钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施

钻孔灌注桩在施工中的质量问题及预防措施

李元中铁一局集团第五工程有限公陕西省宝鸡市721000陕西省宝鸡市721000钻孔灌注桩对各种地质条件的适应性、施工简单、易操作且设备投入一般不是很大,因此在地铁工程中都得到了广泛的应用；但钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的,其施工过程无法观察,成桩后也不能进行开挖验收,所以又是最容易出现质量问题的一种基础形式,施工中的任何一个环节出现问题,都将直接影响整个工程的质量和进度。本文结合现场实际工程施工，具体介绍钻孔灌注桩在施工中的一些质量问题及预防措施，同时对施工中常见的质量问题：如卡管、断桩、孔位塌陷、钻孔偏斜、桩底沉渣过多等作了具体的介绍，本文对实际的施工作业过程中有一定的用处。XX地铁2号线文华路站位于星洲街和星艺街之间的古墩路下南北设置，其主体结构为地下二层岛式结构，双柱三跨箱型框架结构，共设4个出入口（一个预留）及两组风亭。车站主体底板垫层埋深约16.61m，总长200.8m。车站采用半铺盖顺序法施工。钻孔灌注桩做为主体基坑内格构柱立柱的基础，而立柱桩是基坑内钢支撑和整个半盖挖盖板的支撑体系，因此钻孔灌注桩在整个车站中起到关键的支撑作用。关键词：钻孔灌注桩；质量控制；方法目前，在XX地铁工程的格构柱立柱基础均采用钻孔灌注桩，这是由于它对各种地质条件的适应性强并且在施工过程中容易操作所决定的。但是，由于它属于隐蔽工程，成桩后质量检查比较困难。再加上其施工工艺环节多，一环不慎，便会影响到整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。下面就施工中可能遇到的问题及处理措施进行简单分析：护筒冒水造成原因及处理措施护筒冒水造成原因：埋设护筒的周围土夯填不密实；护筒埋设时垂直度没有达到规范要求，护筒顶面不平整；护筒本身质量太差，造成护筒漏水后，出现护筒周边冒水；钻头起落时碰撞护筒，导致护筒周边不实而冒水。处理措施：在埋筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯，并按照规范要求制作和埋设护筒，护筒顶面应高出原地面20~30cm，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。钻头起落时，应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新安装护筒。孔壁塌陷造成原因及处理措施孔壁塌陷造成原因：孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。处理措施：在松散易坍的土层中，适当埋深护筒，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，钻机工作时，泥浆比重控制在1.2〜1.4，泥浆粘度控制在22〜30秒，且施工中泥浆进行反复循环。保持护筒内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。成孔后，待灌时间一般不应大于3小时，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。钻孔偏斜造成原因及处理措施3.1钻孔偏斜造成原因：钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致；地面软弱或软硬不均匀；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。处理措施：先将场地夯实平整，轨道枕木宜均匀着地；安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于20cm。桩位和护筒平面位置偏差控制在5cm。在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，钻速要打慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土，如纠正无效，应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，重新钻进。成桩后桩身垂直度偏差不大于1/300。桩底沉渣过多造成原因及处理措施造成原因：检查不够认真，清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；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；清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。4.2处理措施：成孔后，钻头提高孔底10-20cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于30分钟。将孔底残留的沉渣清理干净，清孔后还须将换浆，将孔内含砂量大、泥浆性能差、容易在孔底沉淀的砂浆换成性能好、并能确保在换浆完毕到砼灌这段时间内，孔底不产生或少产生沉淀物的泥浆。下放钢筋笼钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，且笼底钢筋向内完成30°,避免碰撞孔壁。可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度，减少空孔时间，从而减少沉渣。下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔口返浆比重应保持在1.03~1.10，且无沉渣。开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为30〜40mm，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，达到清除孔底沉渣的目的。钢筋笼上浮造成原因1.2.混凝土初凝和终凝时间太短，使孔内混凝土过早结块，当混凝土面上升至钢筋笼底时，结块的混凝土托起钢筋笼；3.清孔时孔内泥浆悬浮的砂粒太多，混凝土灌注过程中砂粒回沉在混凝土面上形成较密实的砂层，并随孔内混凝土逐渐升高，当砂层上升至钢筋笼底部时托起钢筋笼；4.混凝土灌注至钢筋笼底部时，灌注速度太快，造成钢筋笼上浮。处理措施：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.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2〜3m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2〜4m，不宜大于5m和小于1m,严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时，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。首灌混凝土方量不足造成原因：由于计算不准确及导管长度没有量准，导致桩底能浆现象，

6.2处理措施：准确计算首灌混凝土方量首批砼数量必须经过认真计算，首批砼数量计算（钻孔桩所需首批砼数量应能满足导管初次埋置深度1.0m以上的需要［5］）可按下式计算（如图所示）VJ——Zt图2.10.2.3、首批砼数量计算示意图ZtV三(nd2/4)h1+(nD2/4)HeHc=h2+h3式中：V――首批砼所需数量，m3；d 导管内径，d=0.26m；D——井孔直径，D；He——首批砼在孔内的高度，He=1.4m；h2 导管初次埋置深度，m；取h2=1.0m；h3——导管底端至钻孔孔底距离，取h3=0.4m；hl 井孔砼面高度达到He时，导管内砼柱的高度，hl=YwHw/Ye其中：Hw――孔内砼面以上水或泥浆深度，取孔深加上0.3m（岸上）或lm（水中）减去Hc=1.4m。Yw——孔内水或泥浆容重，设浇筑时泥浆比重1.1,Yw=11KN/m3；Ye――砼的容重，取24KN/m3；各桩孔的孔深、浇筑时泥浆比重等都不尽一样,应根据现场实测计算。首批砼灌注对于水下灌注桩来说至关重要，因而漏斗的大小必须充分考虑首批砼数量后制作。首批砼灌注时，漏斗下端口须设球栓，以钻机吊住，砼装满漏斗后，钻机提起球栓，砼立即沉入孔底，排开泥浆及沉渣，迅速埋住导管下口，完成首批砼灌注。灌注水下砼时要紧凑、连续进行，导管提升过程中，下管口在砼内的埋深控制在2〜6m。水下砼灌注过程中由专人经常测量孔内砼高度，及时调整导管埋深，并填写水下砼灌注记录。孔内砼灌注至孔顶标高后（要求比设计桩顶标高高出lm），必须确认砼表面泥浆已经完全排出后方可终止灌注7断桩7・1造成原因：原因：①混凝土塌落度太小，骨料太大，运输距离过长，混凝土和易性差，致使导管堵塞，疏通堵管再浇筑混凝土时，中间就会形成夹泥层②计算导管埋深时出错，或盲目提升导管，使导管脱离混凝土面，再浇筑混凝土时，中间出现夹泥层。③钢筋笼将导管卡住，强力拔管时，使泥浆进入混凝土中。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表面的沉淀物，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导管接头处渗漏，泥浆进入管内，混入混凝土中。⑥混凝土供应中断，不能连续浇筑，中断时间长，造成堵管事故。⑦没有备用的发电机与拌和机械，造成混凝土接种供应不连续。7.2处理措施：混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。造成原因：由于导管底端距孔底过远，混凝土被冲洗液稀释，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受地下水活动的影响或导管密封不良，冲洗液浸入混凝土水灰比增大，形成桩身中段出现混凝土不凝体；由于在浇注混凝土时，导管提升和起拔过多，露出混凝土面，或因停电、待料等原因造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开的现象；浇注混凝土时，没有从导管内灌入，而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土，产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬，个别孔段出现疏松、空洞的现象。防治措施：成孔后，必须认真清孔，一般是采用冲洗液清孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定，冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。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。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。在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土。灌注混凝土应从导管内灌入要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。帮扎水泥隔水塞的铁丝，应根据首次混凝土灌入量的多少而定，严防断裂。确保导管的密封性，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。本车站钻孔灌注桩施工前项目部对分包方钻机施工队伍进就进行了严格的安全技术交底，重点介绍了钻孔灌注桩在施工中可能发生的一系列施工问题，如护筒冒水、孔壁塌陷、钻孔偏斜、孔底沉渣控制、可能的钢筋笼上浮以及可能发生断桩的技术教育，同时也进行了各项可能的风险分析。要求分包方作业队伍严重按照规范及设计图纸施工，在该施工中桩基的施工质量基本上得到了控制。结论钻孔灌注桩施工的质量将直接影响到上部结构的稳定与安全，所以对钻孔灌注桩的施工质量控制应注重预防为主，做好事前控制，也就要做好各种风险预测对可能出现的施工问题都须充分考虑，并制定相应的防范措施。成桩后须对全部桩基按频率进行抽检，如有缺陷应用相应的措施进行处理，确保每根的施工质量都能保证上部的稳定与安全。钻孔灌注桩的施工质