冲击钻成孔灌注桩施工质量事故分析与预防

冲击钻成孔灌注桩施工质量事故分析与预防冲击钻成孔灌注桩施工质量事故分析与预防 福建质量新闻网消息 动态泥浆冲击钻成孔施工方法其基本原理是采用冲击式钻 机或卷扬机带动一定重量的冲击钻头 使钻头提升一定高度后突然自由降落 利用冲击动能冲挤土层或岩层 将桩孔中的土石劈裂 破碎或挤入孔壁中 用 动态泥浆悬浮出渣 使冲击锤能经常冲击到新的土 岩 层 然后再用淘渣筒 或泥浆泵正循环将钻渣岩屑排出形成桩孔 在施工过程中现场挖几个泥浆沉淀 池 泥浆采取自然造浆和化学泥浆循环孔内 形成液体对桩周边地层的平衡 孔口埋设护筒用以固定桩位导向 稳定孔口土层 围水 提高孔内水位 护 筒一般用 6mm 8mm 厚的钢板和加固角钢制成 直径通常大于孔径 400mm 左右 高 1 5 2 0m 冲击钻头通常采用十字钻头 三翼钻头及圆口钻头 钻头钻刃用 T8 号钢锻制 或浇铸 锤重一般有 500Kg 3000Kg 冲击钻成孔灌注桩施工工艺程序是 场地平整 桩位放线 开挖浆池 浆沟 护筒埋设 钻机就位 孔位校正 冲击造孔 泥浆循环 清除废浆 泥渣 清孔换浆 终孔验收 下钢筋笼和钢导管 灌注水下砼 成桩养护 机械冲孔灌注桩具有适应性强 施工操作简单 设备投入不大等优点 但是 由于机械冲孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行 其施工过程无法直接观 察 成桩后也不能进行直接开挖验收 它又是最容易出现质量问题的一种基础 形式 分析机械冲孔灌注桩在施工过程中可能发生的事故 进行必要的防范是 保证机械冲孔灌注桩成桩质量 确保基础工程安全的重要措施 塌孔 危害 冲孔锤被埋造成成孔无法继续 成因 粉土层 砂石层和淤泥层的整体性较差 比重低 粘度小的泥浆起 不到护壁作用 石灰岩地区地下溶洞裂隙发育 因泥浆漏失孔壁失去泥浆静 压力的作用而坍塌 预防措施 注意观察泥浆平稳情况 塌孔时一般泥浆面会忽然升高并大量溢 出后又立即降低 对策 立即将桩锤提起 根据 地质勘查报告 分析容易塌孔的位置并抛填 小石块和粘土块 至判断塌孔位置以上 1m 2m 并待其沉积后重新反复冲击造 壁 偏孔 危害 造成后续工序施工困难 甚至导管无法正常反插 造成断桩 成因 所用桩锤偏心过大或掉齿 冲进过程中遇有探头石或其他障碍物 地面软弱或软硬不均匀或土层呈斜状分布 或孔底土质不均 岩层强度不一 冲桩机架在施工中逐渐倾斜或垫木失衡 使桩锤中心偏离孔位 预防措施 定时检查桩锤 开始时采用低锤间断冲击方法 进入不均匀 地层 斜状岩层或碰到孤石时 用高锤冲击 准确控制松绳长度 避免打空 锤 确保冲桩机架下面要稳固 对策 向桩孔内回填块石和粘土块至偏孔位置以上至少 0 5m 然后用低锤密 冲 反复校正 直到将偏孔校正好 缩颈 危害 降低桩基的承载力 成因 由于桩周土体在桩体浇注过程中产生的膨胀造成 预防措施 采用优质泥浆 降低失水量 成孔时加大泥浆泵量 加快成 孔速度 在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片 在冲进或起锤时起到扫孔 作用 采用上下反复扫孔的办法 以扩大孔径 钢筋笼上浮 危害 降低桩基的抗拔 抗剪能力 成因 初灌时 混凝土流出时冲击力较大 推动钢筋笼向上浮动 混凝 土灌注时间过长 提管时导管连接凸出部位钩挂钢筋笼 预防措施 将钢筋笼焊到钢护简上或用钢管套顶压钢筋 控制好初灌注 速度和导管的埋深 缩短混凝土的整体灌注时间 采用双螺纹连接导管 桩底沉渣量过多 危害 加大桩身沉降量 降低桩基的承载力 成因 未进行二次清孔 泥浆比重过小或泥浆注入量不足 钢筋笼吊 放与孔壁碰撞产生泥土坍落 清孔后 待灌时间过长 预防措施 成孔后将冲头提高孔底 10 20cm 保持慢速空转 维持循环清 孔时间不少于 30cm 分钟 采用性能较好的泥浆 控制泥浆的比重和粘度 钢筋笼吊放中心与桩中心保持一致 避免碰撞孔壁 控制好初灌注速度和导 管的埋深 利用导管进行二次清孔 采用空气升液排渣法或空吸泵反循环法 在下完钢筋笼后继续清孔 导管进水 危害 造成混凝土离析 成因 过量上提导管 使接头部分产生漏水 预防措施 严格施工管理 认真计算导管埋设深度 对策 迅速将导管插到混凝土中 利用小型水泵或小口径的抽水设备 将导 管中的水抽干后 再继续浇筑混凝土 卡管 危害 浇注间断 严重时不得不停止灌注 造成断桩 成因 初灌时 隔 水栓堵管 混凝土和易性 流动性差造成离析 混凝土中粗骨料粒径过大 导管气密性不好 各种机械故障引起混凝土浇筑不连续 在导管中停留时 间过长而卡管等 预防措施 使用具有良好的隔水性能的隔水栓 直径应与导管内径相配 严格控制混凝土的质量 确保导管连接部位的密封性 浇筑过程中 混凝 土应缓缓倒入漏斗及导管 避免在导管内形成高压气塞 时刻监控机械设备 确保机械运转正常 对策 已灌注混凝土厚度较小 不超过 3m 时出现卡管的 可采用吸泥机或 振动器清出导管内混凝土 并重新清孔再灌注注 已灌注混凝土厚度较大 重钻清孔不太可能 只能及时采取更换导管二次剪球重新灌注的办法 目前社 会上关于如何确保二次灌注能不断桩还在研讨中 断桩 危害 失去承载力成为废桩 成因 由于导管底端距孔底过高 混凝土被泥浆稀释 造成桩基底端混凝 土不凝固 受地下水活动的影响或导管密封不良 泥浆中的水分浸入混凝土 形桩身中段出现混凝土不凝体 初灌量不足 导管提升或起拔过多 超出混 凝土面 或因机械故障 停电 待料等原因造成夹渣 出现桩身中岩渣沉积成 层 因成孔偏斜 灌注过程中卡管 堵管等引起灌注混凝土过程无法继续而 断桩 预防措施 认真清孔 及时灌注混凝土 避免孔底沉渣超过规范规定 认真测量和计算 使初灌满足导管埋深不小于 1 5m 确保导管的密封性 准确 控制导管提升 严格控制混凝土的质量 注意骨料和砂率 水灰比的配比 使熟料具备良好的和易性 做好检查和准备工作 确保灌注过程连续 快速 防止绑扎水泥隔水塞的铁丝断裂 出现卡管或堵管时 应果断采取措施 或 重新清孔重新灌注 或拔出导管 更换导管后进行二次灌注 应用实例 福建三明地区某火电 2 300MW 机组工程 工程概况 工程场地位于已建 4 100MW 燃煤机组的西侧 其中 210 7 0 米钢 筋混凝土单筒烟囱 烟道及引风机基础均采用 800 冲孔灌注桩基础 共设计 桩基 236 根 设计桩长约 25m 持力层为 中风化岩层 桩端全截面进入持力 层长度 2 4m 单桩竖向承载力 4500KN 地层分布 0 素填土 卵石 粉质粘土 粉质粘土 泥质粉细砂 卵石 粘土 漂卵石 粘土 强风化泥质粉砂岩 粉沙质泥岩 中风化泥质粉砂岩 粉沙质泥岩 场地地下水 场地地下水主要为填土层中上层滞水及 强风化岩层中裂隙潜 水 埋深 2 3m 水量较小 受大气降水及地表沟谷等地表水体补给 施工进度 冲孔桩基工程从 2008 年 3 月开始 2008 年 5 月份顺利完成 共 进场 10 台 ZZ 5 冲孔桩机 施工过程不足之处 1 2008 年 3 月初出现偏孔 因导管漏气造成卡管等质量问题 因偏孔复打 成桩 10 根 2 对偏孔召开专题会议 原因分析 同一地质结构层面倾斜度较大 因不 同地质结构层土质软硬程度不同 冲击中易向较软土层偏斜 地层 9 15m 左右 为粉质粘土层 该层为较软土层 钻头冲击过程中形成有规律的朝同一个方向 的摇摆晃动导致成孔很快偏斜 部分操作人员作业技术水平不足 未能很好 地进行机械操作 冲击机械在冲击过程中因震动等导致机台失衡或垫木松动 下陷等造成机械不稳 加大冲击钻头孔内摇摆晃动而发生偏孔 3 采取的主要措施有 降低冲击冲程到中小冲程 特别是软土层中冲击成 孔时采用小冲程 冲击过程中随时注意观察钢丝绳的位置变化 增加检查成 孔质量的次数 发现异常现象及时采取相应措施校正 补充或更换部分冲击 成孔施工经验更加丰富的操作人员 定期检查机械的稳定性 发现机械不正 常摇晃 及时对机械 机台进行检查并整修 及时 详细 准确 真实填写 施工记录 4 纠偏效果 后续桩基