公路桥梁钻孔灌注桩断桩的处理与预防

2011-08-15王凯

黑龙江交通科技 2011年6期

关键词：断桩钻孔灌注桩方案

王凯

(河北路桥集团有限公司三公司)

公路桥梁钻孔灌注桩断桩的处理与预防

王凯

(河北路桥集团有限公司三公司)

摘要:钻孔灌注桩属于隐蔽工程，且影响施工质量的因素很多，无论对施工的任何一个环节放松都有可能造成质量缺陷。根据多年的桥梁施工经验，对钻孔灌注柱施工过程中产生断桩的原因进行分析，并提出了处理方案及预防措施。

关键词:钻孔灌注桩;断桩;方案

1 形成断桩的主要原因

1.1 施工准备不足引起的断桩

(1)施工场地的准备工作。灌注桩的施工多在荒地、水地、河滩等地形、地质条件恶劣的区域施工，作业场地的硬化至关重要。往往看似平整坚实的路面，灌注过程中经几次重车的碾压就行使困难，致使灌注被迫停止或大大延长了灌注时间易发展成为断桩。

(2)施工机械的准备工作。灌注进行前应核定拌和及运输设备的性能及数量，要求必须有备用设备及备用发电设备，并组织足够的劳动力，用以保证灌注的连续性。往往由于机械设备不足会给断桩的产生埋藏可怕的隐患。

(3)原材料和施工配合比的准备工作。原材料的质量和数量对于灌注桩同样至关重要。由于砂、石料、水泥中夹杂着大块的不合格原材料或因缺料使停顿时间过长造成堵管、塞管现象形成断桩的事故也是屡见不鲜。另外现场配合比应当根据现实的温度、湿度、原材料的含水量进行调整，确保每一盘混凝土拌和物的和易性。

1.2 因首批混凝土不足或导管底口与孔底距离太大，首批混凝土下落未能埋没导管底口，而继续灌注形成断桩

当首批混凝土下落前操作人员应认真核对导管底口与孔底的距离，计算首批混凝土的方量，需要注意的是漏斗中混凝土的储量一定要根据孔内情况适当增加数量;对阀门和浮球也要进行认真地检查做到一气呵成。首批混凝土下落后，应立即查看孔内水位的上涨情况;孔内混凝土的标高是否符合要求等，当孔内水位上涨之后快速回落，且导管内有水涌上来，则灌注失败。此类情况一旦出现应立即复清重灌。

1.3 对孔深及导管的埋置深度量测不准，使导管拔出混凝土面形成的断桩

此类情况多由于操作人员麻痹大意;没有认真做好灌注记录;经验不足所致，特别在灌注的后期或是有小方量坍孔没被察觉时出现。在灌注将近结束时，由于浆渣过稠或伴有小块的土块，测锤太轻难以判断浆渣或混凝土面，操作人员没有用足长的竹杆或铁盒取样器、探测仪探测面层，将导管拔离混凝土面形成断桩或短头桩。

1.4 当出现堵管、埋管、导管严重漏水而不得已将导管提出混凝土面而形成的断桩

(1)由于混凝土本身坍落度小、流动性差、夹有大卵石、拌和不均匀，以及运输途中产生离析、导管接缝处漏水、雨天运送混凝土未覆盖等，使混凝土中的水泥浆被冲走，粗集料集中造成堵塞。必须将导管拔出而形成断桩。

(2)由于埋管太深或导管内外混凝土已初凝使导管与混凝土的摩阻力过大，或导管挂住钢筋笼提管过猛将导管拉断形成断桩。

(3)混凝土灌注过程中，由于导管接口不严、接口间橡胶垫被高压气囊挤开，或焊缝开裂，泥水从接口或裂缝处流入，不得不将导管提出进行处理，形成断桩。

处理堵管时将导管提升到最小埋置深度，猛提猛插导管，在次情况下有可能使导管内混凝土连续下落与表面的浮浆、泥土相结合，形成夹泥缩孔。

因灌注时间长，表层混凝土失去流动性，形成硬盖，而继续灌注的混凝土拌和物顶破硬层上升，将混有泥浆砂砾的表层覆盖包裹形成夹层断桩。

灌注过程中出现坍孔，被迫停止或清理泥渣不彻底而继续灌注形成断桩。

在混凝土灌注时，由于护筒底脚漏水、地下水压超过原承压力、机械的碾压振动等原因，有时会突然出现孔内水位急速下降而后又快速回升现象，且拌有大量的气泡产生，这时应立即停止灌注，用测锤量测混凝土面的标高，判定坍孔情况，静观其变。如坍塌数量不大，用吸泥机吸出混凝土表面的坍塌的泥土，若不继续坍塌，可恢复正常灌注;若有扩大之势，应将导管、钢筋笼拔出，将孔内用黏土或掺入5% ～8%水泥填满，待数日后孔内地层已稳定，按断桩处理。

混凝土灌注过程中，发生了人力不可抗拒的自然灾害，迫使灌注停止也会造成断桩。

2 断桩的处理方案

2.1 复清重灌

此种方法适用于灌注方量较少;混凝土面离地面较深;地质情况恶劣的钻孔灌注桩。断桩情况一旦发生立即将导管提出，并将灌注在孔内的混凝土用反循环钻机的钻杆通过吸泥泵吸出，或者用吸泥机和抓斗清出，不得已时需将钢筋笼清出采取复钻清除;然后重新下放骨架、导管，寻找失败原因、改变操作工艺，按新孔重新灌注。

2.2 积极补救

对于灌注中途出现事故，而事故处理完成后首批混凝土未初凝的桩，应将新导管插入原灌拌和物内不小于200 cm处，用潜水泥浆泵下入导管底部，将底部水泵出，在用圆杆接长的小掏渣桶下入管底，升降多次将残余渣土掏除干净。续灌的混凝土应加大水泥用量，提高拌和物的和易性，然后同首批混凝土的方法进行灌注。当混凝土不能上翻时，将导管快速提高50 cm或上下小幅度抖动导管，混凝土将冲出管底。以后灌注的混凝土可恢复正常的配合比。当进行桩检测时应特别注意本桩是否有缺陷，若有应进行补强。

当灌桩事故处理完成后混凝土面已初凝时，视地质情况采取复钻或护筒法。

2.3 压浆补强

对于夹泥缩孔和夹层断桩采用压浆补强法进行处理。(1)通过超声波检测出夹层或缩孔的深度、面积、大概的形状，确定施工方案，经设计代表和监理工程师批准。

(2)先钻2～3个小孔，分别作压浆和出浆用。深度应达到补强处以下1 m，对于柱桩应达基岩。

(3)用高压泵向孔内压入清水，其泵压应大于20 MPa。水流自下而上在缺陷段进行喷射喷管提升速度为10 cm/min，旋转速度为20 r/min，处理长度应为缺陷段上下各延伸50 cm。高压水将缺陷段内的软弱部分切割成泥浆状，当一个进行切割而另一个孔有水溢出是则可认定病害区已被打通，可换另一个孔重复操作直至全部打通;钻孔连通后，压入清水利用水循环将废渣排除桩体，当所有孔内水变成清水，清渣工作结束。

(4)用压浆泵先压入水灰比为0.8的纯水泥浆，进浆口应用麻絮填堵在铁管周围，待孔内原有清水从另一孔全部压出来之后，再用水灰比0.5的浓水泥浆(宜用52.5级水泥)压入。

(5)浓浆压入时应使其充分扩散，当浓浆从出浆口冒出时停止压浆，用碎石将出浆口填封，并用麻袋堵实。

(6)最后用水灰比0.4的水泥浆压入，压力增大到0.7～0.8 MPa时关闭进浆阀，稳定压浆20～25 min，压浆补强工作结束。当夹层或缩孔较大时，可适当加入一定量的小粒径石料。

(7)待水泥浆硬化后，应再利用声测管或取芯验证是否合格。

2.4 护筒法

对于灌注桩事故处理完成后混凝土面已经初凝且离地面不深的断桩;尤其是短头桩可用护筒法进行处理。方法是将一个稍小的钢护筒用重压或撞击方法压入孔内适当位置(可视地质情况而定)，然后将护筒内的水泥浆抽出，并将原混凝土顶面的泥渣和软弱层人工或机械清除干净，再在护筒内按水下混凝土的灌注方法进行灌注直至设计标高。