各种不同地层,而且设备投入较少,而被广泛应用于各类建筑工程中。钻孔灌注桩的施工大部分都在水下进行,其施工过程无法观察,成桩后也不能进行开挖验收,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,严重时甚至给投资者造成经济损失和不良社会影响。因此,必须在钻孔过程中及混凝土灌注过程中采取有效的预防与处理措施处理施工中出现的质量问题,以确保桩基工程施工能保质、保量完成。

2钻孔过程中出现的施工事故及预防与处理措施

2.1漏水

护筒外壁、孔下漏水,严重的会引起护筒倾斜和移位,造成钻孔偏斜,甚至无法施工。

原因分析:①埋设护筒的周围土不密实,或护筒水位差太大,或钻头起落时碰撞;②遇到溶洞致使孔下漏水。

在钻进中如发生漏水现象不能保证孔内水头时首先集中力量加水,使水位不再下降,针对漏水原因进行如下处理:①属于护筒漏水时,应立即停止钻孔,用最佳含水量的粘土在筒外周在四周填实加固;若护筒严重下沉或移位时,则应重新安装护筒;在护筒的适当高度开孔,使护筒内保持1.0~1.5m的水头高度。钻头起落时应防止碰撞护筒;②孔下漏水时,应用泥膏填至不漏水为止,并用泥浆护壁;如在石灰岩地层钻孔时发生孔内水位骤降,很可能是遇到溶洞,此时应立即停止钻孔,用投块石和粘土冲压,将穿越溶洞部位充填密实至孔内不再失水为止,然后再重新钻进。

2.2坍孔

在钻进过程中,如出现孔内水位骤降,排出的泥浆中不断有气泡上冒,出土量显著增加但不见进尺,或泥浆突然漏失,则表示有坍孔迹象。

原因分析:①护筒埋置太浅,周围封填不密实而漏水;②操作不当,如提升钻头倾倒,或放钢筋笼时碰撞孔壁;③泥浆稠度小,起不了护壁作用;④泥浆水位高度不够,对孔壁压力小;⑤向孔内加水时流速过大,直接冲刷孔壁;⑥在松软砂层中钻孔,进尺太快。

预防与处理措施:①孔口坍塌时,可拆除护筒,回填钻孔,重新埋设护筒在钻;②轻度坍孔时,可加大泥浆相对密度和提高水位;③严重坍孔时,用粘土泥膏投入,待孔壁稳定后采用低速钻进;④水位变化过大时,应采取升高护筒,增加水头或用虹吸管等措施保证水头相对稳定;⑤提升钻头及下钢筋笼时保持垂直,尽量不要碰撞孔壁;⑥在松软砂层钻进时,应控制进尺速度,且用较好的泥浆护壁。

2.3扩孔及缩孔

原因分析:①扩孔是因孔壁坍塌而造成的结果,或钻孔浅部地层有流砂层,钻进时钻具晃动太大;②缩径的原因有三种:钻锥补焊不及时,磨耗后钻锥直径缩小,以及地层中软塑土,遇水膨胀后使孔径缩小。

预防与处理措施:①如扩孔不影响进尺,可不必处理,如影响钻进,则按坍孔事故处理。遇流砂层时应提高护壁泥浆密度和黏度,若流砂层较厚或地下水流速过大时,宜加入钢护筒。钻进时尽量减少钻具晃动;②对缩孔可采用上下反复扫孔的方法以扩大孔径。

2.4钻孔偏斜

偏孔即成孔后桩孔出现较大垂直偏差。造成偏孔的原因有:①桩架不稳,钻杆导架不垂直,钻机磨耗,部件松动;②土层软硬不均匀,致使钻头受力不均;③钻孔中遇有较大孤石或探头石;④扩孔较大处,钻头摆动偏向一方;⑤钻杆弯曲,接头不正。

预防与处理措施:①将桩架重新安装牢固,并对导架进行水平和垂直校正,安装钻机时要求钻头中心、钻盘中心和护筒中心在同一轴线上,钻架必须垂直,钻杆位置偏差不大于20cm,检修钻孔设备;②偏斜过大时,填入石子粘土,重新钻进,控制钻速,慢速上下提升、下降,往复扫孔纠正;③如有探头石,宜用钻机钻透,倾斜基岩时,可用混凝土填平,待凝固后再钻。④另外安装导正装置也是防止孔i斜的简单有效的方法。

3混凝土灌注过程中出现的施工事故及预防与处理措施

3.1卡管

卡管即在灌注水下混凝土过程中,无法继续进行的现象。

原因分析:①导管埋深过大;②初灌时,隔水栓堵管;③混凝土和易性、流动性差或导管进水造成混凝土离析;④混凝土中粗骨料粒径过大;⑤机械故障引起混凝土灌注不连续,在导管中停留时间长于混凝土初凝时间而卡管;⑤有异物使导管和钢筋笼卡住等。

预防与处理措施:①导管埋深宜为3~10m;②隔水栓直径应与导管内径相配,并具有良好的隔水性能,保证顺利排出;③加强对混凝土各项质量指标的控制,必须具备良好的和易性及足够的流动性,坍落度宜为180~220mm,粗骨料的最大粒径不得大于导管内径的1/6~1/8和钢筋笼主筋最小净距的1/4,且应小于40mm。水泥中不能含无水石膏成分,水泥安定性要合格,不同品种、不同标号的水泥不能混用。为改善混凝土的和易性和缓凝,拌和物可加入适量外加剂;④导管使用前进行试拼装、试压,试水压力为0.6~1.0mpa,确保连接部位的密封性,以避免导管进水;⑤加强对机械设备的监控、维护,确保机械运转正常,避免因发生机械故障致使灌注时间长于首批混凝土初凝时间。

3.2钢筋笼上浮

钢筋笼上浮即钢筋笼的位置高于设计位置的现象。原因分析:①钢筋笼放置初始位置过高,混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大而被混凝土拖顶上升;②当混凝土灌至钢筋笼下时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时,混凝土自导管流出时的冲击力较大,从而推动了钢筋笼的上浮;③混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇注时间较长,已接近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定的握裹力,若此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上,混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上升。

预防与处理措施:①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,接近钢筋笼时,控制导管埋深在1.5~2.0m;②灌注过程中,应随时掌握已浇混凝土面的标高及导管埋深,当混凝土顶面距钢筋笼底部1m左右时,应降低混凝土的灌注速度,当混凝土拌和物上升到钢筋笼底端4m以上时,应及时提升导管底口至钢筋笼底端2m以上;③导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2~6m,严禁把导管提出混凝土面。

3.3断桩

原因分析:①导管底端距孔底过远,混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,致使不凝固,形成桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充;②受地下水活动的影响或导管密封不良,冲洗液浸入混凝土水灰比增大,形成桩身中段出现不凝体;③灌注过程中,导管提升和起拔过多,拔出混凝土面等原因造成夹渣,出现桩身中岩渣沉积成层,将桩体分开上下两部分;④灌注混凝土时,直接从孔口灌入,造成混凝土离析致使凝固后不密实坚硬,个别孔段出现疏松、空洞。

预防与处理措施:①成孔后,必须认真清孔,清孔后及时灌注混凝土,孔底沉渣应符合规范规定,灌注前准确计算全孔及首批灌注量。灌注过程中,应随时检查混凝土面的标高,及时调整导管埋深,提升导管要准确可靠,并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比,混凝土应有良好的和易性和流动性,坍落度应满足灌注要求;②在地下水活动较大的地段,采用套管或水泥进行处理,止水成功后方可灌注混凝土;③避免导管提升和起拔过多,严禁拔出混凝土面;④灌注混凝土应从导管内灌入,要求灌注过程连续、快速。

3.4桩混凝土局部离析

原因分析:①混凝土未按设计配合比实施、搅拌时间太少、坍落度太小等;②导管不密封漏水,相邻桩施工间距太小。

预防与处理措施:①保证混凝土质量,导管要密封不漏水;②施工间距不宜小于4倍桩径,或保证混凝土硬化时间不少于36h。

4结语

综观上述钻孔灌注桩施工中出现的常见质量事故,造成的原因主要是受人、环境、机械等因素的影响所致,为此,应加强施工作业人员的思想认识,提高技术知识以及管理水平,密切与设计等相关项目参建单位联系,及时采取有效的技术措施处理相关问题,同时加强施工机械的维护,避免质量事故的发生。

【参考文献】

⑴建筑地基处理技术规范(jbj79-91)[r].北京:中国建筑工业出版社,1992.

⑵建筑桩基技术规范(jgj 94-94)[r].北京:中国建筑工业出版社,1995.

⑶阎明礼.地基处理技术[m].北京:中国环境科学出版社,1996.

⑷公路桥涵施工技术规范(jtj041-2000)[r].北京:人民交通出版社,2000.

⑸谭跃虎.建筑地基与基础工程监理[m].北京:中国建筑工业出版社,____.

钻孔灌注桩施工常见事故预防措施:桥梁钻孔灌注桩

适配人群桩基施工员,灌注班组长,现场技术负责人使用场景桥梁桩基施工,水下混凝土灌注,钻孔灌注桩作业
制定目的钻孔灌注桩在地下或水下,看不见摸不着,容易出错,一出错就是大事故。
适用范围桥梁工程里所有灌桩的工人、班长、技术员、指挥员,还有导管、漏斗、振动器这些工具。
职责分工班长盯住导管提拔,技术员算好埋深,工人听清口令别乱动,指挥员全程喊话不能停。
管理要求导管接头天天查橡胶垫,混凝土要连续灌,隔水栓剪前存够料,管底必须插进混凝土里。
监督与检查工长每两小时巡一次,监理随时抽查,谁没按步骤做就停工重学,再犯换岗。记录本每天交工长签字,缺一次扣当月奖金。

一、前言

在桥梁工程施工中,钻孔灌注桩处于地下或水下,致使施工中工作人员无法直接接触到,使其施工难度加大,特别是在灌注桩基过程中,往往会由这样那样的疏忽或其它原因,造成严重的质量事故。为使这些事故的损失减少到最低,现根据工程实践经验就桩基灌注中常出现的问题及其处理方法、预防措施加以分析和研究。

二、施工中事故处理及预防措施

1、施工中成桩的几个关键

⑴在剪隔水栓时,漏斗及导管内要储存足够的混凝土。

⑵混凝土灌注时,导管的提拔和拆除中应防止管内进水。

⑶导管内混凝土不满时,混凝土应徐徐灌注,以防止导管内造成高压气囊,堵塞混凝土的下落。

⑷混凝土的运输对混凝土和易性的影响。

⑸整个灌注过程中,应对所有参加人员进行明确的分工,各个工种之间紧密配合,并设专人统一指挥,做到迅速、连续、有条不紊地进行。

⑹尽量使用先进的机械。

实践表明使用了先进的运输机械施工的桥梁桩基和人工运输施工的桩基,其桩基声测报告中就可以看到其差别。

2、导管进水

在灌注桩基过程中,导管进水较为常见,其主要原因有:

⑴剪隔水栓时,漏斗内和导管内混凝土的存储量掌握不好,造成混凝土下落后导管底与混凝土面有一定的间距,使孔内水浆上翻进入导管内。

⑵导管接头处橡胶垫有损伤,密封不严或橡胶垫老化,在导管内高压气囊的冲击下,造成破裂而进水。

⑶导管自身碰撞或长期使用,使导管壁漏水或焊缝开裂而进水。

⑷在提升导管和拆除导管过程中,提升太猛或量导管埋深时出错致使管底口超出混凝土面,造成水浆由管底口进入管内。

预防处理办法:

⑴经常派有经验的人员对橡胶垫及导管进行检查,发现问题及时更换与维护,加强施工、技术人员的责任心,避免错误计算、量深的发生。

⑵一旦出现类似情况,应及时分析情况并采取相应的措施加以补救:对于1类原因引起的,应提出导管,用空压机、抽沙泵或冲抓锥清除所灌注的混凝土,并重下导管重新灌注。

⑶对于2、3类原因引起的,拔出导管,将进水处换下来,重新插入混凝土中,并用抽沙泵将管内泥浆水抽干,方可继续灌注混凝土,对于新灌混凝土前两盘应适当加大水泥用量。

⑷对于4类原因引起的,导管应向下放置插入混凝土面1-2m左右,用抽沙泵抽干管内水浆,再继续灌注混凝土。

⑸对于重新灌注混凝土时,原灌注混凝土将要初凝,导管不能顺利插入混凝土。可在导管上方安置振动器,在振动导管的同时,利用重压使导管压入原混凝土面内,然后抽干管内水,继续灌注。对于已初凝的混凝土,在离设计标高距离较小时,可抽干孔内水浆,并清理原混凝土面至新鲜的混凝土时在护筒内灌注一般混凝土至设计标高。

3、导管“卡管”现象

在混凝土灌注施工中,由于隔水球密封不严造成导管进水,使管中混凝土在下落时石子、砂、水泥浆分离,导致粗集料集中将混凝土棚起,使混凝土无法下落,或由于机械故障和其它原因使混凝土在导管内已初凝,增大了混凝土在管中下落的阻力,堵塞了管道。

⑴将钢筋焊接起来,向管内冲捣使混凝土下落。

⑵上下抖动吊导管的吊绳,使管中混凝土在抖动的作用下下落。

⑶在导管靠近管口的地方,固定安放附着式振动器,依靠振动器的振动作用使混凝土下落。

如三种方法都无法凑效,则应立即拔出导管逐段拆除,并将管内混凝土清理干净,重新进行灌注工作。

对于混凝土已灌注大半的,在拔导管、清理干净导管后,重新下导管插入混凝土中,然后用抽沙泵将管内泥浆全部抽出,继续开始灌注。

4、桩基钢筋骨架上浮原因

⑴混凝土中粗集料粒径过大,配比不当,混凝土凝固速度太快,导管埋入太深。

⑵混凝土中粗集料粒径大,剪隔水栓时混凝土料处理量过多,造成混凝土下落冲力大使导管混凝土上翻力量过大。

处理措施:

在混凝土中加入适量缓凝剂,并控制混凝土中粗集料的粒径不要太大。缩短混凝土的灌注时间,防止混凝土在灌注中途凝固或塑性变小。当混凝土灌注面接近和进入钢筋骨架时,保持较深的埋管并放慢灌注混凝土下冲速度,减少混凝土浮力。孔内混凝土灌注面进入钢筋骨架1-2米时适当提升导管,但要保证埋深大于1米,以增加钢筋骨架在导管底口以下的埋深。钢筋骨架上端焊在护筒口上,以承受部分顶托力。

5、坍孔

在灌注混凝土过程中,还会出现坍孔现象。主要表现为孔内水位突然上升,并冒出气泡,原因有:井孔周围有机械振动,护筒内水位和泥浆护壁受损等,这种情况应及时查明原因,采取相应措施。首先向护筒内注水,或停止机械振动,并用抽沙泵吸出坍入孔内泥土。如不继续坍落,则可继续灌注施工;如坍落严重则应拔出导管,清出所灌混凝土,并提出钢筋骨架,重新用泥沙填井、钻孔。

6、桩基中加有泥沙

原因主要由以上几种现象造成的,这种现象应查明原因,采取压浆补强的方法进行处理。

对于有问题的桩基,钻两个孔,孔深应不大于补强位置0.5米以下,用高压水泵向一个孔压入清水,将加泥或加沙从另一个孔冲出,直至派出全部所夹的泥沙为止,然后用压浆机降纯水泥浆压入一个孔内,至另一个孔向外溢出水泥浆为止。水泥浆应先用较稀的(一般水灰比为0.8较宜),然后压入稠水泥浆(水灰比为0.45-0.5),并请有关质检单位再次检查其补强效果。

三、结论

各种事故主要以预防为主。由于灌注桩质量事故引发的后果十分严重,所以每个施工单位都应加强教育职工,增强职工的质量意识,强化职工责任心,并制定出相应的管理、监督机制和制度,将质量事故的发生和损失降到最低限度。

钻孔灌注桩施工常见事故预防措施:钻孔灌注桩常见工程

适配人群桩基施工员,钻机操作手,现场质检员使用场景桥梁桩基施工,房屋地基成孔,水工建筑灌注桩
制定目的桩越做越大,施工容易出问题。单柱单桩一出事就难修,花大钱。得提前知道哪容易坏,怎么防。
适用范围钻孔灌注桩施工的工人、技术员、质检员,还有现场所有桩位和设备。
职责分工项目经理盯全局,工长管现场操作,班组长守每道工序,工人按步骤干活不偷懒。
管理要求测孔口高程要复核,钻杆长度丈量要准,钻头规格开工前要验,泥浆密度粘度要定时查。
监督与检查施工员每天巡检,质检员随机抽查记录,监理不定期突击检查。没做到的停工整改,返工自己负责。

1 前言

钻孔灌注桩具有低噪音、小震动、无挤土,对周围环境及邻近建筑物影响小,能穿越各种复杂地层和形成较大的单桩承载力,适应各种地质条件和不同规模建筑物等优点,在桥梁、房屋、水工建筑物等工程中得到广泛应用,已成为一种重要的桩型。随着社会经济发展的需要,钻孔灌注桩的桩长和桩径不断加大,单桩承载力也越来越高,同时,也使单柱单桩的设计成为可能。对于长桩、大桩,其施工难度大,易发生质量事故。而单柱单桩的设计,对桩的质量要求高,发生质量事故后,加固处理难度大,且费用较高。因此,有必要对钻孔灌注桩的常见质量事故加以分析,找出质量事故发生的原因,研究相应对策,尽可能防止质量事故发生。

2 地质勘探资料和设计文件存在的问题

地质勘探主要存在勘探孔间距太大、孔深太浅、土工试验数量不足、土工取样和土工试验不规范、桩周摩阻力和桩端阻力不准等问题。设计文件主要存在对地质勘探资料没有认真消化、桩型选择不当、峻工地面标高不清等问题。因此,在桩基础开始施工前,应针对这些问题对地质勘探资料和设计文件进行认真审查。另外,对桩基础持力层厚度变化较大的场地,应适当加密地质勘探孔,必要时进行补充勘探,防止桩端落在较薄的持力层上而发生桩端冲切破坏。场地有较厚的回填层和软土层时,设计者应认真校核桩基是否存在负摩擦现象。

3 孔口高程及钻孔深度的误差

3.1 孔口高程的误差

孔口高程的误差主要有两方面,一是由于地质勘探完成后场地再次回填,计算孔口高程时疏忽引起的误差。二是由于施工场地在施工过程中废渣的堆积,地面不断升高,孔口高程发生变化造成的误差。其对策是认真校核原始水准点和各孔口的绝对高程,每根桩开孔前复测一次桩位孔口高程。

3.2 钻孔深度的误差

有些工程在场地回填平整前就进行工程地质勘探,地面高程较低,当工程地质勘探采用相对高程时,施工应把高程换算一致,避免出现钻孔深度的误差。另外,孔深测量应采用丈量钻杆的方法,取钻头的2/3长度处作为孔底终孔界面,不宜采用测绳测定孔深。钻孔的终孔标准应以桩端进入持力层深度为准,不宜以固定孔深的方式终孔。因此,钻孔到达桩端持力层后应及时取样鉴定,确定钻孔是否进入桩端持力层。

4 孔径误差

孔径误差主要是由于工人疏忽用错其他规格的钻头,或因钻头陈旧,磨损后直径偏小所致。对于桩径800~1200mm的桩,钻头直径比设计桩径小30~50mm是合理的。每根桩开孔时,合同双方的技术人员应验证钻头规格,实行签证手续。

5 钻孔垂直度不符合规范要求

造成钻孔垂直度不符合规范要求的主要原因如下:

(1)、场地平整度和密实度差,钻机安装不平整或钻进过程发生不均匀沉降,导致钻孔偏斜。

(2)、钻杆弯曲、钻杆接头间隙太大,造成钻孔偏斜。

(3)、钻头翼板磨损不一,钻头受力不均,造成钻头偏离方向。

(4)、钻进遇软硬土层交界面或倾斜岩面时,钻压过高使钻头受力不均,造成钻头偏离方向。

控制钻孔垂直度的主要技术措施为:

(1)、压实、平整施工场地。

(2)、安装钻机时应严格检查钻进的平整度和主动钻杆的垂直度,钻进过程应定时检查主动钻杆的垂直度,发现偏差应立即调整。

(3)、定期检查钻头、钻杆、钻杆接头,发现问题及时维修或更换。

(4)、在软硬土层交界面或倾斜岩面处钻进,应低速低钻压钻进。发现钻孔偏斜,应及时回填粘土,冲平后再低速低钻压钻进。

(5)、在复杂地层钻进,必要时在钻杆上加设扶整器。

6 钻孔塌孔与缩径

钻(冲)孔灌注桩的塌孔与缩径从表面上看是两个相反面,实际上产生的原因却基本相同。主要是地层复杂、钻进进尺过快、护壁泥浆性能差、成孔后放置时间过长没有灌注砼等原因所造成。

钻(冲)孔灌注桩穿过较厚的砂层、砾石层时,成孔速度应控制在2米/小时以内,泥浆性能主要控制其密度为1.3~1.4g/cm3、粘度为20~30s、含砂率≤6%,若孔内自然造浆不能满足以上要求时,可采用加粘土粉、烧碱、木质素的方法,改善泥浆的性能,通过对泥浆的除砂处理,可控制泥浆的密度和含砂率。没有特殊原因,钢筋笼安装后应立即灌注砼。

7 桩端持力层判别错误

持力层判别是钻孔桩成败的关键,现场施工必须给予足够的重视。对于非岩石类持力层,判断比较容易,可根据地质资料的深度,结合现场取样进行综合判定。

对于桩端持力层为强风化岩或中风化岩的桩,判定岩层界面难度较大,可采用以地质资料的深度为基础,结合钻机的受力、主动钻杆的抖动情况和孔口捞样进行综合判定,必要时进行原位取芯验证。

8 孔底沉渣过厚或开灌前孔内泥浆含砂量过大

孔底沉渣过厚除清孔泥浆质量差,清孔无法达到设计要求外,还有测量方法不当造成误判。要准确测量孔底沉渣厚度,首先需准确测量桩的终孔深度,桩的终孔深度应采用丈量钻杆长度的方法测定,取孔内钻杆长度 钻头长度,钻头长度取至钻尖的2/3处。

在含粗砂、砾砂和卵石的地层钻孔,有条件时应优先采用泵吸反循环清孔。当采用正循环清孔时,前阶段应采用高粘度浓浆清孔,并加大泥浆泵的流量,使砂石粒能顺利地浮出孔口。孔底沉渣厚度符合设计要求后,应把孔内泥浆密度降至1.1~1.2g/cm3。清孔整个过程应专人负责孔口捞渣和测量孔底沉渣厚度,及时对孔内泥浆含砂率和孔底沉渣厚度的变化进行分析,若出现清孔前期孔口泥浆含砂量过低,捞不到粗砂粒,或后期把孔内泥浆密度降低后,孔底沉渣厚度增大较多。则说明前期清孔时泥浆的粘度和稠度偏小,砂粒悬浮在孔内泥浆里,没有真正达到清孔的目的,施工时应特别注意这种情况。

9 水下砼灌注和桩身砼质量问题

砼配制质量关系到砼灌注过程是否顺利和桩身砼质量两大方面,有足够的理由要求我们对它高度重视。要配制出高质量的砼,首先要设计好配合比和做好现场试配工作,采用高标号水泥时,应注意砼的初凝和终凝时间与单桩灌注时间的关系,必要时添加砼缓凝剂。施工现场应严格控制好配合比(特别是水灰比)和搅拌时间。掌握好砼的和易性及砼的坍落度,防止砼在灌注过程发生离析和堵管。

9.1 初灌时埋管深度达不到规范值

我国jgj 94-94规范规定,灌注导管底端至孔底的距离应为300~500mm,初灌时导管埋深应≥800mm。在计算砼的初灌量时,个别施工单位只计算了1.3m桩长所需的砼量,漏算导管内积存的砼量,初灌量不足造成埋管深度达不到规范值。另一方面,施工单位准备的导管长度规格太少,安装导管时配管困难,有时导管低至孔底的距离偏大,而导管安装人员没有及时把实际距离通知砼灌注班,形成初灌量不足导致埋管深度达不到规范值。

初灌砼量v应根据设计桩径、导管管径、导管安装长度、孔内泥浆密度进行计算,且v≥v0 v1。

v0为1.3m桩长的砼量,v0=1.2×1.3πd2/4(单位:m3);1.2-桩的理论充盈系数;d-设计桩径(m)。

v1为初灌时导管内积存的砼量,v1=(hπd2/4)(ρ 0.55πd)/2.4 (单位:m3);h-导管安装长度(m);d-导管直径(m);ρ-孔内泥浆密度(t /m3); 0.55-导管内壁的摩阻力系数;2.4-砼的密度(t /m3)。

9.2 灌注砼时堵管

灌注砼时发生堵管主要由灌注导管破漏、灌注导管底距孔底深度太小、完成二次清孔后灌注砼的准备时间太长、隔水栓不规范、砼配制质量差、灌注过程灌注导管埋深过大等原因引起。

灌注导管在安装前应有专人负责检查,可采用肉眼观察和敲打听声相结合的方法进行检查,检查项目主要有灌注导管是否存在小孔洞和裂缝、灌注导管的接头是否密封、灌注导管的厚度是否合格。必要时采用试拼装压水的方法检查导管是否破漏。灌注导管底部至孔底的距离应为300~500mm,在灌浆设备的初灌量足够的条件下,应尽可能取大值。隔水栓应认真细致制作,其直径和园度应符合使用要求,其长度应≤200mm。

完成第二次清孔后,应立即开始灌注砼,若因故推迟灌注砼,应重新进行清孔。否则,可能造成孔内泥浆悬浮的砂粒下沉而使孔底沉渣过厚,并导致隔水栓无法排出导管外而发生堵管事故。

9.3 灌注砼过程钢筋笼上浮

引起灌注砼过程钢筋笼上浮的原因主要有如下三方面:

(1)、砼初凝和终凝时间太短,使孔内砼过早结块,当砼面上升至钢筋笼底时,砼结块托起钢筋笼。

(2)、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,形成较密实的砂层,并随孔内砼逐渐升高,当砂层上升至钢筋笼底部时便托起钢筋笼。

(3)、砼灌注至钢筋笼底部时,灌注速度太快,造成钢筋笼上浮。

若发生钢筋笼上浮,应立即查明原因,采取相应措施,防止事故重复出现。

9.4 桩身砼强度低或砼离析

发生桩身砼强度低或砼离析的主要原因是施工现场砼配合比控制不严、搅拌时间不够和水泥质量差。严格把好进库水泥的质量关,控制好施工现场砼配合比,掌握好搅拌时间和砼的和易性,是防止桩身砼离析和强度偏低的有效措施。

9.5 桩身砼夹渣或断桩

引起桩身砼夹泥或断桩的原因主要有如下四方面:

(1)、初灌砼量不够,造成初灌后埋管深度太小或导管根本就没有入砼内。

(2)、砼灌注过程拔管长度控制不准,导管拔出砼面。

(3)、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。

(4)、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。

导管的埋管深度宜控制在2~6米之间,若灌注顺利,孔口泥浆返出正常,则可适当增大埋管深度,以提高灌注速度,缩短单桩的砼灌注时间。砼灌注过程拔管应有专人负责指挥,并分别采用理论灌入量计算孔内砼面和重锤实测孔内砼面,取两者的低值来控制拔管长度,确保导管的埋管深度≥2米。单桩砼灌注时间宜控制在1.5倍砼初凝时间内。

9.6 桩顶砼不密实或强度达不到设计要求

桩顶砼不密实或强度达不到设计要求,其主要原因是超灌高度不够、砼浮浆太多、孔内砼面测定不准。

对于桩径≤1000mm的桩,超灌高度不小于桩长的4%。对于桩径>;;1000mm的桩,超灌高度不小于桩长的5%。对于大体积砼的桩,桩顶10米内的砼应适当调整配合比,增大碎石含量,减少桩顶浮浆。在灌注最后阶段,孔内砼面测定应采用硬杆筒式取样法测定。

10 砼灌注过程因故中断的处理办法

砼灌注过程中断的原因较多,在采取抢救措施后仍无法恢复正常灌注的情况下,可采用如下方法进行处理:

(1)、若刚开灌不久,孔内砼较少,可拔起导管和吊起钢筋笼,重新钻孔至原孔底,安装钢筋笼和清孔后再开始灌注砼。

(2)、迅速拔出导管,清理导管内积存砼和检查导管后,重新安装导管和隔水栓,然后按初灌的方法灌注砼,待隔水栓完全排出导管后,立即将导管插入原砼内,此后便可按正常的灌注方法继续灌注砼。此法的处理过程必须在砼的初凝时间内完成。

(3)、砼灌注过程因故中断后拔除钢筋笼,待已灌砼强度达到c15后,先用同级钻头重新钻孔,并钻除原灌砼的浮浆,再用φ500钻头在桩中心钻进300~500mm深,这样就完成了接口的处理工作,然后便可按新桩的灌注程序灌注砼。

11 结语

引起钻孔灌注桩质量事故的原因较多,各个环节都可能会出现重大质量事故。因此,在桩基工程开工前应做好各项准备工作,认真审查地质勘探资料和设计文件,实行会审和技术交底制度,做好现场试桩工作。施工过程抓好泥浆和砼质量,详细做好各项施工记录,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。

钻孔灌注桩施工常见事故预防措施(优选6篇)

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