冲孔灌注桩施工中的四个问题及解决方法-李林森

冲孔灌注桩施工中的四个问题及解决方法 李 林 森 （青岛公路建设集团有限公司，山东青岛 266000） 摘 要：冲孔桩施工是套成熟工艺，但施工中还是要出现一些问题需要解决，本文分析了偏孔、孔深测量、沉渣 厚度确定、灌注混凝土导管拔出混凝土面的问题和钻芯取样过程控制问题，并提出了解决方法，可以在施工中推 广应用。 关键词：偏孔 孔深 沉渣厚度 导管拔出混凝土面 钻芯 0 引言 冲孔桩施工是一种常见的施工方法，已经是一套很成熟的工艺，但是施工时经常还会碰到新 问题，困扰大家。本人根据个人多年的施工经验，谈谈对偏孔处理、桩身长度确定及沉渣厚度测 定、灌注水下桩过程中导管拔出混凝土顶面的处理和钻芯取样过程控制的个人看法。 1 偏孔问题的处理 桥位地质遇到整体基岩、块石土、卵碎石土、砂土和粘土层均比较好施工，只是体现在进尺 的快慢问题，偶有偏孔现象也比较好处理。但当遇到横向风化不均匀的硬质岩，或者具有倾斜分 层软弱充填夹层的时，或者硬质大孤石时，偏孔成为冲孔施工常态，采取一般的纠偏办法难以达 到孔的竖直度要求，甚至无能为力。 一般的纠偏措施为回填硬质片石、块石，并将钻齿加焊强度更大棱廓更尖锐的高强度合金钢 块，反复冲击，将孔修正。当回填纠偏这一措施不能解决偏孔问题时，可以采用以下几种方式进 行处理。 1.1 当孔内渗水不大，可以将孔底水抽干，可以将冲孔桩改为人工挖孔方式成孔，但要做好 引水、排水措施，将孔壁渗水用塑料管集中下泄到孔底，在孔底开挖一凹坑汇水抽水，提供工作 面用于人工钻孔和出渣。 1.2 当地下水较大，或者靠近河床，桩在水面以下时，采用大功率的水泵不能将孔内渗水全 部抽出，或者能抽水但没有工作面，或者人工挖孔施工时间长安全不易保证时，可以采用抽出桩 孔内泥浆，清除孔壁泥浆护壁，采用吊篮下到偏孔处，人工在偏孔位置处打孔爆破，提供冲击平 台，回填高强度块石后再继续冲孔。反复操作，直至达到要求。 1.3 当渗水量太大，抽水水位无明显下降人不能下到孔内时，可以采用预先钻孔将桩范围内 的岩层爆破破碎，再采用冲孔的方法成孔。因爆破对孔壁孔底的围岩产生破坏，因此桩要加长。 2 桩孔的真实深度、沉渣厚度问题的确定 冲孔桩桩基的实际深度和沉渣厚度测量方法目前没有统一规定，规范只给了合格标准，目前 大家是以经验控制，采用测绳下加钢筋头或者陀螺探测，根据手感确定接触沉渣顶面和插入沉渣 底面基岩的感觉来确定孔深、沉渣厚度。这种方法只能估计，是凭经验，同一个点不同的人测出 的数据会不一样，误差很大。因此这种方法不准确，不具有说服力。要准确测量孔深、沉渣厚度， 需要能准确确定孔顶到孔底岩面的高差数据和孔顶到孔底沉渣顶面的高差数据。 具有代表意义孔深数据有三个：终孔时及时实测孔深 L1，此时钻头刚冲击基岩，石渣还在 泥浆中，测锤能触及到孔底基岩；第一次清孔后下钢筋笼前实测孔深 L2，此时孔底沉渣被清除； 第二次清孔后灌注混凝土前实测孔深 L3，此时孔底沉渣再次被清除。三个数据均可作为孔深数 据，但究竟以哪个作为孔深数据更真实呢？以 L1 和 L3 的差值作为沉渣厚度数据还是以 L2 和 L3 的差值作为沉渣厚度数据呢？ 以哪个数据作为桩孔深度真实数据，以哪两个数据的差值作为桩底沉渣厚度数据，对摩擦桩 的影响不大，但是对支承桩的影响很大。因为摩擦桩孔底沉渣厚度允许值范围比较大，为 300mm-500mm，这个范围能将不同测量、计算方法的误差容纳进去，误差占规范要求比例很小， 不会对桩底沉渣厚度是否合格产生多大影响。而支承桩的孔底沉渣厚度要求一般不会超过 50mm，测量、计算误差可能会超过这个值，对沉渣厚度是否满足要求的影响就很大。 目前不同主体采取不同的数据作为桩孔深度和确定沉渣厚度，意见不统一，一较真往往就会 产生争论，但又没有规范、规程给予支持，僵持不下，在我合同段的文昌河大桥施工中就出现这 样问题。 本人认为在施工过程控制好以后以 L2 作为真实孔深数据，以 L2 和 L3 数据之差作为灌注前 孔底沉渣厚度数据较能真实的反应孔深实际情况和沉渣厚度的实际情况。 L1 为终孔时及时测得的孔深，虽然终孔时刚结束冲击，泥浆浓度也较大，孔底基岩顶几乎 还没有大量的石渣沉淀层，但石渣密度较大，小颗粒的石屑、石子悬浮在泥浆中，大颗粒的石子 会及时下沉到孔底，特别是新冲碎基岩的大颗粒石子就在孔底，此时采用测绳和钢筋头或者陀螺 下沉测孔深，有可能测的是石子顶面到孔顶的深度。如果测量速度没有跟上，孔底的沉渣层会更 厚，造成孔深测不准，因此常有清孔越清孔越深的现象。 L2 为第一次清孔后下放钢筋笼之前测得的孔深数据，在置换泥浆清孔过程中，孔内的冲击 钻头常上下冲击搅动孔底泥浆及沉淀层，沉淀层在清孔过程中被高压泥浆流带出，经过细致控制， 大的颗粒基本被完全清除，孔底遗留下含石屑、石粉等浓度较大的沉淀层。此时采用测绳和钢筋 3 头或者陀螺下沉测孔深，往往能感觉到干脆的撞击震动。 L3 为下放钢筋笼后灌注混凝土前的二次清孔后的测量数据，虽为第二次清孔，但下放钢筋 笼时会刮擦孔壁使孔壁局部脱落沉底，而二次清孔因无钻头上下冲击搅动，孔底沉渣基本不能被 完全清除，此时测得的高程基本是孔底沉渣顶面的数据。此时采用测绳和钢筋头或者陀螺下沉测 孔深，往往能感觉碰击比较绵软。 因此，以 L2 作为桩孔的真实深度数据、以 L2 和 L3 的差值作为灌注前的沉淀厚度数据更能 能反应真实情况，素具更准。 3 灌注混凝土导管拔出混凝土面问题的处理 在灌注混凝土过程中，因现场技术人员计算错误或者现场操作人员操作随意，可能会将灌注 混凝土的导管拔出混凝土顶面，导致泥浆进入导管内，导管再次插入混凝土内会造成断桩的质量 事故，或者拔出混凝土顶面后不敢继续施工而停止灌注，造成接桩的质量事故,既造成经济损失 又造成了工期损失。 根据详细分析，这种情况可以采取二次封底的技术进行补救，但这需要前提，顶部的混凝土 在采取二次封底技术灌注完成前不能初凝，现场的技术人员要准确计算出导管插入深度、二次封 底的混凝土数量和现场操作人员的精确控制。采用测绳准确测量混凝土顶面位置，将导管二次插 入混凝土面（非混凝土泥浆混合物界面）以下后，按第一次封底混凝土数量缓慢进行混凝土灌注。 将二次封底混凝土慢速灌注完成以后，将导管下沉到二次封底混凝土底面以下 2m 以下，然后进 行正常灌注。 导管插入混凝土面以下缓慢灌注混凝土，减少了带泥浆的混凝土进入导管口以下合格混凝土 内的深度，带泥浆的混凝土在导管口周边扩撒并上升，后续灌入的混凝土将导管内外的泥浆带走 并擦净。随着混凝土灌注的继续进行，带泥浆的混凝土上升，新灌入的混凝土占据了导管口及附 近的空间，将不带泥浆的导管包在不带泥浆的混凝土中，完成了二次封底操作。再将导管下沉 2m 即可进行正常混凝土灌注施工。 如果在封底混凝土灌注后不久就将导管拔出混凝土面，则直接将导管下沉到孔底，重复第一 次封底混凝土施工即可。 混凝土超灌部分高度不小于正常灌注高度加上二次封底混凝土高度之和，否则桩头要接桩。 4 桩基钻芯取样过程的控制 桩基钻芯取样一般在桩基检测出现质量问题时，或者验证支承桩底沉渣厚度时采用。现在的 一般勘察单位和检测单位的钻芯取样设备精度较差，基座和钻头摆动幅度较大，若控制不好，钻 头会以大倾斜角 i 进入桩基，如果 i*Hr(H 为桩长，r 为桩基半径，假如从最有利的桩心位置钻 入，但实际上监理或业主会要求从桩心以外位置钻入)，则钻头未到桩底以前就已经钻出桩身进 入桩周基岩或土层中，取不到完整的桩芯和孔底沉渣芯样，测不到沉渣厚度，也就不能判定桩基 为合格。 因此钻芯取样需要认真细致控制。 4.1 操作人员及钻机的选用 桩基一般直径较小，长度较大，因此长细比较小，因此对钻探的竖直度要求较高。操作人员 要选用经验丰富的技师，要有较强的责任心，要有很好的合作态度。设备要选择工作性能较好、 振动小、摆幅小、调速范围大、扭矩大、液压操纵的高速钻机，钻头及钻杆形心笔直、无弯曲， 钻杆和基座控制面呈 90，整体可控性好。 4.2 钻机的固定 设置稳定牢固的基础，将钻机稳固地安装在基础上并锚固，使钻机在工作中不偏斜不滑移。 安装必须水平，采用水平尺或者水准仪进行控制，保证钻头和钻杆处于垂直状态。如钻机不稳、 不水平则钻机容易发生晃动、位移和倾斜，容易发生卡钻，而且容易钻出桩基。同时降低钻头的 自由长度，以减小钻头的摆幅。必须确保钻头不以倾斜状态进入桩基混凝土。 4.3 钻孔位置的选定 一般情况下，桩不是垂直的，会有一个倾斜角 i1，在施工日志上要记好桩的倾斜角和倾斜 方向，钻孔选点时要选到这个方向，这样对完成钻孔有利。同时保证在钻进时，i 和 i1 的方向 要一致。因为 i 和 i1 的水平分量之和越小越好，越大钻头就越容易钻出桩身。 4.4 钻进控制 钻机开钻时钻头要低速进入混凝土，因为高速的钻头摆幅更大，导致 i 更大。同时严禁工人 以用撬棍将钻头向一边撬的方式进行固定，因为这样 i 更大，更不利。钻进过程中准确记录钻进 深度，在桩底以上 20cm 左右要低速干钻，进入桩底基岩后再用水高速钻进取芯，岩心长度要不 小于 50cm，以保证沉渣及其上下的砼芯和岩芯连在一