浅析正循环回转法钻孔灌注桩施工常见问题及预防处理措施

2013-10-31刘飞

中国建筑金属结构 2013年18期

关键词：首盘护筒钻杆

刘飞

（灌南县水利局，江苏灌南 222500）

引言

正循环回转法成孔，是钻孔灌注桩施工中一种较为常见的成孔工艺，高压泥浆通过空心钻杆，从钻杆底部射出，将钻渣悬浮上升而溢出，经沉淀池，将钻渣沉淀后，泥浆再循环使用。孔壁靠泥浆和高压水头保护。

1 钻孔过程中常见问题及预防处理措施

1.1 坍孔、穿孔

造成坍孔的原因很多，主要有下列几种因素：泥浆性能指标控制不好；孔内水头不够；钻机直接与护筒接触造成振动而导致坍孔；在松软沙层中进尺太快；提住钻锥钻孔回转速度太快，空转时间长等原因。

形成穿孔的原因主要有孔内水头太大，与孔外形成的压差过大；护筒压入没有达到设计深度；泥浆浓度达不到要求等原因。

预防及处理措施：在不同地层中钻进时，控制好泥浆的主要指标（详见表1）；孔径较大钻进时，还得控制好泥浆泵的流量（见公式1）；在松散土层中钻进时，应放慢速度，保持慢速缓缓钻进。发生孔口坍塌时应及时在坍塌部位进行加固，坍塌严重时，还要加双护筒进行护孔。当孔内坍塌十分严重时，应在确定坍塌位置后回填粘土，待沉淀密实后再行钻进。在钻进过程中以及成孔后清孔时，都要保持孔内水头在合理高度。

表1 泥将性能指标

公式1：

式中 Q——泥浆泵流量；

F——钻孔横截面积；

Δ——钻渣粒径；

F0——钻杆内孔横截面积；

S——最大纯钻进速度。

1.2 成孔偏斜

造成成孔偏斜的主要原因有：钻孔过程中遇到较大孤石；在软硬层交界处钻进，钻头受力不均；扩孔严重，在钻头经过扩孔位置时，钻头偏向一侧；钻机底座发生不均匀沉陷，造成底座、转盘倾斜；钻杆弯曲等。

预防及处理措施：在设备安装以及在钻进过程中，不断检查、校正转盘的卡孔和护筒中心线，看是否保持在一条直线上；钻杆接头安装牢固、位置正确；避免使用弯曲钻杆，特别是主钻杆需仔细检查；在钻架上增设导向装置；在软硬土层交界处，应用卷扬机适当拉紧钻杆，控制进尺速度，低速钻进。发现钻孔偏斜后，要及时采取措施，如在偏斜处吊着钻头，上下反复扫孔，修正桩孔垂直度；若偏斜情况比较严重时，可回填粘土待密实，再继续钻进。

1.3 扩孔和缩孔

桩孔在钻进过程中，如果造成孔壁坍塌，就会造成扩孔。缩孔的主要原因有：钻头磨损严重，遇到软塑土层等，都会造成缩孔。

预防及处理措施：一般情况下，如果扩孔只发生在局部，并得到了及时控制，可不必处理。发生缩孔时，要反复扫孔，以扩大孔径，保持在继续钻进和混凝土浇灌时缩径不再发生。

2 成桩过程中常见问题及处理措施

钻孔灌注桩施工过程中的灌注水下混凝土阶段是成桩质量的重要阶段，也是质量事故频发阶段。据统计，将近70%的质量事故发生在这个阶段。下面就水下混凝土灌注施工过程中的一些常见问题作一些简单探讨。

2.1 导管进水

导管进水的主要原因有：首盘混凝土的储量不足；导管底端距孔底间距较大；导管接头不严或焊缝破裂；导管提升过猛，使得导管底端脱离埋管混凝土；测深操作有误，导管埋深计算出错等。

预防及处理措施：首盘混凝土所需储量必须满足埋管（见表2）要求，根据公式精确计算（见公式2）；安装导管时用煤油擦拭导管内壁，检查接头及焊缝，对有煤油渗出处要进行处理；精确控制导管埋深（见表2）；提升导管不要过猛。

表2 导管埋深值

公式2：

式中 V——首盘混凝土最小储备量；

h——孔内混凝土高度达到H时，导管内混凝土柱与导管外泥浆平衡时所需高度；

D——导管内径；

H——首盘混凝土灌注所需要的混凝土面至孔底的高度；

D——钻孔直径。

因首盘混凝土不储量不足，首盘混凝土灌注后，末能埋住导管，使得泥浆从导管下口涌入管内，应立即将导管拔出，将散落在孔底的混凝土用空气吸泥机或者抓斗清出，再重新进行浇灌混凝土。其他原因造成导管进水，就视具体情况，拔换原导管重新下管，或用原导管插入续灌混凝土，但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀物用吸泥和抽水的方法吸出，最后用潜水泵抽干导管内的泥浆，继续灌注混凝土。续灌的混凝土要适当增加水泥用量，提高稠度，待埋管正常后逐渐恢复到正常混凝土配合比。

2.2 卡管

在混凝土灌注过程中，混凝土在导管中处于停滞状态，不能够自由下落，卡在导管中，被称为卡管。主要原因有：隔水栓卡管；混凝土坍落度损失大，在运输过程中产生离析或夹有大块粗骨料；另外，机械发生故障以及其他原因导致混凝土在管内停留时间过久而形成卡管。

预防及处理措施：控制好隔水栓的位置及尺寸；严格控制入斗混凝土的和易性和坍落度，避免较大粗骨料夹入拌和物中；施工前对所有机具进行保养和维修，并准备备用设备。

发生卡管时可用长杆冲捣管内混凝土；在导管上口安装附着式振捣器进行振落；因停滞时间过长，管内混凝土已初凝，只有拔出导管，用吸泥机将孔内表层混凝土和泥浆、渣土等吸出，重新下管进行灌注，成桩后，经检测如达不到设计要求，需作进一步补强。

2.3 灌注混凝土时坍孔

在混凝土灌注过程中如发现护筒内泥浆面忽然上升溢出，随即骤降，并冒出汽泡，即可能是发生了坍孔。可用测绳进一步判断检测。引起坍孔的原因可能是护筒底脚漏水；孔内水头控制过低；护筒周围堆放重物或机械振动等原因。

预防及处理措施：减少外部机具对护筒及其周围的影响；控制好孔内水头；灌注混凝土前对护筒脚进行检查并加强。发生坍孔后，需根据具体情况及时采取措施。如坍塌情况较轻，不影响导管在混凝土内的埋深，可在采取相应防范措施后继续施工；如坍塌泥土较多，但已采取有效措施，使得坍塌得到了有效控制，可用吸泥机吸出坍出孔内的泥土，然后恢复正常施工；如坍塌得不到有效控制，宜将导管拔出，保存孔位，以粘土回填，待坍塌稳定后，掏吸出回填土，重新下管灌注，成桩后经检测予以进一步加强。

2.4 埋管

混凝土灌注过程中，导管无法拔出称为埋管。主要原因有：导管进入混凝土过深；灌注过程中停滞时间过长，管内外的混凝土已初凝，导管与混凝土间摩阻力过大；提管用力过猛，将导管拉断等原因。

预防及处理措施：严格按规范要求，合理控制导管埋深（见表2）；在导管上端安装附着式振捣器，间隔一定的时间开动机器振动一次；在混凝土拌和时加入适量缓凝剂；加快灌注速度；导管拼接严密；提升导管不可用力过猛；埋管事故发生后，及时用链滑车、千斤顶加大提拔力量，如仍不见效，当桩径较大时，已灌注的混凝土表层尚未初凝时，可另下一根导管，插入深度要大于50cm，将导管内泥沉淀物吸出，继续灌注混凝土。如表层混凝土已初凝，则应作断桩处理。