后压浆钻孔灌注桩常见质量问题的分析与防治

郭素娟 孙建中

摘要:对后压浆钻孔灌注桩施工过程中常见的质量问题进行初步分析,并提出防治办法。

关键词:后压浆钻孔灌注桩;常见质量问题;防治

近年来我国高层建筑市场发展迅猛,对桩基础的承载力提出了更高的要求。后压浆钻孔灌注桩技术以其施工工艺简单、承载力提高明显等优点受到了广泛应用。其工艺原理在于桩砼达到预定强度后用注浆泵将水泥浆通过预置于桩钢筋笼上的管路压入桩周或桩端土层中,使桩土界面的几何和力学条件得以改善,并对桩底沉渣、施工桩孔时桩端受到扰动的持力层得到有效的加固或压密,进而提高桩的承载力。

1 钻进时的坍孔问题

1.1 成因

在钻孔过程中,如果孔内水位突然下降,孔口涌出细密水泡,就表示已坍孔。此时出渣量显著增加而不见钻头进尺,钻机负荷显著增加,泥浆泵压力突然上升,造成憋泵。一旦坍孔,钻孔便无法正常进行,易造成掉钻、埋钻事故。

1.2 防治措施

在松散粉土或流砂中钻孔时,应选用比重较大、粘度的泥浆。并放慢进尺速度,也可投入粘土掺片石或卵石,低锤冲击,将粘土膏、片石卵石挤入孔壁稳定孔壁。

根据不同地质条件调整泥浆比重,确保泥浆具有足够的稠度确保孔内外水位差,维护孔壁稳定。泥浆的比重控制在1.25～1.30左右,数量不少于桩孔体积的2倍。实践证明高质充足的泥浆是确保钻孔灌注桩施工质量的关键之一。

发生孔口坍塌时,可立即拆除护筒并回填夯实,待回填土密实后再行施工,坍孔部位不深时,可用深埋护筒法,将护筒周围土夯实填密实重新钻孔。

发生孔内坍塌时,判明坍塌位置,回填砂和粘土(或砂砾和黄土)混合物到坍孔处以上1～2m。如坍孔严重时应全部回填,待回填物沉积密实后再进行钻进。

2 钻孔偏斜

2.1 成因

钻孔偏斜易造成钢筋笼吊入困难,或导致桩承载力小于设计要求。造成钻孔偏斜的原因大致有五个方面:1、钻孔中遇有较大孤石或探头石。2、在有倾斜度的软硬地层交界处,岩面倾斜处钻进,或在粒径大小悬殊的卵石层中钻进,钻头受力不均。3、扩孔较大处,钻头摆动偏向一方。4、钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷。5、钻杆弯曲,接头不正。

2.2 防治措施

安装钻机时要保证底座水平,起重滑轮轮轴、钻杆和护筒中心三者在一条竖直线上。并经常检查校正。由于主动钻杆较长,转动时上部摆动过大,必须在钻架上增设导向架,控制摆动幅度。钻杆、接头应逐个检查,及时调整。钻杆弯曲要用千斤顶及时调直。在软硬地层交界处钻进时,应悬吊钻杆控制进尺,低速慢钻。偏斜严重时应回填砂粘土到偏斜处,待沉积密实后再继续钻进。

3 缩径

3.1 成因

缩径易导致钢筋笼砼保护层过小及降低桩承载力等质量问题。产生缩径主要原因有:1、钻具焊补不及时,钻齿严重磨损,钻成孔径往往比设计桩径稍小。2、钻进地层中有软塑土,遇土膨胀后使孔径缩小。

3.2 防治措施

经常检查钻具尺寸,及时补焊或更换钻齿。加快成孔速度,快速通过缩径区。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,如出现缩径,采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。

4 掉钻、卡钻和埋钻

4.1 成因

钻孔时钻头钻进过快导致塌控或孔内有探头石等均能发生卡钻。倾斜长护筒下端被钻头撞击变形及钻头倾倒,也能发生卡钻。卡钻时强提、强扭,使钻杆、钢丝绳断裂;钻杆接头不良、滑丝;电机接线错误,使不能反转的钻杆松脱,钻杆、钢丝绳、联结装置磨损,未及时更换等均造成掉钻事故。

4.2 防治措施

经常检查转向装置,保证灵活,经常检查钻杆、钢丝绳及联结装置的磨损情况,及时更换磨损件,防止掉钻。对于卡钻,不宜强提,只宜轻提钻头。如轻提不动时,可用小冲击钻冲击,或用冲、吸的方法将钻头周围的钻渣松动后再提出。对于掉钻,宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞。如是坍孔或其他原因造成的埋钻,应使用空气吸泥机吸走埋钻的泥砂,提出钻头。

5 护筒冒水、钻孔漏浆

5.1 成因

护筒外壁冒水,护筒刃脚或钻孔壁向孔外漏泥浆的现象称为护筒冒水、钻孔漏浆。一旦漏浆,护筒内承压水头高并得不到保障,易引发坍孔,也会造成护筒倾斜、位移及周围地面下沉。产生上述现象的原因有:a. 护筒埋设太浅,周围填土不密实,或护筒的接缝不严密,在护筒刃脚或其接缝处产生漏水。b. 钻头起落时,碰撞护筒,造成漏水。c. 钻孔中遇有透水性强或地下水流动的地层。d. 护筒内水位过高。

5.2 防治措施

埋设护筒时,护筒四周土要分层夯实,宜选择含水量适当的粘土。外护筒一般采用钢制护筒,内径大于桩径50cm为宜,埋设深度根据地质条件进行调整,但不宜小于1.5m,其主要作用是固定桩位,控制孔口有一定的水头,防止孔口塌陷。

适当降低护筒内的水头,水头过高易从护筒底脚处产生空孔现象,水头过低又会减弱井孔内的水压外渗护壁作用,甚至产生“反渗“现象。如护筒严重下沉、位移,则应返工重埋护筒。钻孔孔壁漏水,可倒入粘土或填入片石、碎卵石土,以增强护壁。

6 桩底沉渣量过大

6.1 成因

检查不够认真,清孔不干净或没有进行二次清孔。

6.2 防治措施

认真检查,采用正确的测绳与测锤。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,提离孔底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。

7 钢筋笼上浮

7.1 成因

由于砼灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层砼因浇注时间较长,已近初凝,表面形成硬壳,砼与钢筋笼有一定握裹力,如果此时导管底端未及时提到钢筋底部以上,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。

7.2 防治措施

灌注砼过程中,应随时掌握砼浇注标高及导管埋深,当砼埋过钢筋笼底端2～3m时,应及时将导管提至钢筋笼底端以上。

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砼标高,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消除。

8 断桩与夹泥

8.1 成因

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,最后只好悬提导管上下振击,由于导管内储存大量砼,一旦流出其势甚猛,即冲破泥浆最薄弱处急速扩散,并将泥浆夹裹于桩内,造成夹泥层。

灌注砼过程中,因导管漏水或导管提漏也是造成夹泥层和断桩的原因。导管提漏有两种原因:a.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。b.因泥浆过稠,如果估算或测砼面难,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。

8.2 防治方法

认真做好清孔,防止孔壁坍塌。尽可能提高混凝土浇注速度:A.开始浇砼时尽量积累大量砼,产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力。B.快速连续浇注,使砼和泥浆一直保持流动状态,可防导管堵塞。提升导管要准确可靠,灌注砼过程中随时测量导管埋深,并严格遵守操作规程。灌注水下砼前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷,发现问题要及时更换。

参考文献

[1]张晓炜,黄生根. 钻孔灌注桩后压浆技术理论与应用.北京:中国地质大学出版社,2007

[2]中华人民共和国住房和城乡建设部.建筑桩基技术规范(JGJ94-2008).北京:中国建筑工业出版社,2008