桥梁钻孔施工中相关问题的处理措施

2010-12-31虞凌超张有海

中国新技术新产品 2010年8期

虞凌超张宇张有海

（1、杭州萧山城市建设发展有限公司，浙江杭州 310000 2、杭州市萧山区交通规划设计研究院，浙江杭州 310000）

桥梁基础施工中，钻孔灌注桩基础的施工工艺发展较早[1]。从20世纪50年代的人力转动锥头钻孑L，到后期的冲抓锥、冲击锥、正反循环回转钻、潜水电钻及液压动力钻井机等多种钻孔工艺。从较早的人力推车、轻轨翻斗车、移动式混凝土拌和台、提升扒斗、吊车吊斗，到目前广泛使用的拌和楼与混凝土输送泵。从自检自查无监理与检测的施工，到目前实行严格的工程质量监理与先进的多种质量检测手段。桥梁钻孔灌注桩施工工艺水平得到了全面发展与提高。本文仅就常用的正反循环钻孔技术及监理要点作简要的论述。

1 桥梁钻孔施工中相关问题的处理措施

1.1 地基承载力

地基承载力应符合设计要求，否则将会使灌注桩失效。对摩擦桩，地基承载力取决于地质土层的构造情况；对嵌岩桩，地基承载力取决于岩层的构造情况、桩嵌入岩石的深度、岩石单轴饱和抗压强度等。如果施工地区处于断裂带，在施工中就要注意夹层的存在。

1.2 桩基质量

桩身强度是桩质量控制的另一关键。桩身质量控制主要在于控制混凝土的质量。桩基质量的缺陷往往是由于施工工艺不合理引起的，因此必须确保措施到位，严格控制桩基工程的施工工艺，否则，起不到质量控制的效果。控制桩基质量的具体要求：①控制好混凝土质量的和易性，防止出现堵管、埋管，而引起断桩事故。②控制导管埋深2～6m，使混凝土面处于垂直顶升状态，不使浮浆、泥浆卷入混凝土，防止提漏引起断桩事故。

1.3 沉渣量

对于摩擦桩，由于其受力机理是通过桩表面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，如果在设计中桩底反力不大，桩底的沉渣量对桩承载力亦影响不大；而对于钻孔端承桩，如果沉渣量过大，势必造成桩受荷时发生大量沉降。使桩的承载力失效。

1.4 卡管

1.4.1 原因：①初灌时隔水栓卡管，或由于混凝土本身的原因，如塌落度过小、流动性差、夹有大卵石、拌和不均匀，以及运输中产生离析、导管接缝处漏水、雨天运送混凝土未加遮盖等，使混凝土中的水泥浆被冲走，粗集料集中而造成导管堵塞引。②机械发生故障或其它原因使混凝土在导管内停留时间过久，或灌注时间过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了导管内的混凝土下落的阻力，混凝土堵在导管内。

1.4.2 处理办法及预防措施：①可用长杆冲捣管内混凝土，用吊绳抖动导管，或在导管上安装附着式振捣等使隔水栓下落。如仍不能下落时，则应将导管连同其内的混凝土提出钻孔，进行清理整修，然后重新吊装导管，重新灌注。一旦有混凝土拌和物落入井孔，须将散落在孔底的拌和物粒料等予以清除。②预防方法是灌注前应仔细检修灌注机械，并准备备用机械，发生故障时立即调换备用机械，同时采取措施加速混凝土灌注速度，必要时可在首批混凝土内掺人缓凝剂，以延缓混凝土的初凝时间。如果灌注时间已久，孔内首批混凝土已初凝，导管内又堵塞混凝土，此时应将导管拔出，重新安设钻机，利用较小钻头将钢筋笼内的混凝土钻挖吸出，用冲抓锥将钢筋骨架逐一拔出。然后以粘土掺沙砾填塞井孔，待沉实后重新钻孔成桩。

1.5 坍孔

坍孔主要原因有：①护筒底脚周围漏水，孔水位降低。②在潮汐河流中涨潮时或河流下游发电开闸放水，孔内水位减少，不能保持原有静水压力。③由于护筒周围堆放重物或机械振动等。处理措施：持水压或加大水压、移开重物或机械振动等，然后用吸泥机吸出坍人孔中的泥土。如不继续坍孔，可恢复正常灌注。如坍孑L仍不停止，坍塌部位较深，宜将导管拔出，将混凝土钻开抓出，只求保存孔位，再以粘土掺沙砾回填，待回填土沉实时机成熟后，重新钻孔成桩。

1.6 缩径

1.6.1 产生缩径的主要原因，是因为塑性土膨胀。

1.6.2 缩径防治措施：成孑L时，应加大泵量，加快成孔速度，快速通过，成孔段时间后，孔形成泥皮，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。

1.7 断桩

1.7.1 主要原因：①首批混凝土储量不足，或虽然混凝土储量已够，但导管底口距孔底的间距过大，混凝土下落后不能埋没导管底口，以至泥水从底口进入。②导管接头不密封，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流人。导管提升过猛，或测深出错，导管底口超出原混凝土面，底口涌人泥水。③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，造成堵管或导管拔不上来，引发断桩事故。导管埋得太深，拔出时底部的混凝土已接近初凝，使混凝土不能及时充填，造成泥浆填人。④泥浆过稠，增加了浇注混凝土的阻力，如泥浆相对密度大或泥浆中含较大泥块的情况，因此，在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象，有时灌满导管还是不行，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。灌注混凝土过程中，因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥和断桩的原因。⑤由于灌注时间过长，首批混凝土已凝固，流动性降低，而续灌的混凝土冲破顶层而上升，因而也会在两层混凝土中夹有泥浆渣土，甚至全桩夹有泥浆渣土形成断桩。断桩大都是以上原因引发的次生结果。对已发生或估计可能发生夹泥断桩的桩，应采用地质钻机钻心取样，作深入的探查，判明情况。或者用非破损检验混凝土桩质量的方法进行判定。

1.7.2 处理方法：①引起导管进水，应立即将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌和物用反循环钻机的钻杆通过泥石泵吸出，或者用空气吸泥机、水力吸泥机以及抓斗清出。不得已时需要将钢筋笼提出采取复钻清除，然后重新下放骨架、导管并投入足够储量的首批混凝土，重新灌注。②引起导管进水，应视具体情况，拔换原管，下新管，或用原导管插入续灌，但灌注前应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。如重新下管，必须用潜水泵将管内的水抽干才可继续灌注混凝土。为防止抽水后导管外的泥水穿透原混凝土压入上部凝固层导管内，续灌的混凝土配合比应增加水泥量，提高稠度后灌入导管内，灌入前将导管进行小幅度抖动或挂振捣器予以振动片刻，使原混凝土损失的流动性得以弥补。以后灌注的混凝土可恢复正常的配合比。③若混凝土面在水面以下不很深，未初凝时，可在导管底部设置防水塞(应使用混凝土特制)，将导管重新插入混凝土内(导管侧面增加重力，以克服水的浮力)。导管内装灌混凝土后稍提导管，利用新混凝土自重将底塞压出，然后继续灌注。若混凝土面在水面以下不很深，但已初凝，导管不能插入混凝土时，可在原护筒内加设直径稍小的钢护筒，用重压或锤击方法压入原混凝土面以下适当深度，然后将护筒内的水(泥浆)抽除，并将原混凝土顶面的泥渣和软弱层清除干净，再在护筒内灌注普通混凝土至设计桩顶。

1.7.3 防治方法：①认真做好清孔，防止孔壁坍塌。②尽可能提高混凝土灌注速度：开始灌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；快速连续灌注，使混凝土和泥浆一直保持动状态，可防止导管堵塞。③提升导管要准确可靠，灌注混凝土过程中随时测量导管埋深，并严格遵守操作规程。④灌注水下混凝土前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷，发现问题要及时更换。