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文档简介
1、副咼级职称论文题 目:浅析冲孔灌注桩在施工中常见问题及处理措施姓 名:李正虎工作单位:云南第二公路桥梁工程公司2014年4月8日浅析冲孔灌注桩在施工中常见问题及处理措施摘要: 冲孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型,是指在工程现场通过机械冲孔,在地基土中形成桩孔,并在其内放置钢筋笼、灌注混 凝土而做成的桩。近年来,由于国家实施“西部大开发”战略,云南省高速 公路进入了大规模建设时期,云南山区高速公路具有地形起伏变化大,水文 地质条件复杂,气候因素多变,人均耕地稀缺等特点,故大桥、特大桥在公 路建设中所占比例较大,冲孔灌注桩等桩基工程较多。桥梁冲孔灌注桩属于 隐蔽工程,冲孔、灌注混凝土都是在
2、水下进行,影响钻孔灌注桩施工质量的 因素很多, 本文结合云南省普立滇黔界至宣威高速公路第十合同段桥梁桩 基工程施工实践,针对冲孔灌注桩及水下灌注混凝土施工常见的问题进行浅 析,并提出相应预防措施及处理方法。关键词: 冲孔灌注桩常见质量问题;预防措施;处理方法一、冲孔过程出现的质量问题及处理措施( 一 ) 护筒冒水浆:护筒外壁冒水,严重的会引起地基下沉,护筒倾斜 和移位,造成孔位偏斜,甚至无法施工。造成原因 :1、埋设护筒的周围不密实; 2、护筒埋置深度不足; 3、冲 锤起落时碰撞钢护筒。防治措施: 1、埋设护筒时,坑底与护筒四周应选用最正确含水量的粘土 分层夯实;2、护筒的埋置深度应根据设计要
3、求或桩位处的水文地质情况确定, 一般情况埋置深度宜为24m特殊情况应加深以保证冲孔和灌注混凝土的顺 利进行。有冲刷影响的河床,应沉入局部冲刷线以下不小于1、01、5m; 3、 冲头起落时,应防止碰撞护筒。处理方法 : 1 、 发现护筒冒水时,应立即停止冲孔,用粘土在护筒四周 填实加固,假设护筒严重下沉或移位时,则应重新定位后安装护筒。二掉冲、落物:造成原因: 1、因为钢绳 、钢绳与冲锤之间的连接承受不了自重,使接 头脱落、断裂所至; 2、钢丝绳过度陈旧,断丝太多,未及时更换; 3、操作 不慎,落入扳手、撬棍等物。防治措施: 1、加强接头连接质量检查,加强钢绳质量检查,每使用一次 就全面仔细检查
4、一次,防止有钢绳断丝或质量不过关的冲锤用于施工中;2、冲进施工过程应采用中低扬程、中低速冲进,严禁大扬程、高速冲进。处理方法: 1、如果不慎发生掉冲事故,可采用偏心钩打捞,速度快, 成功率高;打捞要及时,不可耽搁,以免孔壁不牢,出现塌孔,故现场需备 用好偏心钩,以防万一; 2、零星铁件可用电磁铁吸取。三塌孔:造成原因: 1、孔壁坍陷的主要原因是土质松散,泥浆护壁不好; 2、 钢护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位较低; 3、冲进速度过快、空冲 时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷; 4、提冲 锤、下钢筋笼时碰撞孔壁; 5、护筒周围堆放重物或机械振动。防治措施: 1、在松
5、散易坍的土层中,适当埋深护筒; 2、用粘土密实 填封护筒四周,使用优质的泥浆, 提高泥浆的比重和粘度; 3、保持护筒内 泥浆水位高于地下水位; 4、 搬运和吊装钢筋笼时,应防止变形,安放要对 准孔位,防止碰撞孔壁,钢筋笼接长时要加快焊接时间,在保证施工质量的 情况下,尽量缩短灌注时间。处理方法: 1、当遇到坍塌量较小时,可在泥浆中加适量水泥,增大泥浆 比重及其护壁效果; 2、当遇坍塌量较大时, 可采用粘土或碎石回填后重新 冲孔。四缩颈 :缩颈即实际孔径小于设计孔径。造成原因: 1、软土层受地下水影响和周边车辆振动; 2、塑性土膨胀, 造成缩孔; 3、冲锤磨损过甚,焊补不及时。防治措施: 1、在
6、软塑土地层采用失水率小的优质泥浆护壁,降低失水 量;2、成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,快速通过,在成孔一段时间内, 孔壁形成泥皮,则孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀; 3、及时焊补冲锤,或在 其外侧焊接一定数量的合金刀片,在冲进或起冲时起到扫孔作用。处理方法:1、 如出现缩颈,采用上下反复扫孔的方法, 以扩大孔径。 五成孔偏斜:成孔壁桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。造成原因: 1、施工现场不平整,不坚实,地面软弱或软硬不均匀,冲 桩机安装不平整或冲进过程发生不均匀沉降,导致桩孔偏斜; 2、冲进过程中 遇软硬土层交界面或倾斜岩面时,冲挤岩层时岩层受力不均,造成偏孔; 3、 锤偏心过大或掉齿; 4、施
7、工检测控制不到位。防治措施: 1、先将场地夯实平整,轨道及枕木宜均匀着地,支架的承载 力应满足要求,在发生不均匀沉降时,必须随时调整; 2、冲孔机就位时,应 底座水平,并使钢绳、冲锤和桩中心在同一垂直线上; 3、不使用偏心过大的 锤;定时检查冲锤,发现锤齿磨损严重时及时更换。处理方法: 1、冲孔偏斜较小时,可提起冲锤,上下反复扫冲几次,以 便削去硬土; 2、假设偏移较严重时,可向桩孔内回填块石和粘土块至偏孔处 0、5m以上,然后用低锤密冲,反复矫正,可收到较理想的效果六孔底沉渣量过多:对摩擦桩来说,由于其受力机理是通过桩外表 和周围土壤之间的摩擦力或依附力,逐渐把荷载从桩顶传递到周围的土体中,
8、 如果在设计中端部反力不大,端部的沉渣量对桩承载力亦影响不大;而对于 端承桩来说,如果沉渣量过大,势必造成桩受荷时发生大量沉降,同样使桩 的承载力失效,因此冲孔灌注桩的沉渣量检查是施工控制中的一项关键工 作。造成原因: 1、检查不够认真,清孔不干净或未进行二次清孔;2、泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起; 3、钢筋笼吊放过程中,未对 准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底; 4、清孔后,待灌时间过长,致使泥浆沉 积。防治措施: 1、加强对沉淀层的检查力度,提高质量意识; 2、成孔后, 采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度,不应直接采用清水进行泥浆 置换; 3、钢筋笼吊放时,使钢筋笼的中心
9、与桩中心保持一致,防止碰撞孔壁。可采用直螺纹套筒连接工艺加快对接钢筋笼连接速度,减少空孔时间, 从而减少沉渣。下完钢筋笼后,检查沉渣量,如沉渣量超过标准要求,则应 利用导管进行二次清孔,直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合标准要求;4、开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离宜 为30cm-50cm,应有足够的混 凝土储备量,使导管一次埋入混凝土面以下 1、0m 以上,以利用混凝土的巨 大冲击力溅除孔底沉渣,到达消除孔底沉渣的目的。二、水下混凝土灌注施工问题及处理措施( 一) 堵管:水中灌注混凝土过程中,混凝土在导管中下不去的现象。造成原因: 1 、初灌时,隔水栓堵管; 2、混凝土和易性、流动性、工
10、作 性较差造成离析,混凝土中粗骨料粒径过大; 3 、各种机械故障引起混凝土 浇筑不连续,在导管中停留时间过长而堵管,造成混凝土离析等。防治措施: 1、使用的隔水栓直径应与导管内径相配,同时具有良好的 隔水性能;或采用隔水盖板或插板盖住导管顶部,封底时拉起盖板或抽出插板即可; 2、在混凝土灌注时,应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控 制。水下混凝土必须具备良好的和易性,配合比应实验室确定,坍落度宜为 18cm-22cm; 3 、应确保导管连接部位的密封性, 导管使用前应试拼装、 试压, 试水压力为0、6 Mpa -1、OMpa以防止导管进水;4、在混凝土浇筑过程 中,混凝土应缓缓倒入漏斗的导
11、管,防止在导管内形成高压气塞;5、在施工过程中, 应时刻监控机械设备, 确保机械运转正常, 防止机械事故的发生。二钢筋笼上浮:造成原因: 1 、由于混凝土灌注过程导管埋深较大时,其上层混凝土因浇 注时间较长,已接近初凝,外表形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定握裹力, 如果此时导管底部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移。防治措施: 1、 钢筋笼上端焊固在护筒上,可承受部分顶托力,具有防 止其上升的作用;2、在孔底设置直径不小于主筋的 12道加强环形筋,并 以适当数的牵引筋牢固地焊接于钢筋笼的底部,实践证明对于克服钢筋笼上 升是行之有效的; 3、
12、加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间,或掺外加剂,在 混凝土初凝前完成水下混凝土灌注; 4、 灌注混凝土过程中,应随时掌握混 凝土浇注的标高及导管埋深,当混凝土埋过钢筋笼底端2m-3m时,应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m-6m,建议控制在4、5m左右,严禁把导管提出混凝土面。处理方法:1、当发现钢筋笼开始上浮时,应立即停止浇注,并准确计 算导管埋深和已浇混凝土标高,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消 除。三断桩:泥浆或砂砾与水泥混凝土混合把灌注的上下两段混凝土隔开,使混凝土变质或截面积受损,是较严重的质量事故造成原因 :1、封底时,由于导管底端距孔底过远,
13、混凝土被泥浆稀 释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土桩体与基岩之间被不凝 固的混凝土填充; 2、泥浆过稠,增加了浇注混凝土的阻力,如泥浆比重大且 泥浆中含较大的泥块,导致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 大量混凝土,一旦流出其势甚猛,在混凝土流出导管后,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; 3 、灌注混凝土过程中, 因导管漏水或导管提漏而二次下沉也是造成夹泥层和断桩的原因。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;
14、 2因泥浆过稠,如果估算或测混凝土 面难,在测量导管埋深时,对混凝土浇注高度判断错误,而在卸管时多提, 使导管提离混凝土面,也就产生提漏,引起断桩; 4、灌注时间过长,而上部 混凝土已接近初凝,形成硬壳,而且随时间增长,泥浆中残渣将不断沉淀, 从而加厚了积聚在混凝土外表的沉淀物,造成混凝土灌注极为困难,造成堵 管与导管拔不上来,引发断桩事故; 5、导管埋得太深,拔出时底部已接近初 凝,导管拔上后混凝土不能及时冲填,造成泥浆填入。防治措施: 1、成孔后,必须认真清孔,防止孔壁坍塌。清孔时间应根据 孔内沉渣情况而定,清孔后要及时灌注混凝土,防止孔底沉渣超过标准规定; 2、灌注混凝土前认真进行孔径测
15、量,准确算出全孔及首盘混凝土灌注量;3、尽可能提高混凝土浇注速度: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;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; 4、混凝土浇注过程中,应随时控制混凝土面的标高 和导管的埋深,提升导管要准确可靠,并严格遵守操作规程; 5、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,坍落度损失应满足灌注 要求 ; 6 、导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定,切勿 起拔过多。四埋管:导管无法拔出称为埋管。造成原因: 1、导管埋入混凝土过深,导管内外混凝土已初凝与混凝土 间摩阻力过大; 2、提管过猛将导管
16、拉断。防治措施:1、严格控制导管埋深,一般在2-6m,建议控制在4、5m 2、首批混凝土掺入缓凝剂,加速灌注速度; 3、导管接头螺栓事先应检查是 否稳妥,提升导管时不可过猛。五桩顶混凝土不密实或强度达不到设计要求短桩 :造成原因: 1、超灌高度不够、 混凝土浮浆太多、 孔内混凝土面测定不准; 2 、灌注混凝土时发生孔壁塌方,未被觉察,测深 锤或测深仪探头达不到混 凝土面。预防措施:1、严格控制桩顶超灌高度,超灌高度宜控制在 0.51m范围 内; 2、测深锤亦重不亦轻,建议使用两个测深锤一重一轻,轻锤灌注过程 前期使用,重锤后期使用 ; 3、灌注将近结束时加清水稀释泥浆并掏出部分 沉淀浮渣; 4、在灌注过程中,注意是否有发生塌孔的征兆,如有塌孔,应采 取措施处理后再续灌。三、结束语:冲孔灌注桩有很多优点,但是由于施工环节多,工艺复杂, 成桩质量有可能受到多种因素的干扰,严重时会导致桩身承载力明显下降, 甚至造成断桩等重大质量事故。为了确保成桩质量和桩基工程的安全,必须 对钻孔灌注桩的施工全过程进行严格的质量控制和检测,发现问题及时补救。虽然我们对冲孔桩已有一定的认识,但是由于冲孔桩是一种施工中桩孔和桩身均不可见的桩基形式,与人工挖桩、锤击预制桩等桩孔或桩身可见的桩基形式相比,要确保冲孔桩的施工质量,将面对更多的困难,故此,我们在施 工时,对
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