冲击成孔混凝土灌注桩常见问题分析与处理

1、长丰大道程桩基施工问题的探讨长丰大道工程冲击成孔灌注桩常见问题探讨摘 要本文主要通过对长丰大道工程桩基工程施工中出现的一些常见问题的研究，分析造成这些问题的原因，以及这些施工问题对工程的影响，然后总结针对这些问题所采取的措施。通过施工中取得的成效，为后续桩基顺利施工提供经验和保障。关键词：常见问题 发生原因 造成影响 处理措施目录摘 要1第一章 绪论31.1研究背景31.2主要研究内容3第二章 工程概况42.1桩基概况42.2工程地质水文条件4第三章 长丰大道工程桩基施工常见问题63.1桩基冲孔过程中梅花孔问题63.2桩基冲孔过程中偏孔问题73.3桩基冲孔过程中粘锤问题83.4桩基施工中缩颈问

2、题83.5桩基砼灌注中堵管问题93.6桩基砼灌注中导管脱落或拔脱问题93.7桩基砼灌注中导管无法拔起问题103.8桩基砼灌注中钢筋笼上浮问题11小结：12第四章 长丰长丰大道工程桩基施工质量控制细则及砼灌注操作规程124.1桩基成孔及砼灌注质量控制细则124.2桩基砼灌注操作规程12结 论14参考文献15第一章 绪论1.1研究背景在日益拥挤的城市交通中，高架桥扮演着越来越重要的角色，高架桥的质量直接关系到人民的生命财产安全。而高架桥的桩基工程的质量关系到整个桥梁结构的工程质量，是建设工程质量控制的重中之重。冲击成孔灌注桩作为深基础的一种，由于它具有适应性强、成孔可靠、抗震性能强、施工噪音较锤击

3、桩小、所需设备简单、操作方便、施工安全等优点，在桩基施工中得到了广泛的应用。虽然其技术比较成熟，但桩基施工属于隐蔽工程且因为地质及外部条件的不确定性及人为管理因素对桩基质量还是有一定影响。所以，研究和探讨桩基工程施工中的施工常见问题的发生原因、造成影响、处理措施及对应的桩基质量控制细则，为施工单位在后续桩基施工中积累经验，对于节约成本、保证工期有着不可忽视的作用，同时更能让施工单位的桩基施工工艺更加完善和可靠。1.2主要研究内容本文依托长丰大道工程的桩基施工工程。通过分析和探讨本桩基工程冲击成孔和砼灌注的过程中出现的梅花孔、偏孔、缩颈、粘锤、堵管、导管脱落、埋管、钢筋笼的上浮的桩基施工问题的原

4、因，并分析这些问题造成影响及处理方法，同时探讨为避免这些问题所采取的措施。第二章 工程概况2.1桩基概况长丰大道桩基工程鉴于地质情况不宜采用旋挖、回旋（反循环）成孔施工方式，故采用冲击成孔灌注桩，泥浆循环方式为正循环，共有桩基610根，主线桥主要桩径1.6m，局部有桩径2.0m和2.3m，边墩及匝道主要桩径1.0-1.2m，桩基平均长度均约为70.0m。桩基混凝土强度等级为C30、C35水下混凝土，全部为端承摩擦桩。2.2工程地质水文条件由地质勘查报告可知在拟建范围场地地层自上而下主要由5个单元层组成：（1）人工填土层(1m-3m)；（2）黏性土、淤泥质土、粉质黏土夹粉土层(3m-16m)；（

5、3）黏性土与砂土之间的过渡层(16m-20m)；（4）砂土层（20m-45m）；（5）泥岩层（45m-75m），见表1。本地区地下水按赋存条件，可分为上部滞水、空隙承压水和基岩裂隙水。表115第三章 长丰大道工程桩基施工常见问题3.1桩基冲孔过程中梅花孔问题本项目部在对桩号2B70-4的进行下笼前探孔时，探笼在下放至49米强风化泥岩层时被卡，无法下放。经项目部的技术人对其进行探讨和研究，最后得出这是由于在成孔的过程中出现了梅花孔。梅花孔的桩基施工问题如下图：图3-1：梅花孔施工问题3.1.1出现梅花孔的原因： 3.1.1.1冲击锤转向装置失灵； 3.1.1.2未加焊腰带或腰带在冲孔过程中损坏脱

6、落； 3.1.1.3泥浆比重过大增大锤头转动阻力或冲击冲程过低导致锤头转动不充分。3.2.2造成的影响3.2.2.1成本增加。出现梅花孔后，需要对该段进行重新扫孔冲击，对应水电消耗、泥浆及土方外运量都会增加，同时还会增大扩孔率，造成砼灌注方量增加；3.2.2.2桩孔质量风险增大。重新对问题段冲孔，无疑会延长桩基成孔周期，进而增加淤泥质粘土和淤泥质粉砂粘土层缩颈或塌孔的风险。3.3.3处理措施3.3.3.1日常施工中加大设备巡查力度，每天定时检查锤头转向装置是否正常，锤头腰带是否变形或脱落；3.3.3.2入岩之后使用高冲程（3-4m）进行冲击，让锤头充分转动；3.3.3.3严格控制泥浆指标，在进

7、入泥岩层后泥浆比重控制在1.36左右。3.2桩基冲孔过程中偏孔问题桩号2B61- 3的桩基钻进钻进至45m时，出现钢丝绳严重晃动偏移桩心，出现偏孔现象。施工问题如下图：图3-2：偏孔的施工问题3.2.1出现偏孔的原因3.2.1.1冲击钻在冲孔过程中发生移位或沉降而未做调整；3.2.1.2孔底遇到土层软硬不均；3.2.1.3孔底或孔壁出现孤石或枯木。3.2.2造成的影响不论以上三种原因出现，都要对偏孔段进行回填重新冲击，进而增加施工成本、延长成孔周期并增加桩基质量风险。3.2.3处理措施 3.2.3.1由于桩机移位或沉降造成的偏孔，只要未入岩，则可以使用黄土回填至偏孔段以上3-5m，若入了岩，则

8、只能使用块石或砼块回填至偏孔段以上2m左右，然后使用小冲程（1-1.5m）进行冲击，直至孔位纠正，否则需再次回填冲击； 3.2.3.2对于孔底土质软硬不均或孤石（枯木）造成的偏孔，使用块石或砼块回填至偏孔段以上2m左右，然后使用小冲程（1-1.5m）进行冲击，直至孔位纠正，否则需再次回填冲击。 3.3桩基冲孔过程中粘锤问题该工程桩基施工，在冲孔达到48-55m时均会出现粘锤现象。地勘报告显示钻进的工作进入了强风化泥岩层，则可得此现象是由于钻进工作进入强风化泥岩层引起的粘锤的施工问题。3.3.1粘锤发生的原因 泥岩即为一种由非常细小（粒径4m）的黏土矿物颗粒固化沉积而成的岩石，其本身在碎裂遇水后

9、就有很强的造浆能力。冲击成孔至该岩层时，孔底已经击碎的岩石处于半固半液状态，具有很强的粘结吸附性，加之其本身非常强的造浆能力，泥浆稠度很大，当锤头截面与之接触后便被吸附无法提起。3.3.2造成影响3.3.2.1安全隐患。当发生粘锤情况时，经验不足的桩机操作人员会使用卷扬机强行提锤，往往造成桩机尾部猛然上翘，将操作人员甩出；3.3.2.2材料损耗增加。进入该岩层施工后，即使没有发生粘锤，但是机械负荷已明显增加，特别是以钢丝绳损耗最大，其他卷扬机变速齿轮、滑轮等部件损耗也会增大；同时，粘锤后泥浆循环不能停止，使得泥浆泵空转时间延长，水电消耗增加。3.3.2处理措施首先，多排泥浆，将泥浆比重降低至1

10、.35左右，将孔中泥浆循环均匀；然后，使用起重机辅助卷扬机提锤；最后，鉴于泥岩的造浆能力，可继续将泥浆比重降至1.30后再开始继续冲孔，同时可向孔底抛投坚硬块状物（废弃钢丝绳、钢筋头、块石、砼块等）防止再次粘锤。3.4桩基施工中缩颈问题在桩基超声波检测过程中，多次出现桩顶向下12-16m桩身处砼夹泥现象，对成桩判类造成影响。地勘报告显示该地层为淤泥质黏土及淤泥质粉质粘土层，极易发生缩孔现象。3.4.1缩颈发生的原因淤泥质粘土及淤泥质粉质粘土塑性大，在冲击钻冲孔完成后该地层会暂时达到设计孔径，但随之该地层土体会在地层压力下向薄弱位置（孔壁）回弹，且随着清孔过程中泥浆不断下降而加快，加之该工程泥浆

11、外运困难，往往在成孔之后7天才能完成砼灌注，最终导致该层孔径小于设计孔径。3.4.2造成的影响3.4.2.1长时间放置会造成该底层局部塌孔，影响成孔质量；3.4.2.2缩颈后会包裹钢筋笼和声测管，在砼灌注完成后造成该处夹泥，导致质量缺陷。3.4.3处理措施3.4.3.1冲孔该地层时将锤头直径加大3-5cm，增大该底层扩孔率，使其在砼灌注前仍不小于设计孔径；3.4.3.2严格控制成孔至砼灌注的间隔时间，做好排浆清孔工作，保证3天以内完成砼灌注。3.5桩基砼灌注中堵管问题在桩基砼灌注过程中，导管堵塞现象比较常见，但究其原因主要还是人为操作不当造成，因此桩基砼灌注必须严格遵守相关操作规程。3.5.1

12、堵管发生的原因3.5.1.1砼灌注前导管未排气或排气不到位，导致导管内与导管外存在压力差，造成砼无法下放（该情况出现极少）；3.5.1.2砼和易性差，骨料偏大，易离析导，导致骨料与砂浆分离堵塞导管，该情况一般发生在等待后续砼过程中；3.5.1.3砼灌注埋管过深（超过12m）导致内外无压力差；3.5.1.4砼灌注时间过长（砼供应断档、设备或电源故障），导致初灌砼初凝；3.5.1.5砼初灌时导管口离孔底过近。3.5.2造成的影响若是由于砼供应不及时或设备电源故障耽误时间过长导致堵管，则很有可能导致该桩为废桩，不仅耽误工期，同时废桩处理和重新冲孔的费用要比一根新桩高得多；3.5.3处理措施3.5.3

13、.1由于排气不到位导致的堵管，可以将导管适当上提降低导管内外压差；若依然不行，则只能拆导管提钢筋笼，重新清孔；3.5.3.2由于砼离析导致的堵管，可以先来回上下抖动导管，快提慢放，一般情况下可以解决；若依然不行，则在保证埋管深度的前提下拆除上不1-2节导管，重新上大斗加入新鲜砼，靠砼自重将导管中砼压下去；同时，在等待砼过程中，不应将导管一次拔到位，可以先拔1节，并每个大约20分钟上下抖动导管，防止砼骨料沉积，待后续砼到位之后再将剩余导管拔出；3.5.3.3砼灌注埋管过深堵管时，只需将导管上提适当拆管即可；3.5.3.4若由于砼供应断档、设备故障或电源故障耽误时间过长，造成初灌砼初凝，则该种情况

14、已无法处理，若是已接近桩顶，则可以进行接桩处理，若是在桩身中下部，则只能将导管拔出进行废桩处理。3.5.3.5导管口离孔底过近造成砼堵管，只需将导管适当上提便可解决，导管口距离孔底一般为30-50cm。3.6桩基砼灌注中导管脱落或拔脱问题3.6.1发生原因发生导管脱落或拔脱情况均是人为原因，例如在砼灌注过程中为图操作方便，违规使用活动卡盘，在操作中由于卡盘被碰撞或未卡紧导致导管脱落孔中；或者在砼灌注过程中疏于管理，孔深测量人员经验不足，无专人进行导管埋深计算，导致导管拔脱砼面。3.6.2造成的影响以上情况一旦出现均不容乐观，目前还没有完全成熟的处理措施应对该种情况，即便是进行二次下管也仅只有不

15、到百分之五十的概率不会断桩，因此该种情况只能预防，否则处理代价太大。3.6.3处理措施（二次下管）3.6.3.1导管拔脱情况：a.首先是在已经确定或可能存在导管拔出砼面；b.然后测出现已浇筑的砼面高度（要准确）；c.将现有导管重新下放至砼面以下1.5-2m（长度不够可以加导管）后安装大斗继续下料至封底方量；d.再将导管下放1m左右（砼下料不能停）继续灌注，同时保证导管拔管后埋深较正常增加3-4m；e.增加砼方量，将顶部3m砼灌出桩顶即可。3.6.3.2导管脱落情况：a.先测出现已浇筑的砼面高度（要准确），并重新准备导管一套；b.将导管安装下放至现有砼面以下1-1.5m后上大斗继续下料至封底方量

16、；c.砼下料不停继续将导管下放1m左右后按正常灌注进行，同时保证导管拔管后埋深较正常增加3m左右；d.增加砼方量，将顶部3m砼灌出桩顶即可。3.7桩基砼灌注中导管无法拔起问题3.7.1发生原因3.7.1.1砼灌注等待后续砼过程中埋管较深且长时间未上下抖动导致无法拔起；3.7.1.2砼灌注过程中导管偏离桩心或导管埋深较深（钢筋笼不垂直）导致导管接头卡挂在钢筋笼上（小孔径桩易发生）。3.7.2造成的影响 发生以上情况主要还是由于人为因素，一旦发生，轻则耽误砼灌注时间，重则导致导管埋死造成废桩。3.7.3处理措施3.7.3.1对于第1中情况，首先松掉导管卡绳，观察其是否能够自由下沉，若可以自由下沉，

17、则通过卷扬机不断来回上下缓慢提放，随着反复提放距离不断增大逐渐增加提升力度，直至导管能够正常提起；若不能自由下沉，则通过外力将导管强行下压配合卷扬机上提，反复进行直至导管正常提起。3.7.3.2对于第2种情况，切勿强行拔起，首先松掉导管卡绳，然后人为转动导管配合卷扬机尝试上提，如此反复直至导管可以正常提起。 3.8桩基砼灌注中钢筋笼上浮问题长丰大道工程在2014年3月26日晚进行桩号2B36-3的浇筑工作时，在第3车砼浇筑时出现了严重的钢筋笼上浮，钢筋笼浮出地面2.0m,经反复处理依然无法复位，导致该桩进行了重新冲孔处理，如下图：图3-4：钢筋笼上浮的施工问题3.8.1发生原因泥浆比重偏大的情

18、况下砼灌注速度过快。本身泥浆比重偏大使得钢筋笼受到的浮力增大，加之砼灌注速度过快会导致钢筋笼被砼裹挟随砼面上升。3.8.2造成的影响一般轻微浮笼可能会造成声测管接头损坏，影响成桩后的桩身检测，严重情况如3B36-3桩浮笼2.0m，导致钢筋笼已无法靠自重下沉，且在施加外力下压后仍无法复位，造成桩底1.0m为素砼，无法满足设计要求，不得不进行废桩处理。3.8.3处理措施3.8.3.1对于轻微浮笼情况出现，应立即停止砼灌注，上下提放导管扰动砼面，使得钢筋笼靠自重下沉复位；3.8.3.2对于浮笼严重情况，在上下提放导管无效后，可以在钢筋笼上施加外力使其复位。小结：本章通过对本工地上出现的桩基施工问题的

19、分析探讨。可知虽然造成桩基施工问题的原因是多方面的，但是还是以管理因素和人为因素为主，因此桩基施工必须要有一套符合现场实际的操作规程和管理制度，并将之认真落实，这样以上许多问题就可以避免。第4章 长丰长丰大道工程桩基施工质量控制细则及砼灌注操作规程该管理细则及操作规程以二环线、姑嫂树及长丰大道桩基工程施工中遇到的各类技术和管理问题为基础进行编制的。4.1桩基成孔及砼灌注质量控制细则4.1.1每天检查桩位中心点、锤头直径、锤头腰带，保证桩位不偏、孔径不小、桩孔不梅花；4.1.2及时检查钢丝绳完整度，尽量避免钢丝绳意外断裂造成锤头跌落；4.1.3冲孔即将进入砂层时不得排浆；4.1.4冲孔进入泥岩后

20、每天排浆2次，保证泥浆比重不大于1.40；4.1.5必须保证一次清孔时间，孔底不得有大渣子；4.1.6钢筋笼下放工程中保证直螺纹接头丝扣到位，声测管不漏水；4.1.7二次清孔完成后泥浆比重控制在1.20-1.22，含砂率控制在6%；4.1.8砼浇筑前检查卷扬机、大小泥浆泵及其他机具是否完好，并做好相应应急准备；4.1.9砼浇筑前检查电源及线路是否完好，浇筑中电工应随时候命；4.1.10导管必须经过水密试验方可使用；4.1.11由于该工程桩孔偏深，导管自重加大，对于导管活动卡盘必须重新加固，以防止其变形造成导管脱落；4.1.12大斗更换为小斗前，必须将活动卡子更换为固定卡盘，以防导管脱落；4.1

21、.13砼灌注尽量采用自卸方式，以保证初灌砼顺利封底；4.1.14砼灌注过程中必须有施工在现场进行指挥并做好砼浇筑记录。4.2桩基砼灌注操作规程该工程桩基砼灌注主要采取自卸方式，为保证砼灌注桩的质量以及安全文明施工，尽量减少意外情况的出现，现针对该方式制定操作规程。4.2.1导管必须经过水密性试验方可使用；4.2.2导管卡绳必须采用20的钢丝绳；4.2.3导管下完后将固定卡盘取下，换成活动卡子，以减少砼浇筑前的大斗安装时间；4.2.4二次清孔过程中经常提放导管以不断改变导管中泥浆对孔底的冲击面积，加快孔底沉渣的清理；4.2.5二次清孔过程中要及时清理小泵沉淀池和泥浆池中的沉渣；4.2.6孔底及泥

22、浆验收合格后，做好砼灌注准备：人员（不少于5人）到位，大斗（不小于2.5方，泵送不小于3.5方）、小斗到位，道路畅通干净（避免外出车辆带泥上路），泥浆车到位，潜水泵安放到位；4.2.7待砼到达2车及以上时，开始停泵、拆管，进行导管排气，此间枕木摆放必须平稳，活动卡子安装牢固；4.2.8排气完毕后于导管中放入皮球，开始大斗安装，上斗时需有至少3人拉住大斗，卷扬机提斗要慢，以免撞到导管；4.2.9大斗安装期间开启潜水泵，将桩孔中泥浆抽出，一般抽至地面以下不少于3米，以免在首方砼封底时泥浆外溢影响文明施工；4.2.10大斗安装完毕后放入球塞，由人用长杆将其压紧，防止砼灌入时将其冲开；4.2.11从停泵开始到拆管、排气、换大斗过程不得超过30分钟；4.2.12大斗中砼放满后球塞拔出，砼罐车全力加油在