论钻孔灌注桩施工的注意事项及预防措施

2013-08-15张旭东

交通运输研究 2013年10期

关键词：护筒钻头灌注桩

张旭东

（中交二公局第四工程有限公司，河南洛阳 471000）

钻孔灌注桩是公路桥梁工程施工中的重点和难点，其特点是属于隐蔽工程，工序繁多，一旦某个环节出现问题将会带来严重后果。所以钻孔灌注桩施工要掌握好几个关键工序的质量控制。

1 施工前准备

1.1 技术准备

1.1.1 测量定位

测量是桥梁工程非常关键的工作，开工前要认真复核桥梁桩基中心坐标和高程，经上报审批后方可进行施工放样，并应确保每个桩位和每个钢护筒定位准确。

1.1.2 施工技术准备

钻孔灌注桩在开工前要进行施工图纸审核，熟悉图纸和施工规范，进行现场实地考察，编制钻孔灌注桩施工专项方案，对施工队伍进行详细的安全技术交底和施工技术交底。在施工方案中要制定完善的应急预案。方案经审批后方能进行施工。

1.2 施工准备

1.2.1 施工人员

钻孔灌注桩现场施工的技术人员应有一定经验，具备指导并处理突发事件的能力，对施工技术工人负有技术指导责任，并应做好岗前教育培训工作，切实做好基础工作。

1.2.2 施工设备

对与钻孔灌注桩有关的机械设备如钻机、吊车、砼拌合机和装载机等进行进场验收合格检验，确保其工作状态处于正常态。

1.2.3 原材料及砼配合比

用于钻孔灌注桩的砂、碎石、水泥和钢筋等原材料进场前必须经试验室检测合格方能使用。砼配合比应验证审批后方能施工。

2 施工过程质量

2.1 钻孔灌注桩钻进过程

2.1.1 坍孔

在桩基施工过程中出现孔内水位突然发生变化，出渣量增加而不见进尺即为坍孔。

造成坍孔的主要原因有：a）泥浆性能不符合要求，护壁效果不好；b）护筒本身漏水或因护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌；c）孔壁土质松散，泥浆加固孔壁作用较差；d）在松软砂层钻进，进尺太快。

主要预防措施有：a）增加泥浆指标，如加大泥浆比重、粘度和胶体率；b）堵塞护壁漏洞或用粘土在护筒周围回填夯实加固；当发生孔口坍塌时，应立即拆除护筒，回填钻孔，待孔内回填土体沉降稳定后重新埋设护筒；c）发生孔内坍塌，判明坍塌位置，用粘土重新回填，待沉淀密实后再钻进，加强泥浆护壁；d）清孔时专人补水，保持内外既定的水位差；清孔后及时进行下道工序，减少停顿时间；e）在松散粉砂土或流砂中钻进时，严格控制进尺速度和冲程速度，以慢速进尺为宜。

2.1.2 钻孔偏斜

在钻孔施工中要严格控制钻孔的偏斜，一旦桩孔倾斜超过规定值后，将直接影响其承载力，对后续施工将造成严重的影响。

造成钻孔偏斜的主要因素有：a）护筒埋设时，其垂直度不符合要求；b）钻机定位不准确，钻机底座未安置水平或安置不稳定以及钻台发生不均匀沉陷；c）钻孔中遇到较大孤石或探头石；d）在有倾斜的软硬地层交界处、岩石倾斜处或粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进，钻头受力不均；e）钻杆弯曲，接头不正。

钻孔偏斜预防方法：a）护筒埋设时严格测量垂直度、筒径及高度；b）安装钻机时使转盘、底座水平、起重滑轮边缘、固定钻机的卡孔和护筒中心三点一线，以使钻机准确定位，在钻进过程中还需经常检查校正；c）钻孔中如遇到有较大孤石或探头石，可改用冲击钻，或在有孤石、探头石处回填硬度与其接近的石料，其高度应超出该位置1m为宜；d）在有倾斜度的软、硬地层钻进时，应控制进尺，低速钻进；e）钻杆、接头逐个检查，及时撤换已变形的钻杆。

2.1.3 卡钻

造成卡钻的主要原因有：a）孔内出现梅花石、探头石和缩孔等未及时处理；b）钻孔被坍孔下落的石头或误落入孔内的物体卡住；c）钻头尺寸大小不一，或在钻进过程中钻头磨损严重，后经补焊，钻头直径增加，入孔后卡钻；d）下钻过快过猛或钢丝绳过长，使钻头倾斜卡在孔壁上。

卡钻解决与预防方法有：a）卡钻后不宜强行上提，要轻提，若提不动时，可用小钻头冲击，或用冲吸的方法将钻头周围的钻渣松动后轻提；b）在施工过程中主要保持护筒垂直，钻头尺寸应统一，下钻不宜过快过猛。

2.1.4 扩孔、缩孔

造成缩径的主要原因有：a）钻进过程中孔壁坍塌或钻头摆动过大；b）钻头严重磨损，焊补或更换不及时；c）地层中有软塑土，遇水膨胀后使孔径缩小；d）泥浆失水量大，形成厚泥皮，在泥页岩地层造成地层软化膨胀形成缩径。

扩孔、缩孔预防及解决方法：a）采取防止坍孔和防止钻头摇摆幅度过大的措施；b）及时补焊钻头，在软塑地层采用失水率较小的泥浆护壁；c）若已经发生缩孔，宜在该处用钻头上下反复扫孔使之孔径。

2.2 钻孔灌注桩灌注过程

2.2.1 钢筋笼上浮

钢筋笼上浮主要原因有：a）导管安装时中心位置未与桩孔对中，尤其对于桩长较长的桩基而言；当导管安装有偏差时，导管底口就会贴近钢筋笼，在灌注过程中会对钢筋笼产生向上的冲力，从而造成钢筋笼上浮；b）混凝土坍落度过小或骨料偏大均会造成钢筋笼上浮；c）灌注过程中导管在混凝土中埋入过深或钢筋笼放置初始位置过高，在深埋的导管下口流出的混凝土，推动导管外上部混凝土整体上升，此时钢筋笼粘着砼，并由于混凝土坍落度的损失而粘着力较大，由此产生的顶托力之和大于钢筋笼的自重，推动钢筋笼与混凝土一起上浮；d）在混凝土灌至钢筋笼下时提升导管，灌注混凝土自导管流出后的较大冲击力，推动了钢筋笼的上浮；e）在提升导管过程中法兰盘容易挂带筋笼形成上浮。

钢筋笼上浮预防措施：a）要准确定位钢筋笼的初始位置并与孔口固定，导管下放时应确保导管在孔位的中心之上；灌注时当混凝土接近钢筋笼底端时，将导管埋深控制在1.5～2m，同时注意导管的出口与钢筋骨架的底端不得平齐灌注混凝土，并随时掌握导管的埋深及混凝土灌注的标高，控制导管底口与钢筋骨架底端高差不小于1m，如混凝土埋过钢筋笼底端2～3m时及时将导管提升高出钢筋笼底端；b）工地试验室控制好混凝土的和易性和流动性，同时改进灌注工艺及把握好初凝时间，施工混凝土要按严格按设计配合比控制，灌注要保持快速连续进行，缩短灌注时间；c）灌注过程中，出现钢筋笼随导管拔出而上浮的情况时，立即控制混凝土灌注速度及灌注量，及时处理好导管与钢筋笼的挂带问题；d）因导管埋入过深导致钢筋笼上浮时，立即停止灌注，立即拆除多出部分导管，把导管的埋深控制在2～6m以内，改善混凝土的和易性，在适当提高坍落度后重新灌注。

2.2.2 卡管

在灌注过程中导管混凝土和桩孔内混凝土不流动而无法继续进行的现象叫卡管。

卡管的主要原因有：a）混凝土中粗骨料粒径过大；b）混凝土运输时间过长导致混凝土离析；c）混凝土流动性、和易性差造成离析；d）灌注混凝土不连续，在导管中停留时间过长；e）导管进水造成混凝土离析。

卡管预防措施有：a）配齐施工设备，设备能力应满足桩孔在规定的时间内灌注完毕，主要设备应有备用，避免灌注中途因设备不正常而导致无法正常灌注；b）水下混凝土宜采用钢导管，内径为200～350mm，使用前应进行水密承压和接头抗拉试验，水压应不小于孔内水深的1.3倍，避免因导管进水混凝土离析导致卡管；c）混凝土中粗骨料的最大粒径不应大于导管内径的1／6～1／8和钢筋最小净距的1／4，并小于37.5mm，避免因骨料导致卡管；d）隔水栓直径要与导管内径相配，同时兼顾良好的隔水性能以保证顺利排出；e）混凝土拌合物应具有良好的和易性，灌注时保持足够的流动性，桩径D＜1.5m时，坍落度宜控制在180～220mm；桩径D≥1.5m时，坍落度宜控制在160～200mm，要充分考虑气温、运距及施工时间的影响导致的坍落度的损失，必要时可掺入适量外加剂，以改善混凝土的流动性、和易性。

2.2.3 断桩

断桩是指桩身混凝土在某一部位出现不连续或某一部分的混凝土严重变质导致整根桩承载力达不到设计要求，甚至不能使用，造成质量事故。

造成断桩的原因有：a）混凝土原材料不符合规定，配合比不当，混凝土的和易性、坍落度不符合要求，在灌注混凝土过程中发生卡管事故，未能及时处理或处理时间过长超出混凝土初凝时间；b）导管底端距孔底过远，混凝土被冲洗稀释，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；c）受地下水活动或导管密封不良的影响，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固；d）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，将混凝土分开的现象。

断桩预防措施有：a）清孔时要及时调整孔内泥浆的相对密度，清孔后泥浆的相对密度要满足设计要求；清孔后分别从孔口、孔中部和孔底部提取泥浆，测定泥浆的各项指标是否满足施工规范的要求；b）绑扎水泥隔水塞的铁丝，应按首次灌注量多少选取其规格，严防折断；c）灌注前应全面检修设备，灌注时严格控制原材料、混凝土配合比，尽可能使灌注连续快速，以避免混凝土过早初凝而造成卡管事故的发生，避免停电、停水等现象。