钻孔灌注桩施工质量事故原因分析及防范措施

钻孔灌注桩施工质量事故原因分析及防范措施钻孔灌注桩作为建筑工程广泛应用的一种基础形式,具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。灌注桩质量监督从验收规范看十分简单，无非是地基承载力的鉴定、钢筋笼的检查与桩混凝土质量的判定，但是由于桩基工程的隐蔽性，给质量监督带来一定难度。分析钻孔灌注桩在施工过程中可能发生的事故，进行必要的防范是保证钻孔灌注桩成桩质量，确保基础工程安全的重要措施。本文根据作者多年来从事钻孔灌注桩施工和监督经验，简要分析钻孔灌注桩施工过程中可能存在的几种质量问题以及相应的防范措施，旨在为类似工程提供借鉴。一、桩底地基承载力不足桩底地基施工中，由于桩端没有支承在持力层上面而造成桩底地基承载力不足。这种情况一般出现在复杂地层，一般最好取芯检验，如不能孔孔取芯，要参照邻近取芯情况、钻速、泥浆返上的岩屑及钻进情况（一般钻进至微风化岩时，钻头不蹩钻，主动钻杆振动不很厉害，钻进声音感觉很好）、工程地质资料进行综合考虑。二、无套管施工法中孔壁坍塌无套管灌注桩施工过程中由于土壤的持力层发生变化等，可能会出现因漏水、漏浆等导致的孔壁坍塌的质量事故。根据对此类问题的分析，发现造成施工事故的原因主要在于：护筒变形或形状不合适；保持的水头压力不够；地下水位有较高的承压力：在砾石层等处有渗流水或者没水，孔中出现跑水现象：泥浆的容重及浓度不足；成孔速度太快，在孔壁中来不及形成泥膜；用造孔机械在护筒底部造孔时触动了孔周围的土壤；沉放钢筋时，碰撞了孔壁，破坏了泥膜及孔壁；造孔机械的机械力过大，致使扩筒与土层之间的粘着力减弱等。针对上述问题，应采取以下相应处理措施：1、施工现场在埋设灌注桩的护筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实，必须注意保持护筒安装垂直，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。2、当发现地基有地下水时，应密切注意是否夹有不透水层。当下层的承压地下水的水头比下层的地下水位高时，必须能保持足够的泥水压力，在施工前的地质情况勘测中，一定要求给出地下水的压力、出水量、水流方向等要素要求。3、泥浆的比重以1.02-1.08左右为宜。另外，在成孔时，如果遇到砾石层等土层产生大量漏浆时，应考虑是否改成其他施工方法。4、当中断成孔作业时，要着重监视漏水、跑浆的情况。三、钢筋笼上浮用全套管法成孔后，在浇筑混凝土时，有时钢筋笼会发生上浮，其原因及相应对策如下：1、套管底部内壁黏附砂浆或土粒，由于管的变形，使内壁产生凹凸不平，在拔出套管时，将钢筋笼带上来。此时，应注意在成孔前，必须首先检查最下部的套管内壁，当堆积大量粘着物时，一定要及时清理。如确认有变形，必须进行修补，待成孔结束时，可用张大锤式抓斗，使其反复升降几次，以敲掉残余在管内壁的土砂，确保孔底水平。2、当钢筋笼的外径及套管内壁之间的间隙太小，有时套管内壁与箍筋之间夹有粗骨料时，会发生钢筋上浮现象，出现这种问题处理的方法是，使箍筋与套管内壁之间的间隙要大于骨料的最大尺寸的2倍。3、钢筋笼自身弯曲，钢筋笼之间的接点不好、弯曲，箍筋变形脱落，套管倾斜等，使得钢筋与套管内壁的接触过于紧密时，也将造成钢筋笼上浮。在处理此类问题时，应注意提高钢筋笼加工、组装的精度，防止钢筋笼在运输过程中由于碰撞等因素引起的变形。在沉放笼时要确认钢筋笼的轴向准确度等，不得使钢筋笼自由坠落到桩孔中，不得敲打钢筋笼的顶部，在贯入套管时，必须注意汽锤制度。4、由于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，如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。当此类现象发生时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。5、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，钢筋笼被混凝土拖顶上升。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，混凝土接近笼时，控制导管埋深在1.5-2.0m。四、缩径（孔径小于设计孔径）出现缩径是由于塑性土膨胀造成。防治措施：成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，快速通过，在成孔一段时间，孔壁形成泥皮，孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀；如出现缩经，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。五、桩底沉渣量过多清孔是灌注桩施工中保证成桩质量的重要环节，通过清孔应尽可能地使桩孔中的沉渣全部清除，使混凝土与岩基结合完好，提高桩基的承载力。出现桩底沉渣量过多的原因是：检查不够认真，清孔不干净或没有进行二次清孔。根据上述情况，采取的防治措施如下：1、认真检查，采取正确的测绳与测锤；2、一次清孔后，不符合要求，要采取措施：如改善泥浆性能，延长清孔时间等进行清孔。在下完钢筋笼后，再检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔。二次清孔可利用导管进行，准备一个清孔接头，一头可接导管，一头接胶管，在导管下完后，提高孔底0.4m，在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔优点：及时有效保证桩底干净。六、在浇注混凝土过程中，过量上提导管，使接头部分产生漏水等情况，将造成混凝土离析、流动等质量事故，在桩身上留下致命的质量隐患。因此要严格施工管理，不得发生泥浆水进入导管的质量事故。一旦发生上述事故，可采取如下的处理措施：浇筑混凝土之前，若发现导管口出现漏水现象时，应立即提起到导管进行检查，对漏水部位进行严格的防水处理后，再重新放入桩孔中，浇筑混凝土。在任何情况下，都应该尽可能的将导管底部深深的埋在混凝土中，当发现导管上提明显过量时，应迅速将导管插到混凝土中，利用小型水泵或小口径的抽水设备，将导管中的水抽到之后，在继续浇筑混凝土。七、断桩与夹泥层出现这种现象的原因：1、泥浆过稠，增加了浇注砼的阻力，如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块，因此，在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象，有时甚至灌满导管还是不行，最后只好提取导管上下振击，由于导管内储存大量砼，一旦流出其势甚猛，在砼流出导管后，即冲破泥浆最薄弱处急速返上，并将泥浆夹裹于桩内，造成夹泥层；2、灌注砼过程中，因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层和断桩原因。导管提漏有两种原因：1、当导管堵塞时，一般采用上下振击法，使混凝土强行流出，但如此时导管埋深很少，极易提漏。2、因泥浆过稠，如果估算或测砼困难，在测量导管埋深时，对砼浇注高度判断错误，而在卸管时多提，使导管提离砼面，也就产生提漏，引起断桩；3、灌注时间过长，而上部砼已接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在砼表面的沉淀物，造成砼灌注极为困难，造成堵管与导管拔不上来，引发断桩事故；4、导管埋得太深，拔出时底部已接近初凝，导管拔上后砼不能及时冲填，造成泥浆填入。防治方法为：1、认真做好清孔，防治孔壁坍塌。2、尽可能提高混凝土浇注速度：（1）开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土，产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力。（2）快速连续浇注，使混凝土和泥浆一直保持流动状态，可防导管堵塞。3、提升导管要准确可靠，灌注混凝土过程中随时测量导管埋深，并严格遵守操作规程。4、灌注水下混凝土前检查导管是否存在漏水、弯曲等缺陷，发现问题要及时更换。八、钻孔内有害气体防范由于地质构成或其他特殊原因，在灌注桩的成孔过程中，如果桩孔中产生沼气、天然气、硫化氢等有害气体，则在孔口附近进行焊接钢