钻孔灌注桩施工常见事故及处理对策浅议.doc

钻孔灌注桩施工常见事故及处理对策浅议钻孔灌注桩施工种类繁多,技术含量高,影响因素多,一旦在施工当中稍有不甚或控制不严,很容易出现一些质量事故,使整个工程的基础受到影响,严重一点出现返工将带来较大的损失。常见的且危害性较大的事故主要有坍孔和断桩,此外还可能出现弯孔、斜孔、缩孔、梅花孔、卡钻、埋钻和掉钻等现象,为尽量减少事故,在施工过程中,必须做到分工明确,密切配合,操作规范,措施到位。下面结合本人的施工经验,就常出现的一些事故原因进行分析,并制定出相应的处理措施。 1 坍孔 坍孔主要出现在钻孔、下放钢筋笼和灌注混凝土三道工序当中,并且以钻孔中出现的坍孔为多见。 1.1 钻孔坍孔 在粉性、砂性土等松散地基中进行钻孔时,很容易发生坍孔。坍孔主要表现为在施工过程中出现孔内水位骤然降落,并冒出细密的水泡,钻杆较难钻进,钻机负荷显着增加,甚至钻头运转不起来。其主要原因可能是:护筒埋深较浅,或周围回填的粘土夯实不够,致使孔口土坍落;护筒变形或形状不合适;孔内水位高度不够,无足够的水头压力;地下水位有较高的承压力;在砾石层等处有渗流水或者没水,孔中出现跑水现象;泥浆的稠度不够;成孔速度太快,在孔壁中来不及形成泥膜;用造孔机械在护筒底部造孔时触动了孔周围的土壤;造孔机械的机械力过大,致使护筒与土层之间的粘着力减弱;向孔内补水时,水流对孔壁有冲刷。 针对上述原因,施工时应尽量注意防止出现这些情况。如果孔口发生坍塌,致使护筒倾斜,就应及时用粘土回填,扶正护筒,严重时应挖起护筒,重新按要求埋设后再钻孔。当孔内发生坍塌,如果情况不严重时,可用粘土回填至坍孔位置以上1-2米,并加大泥浆比重继续钻进,如果情况严重时,应将钻孔全部用砂夹粘土或小砾石夹粘土回填,经3-5天稍密实后,再重新钻孔。 为防止孔壁坍塌,施工中必须注意以下事项:在施工前应进行地质调查,仔细学习地质资料,并搞清楚地下土层的分布情况、地下水的压力、出水量、水流方向以及是否存在流砂等问题。在有地下水时,还应特别注意钻孔地层中是否夹有不透水层。当下层的承压地下水的水头比上层的地下水位高时,必须维持孔内足够的泥浆压力。造孔泥浆应选用优质粘土,有条件时,可选用膨润土造浆,成孔时泥浆的相对密度以1.11.25左右为宜。施工时不间断地检测泥浆的比重,同时要根据不同土质调整泥浆相对密度,在成孔时,如果遇到砾石层等土层产生大量的漏浆时,应考虑是否改成其它施工方法(如加套管施工)。当中断成孔作业时,要严格监视漏水、跑浆的情况,与此同时还应准备应急用的贮水槽、大容量的给水泵等设备。在反循环钻孔法中的成孔阶段,如果成孔速度太快,在孔壁上来不及形成泥膜,就容易使孔壁坍塌。成孔速度视地质情况而异,对于淤泥质等非常软弱的地质,如果成孔太快,有时成孔后的桩孔将很不规则。另外对砂、砂砾等土层必须注意转台旋转不可过快,如过快有时将产生径向摆动,而当桩孔较深,又在孔底处遇到硬土层时,要注意有可能因钻杆自重过大产生弯曲而碰撞孔壁发生塌孔。另外,对于负压流量及流速的关系,曾有报告指出,如果孔内的水向下流速超过1.2m/min,在负压作用下,孔壁易发生坍塌。当孔径不足1m的桩钻孔时应特别引起注意。如在上述静态条件下产生的孔壁坍塌事故,若不及时处理而继续强行施工,就有可能使塌孔加剧。因此应认真查明原因,采取措施之后方可继续施工。当采取措施时,如果认为已不能排除静态因素所导致的塌孔事故,就应迅速将孔回填,否则严重点就有可能使地表产生坍塌或发生机械倾覆等重大的恶性事故。回填钻孔一般情况下用粘土掺片、卵石。坍塌的桩孔一旦回填之后,地层将呈现不稳定状态,应适当地停滞3-5日后再度施工为宜。 1.2 下钢筋笼坍孔 在沉放钢筋骨架后也会产生孔壁坍塌,造成坍塌的原因可能是钢筋笼下放时用力过猛或钢筋骨架的垂直度不好或产生弯曲所致。所以,在沉放钢筋骨架时应特别慎重,钢筋笼下放速度应缓慢,上下两节焊接应处在同一轴线位置,并随时观察孔内水位情况。一旦出现孔壁坍塌,孔内水位就会发生变化。对沉放钢筋骨架之后的坍塌,一般可用浇注混凝土用的导管配合砂石泵抽出搅浑了的泥浆,此时应注意泵压力不能太大,以免使钻孔破坏加剧。 1.3 灌注混凝土坍孔 在混凝土灌注过程中如果发现护筒内的泥浆水位突然上升并溢出护筒,随即下降并冒出气泡的现象,则估计是出现了坍孔,可用测探仪探头探测,如果探头测得的表面深度达不到原来的深度,则可断定是发生坍孔。坍孔原因可能是护筒底部周围出现漏水,孔内水位下降或是河流中水位上涨时,孔内水位差减小,不能保持原有静水压力,以及护筒周围堆放重物或机械振动等。一旦发生坍孔,应立即查明原因,采取相应的措施,如保持或加大水头,移开重物、排除振动等,然后用吸泥机吸出孔中坍落的泥土,如果坍孔停止,就可继续灌注混凝土,如果继续坍孔,且坍孔部位较深时,应将导管拔出,将混凝土钻开抓出,同时钢筋笼吊出,再用粘土掺砂砾回填。待回填土沉实稳定后,重新钻孔、下钢筋笼,再灌注混凝土。 2 断桩 由于混凝土凝固后不连续,中间被冲洗液等疏松体及泥渣土填充形成间断桩。造成原因及防治措施如下:施工中若发生导管底端距孔底过远,则混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土桩体与持力层之间被不凝固的混凝土填充。为避免这一质量事故的发生,桩孔钻成后,必须认真清孔,一般是采用冲洗液清孔,采用两次清孔方法,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定,冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定。这就要求在灌注混凝土前,应认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次混凝土灌注量。导管密封不良,冲洗液浸入使混凝土水灰比增大,形成桩身中段出现混凝土不凝固。在地下水活动较大的地段,导管事先要用套管或水泥进行处理,止水成功后方可灌注混凝土。帮扎水泥隔水塞的铁丝,应根据首次混凝土灌入量的多少而定,严防断裂。确保导管的密封性,导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定,切勿起拔过多过快。如果导管提升过快,以致其下口拔离孔中的混凝土面时,易使桩中形成泥浆夹层。在灌注混凝土时,因停电、待料等原因停灌混凝土而造成夹渣,出现桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开的现象。施工中应明确规定,混凝土浇注过程中,一旦开始进行浇筑,一定要连续完成作业,确保在混凝土初凝时间内连续浇注,在灌注混凝土过程中应避免停电、停水,应备足混凝土料,并合理安排好施工人员作业时间,在混凝土灌注量大时还应做到作业人员分班作业。施工中还会发生灌注时混凝土没有从导管内灌入,而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土,产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬,个别孔段混凝土夹有泥浆而出现疏松、空洞的现象。因此,施工中要严格确定混凝土的配合比,使混凝土有良好的和易性和流动性,坍落度亦满足灌注要求。灌注混凝土必须从导管内灌入,要求灌注过程连续、快速,准备灌注的混凝土要有足够量,避免埋下质量事故的隐患。断桩主要出现在水下混凝土灌注过程当中,如果混凝土灌注时导管提升过快,以致导管下口拔离孔中的混凝土面时,易使桩身混凝土中形成泥浆夹层而断桩。如果一个桩孔的混凝土未能连续浇注,两次浇注时间相隔较长时,由于孔中已浇混凝土表面凝固,而使桩身在该处出现断裂。对于这些事故,事实上只要施工人员能严格按操作规程办事,不疏忽大意,不急于求成,是完全可以避免的。一旦发生这类事故,可采取拔起导管,在已灌注的混凝土中,钻一个较小直径的钻孔,并另插一个较小的钢筋笼,然后再用导管灌注混凝土。 3 弯孔、斜孔、缩孔、梅花孔 在造孔过程中,要经常用探孔器吊入孔内检查。探孔器可用较粗钢筋焊接成梭状型,其外径等于桩的设计直径,长度约为直径的4-6倍。当探孔器不能沉到已钻的深度,或发现钻杆倾斜、吊绳偏移护筒中心,或锥头上提困难、转动不灵等情况,则可能发生弯孔、斜孔、缩孔、梅花孔等现象。造成弯孔、斜孔的原因有:钻孔内有探头石,钻进呈倾斜状的地层以及钻机安装不平或支承钻机的地面产生不均匀沉降等。形成缩孔和梅花孔的原因可能是钻锥在冲击时转动套不够灵活,或因泥浆太稠而影响钻锥转动。因此在钻孔过程中应经常检查钻杆和钻孔的竖直度。对探头石和缩孔,可用钻锥在孔壁凸出处上下升降,把探头石敲击掉或修削好缩孔。当发生严重弯孔、斜孔、缩孔、梅花孔时,则应回填,重钻修孔,必要时反复修几次;冲击法修孔,应回填小片石至偏斜处以上0.5m。 4 卡钻 钻锥卡在钻孔内较难旋转,不能提起,称为卡钻,出现这种情况,很可能是地下遇到石块等障碍物,且深度较浅,遇此情况不得强行上提,以免掉钻或发生坍孔,而应放慢速度,慢速转动上提,再反复几次,一般较小障碍物,钻头即可排除,对于遇到较大较多障碍物,钻头无法排除,则应停止钻进,移开钻机,改用冲抓或冲击锥冲孔,然后再用反循环钻机跟进钻孔。如果出现孔内探头石为未凿除或因有杂物下坠而卡钻时,可用小钻头冲击障碍物,将其打碎或压进孔壁,也可冲击原钻头使其松动,然后吊起。 5 埋钻和掉钻 埋钻通常是由坍孔或钻锥冲进土层太深所引起的。掉钻主要是由于钻杆与钻锥松脱或钻杆断裂所致。一般可用套绳、打捞钩或小型冲抓锥抓取。如落体已被泥砂埋设,应用空气吸泥机吹开埋钻的泥砂,再提钻锥。 从上述出现的事故原因分析和处理措施可见,钻孔灌注桩在施工当中应当引起足够的重视,严格按照规范操作,一旦出现施工质量事故时应认真分析事故原因,采取合理的技术措施,及时进行补救。对于存在问题的桩,不得隐瞒事实,应设法进行补救,更不宜轻易放弃,造成过多的损失。经过补救后的桩应认真进行检测,合格后方可使用,对补救后仍不合格的,就应与设计部门联系,采取补桩或其它措施。一、孔壁坍塌 孔壁坍塌是由于土壤的持力层发生变化致使钻孔漏水、漏浆而导致孔壁坍塌的一种质量事故。其表观现象为在钻进过程中，排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍陷迹象。孔壁坍塌的原因主要在于：护筒的长度不够，护筒变形或形状不合适；保持的水头压力不够；地下水位有较高的承压力；在砾石层等处有渗流水或者没水，孔中出现跑水现象；泥浆的容重及浓度不足；成孔速度太快，在孔壁中来不及形成泥膜；沉放钢筋时碰撞了孔壁，破坏了泥膜及孔壁。 针对这种问题，应采取的相应处理措施为：(1)在施工现场埋设灌注桩的护筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实，必须注意保持护筒安装垂直，在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.01.5m的水头高度；(2)当发现地基有地下水时，应密切注意是否夹有不透水层。当下层的地下承压水的水头比下层的地下水位高时，必须能保持足够的泥水压力，在施工前的地质情况勘测中，一定要求给出地下水的压力、出水量、水流方向等要素条件；(3)严格控制泥浆的比重，其控制值以1.051.15左右为宜；4、在钻孔过程中或中断成孔作业时，要着重监视漏水、跑浆的情况；(5)根据地质情况合理控制钻孔速度，确保形成有效泥浆膜。 二、缩颈 缩颈是主要由于桩周土体在桩体浇注过程中产生的膨胀造成。施工处理措施为：（1）应采用优质泥浆，降低失水量；（2）成孔时宜加快成孔速度，在成孔一定时间内尽快形成泥皮，防止孔壁渗水；（3）采用上下反复扫孔的办法，进而扩大孔径。 三、钢筋笼上浮 钢筋笼上浮是施工遇到的难题之一。造成的原因：（1）提升导管过猛，不慎挂住钢筋笼，造成上升；（2）混凝土质量太差，离析严重初凝时间不够，造成混凝土面在上升至钢筋底端时，钢筋难以插入混凝土中；有时由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初凝，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升；（3）钢筋笼孔口固定不牢。四是混凝土表面接近钢筋笼底口、导管埋深不足，混凝土的灌注速度太快，使混凝土下落冲击导管底口向上反冲，其向上托力大于钢筋笼的重力造成钢筋笼上浮。预防钢筋笼上浮，关键是要严格细致地下好钢筋笼，并将其牢固地绑扎或焊接在孔口护筒上，增加其重力。下导管时，应使导管确保在孔位中心。在灌注混凝土中，当混凝土面接近钢筋笼底口时，应放慢混凝土的浇筑速度。一旦发现钢筋笼上升时，应放慢混凝土灌注速度，查明原因后，首先选用预压措施，并仔细计算量测导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。 四、沉渣量多 施工中发生桩底沉渣的主要原因及处理的措施如下：（1）当使用的泥浆比重过小或泥浆注入量不足时，桩底的沉渣浮起困难，沉渣将堆积在桩底，影响桩与地基的结合。工程中需采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不能用清水进行置换；（2）钢筋笼吊放过程中发生碰撞孔壁的事故，会致使孔壁的泥土坍落在桩底。因此，钢筋笼吊放时，务使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁；（3）钢筋笼调放后，应检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔；（4）导管底部至孔底的距离宜为3040mm，灌注混凝土时，应根据孔径、孔深和泥浆比重计算出足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下26m为宜，以利用混凝土浇筑时产生的巨大冲击力把底部沉渣挤托到顶部。 五、导管进水在浇注混凝土过程中因过量上提导管，底口与孔底距离过大，混凝土流出导管底口时流速过快，使接头部分产生漏水等情况，将造成混凝土离析、流动等质量事故，在桩身上留下致命的质量隐患。可采取以下措施防止导管漏水：（1）浇筑混凝土之前，对导管进行密封试验，若发现导管口出现漏水现象时，应立即提起导管进行检查，对漏水部位进行严格的防水处理后，再重新放入桩孔中；（2）在浇筑混凝土时，应尽可能将导管底部深深地埋在混凝土中，提升时速度要缓慢，当发现导管上提明显过量时，应迅速将导管插到混凝土中，并利用小型水泵或小口径的抽水设备，将导管中的水抽净之后，再继续浇筑混凝土。 六、堵管 导管堵塞是灌注桩施工时极易出现的事故，主要原因有如下几个方面：（1）粗骨料规格不符合要求，比如粒径偏大、级配较差、针片含量偏大；（2）浇筑的混凝土配合比不合理，造成和易性较差，坍落度过小或过大，造成离析；（3）水泥的初凝时间太早，特别是高温季节；（4）导管在接近孔底标高时下落速度太快，就有可能使导管孔进入混凝土（或是粘性土）中，将导管堵死。有时即使未堵死，二次清孔时，泥浆也可能翻上来，使混凝土不能顺利通过，从而造成导管堵塞。 针对堵管的原因可采取以下防治方法：（1）严格把好原材料关口，粗骨料级配要严格配比，一般以连续级配为好，针片状含量要小于3%，细骨料选中粗砂；（2）水泥的初凝时间不能太早，严格控制水灰比，随时掌握坍落度；（3）下导管操作时，对导管下落的长度、孔底标高做到心中有数，下落速度不要过快、过猛，要距孔的中心下落，不要擦孔壁，特别接近孔底标高时，更