钻孔灌注桩施工质量缺陷及处理.doc

钻孔灌注桩施工质量缺陷及处理摘要:钻孔灌注桩在基础工程中已得到广泛应用。但由于地质条件复杂、所用设备优劣、施工水平差异等原因,钻孔灌注桩成桩后或钻孔过程中往往会出现桩身混凝土离淅松散、裂缝、夹泥、断桩和桩位位移等问题。文章根据施工中发生事件阐述了相应的处理措施。随着我国交通基础设施建设的快速发展，钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。但灌注桩属于隐蔽工程，大部分是在水下进行的，影响灌注桩施工质量的因素很多，质量检查也比较困难，因此对其施工过程每一环节都必须严格要求，稍有不慎或措施不严就会在灌注中产生质量缺陷，断桩就是经常发生且难以处理的病害之一。本文提出了桥梁钻孔灌注桩施工过程几种缺陷桩的形成与处治措施，并详细介绍了钻孔灌注桩断桩处理过程中的取芯、清淤、压浆、验证等具体做法。关键词：钻孔灌注桩 质量缺陷 预防措施前言在桥梁结构中, 钻孔灌注桩作为一种基础形式, 以其适应性强、成本适中、施工简便等特点, 被广泛地应用于公路桥梁及其他领域。灌注桩属于隐蔽工程, 但由于影响灌注桩施工质量的因素较多, 对其施工过程每一环节都必须严格要求, 对各种影响因素必须详细考虑。如地质因素、钻孔工艺、护壁、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不当, 就会在灌注中产生质量事故,小到塌孔松散、缩颈, 大到断桩报废,给国家财产造成重大损失, 直至影响工期, 并对整个工程质量产生不利影响。下面是渝湘高速公路秀山互通主线桥钻孔灌注桩施工中质量缺陷处理方法,供同行们参考。一、钻孔灌注桩施工缺陷桩的形成原因 1、断桩断桩是严重的质量事故。对于诱发断桩的因素，必须在施工初期就彻底清除其隐患，同时又必须准备相应的对策，预防事故的发生或一旦发生事故及时采取补救措施。断桩产生的原因有以下几个方面： (1)灌注混凝土过程中，测定已灌混凝土表面标高出现错误，导致导管埋深过小，出现拔脱提漏现象形成夹层断桩。特别是钻孔灌注桩后期，超压力不大或探测仪器不精确时，易将泥浆中混合的坍土层误为混凝土表面。因此，必须严格按照规程用规定的测身锤测量孔内混凝土表面高度，并认真核对，保证提升导管不出现失误。 (2)在灌注过程中，导管的埋置深度是一个重要的施工指标。导管埋深过大，以及灌注时间过长，导致已灌混凝土流动性降低，从而增大混凝土与导管壁的摩擦力，加上导管采用已很落后而且提升阻力很大的法兰盘连接的导管，在提升时连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。 (3)卡管现象也是诱发断桩的重要原因之一。由于人工配料(有的机械配料不及时校核)随意性大，责任心差，造成混凝土配合比在执行过程中的误差大，使坍落度波动大，拌出混合料时稀时干。坍落度过大时会产生离析现象，使粗骨料相互挤压阻塞导管；坍落度过小或灌注时间过长，使混凝土的初凝时间缩短，加大混凝土下落阻力而阻塞导管，都会导致卡管事故，造成断桩。所以严格控制混凝土配合比，缩短灌注时间，是减少和避免此类断桩的重要措施。 (4)坍塌。因工程地质情况较差，施工单位组织施工时重视不够，有甚者分包或转包，施工者谈不上有什么经验，在灌注过程中，井壁坍塌严重或出现流砂、软塑状质等造成类泥沙性断桩。这类现象在本工程的断桩中占有相当大的比例，较为严重。而且位置深、难处理，是导致工期无限延期及经济上大量浪费的重要因素之一。 (5)另外，导管漏水、机械故障和停电造成施工不能连续进行，突然井中水位下降等因素都可能造成断桩。因此应认真对待灌注前的准备工作，这对保证桩基的质量很重要。 2、缩颈 在钻孔过程中，由于钻锥磨损或焊补不及时，再或地层中遇到膨胀的软土、粘土、泥岩等，容易产生缩孔现象。在浇筑混凝土过程中，导管脱离混凝土面，泥水进入导管中，造成桩身夹泥或断桩。造成导管拔空的主要原因是施工人员操作失误，过量上拔导管所致。解决措施：当发现导管拔空时，应迅速将导管插入到混凝土中，利用小型水泵或小口径抽水设备，将导管中泥水抽出，再继续浇灌混凝土；迅速提出导管，重新设隔水球灌注混凝土，在隔水球冲出导管后，应将导管继续下降，直到导管不能插入时再少许提升导管，继续浇灌混凝土。 3、灌注时发生井壁坍落成孔后灌注水下混凝土时发生坍孔现象，若坍塌不止，应将导管拔出，以粘土回填重新成孔；轻微坍落在施工中不易被察觉，声测时发现局部裹泥或夹砂现象。根据实际情况还可以采用压浆、旋喷等工艺处理桩芯局部夹泥砂或空洞等缺陷，不再赘述。 二、钻孔灌注桩主要质量缺陷的常用处理方法钻孔桩灌注桩成桩后质量缺陷主要有压浆补强法、桩身搭接法、重新成桩法和补加新桩法等1、接桩法。处理浅层处钻孔灌注桩存在的断桩以及重大缺陷等问题时，通常使用接桩法。接桩法操作方法：(1) 将缺陷处与柱端间的混凝土全部凿除，并将缺陷位置松散的混凝土凿除，断桩处的泥土要清理洁净。(2)凿毛缺陷位置的混凝土表面并冲洗干净。(3)重新支灌注桩模板并绑扎钢筋(若桩的直径和接柱的直径一样则可以直接浇注混凝土至柱顶标高)。(4)重新灌注的混凝土常选用高于原标号的混凝土。 (5)按要求进行养护，达到规定龄期后方可拆模。 2、钻芯取样钻孔高压注浆法。这种处理方法多用于下面两类情况，一是灌注桩桩长低于设计长度或者桩体底部的沉渣比较厚：准备工作:准备钻机等机具，整理场地，确保钻机能有平稳的施工场地。钻孔: 钻孔时要时刻保持钻机的平衡，作业人员要不断的对钻机位置进行校正，防止桩孔偏移不能达到桩体底部。底部清淤: 钻机钻进桩体底部后，陆续会有沉渣流出，要及时将其清除掉。在进行注浆前，要不断的清理柱底淤泥。注浆: 计算出压浆时需要的水泥量，然后按高标号的规格进行水泥浆配制。注浆时，孔口壁要进行密封，防止水泥浆溢出（允许少量水泥浆、清水流出），直至无法继续压注。二是灌注桩局部出现蜂窝及离析现象，可按下列步骤进行操作：钻孔清孔埋设注浆管压水试验制浆、注浆封孔。3、补桩法。此方法多用于钻孔灌注桩出现断桩或灌注的桩体承载力没有达到设计要求，补桩法能够有效增强桩体的荷载承载力。补桩法具体做法：在桩体的两侧再浇筑两个灌注桩，顶高和原桩体的设计标高相同，然后再用连系梁将桩体连在一起，让三个桩体一起承受荷载。4、直接凿除法。即在施工与检测时，若发现桩体存在断桩现象，为了完全消除病害，凿除桩体，然后再灌注一个新的桩体。该方法难度较大且耗费的时间与费用多，但相对来说，桩体整体性较好，没有病害残留，这种方法多用在高速公路等重要路段的建设过程。 5、增大截面法。如果灌注桩存在桩体位置偏移过大或上部桩体出现缩径等问题，导致桩体的承载能力无法达到设计要求时通常使用增大截面法进行处理。 例如某个地区的一级公路改建项目，路基基础为钻孔灌注桩，桩的标高为25m，桩径为1.5m，经检测发现在桩体在45m间存在缺陷，处理缺陷的具体办法: ( 1) 准备工作:依据缺陷所处位置来制定有效的计划，初步设计，计算出截面尺寸及配筋情况等，保证经过处理的桩体能达到设计承载力要求。 (2) 清表工作: 清除桩体上部四周的土壤，并将其表面的混凝土凿除，直到能看见新鲜的混凝土层。(3) 植筋工作: 在桩体缺陷的上下两侧0.3m处，用冲击钻沿水平方向钻孔，然后将孔冲刷干净，再用环氧拌和砂浆植筋,当植筋达到规定强度时使用钢筋沿垂直和水平方向将植筋焊接在一起，连成整体。 (4) 支模及灌注工作: 当植筋满足要求且焊接完成后, 根据截面的大小支模板并浇注混凝土, 养护至规定龄期, 拆模。加固28 天后, 验算其承载能力是否达到了设计要求。6、补加新桩法。灌注桩的桩身缺陷非常严重或者桩体的倾斜度远远超出了误差范围,且在场地允许情况下适宜这种方法。补加新桩体之后单桩承台成为二桩承台、二桩承台成为三桩承台。施工方法相同,且在施工过程不可损害到周围桩体。例如在进行钻孔时，地下水丰富，孔壁垮塌，掩埋钻头，采取回填桩孔，在钻孔过程中，埋设钢护筒加固孔壁，打捞钻头，最终钻头无取回。通过业主、设计、监理研究后，取消该桩孔，重新加桩，也就是补加新桩法。7、桩身搭接法。桩身搭接法主要适用于砼灌注完后经检测，灌注桩存在严重夹泥、裂缝、松散和 断桩，而且缺陷部位不深，一般深度在10m 以内。如:0#台0-1-4#在进行水下砼灌注时，突遇雷雨天气，施工专用电线停止供电，而当 时雷电异常，为了保证施工人员人身安全，经请示监理工程师同意，停止施工。此时该桩基已灌注完成24m，剩余桩身6m未完成。按照规范要求对已经灌注完成的24m砼桩采用声波透视法检测进行，无质量问题。对未灌注完成的桩孔，考虑到该桩上半部分采用人工挖孔，护壁在钻孔过程中未造成破坏，故采用桩身搭接。采用人工挖孔，使用风镐分层凿除桩顶上面的浮浆, 按照具体要求进行凿除。层厚为0.30.5m ,通常从中间开始凿起,然后沿着桩径进行凿孔,禁止采用爆破手段。凿除时，不可破坏到钢筋。若钢筋笼不符合要求，则应及时更换满足要求的钢筋笼，除预留的搭接筋外，断层以上的其它钢筋均不可再使用。监理工程师同意且符合设计要求的钢筋笼方可使用。灌注桩桩孔的渗水率很小，完全符合旱桩灌注的要求，用旱桩灌注法浇筑剩下部分的砼，旱料与方法与原设样。 8、重新成桩法。该方法多用于桩体出现重大缺陷或者缺陷所在位置较深,或桩体发生严重偏移的灌注桩,因为一些客观原因无法采取其它的处理方法，重新成桩法是利用冲击设备将废桩冲除，再重新灌注桩体的方法。使用冲击钻进行冲桩，钻径通常要比废桩的直径大510 cm ,避免冲桩时钻头被钢筋笼卡住。冲击锤的质量大于5 000 kg ,多是采用6 翅锤头,在进行冲击时一般先是大约2 m 的冲程,主要起到冲击破碎及向外挤压的目的。例如在砼灌注时，当灌注到14m时发生导管阻塞，提升砼导管，导致导管漏气，出现断桩。因桩孔很深，又紧挨河流，渗水现象严重，只好重新成桩。在进行冲除前,应使用强度大于30Mpa的片石将桩孔填满，并用冲击锤将其夯实，然后再进行冲桩,为了提高冲击力及冲击速率,冲击时最好使用密度较低的泥浆,并不断地进行泥浆沉淀循环和掏渣换浆工作。泥浆相对密度以1.2为宜, 含沙率宜小于8 %。如发现泥浆稠度太小,可在冲桩前及冲桩过程中适当抛加粘土块用以护壁防止塌孔。 三、钻孔灌注桩质量缺陷的预防措施 1、对于桩身存在严重缺陷或缺陷部位深度较大者,或者桩身严重位移、倾斜,同时由于客观条件不能采取其它方法处理的,为不留下隐患,可采用冲除废桩重新成桩的方法。冲除废桩可采用冲击钻,钻头直径比要废除的桩径大510 cm ,以防止废桩钢筋笼卡住钻头。冲击锤质量不小于5 000 kg ,宜使用6 翅锤头,冲击时应先采用2 m 左右的冲程,以起到冲击破碎和向外挤压的作用。 2、底部沉渣过厚的预防措施。在施工过程中当灌注桩成孔以后，应将钻头提到距离孔底1020cm的位置，然后让钻头持续慢速空转，确保清孔的时间不小于20分钟。施工过程中要控制好泥浆的密度等指标。吊放钢筋笼的整个过程中，桩中心和笼中心应该始终保持在一条线上，且应防止碰触孔壁，产生沉渣。清孔之后要尽可能减小待灌的时间，防止因泥浆沉积而导致沉渣较厚。灌注时，导管底部距桩孔底部应为3040mm，且首次灌注混凝土的储备量要充足，首次灌注量可根据相应规范进行计算，导管应一次伸入到混凝土面以下1m以上位置，依靠混凝土强大的冲击力将底部沉渣挤出，达到清除孔底沉渣的目的 。 3、护筒失效的预防措施。用粘土对护筒进行加固，如果漏水情况很严重，要及时将其拔除，回填以后再进行埋设；埋设钢护筒时，应将其埋设深一点，这样能够有效提高护筒的稳定性及抗冲刷能力；若护筒不易下沉，则可以通过提高泥浆的密度等来改善泥浆，然后在进行钻孔；如果护筒变形，应依据其变形的情况及位置灵活处理，可采用氧割法、套筒法等。4、桩孔倾斜的预防措施。在钻孔前预控、在钻孔过程时时监控。在钻孔期间要时刻观察钻杆的垂直度，若发生倾斜应马上校正。地基不均匀、地下土壤中含有大的孤石或坚硬物体时，则应在施工之前制定处理方案。钻机的自重较大且钻杆的刚度较大，在不均匀地基中进行钻孔比较有利。在钻孔过程中，如果遇到孤石或者不均匀硬层及斜状岩层时，钻头的速度要控制在慢档。对于碰到的孤石与硬岩石，通常使用复合式的牙轮钻头对其进行处理。 5、扩径与缩颈的预防措施。加强孔径的检测和控制，提升泥浆品质，泥浆的密度、粘度等指标要严格控制。钻径应根据需要进行加大，在导正器上焊接一定量合金刀片，这些刀片在钻孔时起到扫孔的作用。缩短成孔后孔的空置时间也是预防缩颈的方法。扩径现象的出现通常与坍孔有关，减少坍孔是预防扩径最有用的方法。6、钢筋笼倾斜的预防措施。初始安放钢筋笼的位置要准确，安放后要与孔口固定在一起。为了防止钢筋笼上下浮动，应采取可行的办法将其紧固。灌注时，要控制好灌注的速率，以防钢筋笼出现向上浮动的现象，当混凝土的顶面与骨架底面的距离大约为1m时，应该减小灌注的速率。当混凝土浇筑到距离骨架底面4m以上时，应提升导管，使导管的底部位于骨架底面2m以上的位置，然后继续进行灌注。7、断桩的预防措施。成孔后要认真仔细的进行清理，根据孔内沉渣的多少确定清孔的时间。桩孔清理之后要尽早进行灌注，防止空置时间太久出现沉渣等问题。在灌注之前，根据孔径计算出所需要的混凝土量及首次灌注量。要严格控制好混凝土的运输、待灌时间，灌注开始后，整个过程应连续、迅速的进行，应有充足的混凝土，保证混凝土在初凝时间内能够连续进行灌注。另外还应该增强导管密封性，导管长度应根据孔内混凝土的上升高度进行调整。、钻孔灌注桩的质量控制 钻孔灌注桩的施工质量直接影响到上部结构的稳定与安全。颁布的公路工程质量检验评定标准对钻孔灌注桩的质量作了