钻孔桩施工中容易出现的问题及预防处理措施.doc

钻孔桩施工中容易出现的问题及预防处理措施钻孔灌筑桩是桩基础应用最广泛的一种，无论是铁路或公路桥梁，钻孔灌筑桩都占有相当大的比例。钻孔桩在钻孔、清孔、吊放钢筋笼、灌筑混凝土这四个工序中，无论哪个环节出问题，都可能前功尽弃，甚至导致报废桩。因而在这些工序中预防和处理一些问题就显得十分重要。当地基的弱土层较厚（一般指4米以上），建筑物的荷载较大，采用浅埋基础不能满足强度和变形限制要求，做人工地基又没有条件或不经济时，常常采用桩基础，钻孔灌注桩基因其造价低、节省等优点，被广泛采用。钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大，因此在各类桥梁及民用建筑中都得到了广泛的应用。钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。必须防治在钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题，保质、保量地完成桩基施工任务。现结合我在此桩基础水下灌注混凝土的施工体会，谈几点粗浅的质量控制方法。1.1施工前的准备工作施工前的准备工作主要包括桩位放样，整理平整场地，布设施工便道，设置供电及供水系统，制作和埋设护筒，制作钻孔架，泥浆的制备和准备钻孔机具等。1.2一般钻孔灌注桩的施工工艺流程测定桩位埋设护筒桩机就位钻孔（设泥浆池制备泥浆、泥浆循环清渣）清孔安放钢筋骨架灌筑水下混凝土1.3施工工艺流程1.3.1钻孔定位根据全护筒钻机尺寸要求及考虑桩体变形和施工误差,外放后的桩位作为钻孔桩护筒中线。护筒采用一般C20钢筋混凝土结构。M1500钻机有自动调平系统,MZ2钻机要人工配合调平,移动调平支稳钻机后,使桩机钻头准确对准桩位中心。钻机对位后,吊安第一节护筒,护筒中心与桩中心偏差小于2cm,控制护筒安放的垂直度,采用2个测斜仪附贴在护筒外壁的两垂直方向进行校核,并通过相互垂直的2台全站仪复核后,方可下压护筒,成孔全过程由2台全站仪监控,发现倾斜及时纠正。1.3.2钻孔工艺2.3.2-1冲击钻钻孔工艺A.开钻前应注意的事项开钻前，在护筒内多加一些粘土。地表土层松疏时，还要混和加入一定数量的小片石，然后注入泥浆和清水，借助钻头的冲击把泥膏、石块挤向孔壁，以加固护筒角。为防止冲击振动使邻孔坍塌或影响邻孔已灌注砼的凝固，必须等邻孔砼灌注完毕并达到一定的强度后方可开始钻孔。冲击钻孔时宜用小冲程，当孔底在护筒脚下3-4m后，可根据实际情况适当加大冲程。在钻孔桩上部淤泥段，考虑采用冲抓钻：一方面可防止坍孔，另一方面可以适当加快施工进度。B.钻机安装处事先整平夯实，以免在钻孔过程中钻机发生倾斜和下陷而影响成孔的质量。钻机必须固定牢固，严禁在钻孔过程中钻机移位。钻孔时，随时察看钢丝绳的回弹情况，耳听钻锥的冲击声，以判别孔底情况，掌握勤松动，少量松绳的原则；孔内水泥浆水平面须高出护筒脚至少0.5m以上，以免泥浆面荡漾损坏护筒脚孔壁，但比护筒顶面低0.3m，防止泥浆溢出；冲击过程中勤抽碴，勤检查钢丝绳和钻头的磨损情况，预防安全质量事故的发生。C.抽碴时应注意的几个问题（1）及时向孔内补浆或补水，如向孔内投放粘土自行造浆，在抽碴后随着冲击投放粘土，不宜一次倒进很多，防止粘结。（2）抽碴筒放到孔底后，要在孔底上、下提放几次，使用权其多进些钻碴，然后提出。（3）钻头刃口在钻井中不断磨损，直径磨耗不得超过1.5cm，每班开钻前检查钻头直径、及时补焊，不宜中途修补，以免卡钻。准备备用钻头，轮换使用和修补。1.3.2-2回转钻钻孔工艺A.初钻先启动泥浆泵和转盘，使之空转一段时间，待泥浆输进一定数量后，方可开始钻进。接、卸钻杆的动作要迅速、安全，争取在尽快时间内完成，以免停钻时间过长，增加孔底沉淀。B.钻进时操作要点a.开始钻进时，进尺应适当控制，在护筒刃脚处，应低档慢速钻进，使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m后，可按土质以正常速度钻进。如护筒土质松软发现漏浆时，可提起钻锥，向孔中倒入粘土，再放下钻锥倒转，使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙，稳住泥浆继续钻进。b.在粘土中钻进，由于泥浆粘性大，钻锥所受阻力也大，易糊钻。易选用尖底钻锥、中等转速、大泵量、稀泥浆钻进。c.在砂土或软土层钻进时，易坍空孔。易选用平底钻锥，控制进尺，轻压，低档慢速，大泵量，稠泥浆钻进。d.在轻亚粘土或亚粘土夹卵、砾石层中钻进时，因土层太硬，会引起钻锥跳动和钻杆摆动加大及钻锥偏斜等现象，易使钻机超负荷损坏。宜采用低档慢速，优质泥浆，大泵量，两级钻进的方法钻进。e.钻进过程中，每进尺23m，应检查钻孔直径和竖直度，检查工具可用圆钢筋笼（外径D等于设计桩径，高度35m）吊入孔内，使钢筋笼中心与钻孔中心重合，如上下各处均无挂阻，则说明钻孔直径和竖直度符合要求。1.3.2-3检测孔深、倾斜度、直径和清孔钻孔完成后，必须检测孔深、直径和倾斜度，其中孔径和孔深须达到设计要求，倾斜度不得大于1%.清孔就是在吊放钢筋笼之前，对孔内的石碴、泥浆进行必要的清理，做到孔内含泥量、含碴量和孔底沉渣符合设计及图纸要求。1.3.2-4泥浆排放对钻孔、清孔、灌注砼过程中排出的泥浆，根据现场情况引入到适当地点进行处理，以防止对河流及周围环境的污染。1.3.3钢筋定位在钢筋笼外侧加焊定位耳形钢筋,一是利于定位,另保证保护层厚度,减小钢筋笼与护筒内壁的摩擦阻力,有效控制钢筋笼上浮;主筋采用机械连接或闪光对焊,加强圆形箍筋焊接质量,提高钢筋笼加工制作的工艺水平;起吊钢筋笼时,采用3点同时起吊,防止钢筋笼扭转变形;钢筋笼吊放至设计高程后,采用悬吊钢筋焊接固定在孔口型钢上,起拔护筒时断开;桩底由于抓斗作业扰动,砾质粘性土易遇水软化,在护筒入土深度达到设计高程后,清除孔底虚土及沉渣,投放2030cm厚碎石,有效防止钢筋笼下沉;在钢筋笼底部焊接抗浮钢板,减少混凝土灌筑过程中钢筋笼上浮;成孔后护筒随混凝土灌筑逐段起拔,采用多转动(护筒)慢拔,杜绝一个方向转动护筒,保证护筒起拔中顺直,严禁强行起拔;根据全护筒钻机操作规程要求,设计钢筋笼外径与护筒内径间距4cm过小,易造成护筒起拔时,钢筋笼上移偏位,实际操作中经设计认可后,适当调整钢筋笼半径尺寸和箍筋间距。1.3.4水下混凝土灌筑钻孔咬合桩混凝土施工采用水下混凝土灌筑工艺。导管采用壁厚3mm,直径150mm的无缝钢管制作,每节长度2m,2节之间用双螺纹丝扣连接,导管使用前试拼试压,水压力0.61.0MPa,导管底部距孔底0.30.5m。首批混凝土必须一次性埋设导管0.81.0m,约3.0m3。在开始灌筑混凝土时灌筑速度不宜过快,否则易使钢筋笼上浮。灌筑过程中随着混凝土的上升,适时提升和拆卸导管,导管底端埋入混凝土面以下24m,并不得小于1m,以免导管埋置过深,造成拔不起管,使钢筋笼上浮;埋深过浅易将导管拔出混凝土面,造成断桩。提升导管时避免碰撞钢筋笼,当混凝土埋置钢筋笼34m时,方可提升导管,以防钢筋笼上浮。为保证桩头质量,最后进行混凝土灌筑时应超灌50cm,多余桩头在冠梁施工前凿除。水下混凝土灌筑应连续进行,不得中断,一旦发生机具故障、停电、导管堵塞、进水等事故,应立即采取有效措施,保证成桩质量,同时做好记录。1.4容易出现的问题及预防处理措施1.4.1钻孔容易出现的问题2.4.1-1中心偏位1、中心偏位的原因一般钻孔时中心都有不同程度的偏位，但超过5cm范围，将影响钢筋笼的吊放和桩的承载力，造成这种偏位过大的原因有：（1）测量放线有误。（2）钻机移位。长时间的冲击振动，有可能造成钻机移位。（3）钻头刚接触到的地质岩层倾斜，造成钻头冲击力不均匀，向地势较低的岩层方向打滑。2、预防处理措施（1）施工前应精确测定桩位中心点，并加以复核，确信数据、桩点无误后再开始施工，这种原因应尽力避免。（2）埋设护筒时，原桩位点即被破坏，但埋好护筒后应再次用经纬仪在护筒口用油漆打上骑马桩点、钻机将钻头提离桩底，对比垂直的钢丝绳和骑马桩中心点重合情况，相应地调整钻机位置。（3）如是地质问题造成中心偏位，可抛片石回填至钢丝绳刚偏离护筒中心位置处以上1.5米-2.0米的高度，然后重新打孔。若发现还有偏移趋势，可反向于偏离方向沿护筒直径固定一木桩，强迫钢丝绳移向中心。1.4.1-2塌孔1、塌孔的主要原因有：护筒埋设方法不当；护筒内水位低于地下水位或河中水位；钻孔初期采用大冲程。2、预防和处理措施：护筒的埋设应根据所处地质条件而定：a.护筒埋设时顶面应离出岛面或原地面0.3左右，护筒底部在岸滩上，砂性土不少于2m，粘性土不少于1m，当地表为淤泥等松软土层，应穿过淤泥将筒底设置在较密实的土层中至少0.5m；b.在岸滩或水中筑岛埋设护筒，其底部应埋置在地下水位或河床0.5m以下。水深小于3m的浅水软土或砂土，应将护筒底深入河底土层内，其深度在粘性土中不少于2m，砂性土中不少于3m。c.若水深超过3m埋设护筒，护筒底部入土深度不小于3m（其中不包括淤泥层），应尽可能插入粘土层中。若有冲刷现象，护筒应在施工水位冲刷线以下不少于1m；d.护筒埋设的方法较多，有挖孔埋设、填筑埋设、射水埋设、压重、反拉下沉、抓泥下沉、吸泥下沉。再着重叙述挖孔埋设。在砂土、粉砂土和砾等松散河床埋设护筒，应在桩位处挖空心思比护筒还深50cm，以护筒直径还大40-50cm的圆坑，然后在圆坑回填50cm粘土，分层回填之后埋设护筒。若在粘性土中挖埋时，则坑底深和护筒底面平，坑底稍加平整，即可埋设护筒。埋设时，四周粘土要分层对称夯实，在护筒口地表回填粘土范围内，沿护筒圆周铺一层厚10cm的混凝土保护孔口，防止水浸入护筒四周壁，避免护筒下沉。e.护筒内水位过低，将引起筒外水压过高，将孔涌塌，这种情况多发生在钻孔过程抽渣或清孔未能及时向护筒内补水。正确的做法是无论在任何情况下应保持孔内水位高出地下水位或施工水位差1.01.5m（地质较好时）或1.52.0m（地质较差时）。开钻初期应遵循速度先慢后快，冲程先小后大的原则，通过砂砾或含较大的卵石层，宜加大泥浆稠度，并采用12m小冲程，通过亚粘土、轻粘土等粘土层，因土层本身可造浆，应降低泥浆稠度，并采用11.5m小冲程，注意任何情况下冲程不得大于6m。f.无论哪一种原因，一旦造成护筒口下沉坍塌，处理办法只有拨出护筒回填孔，重新埋设护筒，这对工程的损失很大，特别是在要接近成孔的时候，因而塌孔应尽量避免发生。1.4.1-3卡钻1、卡钻的主要原因有：通过粘土层时，泥浆稠度过大；抽碴后或其它原因停钻再次开钻时，冲程过大；钻头磨损后补焊过多。2、预防处理措施（1）通过粘土层时，由于土层本身可造浆，增大了泥浆对钻头的粘滞力，因此这一类地质应减少人孔的泥浆稠度；（2）停钻后，泥浆颗粒下沉，在孔底部较稠，再次开钻时应遵循由低冲程逐渐到大冲程的原则；（3）钻头补焊过多嵌入孔内，阻力明显加大，因此应注意补焊后钻头的直径不得大于孔径；（4）一旦卡钻，可用压风管伸入孔底，用压缩气搅动孔底泥浆，可使其泥浆稠度相对低些。1.4.1-4掉钻1、掉钻的主要原因：卡头松动，钢丝绳从卡头处滑脱；钢丝绳断裂。2、预防和处理措施：一是施工过程中要勤检查钢丝绳卡头的松紧情况和钢丝绳的磨损情况，及时拧紧卡头，保养、更换钢丝绳；二是钻头应有副绳，一旦掉钻，可用多钩爪打捞。2.4.2清孔时容易出现的问题2.4.2-1塌孔清孔造成塌孔的原因和预防措施前面已经说过，这里就不再重复。1.4.2-2清孔不彻底，泥浆稠度过大（1）灌桩时，随导管的拆卸，管内混凝土对底部的压力相对减少，如果清孔不彻底，泥浆稠度过大，随管底的压力减少，泥浆压力可能与混凝土产生于管底的压力达到平衡，导致卡管。因此清孔时应掌握好清孔的时间和孔内泥浆的稠度，一般清达到1小时，当泥浆比重降止1.011.05/cm3，抽渣筒内钻渣和泥团明显减少，无粗颗粒为止；（2）一旦卡管，一定要措施果断，不可久停，应立即组织人力，用泥浆泵将孔口稠泥浆吸走的同时，迅速注入清水，压风管配合，高压气将泥浆翻动、稀释，或者加长导管在孔口外的长度，增加管内混凝土的压力，并上下提升导管（1m范围内）。1.4.3吊放钢筋容易出现的问题2.4.3-1钢筋笼不能下至孔底1、钢筋笼不能下至孔底的原因有：钢筋笼整体直径过大，或对焊起来的部分钢筋笼直径过大；对焊连接起来的钢筋笼轴线非直线；孔径不一致；钢筋笼下部插入孔壁。2、预防处理措施（1）钢筋笼整体直径过大或对焊起来的部分钢筋笼直径过大，这就要求施工技术人员在加工钢筋笼时应严格控制架立筋的直径大小，只要对每个架立筋都精确量其直径，这种原因是可以避免的；（2）桩基深度一般都有10m以上，半成品钢筋笼一般加工长度每节为5-6m，井口对焊钢筋笼，钢筋笼在井下部分没入泥浆，钢筋笼轴线不易保持顺直，可在孔口上面钢筋笼顶沿直径方向各绑一根绳子，人工施以拉力，保持上部笼子的竖直度。对焊时，再注意各个钢筋的搭接长度，长短基本相等，有条件的，可在地面上一次焊成，用吊车吊起下入孔内；（3）为保持孔径基本一致，应当时常检查钻头的磨损情况，一旦钻头直径磨损超过1.5cm时，应当补焊，但不宜过多，否则容易卡钻；（4）为避免钢筋笼吊放过程中插入孔壁，吊放钢筋笼之前，将钢筋笼下端50cm范围内的钢筋围绕轴线向中心收缩1520cm即可。1.4.3-2钢筋笼上浮1、钢筋笼上浮主要原因是未加以固定。2、预防和处理措施（1）在钢筋笼上端焊接四根钢筋，其顶端做成圆环，固定在护筒顶部或施工平台上。（）用钢筋焊成一个圆形钢筋网，钢筋网与钢筋笼下端焊接，灌注混凝土后将钢筋网压住，可避免钢筋笼上浮。1.4.4灌注混凝土容易出现的问题2.4.4-1首批混凝土不能下至孔底、首批混凝土不能下至孔底的原因：一是下导管时，速度过快，将导管底部碰卷，砂球不能顺利落下；二是砂球绑扎形状不合适，加之导管未刷油，或导管壁上有混凝土残渣未清除干净，磨擦过大，砂球不能顺利落下；三是计量不准，混凝土拌合物和易性差或首批混凝土生产时间过长，导致凝土离析。、预防处理措施（）导管下端范围内围绕导管外壁加焊一圈厚钢板，下导管时，应人工手扶导管使之对准孔中心，慢速度下放，以免导管下端猛烈碰撞孔壁或孔底，将管口碰卷、变形；（）下导管之前，应将导管内壁混凝土残渣清除干净，刷上机油，并将已绑好的扎球探险入管内，用铁丝拉动，以砂球能密贴导管且能自由拉动为原则；（）首批混凝土所需方量一般大，直径的钻孔桩首批混凝土约为了缩短首批混凝土生较产时间，最好在工地上准备台拌合机、台运输小翻斗，尽量缩短首批混凝土生产时间，以免混凝土离析。另外水下混凝土对坍落度的要求较大，拌料时应严格按施工配合比计量，将期坍落度控制在之间。1.4.4-2卡管、卡管发生在首批混凝土灌注和以后灌注的两个过程中，造成卡管的原因有：混凝土和易性差；清孔不彻底，导管插入过深。、预防和处理措施（）若是首批混凝土发生卡管，经过努力仍不能使混凝土顺利下落，应拔出导管，清除导管内残存的混凝土，重新绑扎砂球、刷油、下导管；若在过程中发生卡管，可按清孔中所述方法，经努力无效后，按断桩处理；（）由于清孔造成的卡管及处理措施在清孔时已说过，不再重复。1.4.4-3颈缩颈缩多发生于灌桩接近结束时，由于从孔底上升的泥浆稠度加大，而导管不断拆卸，管内混凝土的压力相对减少，虽不致于发生卡管，但由于导管偏离孔中心，造成泥浆压力分布不均，如果颈缩在地下水位以下，则造成短桩。这种情况发生在地下水丰富或砂砾石河床中，凿桩、补桩相当麻烦，故应尽量避免发生短桩。1.4.4-4断桩、造成断桩的原因有：管底离孔底距离不合适，造成埋导管深度不够；断管；灌桩过程中提升导管幅度过大；孔中出现大窟窿。、处理和预防措施（）导管口距离孔底应为，考虑首批混凝土入管后和提升导管钢丝绳的变形、拉长，管底距孔底距离约为。如果导管底距孔底距离过大，造成首批混凝土入孔后，导管埋入长度小于，或者更小，甚至埋不住导管而断桩，一旦此类情况发生，应立即拔出导管，用抽渣筒捞尽孔内混凝土，重新下导管。注意捞渣时应小心，不可将抽渣筒的钢丝绳与钢筋笼缠在一起；（）颈缩长度在地下水位以下以上也称断桩。因为在深水以下要补一个短桩，其代价与原桩位重新打孔灌一个桩的代价不差上下。断管是由于导管插入混凝土深度过大，导管下部分混凝土已有强度，增大了提升导管的阻力，提升导管时将导管从法兰连接处拔断形成断桩。断管的原因主要是因为导管埋入过深，因此施工时一方面是提高灌桩的速度，另一方面要勤于检查孔内混凝土的高度和导管埋入混凝土的深度，一旦埋入深度超过应及时提升导管并根据实际情况确定拆卸导管的节数；（）提升导管时，将管底提出混凝土面形成断桩。导管埋入混凝土内的长度过少，提升幅度过大是直接的原因，为此，施工时技术人员应注意导管埋入混凝土内的深度不大于的同时也不得小于，提升导管拆卸前，一定要探清楚导管在混凝土内的埋深度以便确定拆卸导管的节数，这个环节不可轻视大意；（）如果成孔上下基本保持规则的圆珠笔形断面，则混凝土上升的高度与拌合物的盘数有一定的比例关系，但实际施工时，有可能