浅淡钻孔灌注桩施工质量的控制.doc

浅谈钻孔灌注桩施工质量的控制山东港湾建设有限公司 刘秋芝几年来，随着日照港超常规跨越式发展，十万吨级以上泊位相继建成，并投入运营。为避免码头投产后轨道梁短时间内有较大沉降，轨道梁基础设计采用钻孔灌注桩基础，收到了良好效果。经过多年的施工实践，发现在钻孔灌注桩施工过程中往往会出现孔壁塌陷、扩径、卡钻、掉钻、钢筋笼上浮、桩身夹泥及断桩等事故。为保证钻孔灌注桩的工程质量，仅就其控制进行分析、探讨，针对不同情况提出相应的措施。 一、孔壁塌陷、扩径现象的防治钻孔灌注桩钻进过程中发现排出的泥浆中不断冒出气泡，或孔内泥浆突然漏失，即是孔壁塌陷的迹象。孔壁塌陷的主要原因是土质松散、泥浆护壁不好，也可能是护筒周围未用粘土填封密实，以及护筒内水位不高。发生孔壁塌陷时，首先要保持孔内水位，并适当加大泥浆密度以稳孔护壁。如果孔壁塌陷严重，应立即回填粘土，待孔壁稳定后再重新钻进。由于码头轨道梁所处陆域上部和中部分别为新回填土和粉质粘土，土质较松散，在钻孔灌注桩的成孔过程中，经常发生扩径现象，尤其是在粗砾砂层处，引起钻孔灌注桩的充盈系数过大，从而造成成本增加，甚至引起塌孔。譬如日照港集装箱码头轨道梁灌注桩数量260根桩，设计桩径1000，桩长3539m，终孔要求进入中风化岩3 m。根据工程地质勘察报告表明，每根灌注桩成孔必须穿过四种土层，第一层为回填砂性粘土，土层厚10m，第二层为灰色淤泥质粘土，土层厚24m，第三层为黄褐色粗砾砂，土层厚57m，第四层为黄褐色强风化岩，土层厚1214m。第一批60根桩成孔后，测试桩孔均有扩径现象，尤其在粗砾砂层，扩径现象最显著，孔径最大达1415，桩孔充盈系数一般都在1.3左右。出现上述情况的主要原因是粗砾砂层处人工造浆护壁困难，钻进参数不合理，一味追求快速成孔，把钻速调至最高档。在这种情况下，我们应根据各层土的特点，合理调整钻进参数，开始时轻压慢转，钻进到淤泥质粘土时，保持中档钻速；钻进至粗砾砂层时，快速穿过，并把排出泥浆的密度控制在1.3以上，适当加大泥浆密度，以稳孔护壁；在强风化岩层中，把钻速提至最高；同时，把握好起重滑轮组钢丝绳和水龙带的松紧度，使钻头在吊紧状态下工作，把钻杆摇晃的幅度控制在最小范围内。经改进后，桩孔的充盈系数基本上都降到1.2以下,扩径现象得到有效控制，粗砾砂层处的扩径幅度也明显降低。另外，要解决因粗砾砂层造成护壁困难、大幅度超径的问题，还可通过优化施工方案来实现。如设计施工方案时可采用护筒跟进的施工方法，用振动锤将钢护筒下沉至强风化岩顶面，使护筒内的泥浆与外界流动的地下水隔开，保持灌注桩成孔过程中粗砾砂层的结构相对稳定，待灌注桩混凝土浇注时将钢护筒慢慢拔出，从而有效地控制了桩孔的扩径现象和桩孔在粗砾砂层处大幅超径现象。二、卡钻、掉钻现象的预防卡钻、掉钻是在钻孔灌注桩钻进过程中经常发生的故障，不仅影响工程的施工进度，还将影响灌注桩的工程质量，更严重时掉钻后不能拔出，必须重新设计桩位进行钻孔。引起卡钻、掉钻的主要原因有：在钻孔过程中钻头磨损过多，特别是在粗砾砂和强风岩层其磨损最大，补焊后下钻太猛，使钻头卡在孔内；更换新的钻头；钻孔内出现十字槽、探头石、缩孔；冲程过长和深护筒底口变形。防止卡钻、掉钻的主要措施有：应经常检查钻头，当因磨耗使其直径减少约1.5时即需补焊，钻头直径应保证成孔孔径略大于设计孔径；新钻头初用时，宜先以小冲程钻进一段时间后，再转入正常钻进；深护筒底部外侧设刃脚。发生卡钻后不可盲动，应先查明原因制定相应的处理措施，以免造成钻机大绳拔断而引起掉钻，或越处理卡得越紧的情况，可采用穿滑车组，吊机（必要时配千斤顶）和钻机相互配合强行将钻头提出。如强提无效，可采用上部开挖后再行提出。三、防止钢筋笼上浮常见的钢筋笼上浮事故是由于导管在混凝土中埋入过深而引起的，混凝土从深埋在混凝土里的导管下口流出时，推动导管外上部混凝土整体上升。此刻已插入混凝土内的下半节钢筋笼的主筋、箍筋与混凝土处于半粘着状态，这部分混凝土由于坍落度的损失，与钢筋笼的粘着力较大，粘着力与混凝土整体上升而产生的顶托力之和大于钢筋笼的自重，推动钢筋笼跟着混凝土一起上浮。这时，应立即停止浇筑混凝土，检查导管的埋深，若埋深超过10 m，立即拆除部分导管，把导管的埋深控制在3.06.0m以内，改善混凝土的和易性，适当提高其坍落度，再重新浇筑。当混凝土刚好浇筑到钢筋笼底部附近时，因机械故障、断水断电等原因而中断混凝土的浇筑，间隔0.5h或者更长时间后再重新浇筑，使桩孔内顶部混凝土产生局部初凝或坍落度损失，混凝土流动性变差。重新浇筑时，混凝土带动钢筋笼整体上移，情况严重时甚至造成断桩事故。因而混凝土浇灌之前，必须准备好各种应急措施，保证水电供给，安排轮流值班等。一旦开始灌注，就必须连续浇筑混凝土，不得中途停顿、间断。此外，钢筋笼制作质量不佳或搬运时不小心，使钢筋笼底主筋向里弯折，弯折的主筋正好插入导管接头肩部处，提拔导管时带动钢筋笼上浮，即使导管左右旋转，上下提拔，仍不能摆脱钢筋笼的主筋，为防止这种事故的发生，制作钢筋笼时其底部有意向外倾斜1015，把钢筋笼最下面的一根箍筋焊接在主筋的端头上。四、防止桩身夹泥及断桩水下混凝土浇筑过程中常由于导管埋入太浅、孔深压力差大、新灌混凝土冲翻孔内混凝土顶面，或者因操作疏忽将导管拔出混凝土面，而造成桩身夹泥甚至断桩事故。因而要适当加大导管的埋置深度，将其控制在规定的范围内，这样不仅能有效避免因导管埋入太浅或者导管拔漏而造成的断桩事故，而且使导管下口有足够的超压力，可以促使混凝土顶托孔内泥浆上升，防止桩身夹泥等局部缺陷的发生。但是，导管也不能埋置太深，否则会引起钢筋笼上浮，还会因混凝土顶升阻力太大产生局部涡流，而造成桩身夹泥，或因混凝土出管上泛阻力太大，上部混凝土长时间不动，坍落度损失而造成灌注不畅或其它质量问题。因此，导管埋入混凝土面的深度以36m为宜，在灌注过程中，导管应勤提勤拆。水下混凝土的灌注是确保成桩质量的关键。开盘灌注前应做好一切准备工作，制定各种应急措施，保证混凝土的浇筑能连续紧凑地进行。在混凝土的搅拌、输送、浇筑过程中，任何一个环节发生毛病，都将使整个工作停顿，产生断桩等事故。五、水下混凝土配合比的优化设计根据水下混凝土灌注的特点，除了要保证原材料的质量外，还要满足强度、和易性、保水性及粘聚性的要求，使混凝土在输送过程中不凝结、离析，防止堵管、埋管等事故的发生。为改善新拌混凝土和硬化混凝土的各项技术指标，使水下混凝土能顺利地灌注，需要掺加一定量的外加剂。在浇灌混凝土前，