城市桥梁桩基施工质量事故

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继续教育培训城市桥梁桩基施工质量事故天津第六市政公路工程有限公司

薛长迁

2014年5月城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第1页。主要内容第一部分桥梁桩基类型和背景一、桥梁桩基础施工工艺简介二、桥梁桩基础质量问题概述第二部分桥梁桩基础质量问题一、桥梁冲击钻成孔桩质量问题及应对措施二、桥梁泥浆护壁成孔灌注桩质量问题及应对措施三、桩基灌注时施工问题及应对措施第三部分桥梁桩基质量事故实例城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第2页。概述

随着科技水平的提高，对钻孔灌注桩的设计、机械设备、施工工艺方法和质量检测技术的深入研究，使得钻孔灌注桩的设计理论，施工技术和检测方法有了很大的发展和完善。在钻进工艺方面，也解决了桩底沉渣、松散地层稳定孔壁、硬岩成孔以及深长桩、斜桩施工等复杂技术问题。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第3页。概述

但是，桩基作为隐蔽工程，其工序多，工艺复杂、工程质量问题相对来说仍比较难以控制。灌注桩工程质量出现的通病是：小直径灌注桩多出现缩孔断桩、孔底沉渣超厚及持力层满足不了设计要求等问题；大直径灌注桩多出现桩身混凝土离析、孔底沉渣超厚等问题。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第4页。

桥梁桩基础目前应用广泛，按成桩方式分类如下,本节重点分析钻孔灌注桩的受害机理：成桩方式分类预制打入桩钻孔灌注桩挖孔桩冲击钻循环钻旋挖钻实心钻空心钻正循环反循环城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第5页。定位埋设护筒钻机就位钻孔清孔安放钢筋笼水下浇砼循环护壁泥浆城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第6页。正循环钻钻孔反循环钻钻孔旋挖钻钻孔冲击钻钻孔城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第7页。冲击钻成孔桩质量问题及应对措施1、桩孔偏斜：在冲击中遇到探头石，钻头受力不均，基岩面产状较陡或钻机底座不平和产生不均匀沉降造成桩孔偏斜。处理措施：（1）遇到探头石后，向孔内回填碎石，并采用高冲程击碎探头石。（2）遇基岩时，采用低冲程，并使钻头充分转动，加快冲击频率。（3）发现孔斜，回填重钻，及时检查钻机并进行调整。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第8页。2、钻孔呈梅花形：钻头的钻向装置失灵，冲击时钻头不转。泥浆黏度过高，阻力大或冲程小造成钻头转动困难形成梅花形钻孔。解决措施：检查转向装置保证灵活性，调整泥浆的黏度和比重，钻进一定深度时交替变换冲程。3、卡钻：钻孔缩颈，遇探头石或不规则。上部孔坍塌卡住钻头。粘土层中泥浆粘度过大，以致吸钻。放绳太多使钻头倾侧，顶住孔壁。处理措施：城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第9页。（1）发生卡钻时，不宜强提。查明原因和钻头位置，采取晃动大绳以及其他措施，使钻头松动后再提起，使钻头脱离卡点。（2）用打捞钩或打捞活塞助提钻头或使用专用工具将钻头拨正。（3）修理孔径，处理钻头石。用优质泥浆替换原有泥浆。4、钻头脱落：钢绳磨断，或绳卡松脱，或锥体在薄弱处折断。转向装置与顶锥联结处脱开。应对措施：城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第10页。（1）用打捞活套，打捞钩打捞或用冲抓锥抓取并且加强对其检查防止掉锥。（2）先进行打捞，如打捞不起，则采用冲击钻，将钻头击碎。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第11页。5、孔壁坍塌：冲击钻头或掏渣筒倾倒撞击孔壁，孔内泥浆面低于地下水位或比重偏低。遇流砂、淤泥、破碎底层或松散层时进尺太快。应对措施：（1）探明坍塌位置，将砂和粘土混合物回填塌孔位置以上1m~2m，夯实后重新冲孔。（2）调整孔内泥浆液面或比重。增大泥浆比重，降低进尺速度，严重塌孔，用粘土回填重钻。

城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第12页。6、孔底涌砂：孔外地层水压力比孔内大，孔壁松散，使大量流砂涌入孔底。应对措施：流砂严重时，可抛入碎砖石、粘土，用冲锤将之挤入流砂层，做成泥浆结块，使孔壁坚厚，阻止流砂涌入。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第13页。循环钻机成孔灌注桩质量问题及应对措施1、坍孔：泥浆稠度小，起不到护壁的作用，水位高度不够，对孔壁压力小。强透水层使因漏水使孔内压急剧下降。护筒埋量太浅，加之周围回填土不密实而造成漏水。施工操作不当如提钻快，松软砂层进尺快。停钻时间过长或放钢筋笼时碰撞孔壁。向孔内加水时流速过大，直接冲刷孔壁。坍孔的处理措施：城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第14页。（1）塌孔分为孔口坍塌和孔内坍塌，要根据事故状态采取相应的措施。（2）当发生孔内坍塌时，要先判明坍塌的位置再分析具体原因。坍孔不严重时，可回填砂和粘土混合物到坍孔处以上，采取措施后继续钻进。（3）坍孔严重时，应使用砂和粘土混合物全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第15页。坍孔的预防措施（1）桩基施工前，要认真研究地质勘察报告，确定护筒的埋置深度，预先备好足够的粘土，做泥浆护壁；（2）为防止连续钻孔机振动对地层造成较大影响，要合理安排钻孔的时间和孔位，现场施工时采用跳打法施工，相邻桩孔不要连续施工，跳打时，必须等相邻成形桩砼浇注完2d后方可施工。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第16页。2、缩颈或孔斜：在施工过程中均出现了钢筋笼放不下去的问题，最可能的情况就是出现了缩孔或孔斜，经下放检孔器，即可判定是否出现了缩颈或孔斜。尽管表面上看，这种质量事故可以在施工过程中及时发现，不至于引起严重的质量隐患。事实上，其不仅造成工期延长，浪费人力、物力，对桩基承载力的影响也不容忽视。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第17页。2.1缩颈：可能是由于地质情况不良，孔口附近堆积砂石料，产生较大的土压力后，一种高塑料粘土带孤石橡胶土同时挤入孔内所致缩颈。处理方式：（1）于缩颈事故，通常应保持孔口附近的无堆积物，减少土压力的影响;（2）采用加长钢护筒的措施来加以解决，或改装正孔器。正孔器用10mm厚钢板卷制成与钻头同直径，高1.5m的十字架钢护筒中心通过钻杆与钻头连接，增加钻头的自重，即可钻孔成桩。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第18页。2.2孔斜：造成孔斜事故的原因较多:1.钻孔中遇到较大的孤石或探头石;2.在有倾斜度的软硬地层交界处、岩面倾斜处或粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进时，钻头受力不均匀;3.扩孔较大处，钻头摆动偏向一方;4.钻机安装不合要求，钻进过程钻机产生不均匀沉陷或运转过程震动过大引起孔斜;5.钻具弯曲或插接式连接钻杆磨损，间隙过大受压后钻杆发生弯曲而导致孔斜。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第19页。孔斜的处理措施：（1）若孔斜不严重，一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔修直。（2）孔斜严重或纠斜无效时，采用回填片、卵石到偏斜部位上部冲平后再重新钻进成孔。孔斜的预防方式：（1）安装钻机时，机座应安放在平稳坚固的地基上，使转盘和底座水平，重滑轮缘"固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条直线上，且钻进中应经常检查校正;城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第20页。（2）钻具入孔前要仔细检查，弯曲的钻具严禁入孔内，且插接式连接钻杆接头磨损严重、间隙过大时要及时修复或更换;（3）在开孔、换层界面处或有倾斜的软、硬地层钻进时，应采用轻压慢转的操作规程，钻机遇到地下障碍物时应及时处理，严禁盲目加压;要经常用检孔器进行检查，发现偏斜及时纠正。（4）孔斜不严重时，一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔修直；孔斜严重或纠斜无效时，采用回填片、卵石到偏斜部位上部冲平后再重新钻进成孔。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第21页。孔斜预防采取如下措施:（1）安装钻机时，机座应安放在平稳坚固的地基上，使转盘和底座水平，重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条直线上，且钻进中应经常检查校正;（2）钻具入孔前要仔细检查，弯曲的钻具严禁入孔内，且插接式连接钻杆接头磨损严重"间隙过大时要及时修复或更换;城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第22页。（3）在开孔、换层界面处或有倾斜的软、硬地层钻进时，应采用轻压慢转的操作规程，钻机遇到地下障碍物时应及时处理，严禁盲目加压;要经常用检孔器进行检查，发现偏斜及时纠正。（4）孔斜不严重时，一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔修直；孔斜严重或纠斜无效时，采用回填片、卵石到偏斜部位上部冲平后再重新钻进成孔。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第23页。3、进尺速度3.1粘性土正循环进尺慢：泥浆黏度过大，轴压过大而孔底粘屑不能及时排出。糊钻或者泥包钻头。应对措施：调整泥浆性能，调整钻进参数，调整泥浆性能参数，适当增大泵量或向孔内投入适量砖石。3.2沙砾层进尺慢：在沙砾层中，由于冲洗液上返流速小，钻屑未能及时排出或钻头破损严重。会出现进尺慢的情况。应对措施：加大泵量，增大上返流速。每钻4m~6m，专门清渣一次。及时检查、修复或更换钻头。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第24页。4、钻具跳动大，切削具崩落：孔内有砾、卵石，或杂填的砖块、石块。应对措施：用冲抓锥捞除大石块。用冲击钻头破碎或挤压石块。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第25页。灌注浇灌过程中出现的问题及应对措施1、挂笼：在灌注砼过程中，因导管不居中，造成导管提升过程中挂到钢筋笼。此时，不得强行提升导管，避免将钢筋笼挂坏。必须先用人工将导管来回旋转，同时稍微将导管下放，这样就能将导管和钢筋笼脱离。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第26页。2、浮笼：在灌注砼过程中，因砼灌注过快、导管拔升未控制好及挂笼，或当灌注的混凝土超过钢筋笼且导管埋深较大时，若其上层混凝土因浇注时间过长，已接近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼之间产生一定的握裹力，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浮。为防止浮笼要采取以下措施：城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第27页。（1）在钢筋笼顶添加压杠，防止浮笼，如图城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第28页。（2）当砼到达钢筋笼底面时，必须放慢砼灌注速度，让砼缓慢上升将钢筋笼包裹达1m后，再将砼灌注速度正常化。（3）在砼到达钢筋笼底面时，不得拔升导管，避免将钢筋笼带起。导管的拆卸必须在砼到达钢筋笼底面之前，或在砼将钢筋笼包裹达1m后进行。（4）挂笼也会引起浮笼，在灌注砼过程中，必须让导管尽量居中。如挂笼，则按处理“挂笼”方法处理。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第29页。3.钢筋笼的偏位和变形：钢筋笼过长，箍筋未起到作用，使得钢筋笼的刚度不够，吊入孔内后钢筋笼发生变形。钢筋笼上未设垫块或耳环控制保护层厚度，或桩孔本身偏斜或偏位;钢筋笼吊装时未垂直缓慢下放，而斜插孔内使保护层厚度不够而使钢筋笼偏位。预防措施如下：（1）第一次清孔时应换用比重和粘度较低的泥浆进行冲洗和置换，同时将钻头上下活动，边冲边扫，尽量将孔内的泥块和泥皮搅拌成浆，排出孔外，直到泥浆符合要求时再进行提钻;城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第30页。（2）加快混凝土浇灌速度，控制浇灌时间，遇高温天气应添加缓凝剂以防止混凝土顶层进入钢筋笼时，流动性变小。（3）加固钢筋笼与孔口的固定，防止钢筋笼位移。4、翻浆不顺：在灌注砼过程中，因导管埋置过深、砼坍落度偏小、砼和易性不好、灌注时间过长等原因，均会造成翻浆不顺。处理措施：（1）及时拆卸导管，宜保证导管埋深在2～6m。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第31页。（2）接长导管，使用大漏斗，增加砼的压力，使用吊车和料斗（容量1～1.5m3）吊送砼到大漏斗。（3）坍落度偏小、和易性不好的砼拒绝使用。（4）如桩孔内泥浆比重过大，而桩身砼顶面离孔口不深时（10m以内），可将泥浆泵出浆管伸入孔内，在距已灌砼面1m左右位置，用比重小的泥浆或清水进行换浆，用以降低泥浆比重，进而降低砼面的压力。（5）加强现场组织和管理，缩短作业衔接时间，缩短灌注时间。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第32页。5、堵管：产生的原因和处理方法和“翻浆不顺”基本一样。如处置方法实施后仍无效，则将导管拔出，进行二次封底，如下图：城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第33页。二次封底方法：（1）重新检测孔深，计算导管长度，吊放导管，确保导管下口距砼面20～30cm。（2）使用大漏斗，计算初存量。漏斗注满砼后，迅速提拉孔口盖，让砼迅速下冲，在漏斗砼下流量能达到已灌砼面时，将漏斗和导管迅速下放（此时导管内泥浆已全部排除，且导管下口已被砼包裹），人工与机械配合强行使得导管下口插入原砼面下不少于1m。（3）继续砼灌注，直至达到设计标高，再超灌1.5m以上，将原砼面顶出设计桩身。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第34页。6、导管漏水：导管初次使用应做导管水密试验。在平整场地内将整根导管进行拼装连接牢固后，将导管顶口封闭，并留一注水孔，用水泵向导管内注满水后，用空压机向导管内加压，以φ1.00m桩基长60m为例，应加压到0.5～0.8MPa，压力表读数不降低，导管表面不滴水或漏气，即表示导管水密性合格。水密试验结束后，自下而上编号拆卸，以便在孔位导管安装时对号组拼。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第35页。导管水密试验城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第36页。7、导管超拔：在灌注砼过程中，因导管埋深计算不准及卷扬机操作手不熟练、不听从指挥，造成导管超拔。处理措施采用二次封底。8、导管拔不出：在灌注砼过程中，因导管埋置过深、挂笼、灌注时间过长等原因，造成导管拔不出。处理措施如下：（1）挂笼：按处理“挂笼”方法处理。（2）导管埋置过深、灌注时间过长：迅速调集大型起吊设备（吊车或挖掘机），进行提拔，在提拔过程中，辅以机械或人工晃动导管。导管提拔过程中，必须保证导管的最小埋深1m。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第37页。9、卡管：卡管事故又分为剪球时卡管与灌注中卡管，它们的原因稍有不同。剪球时卡管的情况较多，造成此类情况的主要原因有9.1剪球时卡管：剪球制作不合理，塞球直径与导管直径差过小，剪球前由于砂浆或细石料渗入导管与球壁之间而堵塞;混凝土配比不合格，用于封底的混凝土坍落度过小或拌和不均匀，加上累积混凝土过程中粗骨料下沉，可能导致漏斗口处粗骨料相互挤压密实而堵塞漏斗口，致使剪球后混凝土难以下落。处理措施：（1）用适当长度的钢筋强制性捅塞球，使混凝土下落;采用机械微振动使混凝土自然下落，以保证混凝土下落时导管回到正常的埋管位置;城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第38页。（2）要严格计算封底混凝土的数量，宜多不少，改善配合比的设计，宜选择和易性好的水泥及合格的砾石作粗骨料，使用这样的混凝土封底效果较好。

9.2灌注过程中卡管现象：主要是由于混凝土过早凝固造成堵塞而引起的。钢筋笼制作质量差，部分钢筋焊缝不牢脱离主筋后插入导管吊环内，也会造成埋管。导管埋深过大或混凝土初凝使导管内外摩擦力增大，同样会发生埋管。应对措施：城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第39页。（1）通常以预防为主，灌注前应做好准备工作，尽可能使灌注连续快速，在炎热季节灌注水下混凝土初期可加入适量的缓凝剂，以避免混凝土过早初凝。

(2)针对埋管事故，可采取以下措施预防补救:①注意长短天气预报，合理安排浇注时间;②正反转动缓慢提升导管，使导管脱离钢筋笼并居钻孔中心，可再继续浇注;③认真做好浇注记录，严格控制埋管深度;城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第40页。10、漏浆：漏浆时，首先必须先维持孔内水位，再根据钻孔的原始记录及相关资料，判别本处的地质情况，是裂隙或溶洞，然后根据以上资料及漏浆的程度来判别采用什么材料进行回填。施工时，必须综合考虑施工环境及现场资料，处理的办法也应相应变动。漏浆应对措施：（1）当发现护筒内水面冒出气泡或浑水时，孔内水头高度开始缓慢下降，表示轻微漏浆，可以适当地加入粘土或用袋装粘土直接投入，从而改善泥浆质量，继续钻进(钻进过程中应保持较小冲程钻进，待孔内情况稳定后，再恢复正常钻进。）城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第41页。（2）当气泡或浑水大量涌出，漏浆速度较快，加入粘土钻至原标高处仍不能防止漏浆时，最好停止钻进。如果距离终孔标高不远，回填土方量太大，在保持泥浆质量的同时，必须注意保持孔内外水位差，以免造成坍孔。（3）钻孔桩施工时，一旦发生漏浆，极易发生坍孔。可以采用重整护筒，判明坍塌位置，回填片石和粘土混合物到坍孔处以上1m~2m，继续钻进片石不宜太大，钻进过程中速度不宜太快，待钻至原漏浆处标高以下时，再以较大的冲程钻进。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第42页。（4）单一的处理办法不行时，可以采用全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进;在维持孔内外水位差的同时，向孔内先投入水泥和片石，经小冲程冲砸后，再加入粘土，回填的次序不能随意变动。经多次观察发现漏浆后，泥浆流失严重，孔内泥浆比重迅速下降，根本无法维持钻孔施工的正常进行。因此，必须先回填水泥和片石，待孔内水位稳定后，再加入粘土，以防止泥浆再次流失。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第43页。11、离析：桩身混凝土离析、缩孔一般发生在大直径灌注桩上。离析的处理措施：（1）对桩身砼离析层的处理，若是孔洞蜂窝缺陷，可采用小孔钻进到要处理的部位，用高压水清洗后再用高压泵向要处理的部位压入水泥浆；（2）砼灌注完成后当发现桩身缩孔，如位置较浅，则直接开挖对缩孔部位施工补救，如位置较深且严重，则应考虑补桩桩身砼离析、缩孔事故的预防措施：城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第44页。（1）导管入孔连接时一定要密封好，以防止发生漏水现象；（2）灌注过程应严格控制导管埋深，避免浮浆的浸入；(3)预防地下水浸入引起水浸。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第45页。12、断桩：如在灌桩过程中处理翻浆不顺、堵管、导管超拔、导管拔不出等措施失败，造成断桩，则视已灌桩长的长短，采取填充重钻、明挖接长等措施。断桩的城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第46页。（1）灌注前注意天气预报，做好充分准备；保证灌注操作连续紧凑地进行（2）灌注过程中控制导管埋置深度，保证导管埋深大于2m；（3）预先在砼导管上套装一个用1mm厚钢板制成的锥形活动护罩，以护住导管法兰挂住钢筋骨架，护罩底部与法兰大小一致；（4）在灌砼时，控制好导管上拔速度，并随时掌握导管埋入深度，避免导管埋入过深或导管脱离砼面；城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第47页。（5）砼的拌制要严格按照规范要求控制水灰比、坍落度，保证砼的和易性，以防砼的和易性差，造成导管堵塞，不得不拔出导管而造成断桩。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第48页。

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泥浆比重超标，导致：

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事故1城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第50页。事故2襄樊某桥φ2.4m桩，h=70m，旋转钻机钻头掉入孔底，潜水工下潜打捞，因控制管线与钻杆扭结，窒息死亡！城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第51页。

广州某桥钻孔桩成桩后，业主方采用激震法检测认为优良；

施工单位采用超声波法检测认为地表以下2m处有局部露筋，开挖后，果然有局部缺欠，经修补后验收。此后业主对该桥质量免检。事故3城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第52页。事故4北京某桥钻孔桩桩头下

没有粗骨料由于商品混凝土陷度超过24Cm，运距远，造成混凝土内粗骨料下沉，而桩顶预留超灌高度不足以将浮浆浮至桩头部位，导致这种现状。处理办法：继续向下凿，直至正常为止。结果：凿下40至80Cm即正常。城市桥梁桩基施工质量事故.全文共61页，当前为第53页。事故5

东莞某桥φ1.6m钻孔桩成桩后，检测发现桩底有1m沉砂！