桥梁钻孔灌注桩施工中出现的问题及预防、处理方法

桥梁钻孔灌注桩施工中出现的问题及预防 处理方法桥梁钻孔灌注桩施工中出现的问题及预防 处理方法 戴卫东 钻孔灌注桩基础在我国目前结构工程施工中的使用非常广泛 尤其是在桥梁施工中 灌注桩日益成为桥梁基础的主要形式 钻孔灌注桩是在泥浆护壁条件下 利用机械钻进形 成桩孔 达到设计标高后 将钢筋骨架吊入井孔内 再采用导管法灌注砼 有地下水时灌 注水下砼 的施工方法 钻孔灌注桩施工包括钻孔 成孔 一次清孔 下钢筋骨架 导管 二次清孔 灌注砼 等多个工序 如何有效地避免钻孔过程中出现偏孔 坍孔和灌注水下砼过程中发生断桩等 现象 杜绝砼夹渣 不均匀的质量弊病 发生施工质量问题如何适当地处理 以保证整个 工程的质量是工程界一直在研究而又未能彻底解决的问题 通过这几年在常熟支线公路危桥改造工程 东南开发区干线工程 尚湖大道工程 常 昆 锡太公路连接线工程等工程桥梁的施工经验 对桥梁钻孔灌注桩施工中可能出现的问 题提出一些合理的解决方法 钻孔过程中出现的问题及相应的预防处理方法钻孔过程中出现的问题及相应的预防处理方法 1 偏孔偏孔 由于钻机底座不均匀沉降 钻杆弯曲 钻进时钻头受力不均匀或钻孔中遇到较大的孤石 等原因引起钻机整体或钻头在钻孔过程中发生偏斜 导致出现偏孔 偏孔有以下常用的处 理方法 1 安装钻机时要使转盘 底座水平 起重滑轮缘 固定钻杆的卡口和护筒中心这三者 应在一条竖直线上 并经常检查校正 2 由于主动钻杆较长 转动时上部摆动过大 必须在钻架上增设导向架 控制钻杆上 的提引上笼头 使其沿导向架向中钻进 3 对钻杆 接头应逐个检查 及时调整 若主动钻杆发生弯曲 要用千斤顶及时调整 4 在有倾斜的软 硬地层钻进时 应吊着钻杆控制进尺 低速钻进 或回填片 卵石 冲平后再钻进 查明钻孔偏斜的位置和偏斜情况后 一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔 使钻孔正 直 偏斜严重时应回填砂黏土到偏斜处 待沉积密实后再继续钻进 2 2 坍孔坍孔 坍孔的特征在钻进中发现钻孔内的水位突然下降又回升 孔口冒细密的水泡 钻进尺很 慢或不进尺而出渣量明显 钻机的负荷却明显的增加 有异响现象发生时 即可能发生了 井孔坍塌现象 马上应停机处理 坍孔的原因大多数是由于泥浆性能不符合要求 孔内水 头未能保证 机具碰撞孔壁等原因造成的 预防方法 在松散的砂土或流砂的地层中钻进 要选用高质量的黏土泥浆 在有地下水 流动的流砂地层 选用比重大 粘度高的泥浆 钻进中要保持一定的水头高度 埋设护筒 符合规定 终孔后仍保持一定的水头高度并及时灌注水下砼 向井内注水时水管不直接射 向孔壁 处理方法 发生坍孔后 应查明坍孔的位置再进行处理 坍孔位置较深且不是很严重时 采用粘土回填至坍孔位置以上 2 3m 并采取加大泥浆比重 改善泥浆性能 加高水头等措 施 继续慢慢钻进 坍孔严重时 应立即将钻孔全部用砂类土或砾石土回填 如果无砂类 土和砾石土 可采用粘质土掺入 5 8 的水泥进行回填 待孔内回填土稳定后重新开钻 坍 孔位置不深时 可采用加深护筒的方法 将护筒内的填土夯实 重新开钻 3 3 缩孔及扩孔缩孔及扩孔 缩孔是在饱和性粘土 淤泥质黏土 特别是 IL 1 0 处于流塑性状态的土层中出现的特 有现象 其原因是此类地层含水高 塑性大 钻头经过后钻孔壁回缩 从而导致钻孔的直 径小于设计的桩直径 针对发生的缩孔的原因 采取块 卵石土回填 然后用质量较大的 冲击钻冲击 挤紧钻孔孔壁的办法处理 或者采用在导正器外侧焊接一定数量的合金叶片 进行旋转清理的办法 扩孔大多数是由于孔壁坍塌或钻杆摆动过大造成的 对于扩孔的处理 目前没有更好的 处理措施 一般是采用失水率小的优质泥浆护壁 改善钻机的机械性能 减小钻摆动 来 控制扩孔率 4 4 钻孔漏浆和护筒脱落钻孔漏浆和护筒脱落 1 在透水性强或地下水流动的地层 细泥浆会向孔外漏失 如护筒埋设太浅 回填土不 密实或护筒接缝不严密 会在护筒刃脚或接缝处漏浆 也可能由于水头过高使孔壁渗浆 为防止漏浆 可加稠浆或倒入粉土慢速转动 或回填土掺片石 卵石 反复冲击增强护壁 在有护筒防护的范围内 接缝处泥浆可由施工人员用棉絮堵塞 封闭接缝 2 护筒脱落 如是由于护筒背后回填土质量不好 受地面水流的浸泡等因素引起的 应 立即停止钻孔 将钻机移开 采取相应措施处理 如是由于地面流水引起的 可先排除流 水 在原地面上填一层黏土使地面干燥 不渗漏 而后重新安装护筒 作好护筒背后填筑 恢复钻孔施工 5 5 沉淤过多沉淤过多 沉淤过多即沉渣太厚 会造成基桩沉降量增加 承载力降低 因此要严格控制沉渣指标 引起沉渣过多的原因主要是钻进或清孔时 上反流速不够 致使孔内钻渣排不出去 钻进 中或终孔后坍塌量大 清孔时无法清干净等 预防措施是保持合适的泥浆性能 保证足够的上反流速 终孔后钻头提离孔底 100 200mm 空转 以足够上反流速的泵量泵入优质泥浆清孔 并适当延长清孔时间 处理方法 如果终孔后通过清孔还不能满足规范要求 则应采用二次清孔法清孔 即下 钢筋笼和导管后进行清孔 清孔时间一般为 20 40min 二次清孔后立即进行灌注 间隔时 间不得超过 40min 灌注混凝土过程中出现的问题及相应的预防处理方法灌注混凝土过程中出现的问题及相应的预防处理方法 1 1 封底失败封底失败 由于首批混凝土数量过小 孔底的沉渣厚度大等原因导致首批混凝土灌注入孔后 未实 现水下混凝土封底的现象称为封底失败 封底失败后 应立即暂停灌注 及时对孔内已灌 注的混凝土进行清理 1 地层稳定性较好的 应采取导管内安装高压风管进行二次清孔的方法将已灌注的混 凝土清理干净 符合规范要求后可以重新开始水下混凝土灌注 2 地层稳定性差或高压清孔的方法不能奏效则应及时拆除导管 拔除钢筋笼 将钻机 安装到位 将未灌注混凝土部分钻孔回填 待地层沉积稳定后用冲击钻清除已灌注的混凝 土 达到孔底设计标高后 进行水下混凝土灌注 2 2 导管进水导管进水 导管进水的主要原因是由于在混凝土灌注过程中操作不当或者导管自身缺陷造成的 由 于首批混凝土储量不足 导管口距孔底的间距过大 混凝土下落后 不能埋深导管底口以 致泥水从底口进入 在提升导管时 由于导管接头不严 接头间橡皮垫被导管高气囊挤开 还有就是导管提升过猛或测量混凝土面深度的时候出错 导致在提升导管的时候导管底口 超出原混凝土面 底口涌入泥浆 预防和处理方法 1 若是由于首盘混凝土灌注量不够 导致管内进水 立即将导管提出 将散落在孔底 的混凝土拌合物用空气吸泥机等机具清出 准备足够储量的首批混凝土后 重新下管并灌 注 2 若由于提升导管且底口超出已灌混凝土表面或者导管发生破裂等原因 若原有导管 已经损坏则必须拔换原管重下新管 若提升超高则可用原管插入续灌 但灌注前均应将进 入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出 最后用潜水泵将管内的水抽出 将装有 底塞的导管重新插入原混凝土表面 2 5m 深处 然后在无水导管中继续灌注混凝土 此过程 俗称二次封底 实践证明 此法对于超拔导管的处理切实可行 避免了出现三类桩的可能 3 3 钢筋笼上浮钢筋笼上浮 引起这类问题的原因一般由于浇筑混凝土间隔过久 上层混凝土已经初凝或施工中操作 不当引起 导管在混凝土中埋深过大 大于 6m 钢筋笼质量制作不佳 不直 笼底主筋 向内弯折 此时若导管不居中 极易与导管法兰盘钩挂 当导管提升时钢筋笼拱起 预防措施 要改善混凝土的流动性 控制初凝时间及施工的连续性 经常测量混凝土面 高度 严格控制导管埋深 浇筑前必须使钢筋笼与孔口固定牢 制作 堆放和吊运钢筋笼 时应使其平直 不弯曲 处理措施 遇有钢筋笼上拱 应立即检查导管埋深 并将钢筋笼下压与机架固定连接 如发生钢筋笼与导管卡挂 则应将导管下降一些 并边转动导管边移位 直至脱挂 4 4 断桩断桩 大都是以上各种事故引起的次生结果 预防措施 加强测深员的技术培训 反复细心探测混凝土面 认真绘制混凝土灌注曲线 正确指导导管的提升 混凝土的初灌量要按桩径的大小 保证足够的量 灌注首盘混凝土 导管被混凝土埋入的深度离桩底部 30 40cm 以保证底层的混凝土质量 灌注过程中导管 埋入混凝土的深度必须严格控制在 2 3m 之间 经常用测绳量取桩混凝土面高度 以便控制 埋管深度 起拔导管时速度不宜过快 防止导管提出混凝土面而造成断桩 混凝土的灌注 应快速连续进行 避免中断 灌注前 必须充分做好准备工作 备用发电机 保证用电供 应及各种机械设备的运转等均处于正常状态 处理措施 断桩情况一旦出现 就必须处理 如何处理使损失降到最小 这一点尤为重 要 处理方法视具体情况而定 以下是我们以往施工过程中曾采用过的经检测和验算是行 之有效的几种常见的处理方法 1 清除孔内混凝土 即采用钻具从出现断桩的位置开始将混凝土扰动搅散 使砂浆 骨料分离 同时利用砂石泵 将混凝土散渣抽出 直到孔底 该方法适用于孔内钢筋笼未 被混凝土埋住或可以自由提出 且孔内混凝土未终凝这种情况 2 开挖接桩 若断桩的位置离地面较浅 则可采用开挖至断桩的位置 将桩表面的浮 浆清除至纯混凝土面 同时将混凝土面凿毛 然后架立钢护筒 相当于定性钢模 浇筑混 凝土 3 高压注浆 主要针对孔底沉渣超标和桩身夹有松散软弱层造成的两种断桩现象 方 法是采用地质钻机 在桩顶钻 1 3 个直径约 100mm 的孔 钻至要处理的位置并钻穿软弱层 然后采用高压注入水泥浆 其目的是使桩端沉渣或软弱松散体重新胶结 挤密 使裂缝孔 隙为水泥浆所填充 从而有效提高其刚度和强度 注意处理后留下的注浆孔要注入砂浆封 孔 4 加打副桩 扁担桩 若出现断桩后 以上几种处理方法都不合适 且也找不到更合 适的处理方法 即可征得监理 设计院和业主同意 在原桩两侧对称加打两根直径较小的 副桩 5 原位复桩 对在施工过程中及时发现和超声波检测出的断桩 采用