钻孔灌注桩施工及注意事项.doc

钻孔灌注桩施工几种常见事故原因浅析【摘要】本文重点介绍了钻孔灌注桩施工中三种常见事故（坍孔、浮笼、卡管）的原因、预防措施及处理措施。【关键词】钻孔桩 事故原因 浅析 1、工程概况南阳至邓州(省界)高速公路是太原至澳门国家重点干线的重要组成部分，中铁五局三公司承建的.6标段位于河南省新野县境内，地面标高一般为9395米，属于平原微丘区。其岩性以褐色、棕褐色及棕黄色粘土、亚粘土为主，其中有部分地方夹有薄层砂砾石，主要为第三系、第四系地层。地下水位埋深一般在5米左右，新野县年平均降水量为808.3毫米，降雨量多集中在69月份，各桥位地基承载力有很大不同。本标段起点K44+800，终点K54+100，共9.3公里，包括11座桥梁，所有桥梁基础均为C25水下混凝土灌注桩基础，共280根，桩径有1.2米、1.5米、2.0米三种，最小桩长为16米，最大桩长为40米。由于土质、孔径及孔深等均符合反循环回转钻孔的施工要求，故采用反循环回转钻机进行钻孔、砼搅拌运输车运输砼的方法进行桩基施工。现桩基施工已全部完成，笔者从开工到完工参预所有的桩基施工，对钻孔灌注桩的施工中几种常见事故的原因、预防措施及解决办法等有一点肤浅的认识，现写出来与大家共享并接受大家的批评。2、坍孔原因分析及预防措施2.1外观现象：首先有大量的水从孔内流出，并马上回流，同时有大量细密气泡产生。2.2坍孔原因：坍孔现象一般发生于钻孔或清孔过程中，主要原因有：(1)地质不好(2)泥浆指标不符合要求(3)钻进速度太快 (4)井孔内水位太低(5)由于天气原因，钻好的孔停留时间太长2.3预防措施：从坍孔原因就可以知道，为避免坍孔现象的发生需从以下几个方面着手：2.3.1在开始钻孔之前首先通过设计了解本里程处的地质情况，知道在什么深度处是砂或砾石等不稳定层，要根据地质情况相应的调整泥浆指标及钻进速度。同时在钻进过程中要派专人检查钻碴，如地质情况有变也要相应调整泥浆指标及钻进速度。2.3.2由于在反循环钻进中泥浆只起护壁作用而不起浮碴作用，它的性能指标要求不是很高，在粘土中钻进时甚至可以用清水提高水头的办法进行护壁。但在砂及砾石等不稳定层中钻进时，它的作用是很重要的，具体泥浆性能指标要求如下表：地层情况相对密度粘度Pa.s静切力(Pa)含砂率(%)胶体率(%)失水率(ml/30min)酸碱度pH粘性土1.021.06162012.59520810砂土1.001.10192812.59520810碎石土1.101.15203512.595FH+G，则产生浮笼现象，从图中可以出，在H和G都一定的情况下，h越大，即埋深越大，钢筋笼受到向上的粘结力越大，产生浮笼现象的机率也越大。根据经验，若H24米，一般不会产生浮笼现象。 3.3预防措施：通过以上分析可以出，为避免浮笼现象的发生，主要应从两个方面着手：导管埋深和灌注速度。当导管下口低于钢筋笼底面时，埋深越小，灌注速度越慢，越不容易产生浮笼（当钢筋笼埋深24米时，要即时拆出导管，以变成第二种情况）。当导管下口高于钢筋笼底面时，埋深越大，产生浮笼现象的机率越大，同时灌注速度越快，产生浮笼现象的可能也越大。所以要在满足导管最小埋深的情况下及时拆除导管，减少埋深。从图一和图二还可以出，在第一种情况时，钢筋笼受到向上的摩擦力及向下的重力，而在第二种情况下，钢筋笼还受到向下的摩擦力，所以第二种情况产生浮笼现象的可能性更小一些，所以在满足最小埋深的情况下，应及时将第一种情况变成第二种情况。当然，为了防止浮笼现象的产生，我们还可以人为的给钢筋笼作用外力。如用钢管顶在钢筋笼上，用吊车通过钢管压住钢筋笼，给钢筋笼一个向下的作用力。再如，可以将钢筋笼用钢筋焊在护筒上，一方面对钢筋笼定位，另一方面对防止浮笼现象的产生也有一定的作用。（这里要说明的是，钢筋笼底面指的是受力钢筋面，而不是声测管固定筋底面，因为固定筋较少，产生向上的摩擦力也小，可以忽略）3.4解决措施：当钢筋笼被埋不是很深时产生浮笼现象，可以用装载机等将钢筋笼压到设计标高，如果钢筋笼被埋较深，不能压到设计标高时，只能采用其它办法了。4、卡管原因分析及预防措施卡管现象是指砼堵塞在导管里，不能进行灌注的现象。这是钻孔灌注施工中经常发生，并且发生后最难处理的施工事故，所以在施工中一定要注意预防此类事故的发生。4.1卡管现象的主要原因：4.1.1导管悬空太小，导致首批砼灌注困难。导管下完后等待砼的时间太长，孔内的泥浆进一步沉淀，造成导管悬空太少，甚至没有悬空，给第一斗砼灌注带来困难。4.1.2砼质量不符合要求。砼质量包括两个方面的问题：第一是砼本身质量问题，如坍落度、流动性、和易性等，另一方面是砼里是否有杂物：石块、砖块、水泥块等。为了保证砼质量，除在配合比方面进行控制外，砼拌合时间也要进行控制，有时由于砼到施工现场时现场没有作好准备而等待，砼的流性等就会随着时间的延长而降低，甚至产生初凝现象而影响灌注。为防止杂物堵塞导管，最好在漏斗里用钢筋焊一个网，以过滤砼里面的杂物。4.1.3砼灌注不连性，产生静力。如果前一车砼灌完后，下一车砼开灌之前等待时间太长，则导管里的砼会产生一定的秘水现象，砼表面有一层水泥浆而砂石向下沉，从而降低导管里砼的流动性，这也会给下一车砼的灌注带来困难。4.1.4灌注时间性太长，超过首批砼初凝时间。由于孔内砼面的砼始终是最开始灌注的一斗砼，如果灌注时间太长，孔内砼表面的一层就会产生初凝现象，阻止下面砼的“上涨”，从而造成卡管现象。4.1.5导管漏水。如果导管中上部漏水，而桩底砼灌注以后由于砼未到而长时间等砼，也很有可能造成卡管现象：首先灌注的首批砼封底以后，在等待下一部分砼时导管里进了很多水，清水把砼表面的水泥浆洗走，只剩下砂石，当进行下一部分砼灌注时，砼经导管内泥浆水的“清洗”以后，砂石和水泥浆分家，砂石沉到导管下部，水泥浆则浮到水面上，砂石因流动性太差堵塞导管而造成卡管现象。4.1.6灌注漏斗高度不够而引起基桩顶部砼灌注困难。4.2预防措施：4.2.1加强对导管悬空及沉淀厚度的检测，这是一个一定要注意的问题，因为现场技术人员容易忽视，一般现场技术人员都在导管下完毕后测悬空及沉淀厚度，如果满足规范要求就在现场安心休息，等到砼到达工地后开始灌注，而忽略了在砼灌注之前再次测导管悬空及沉淀厚度。根据笔者的经验，如果清孔时测得泥浆相对密度在1.06到1.10之间，从清孔完毕到开始灌注时间间隔为1个小时左右，在灌注之前一定要再一次测沉淀厚度及导管悬空，若不满足规范要求，必须进行二次甚至三次清孔，或者重新安装导管，改变导管底面标高。4.2.2加强对混凝土质量的控制，砼的流动性、和易性等，必须符合规范要求，砼运输到工地后要做坍落度试验，并观察砼的流动性、泌水性等性能，如不符合要求进行二次拌合，仍不符合要求则不能进行浇注。4.2.3灌注之前要有充分的准备，备足机械、人力、物力等，保证砼灌注的连续进行，以防止导管中的砼泌水而引起灌注困难。4.2.4保证在首批砼初凝之前注完，一方面要保证灌注的连续性，另一方面可以通过实验室验证后加一定量的缓凝剂，以延长砼的初时间，保证有足够的时间进行砼施工。也可以在导管口安置一个附着式振动器，以延长混凝土的初凝时间。4.2.5为了防止导管漏水，新导管要进行水密承压试验及接头抗拉试验，确定合格后才能使用；用过的导管一定要清洗干净，检查垫圈是否损坏，并抹上黄油。需要说明的是：即使导管漏水，只要不是很严重，在砼连续灌注的情况下一般也不会有卡管现象的发生，所以，砼灌注的连续性是很重要的。4.2.6当漏斗高度不够而引起基桩顶砼灌注困难时，应提高漏斗高度，增加导管内砼面与井口内砼面或水面的压力差。漏斗底口高出井孔内水面或桩顶的必需高度，可参考下式计算： hc hc(po+wHw)/c HW hc井孔内水面或砼面以上，导管内砼柱高度(m) Hw井孔内砼面以上，水或泥浆深度(m) c砼拌合物的容重（KN/m3） w井孔内水或泥浆的容重（KN/m3） po使导管内砼下落至导管底并将导管外的砼顶升时所需的超压力，钻孔灌注桩采用100150kPa，桩径1米左右时取低限，2米左右时取高限。 不论计算结果如何，当钻孔桩桩顶低于井孔中水面时，漏斗底口高出水面不宜小于46米；当桩顶高于井孔中水面时，漏斗底口高出桩顶不宜小于46米，当计算值大于上述要求时，应采用计算值。 4.3处理措施：卡管现象是钻孔灌注桩施工中最常发生，也是最严重的事故，所以我们一定要采取一切必要的措施进行预防。如果因为各种原因不幸发生了这种事故并已将导管拔出，我们将不得不采取以下处理措施：4.3.1如果灌入孔内的砼不多，并且没有初凝，为安全起见，我们最好把钢筋笼拨出后重新清孔、重新灌注。这样只是造成部分砼的浪费，没有太在的损失。4.3.2如果灌入孔内的砼比较多并且没有初凝，可以采用底塞隔水的办法将导管底封住，并外加一定的压力重新插入导管，恢复灌注。4.3.3如果灌入孔内的砼比较多并且已经初凝，由于钢筋笼没有办法拨出，不能重新钻孔，此时最安全的办法是先向孔内填碎石并夯实，用冲击钻重新钻孔并灌注，但这样做浪费多，投资大。4.3.4如果砼已经灌到地下水位以上或略低于地下水位时出现卡管并拨管现象，最好等到砼达到一定的强度后用风凿将桩头0.51米的砼凿出后进行普通砼的灌注。需要说明的是：若当时将桩头0.51米的砼勺出后进行灌注，由于桩顶可能受到污染而影响桩的质量，故不是一种安全做法，不应推广。5、结束语本文分析了钻孔灌注桩施工中坍孔、浮笼及卡管现象的发生原因、预防措施及处理措施。一种事故的发生可能是一种原