浅析冲孔灌注桩在施工中常见问题及处理措施

副副高高级级 职职称称论论文文 题题 目 目 浅析冲孔灌注桩在施工中常见问题及处理措施 姓姓 名 名 李正虎 工工作作单单位位 云南第二公路桥梁工程公司 2014 年年 4 月月 8 日日 浅析冲孔灌注桩在施工中常见问题及处理措施浅析冲孔灌注桩在施工中常见问题及处理措施 摘摘 要 要 冲孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型 是指在工程 现场通过机械冲孔 在地基土中形成桩孔 并在其内放置钢筋笼 灌注混凝 土而做成的桩 近年来 由于国家实施 西部大开发 战略 云南省高速公 路进入了大规模建设时期 云南山区高速公路具有地形起伏变化大 水文地 质条件复杂 气候因素多变 人均耕地稀缺等特点 故大桥 特大桥在公路 建设中所占比例较大 冲孔灌注桩等桩基工程较多 桥梁冲孔灌注桩属于隐 蔽工程 冲孔 灌注混凝土都是在水下进行 影响钻孔灌注桩施工质量的因 素很多 本文结合云南省普立 滇黔界 至宣威高速公路第十合同段桥梁桩 基工程施工实践 针对冲孔灌注桩及水下灌注混凝土施工常见的问题进行浅 析 并提出相应预防措施及处理方法 关键词 关键词 冲孔灌注桩常见质量问题 预防措施 处理方法 一 冲孔过程出现的质量问题及处理措施 一 护筒冒水 浆 护筒外壁冒水 严重的会引起地基下沉 护筒倾 斜和移位 造成孔位偏斜 甚至无法施工 造成原因 1 埋设护筒的周围不密实 2 护筒埋置深度不足 3 冲 锤起落时碰撞钢护筒 防治措施 1 埋设护筒时 坑底与护筒四周应选用最佳含水量的粘土 分层夯实 2 护筒的埋置深度应根据设计要求或桩位处的水文地质情况确 定 一般情况埋置深度宜为 2 4m 特殊情况应加深以保证冲孔和灌注混凝 土的顺利进行 有冲刷影响的河床 应沉入局部冲刷线以下不小于 1 0 1 5m 3 冲头起落时 应防止碰撞护筒 处理方法 1 发现护筒冒水时 应立即停止冲孔 用粘土在护筒四 周填实加固 若护筒严重下沉或移位时 则应重新定位后安装护筒 二 掉冲 落物 造成原因 1 因为钢绳 钢绳与冲锤之间的连接承受不了自重 使接 头脱落 断裂所至 2 钢丝绳过度陈旧 断丝太多 未及时更换 3 操作 不慎 落入扳手 撬棍等物 防治措施 1 加强接头连接质量检查 加强钢绳质量检查 每使用一 次就全面仔细检查一次 避免有钢绳断丝或质量不过关的冲锤用于施工中 2 冲进施工过程应采用中低扬程 中低速冲进 严禁大扬程 高速冲进 处理方法 1 如果不慎发生掉冲事故 可采用偏心钩打捞 速度快 成功率高 打捞要及时 不可耽搁 以免孔壁不牢 出现塌孔 故现场需备 用好偏心钩 以防万一 2 零星铁件可用电磁铁吸取 三 塌孔 造成原因 1 孔壁坍陷的主要原因是土质松散 泥浆护壁不好 2 钢护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位较低 3 冲进速度过快 空 冲时间过长 成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷 4 提冲锤 下钢筋笼时碰撞孔壁 5 护筒周围堆放重物或机械振动 防治措施 1 在松散易坍的土层中 适当埋深护筒 2 用粘土密实 填封护筒四周 使用优质的泥浆 提高泥浆的比重和粘度 3 保持护筒内 泥浆水位高于地下水位 4 搬运和吊装钢筋笼时 应防止变形 安放要对 准孔位 避免碰撞孔壁 钢筋笼接长时要加快焊接时间 在保证施工质量的 情况下 尽量缩短灌注时间 处理方法 1 当遇到坍塌量较小时 可在泥浆中加适量水泥 增大泥 浆比重及其护壁效果 2 当遇坍塌量较大时 可采用粘土或碎石回填后重 新冲孔 四 缩颈 缩颈即实际孔径小于设计孔径 造成原因 1 软土层受地下水影响和周边车辆振动 2 塑性土膨胀 造成缩孔 3 冲锤磨损过甚 焊补不及时 防治措施 1 在软塑土地层采用失水率小的优质泥浆护壁 降低失水 量 2 成孔时 应加大泵量 加快成孔速度 快速通过 在成孔一段时间 内 孔壁形成泥皮 则孔壁不会渗水 亦不会引起膨胀 3 及时焊补冲锤 或在其外侧焊接一定数量的合金刀片 在冲进或起冲时起到扫孔作用 处理方法 1 如出现缩颈 采用上下反复扫孔的办法 以扩大孔径 五 成孔偏斜 成孔壁桩孔出现较大垂直偏差或弯曲 造成原因 1 施工现场不平整 不坚实 地面软弱或软硬不均匀 冲 桩机安装不平整或冲进过程发生不均匀沉降 导致桩孔偏斜 2 冲进过程 中 遇软硬土层交界面或倾斜岩面时 冲挤岩层时岩层受力不均 造成偏孔 3 锤偏心过大或掉齿 4 施工检测控制不到位 防治措施 1 先将场地夯实平整 轨道及枕木宜均匀着地 支架的承 载力应满足要求 在发生不均匀沉降时 必须随时调整 2 冲孔机就位时 应底座水平 并使钢绳 冲锤和桩中心在同一垂直线上 3 不使用偏心过 大的锤 定时检查冲锤 发现锤齿磨损严重时及时更换 处理方法 1 冲孔偏斜较小时 可提起冲锤 上下反复扫冲几次 以 便削去硬土 2 若偏移较严重时 可向桩孔内回填块石和粘土块至偏孔处 0 5m 以上 然后用低锤密冲 反复矫正 可收到较理想的效果 六 孔底沉渣量过多 对摩擦桩来说 由于其受力机理是通过桩表面 和周围土壤之间的摩擦力或依附力 逐渐把荷载从桩顶传递到周围的土体中 如果在设计中端部反力不大 端部的沉渣量对桩承载力亦影响不大 而对于 端承桩来说 如果沉渣量过大 势必造成桩受荷时发生大量沉降 同样使桩 的承载力失效 因此冲孔灌注桩的沉渣量检查是施工控制中的一项关键工作 造成原因 1 检查不够认真 清孔不干净或未进行二次清孔 2 泥浆 比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起 3 钢筋笼吊放过程中 未 对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底 4 清孔后 待灌时间过长 致使泥 浆沉积 防治措施 1 加强对沉淀层的检查力度 提高质量意识 2 成孔后 采用性能较好的泥浆 控制泥浆的比重和粘度 不应直接采用清水进行泥浆 置换 3 钢筋笼吊放时 使钢筋笼的中心与桩中心保持 一致 避免碰撞孔 壁 可采用直螺纹套筒连接工艺加快对接钢筋笼连接速度 减少空孔时间 从而减少沉渣 下完钢筋笼后 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 直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求 4 开始灌注混凝土时 导管底部至孔底的距离宜 为 30cm 50cm 应有足够 的混凝土储备量 使导管一次埋入混凝土面以下 1 0m 以上 以利用混凝土 的巨大冲击力溅除孔底沉渣 达到消除孔底沉渣的目的 二 水下混凝土灌注施工问题及处理措施 一 堵管 水中灌注混凝土过程中 混凝土在导管中下不去的现象 造成原因 1 初灌时 隔水栓堵管 2 混凝土和易性 流动性 工 作性较差造成离析 混凝土中粗骨料粒径过大 3 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堵管 造成混凝土离析等 防治措施 1 使用的隔水栓直径应与导管内径相配 同时具有良好的 隔水性能 或采用隔水盖板或插板盖住导管顶部 封底时拉起盖板或抽出插 板即可 2 在混凝土灌注时 应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的 控制 水下混凝土必须具备良好的和易性 配合比应实验室确定 坍落度宜 为 18cm 22cm 3 应确保导管连接部位的密封性 导管使用前应试拼装 试压 试水压力为 0 6 Mpa 1 0Mpa 以避免导管进水 4 在混凝土浇筑 过程中 混凝土应缓缓倒入漏斗的导管 避免在导管内形成高压气塞 5 在施工过程中 应时刻监控机械设备 确保机械运转正常 避免机械事故的 发生 二 钢筋笼上浮 造成原因 1 由于混凝土灌注过程导管埋深较大时 其上层混凝土因 浇注时间较长 已接近初凝 表面形成硬壳 混凝土与钢筋笼有一定握裹力 如果此时导管底部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移 防治措施 1 钢筋笼上端焊固在护筒上 可承受部分顶托力 具有防 止其上升的作用 2 在孔底设置直径不小于主筋的 1 2 道加强环形筋 并 以适当数的牵引筋牢固地焊接于钢筋笼的底部 实践证明对于克服钢筋笼上 升是行之有效的 3 加快混凝土灌注速度 缩短灌注时间 或掺外加剂 在混凝土初凝前完成水下混凝土灌注 4 灌注混凝土过程中 应随时掌握 混凝土浇注的标高及导管埋深 当混凝土埋过钢筋笼底端 2m 3m 时 应及时 将导管提至钢筋笼底端以上 导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在 2m 6m 建议控制在 4 5m 左右 严禁把导管提出混凝土面 处理方法 1 当发现钢筋笼开始上浮时 应立即停止浇注 并准确计 算导管埋深和已浇混凝土标高 提升导管后再进行浇注 上浮现象即可消除 三 断桩 泥浆或砂砾与水泥混凝土混合把灌注的上下两段混凝土隔 开 使混凝土变质或截面积受损 是较严重的质量事故 造成原因 1 封底时 由于导管底端距孔底过远 混凝土被泥浆稀 释 使水灰比增大 造成混凝土不凝固 形成混凝土桩体与基岩之间被不凝 固的混凝土填充 2 泥浆过稠 增加了浇注混凝土的阻力 如泥浆比重大 且泥浆中含较大的泥块 导致在施工中经常发生导管堵塞 流动不畅等现象 有时甚至灌满导管还是不行 最后只好提取导管上下振击 由于导管内储存 大量混凝土 一旦流出其势甚猛 在混凝土流出导管后 即冲破泥浆最薄弱 处急速返上 并将泥浆夹裹于桩内 造成夹泥层 3 灌注混凝土过程中 因导管漏水或导管提漏而二次下沉也是造成夹泥层和断桩的原因 导管提漏 有两种原因 1 当导管堵塞时 一般采用上下振击法 使混凝土强行流 出 但如此时导管埋深很少 极易提漏 2 因泥浆过稠 如果估算或测 混凝土面难 在测量导管埋深时 对混凝土浇注高度判断错误 而在卸管时 多提 使导管提离混凝土面 也就产生提漏 引起断桩 4 灌注时间过长 而上部混凝土已接近初凝 形成硬壳 而且随时间增长 泥浆中残渣将不断 沉淀 从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物 造成混凝土灌注极为困难 造成堵管与导管拔不上来 引发断桩事故 5 导管埋得太深 拔出时底部 已接近初凝 导管拔上后混凝土不能及时冲填 造成泥浆填入 防治措施 1 成孔后 必须认真清孔 防止孔壁坍塌 清孔时间应根 据孔内沉渣情况而定 清孔后要及时灌注混凝土 避免孔底沉渣超过规范规 定 2 灌注混凝土前认真进行孔径测量 准确算出全孔及首盘混凝土灌注 量 3 尽可能提高混凝土浇注速度 开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土 产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力 快速连续浇注 使混凝土和泥浆一直 保持流动状态 可防导管堵塞 4 混凝土浇注过程中 应随时控制混凝土 面的标高和导管的埋深 提升导管要准确可靠 并严格遵守操作规程 5 严格确定混凝土的配合比 混凝土应有良好的和易性和流动性 坍落度损失 应满足灌注要求 6 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 四 埋管 导管无法拔出称为埋管 造成原因 1 导管埋入混凝土过深 导管内外混凝土已初凝与混凝土 间摩阻力过大 2 提管过猛将导管拉断 防治措施 1 严格控制导管埋深 一般在 2 6m 建议控制在 4 5m 2 首批混凝土掺入缓凝剂 加速灌注速度 3 导管接头螺栓事先 应检查是否稳妥 提升导管时不可过猛 五 桩顶混凝土不密实或强度达不到设计要求 短桩 造成原因 1 超灌高度不够 混凝土浮浆太多 孔内混凝土面测定不 准 2 灌注混凝土时发生孔壁塌方 未被发觉 测深 锤或测深仪探头达不 到混凝土面 预防措施 1 严格控制桩顶超灌高度 超灌高度宜控制在 0 5 1m 范 围内 2 测深锤亦重不亦轻 建议使用两个测深锤 一重一轻 轻锤灌注 过程前期使用 重锤后期使用 3 灌注将近结束时加清水稀释泥浆并掏出 部分沉淀浮渣 4 在灌注过程中 注意是否有发生塌孔的征兆 如有塌孔 应采取措施处理后再续灌 三 结束语 冲孔灌注桩有很多优点 但是由于施工环节多 工艺复杂 成桩质量有可能受到多种因素的干扰 严重时会导致桩身承载力明显下降 甚至造成断桩等重大质量事故 为了确保成桩质量和桩基工程的安全 必须 对钻孔灌注桩的施工全过程进行严格的质量控制和检测 发现问题及时补救 虽然我们对冲孔桩已有一定的认识 但是由于冲孔桩是一种施工中桩孔和桩 身均不可见的桩基形式 与人工挖桩 锤击预制桩等桩孔或桩身可见的桩基 形式相比 要确保冲孔桩的施工质量 将面对更多的困难 故此 我们