桥梁钻孔灌注桩施工中常见问题处理措施

桥梁钻孔灌注桩施工中常见问题处理措施桥梁钻孔灌注桩施工中常见问题处理措施 钻孔灌注桩是利用不同专业钻孔机具 在地基的土石中造成一个直径为圆形钻孔 达到设计标高后 将钢筋骨架掉入钻孔中 然后通过安放在孔中的导管 直接在水中进行混凝土的灌注作业 从而形成一棵 较粗糙的圆柱式桩基础 由于其适应性强 成本适中 施工简便等特点 被广泛的应用于公路桥梁建设及 其他工程领域 桥梁钻孔灌注桩属于隐蔽工程 钻孔 灌注混凝土都是在水下进行的 影响钻孔灌注桩施 工质量的因素很多 如何有效的避免钻孔过程中出现钻头掉落和灌注水下混凝土过程中发生断桩等现象 杜绝混凝土夹渣 不均匀等质量弊病 发生施工质量问题后如何恰如其分的处理以确保整个工程质量是路 桥人一直探讨的问题 笔者结合自己的工程实践 对桥梁钻孔灌注桩施工中常见质量问题的处理措施进行 归纳总结 以供同仁交流 1 钻孔过程中常见问题及处理 1 1 偏斜孔 钻机安装时 支撑不好 桩孔地质构造不均匀等因素引起钻机整体或钻头在钻孔过程中发生偏斜 导致偏 孔 偏斜孔根据成因不同处理措施如下 因钻机倾斜造成的应先移开钻机 检查钻孔壁情况 如钻孔壁比较稳定 则应加固施工范围内的地基 或加大钻机的支撑面积 而后 重新安装钻机恢复施工 钻孔壁随时有坍塌可能的 应将钻孔回填至原地 面 待地层静止稳定后重新开始钻孔 地质构造不均匀引起的 先分析清楚岩层走向 尔后采用适当的回填料 一般为片石加粘土 纯碱 锯末等组成的混合物 将钻孔回填至计算确定的高程处 静止一段时间后恢复施工 孔中心偏差小于 20cm 的 静止 1 2h 后可以继续钻孔 孔中心偏差大于 20cm 的 应根据情况静止 2h 以上 待地层沉积稳 定后恢复钻孔施工 穿过倾斜岩层过程中应采用自重较大的复核式牙轮钻 冲击钻慢速钻孔 1 2 卡钻 钻孔经过岩层分界面时相邻岩层强度差别较大 操作中未及时根据地质情况调整钻头的行程等原因引起 卡钻 现象 针对发生 卡钻 的原因采取相应的方法处理 由于 探头石 引起的卡钻可适当往下放钻头 然后 强力快速往上提 使 探头石 受瞬间冲击缩 回 从而顺利提起钻头 元磨高速 K12 381 谭家湾大桥 3 1 号桩施工中发生此类卡钻现象 采用此方法处 理顺利提起钻头 因钻头穿过岩层突变处导致的卡钻 优先采用水下爆破的方法处理 在岩层中此方法容易奏效 砂土 地层中不宜采用此方法 由于机械故障导致钻头在浓泥浆中滞留时间过长造成钻头无法提升的现象 应采取插入高压水管置换 泥浆的方法进行处理 1 3 缩孔 缩孔在饱和性粘土 淤泥质黏土 特别是流塑性状态土层中特有的现象 起原因是此类地层含水量高 塑 性大 钻头经过后钻孔壁回缩 导致钻孔的直径小于设计的桩直径 一般采用块 卵石回填 然后用重量 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 1 4 掉钻 由于机械故障 钢丝绳断裂 孔壁坍塌等因素造成钻头落入孔底的现象通常称 掉钻 发生掉钻后应及 时采取恰当的方法进行打捞 如孔壁稳定 则直接用钻机起吊 打捞器 入孔进行打捞 如孔壁出现局部坍塌将钻头埋没且大部分钻孔壁处于稳定时 应先加大孔内泥浆的浓度 将旋转钻头 放入安全的深度范围搅动泥浆以加强钻孔壁 而后 采用 气举法 清除钻头上的沉积土和淤泥 确认钻 头已露出后再实施钻头的打捞工作 钻孔壁随时有继续坍塌的可能 先在孔内安装长钢护筒 搅拌桩维护 帷幕法等方法加固钻孔壁 然后打捞钻头 2 水下混凝土灌注中出现问题的对策 2 1 封底失败 由于首批混凝土数量过小 孔底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 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 重 新请示监理检查 符合规范要求后可以重新开始水下混凝土灌注 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 注的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 请示 监理检查合格后进行水下混凝土灌注 2 2 卡管 因混凝土和易性差 混凝土中含有大块骨料或受潮凝固的水泥块 灌注混凝土冲击力不足等原因导致水下 混凝土灌注过程中无法继续进行的现象统称为 卡管 由于混凝土质量造成的导管堵塞 可以少量 根据堵管前测量及计算的导管埋深结果 保证导管最小 安全埋深确定 提升导管而后快速下落的方法或加大一次性灌注混凝土数量而后快速提升再迅速下放 以 冲击疏通导管的方法进行处理 由于混凝土冲击力不足造成的 应及时加长上部导管的长度 而后 以一次性较大量混凝土冲击灌注 达到疏通导管的目的 采取 二次吹球法 进行处理 具体操作方法 将导管插入已灌注混凝土中 0 5 0 8m 而后按照水下 封底的方法实施二次封底 如以上几种方法处理不能奏效应立即停止 认为已断桩 2 3 断桩 由于灌注中提升导管失误 混凝土供应中断 下雨 停电 机械故障等 或导管漏水等原因导致导管中已 灌注的混凝土与导管的混凝土隔断 无法继续灌注的现象称为断桩 在灌注过程中认定发生断桩事故后 应立即停止继续灌注 提拔导管和钢筋笼 尽量将损失减少到最小 并采取以下方法处理 断桩截面位置处于设计桩全长三分之一以下时 一般采取冲击钻清除已灌注部分 再实施原位恢复 元磨高速 K18 610 窑平大桥 3 1 桩在设计桩长约 5 米处 约全桩长四分之一 处发生断桩 采用此方法 进行处理效果很好 断桩截面位置处于设计桩全长三分之二以上且距离孔口深度不大于 10m 时 先进行钻孔壁加固 而后 进行钻孔桩的接长比较经济 断桩截面位置处于设计桩全长三分之一与三分之二之间的 应对各种处理方法进行对比 选择经济 可行的处理方法 墩 台 布置有条件 桩布置改变造成损失较小的 应积极与设计单位联系争取变更设 计 元磨高速公路 K10 298 金山立交桥 4 1 桩在设计桩全长约二分之一处发生断桩 经与设计单位确定 后 将 4 1 桩用 C15 片石砼回填至原地面线 报废该桩 同时 把原 4 棵 1 2m 桩基础改为 3 棵 1 5m 桩基础 节约了工期 减少了施工单位的损失 桩布置无法改变但可以加桩的 最好由设计单位 提供增加桩方案 实施增加基桩 不具备以上两类情况的一般应及时采取冲击钻处理后原位恢复 桩长大于 40m 的桩出现断桩情况 应对处理方案详细论证后再行实施 切勿盲目操作以免带来较大损 失 2 4 钢筋笼上浮 由于钢筋笼的加固不可靠或灌注过程中操作因素带来的钻孔桩钢筋笼移位现象统称为钢筋笼上浮 发现钢 筋笼上浮 应立即停止灌注 采取以下措施进行处理 对于钢筋笼上浮在 1 倍直径以下的可采取有效防止上浮的措施后继续灌注 悬吊钢筋焊缝脱落的 应 及时补焊 悬吊钢筋弯曲的情况应增加钢管支撑 钢筋笼上浮比较严重的必须拔出钢筋笼 比照断桩处理 3 灌注桩成桩后发现的质量缺陷的处理 3 1 桩长小于设计要求 桩长小于设计要求的缺陷可以分为两类 第一类处理桩头后 混凝土顶面高程小于设计要求 第二类钻孔 底部沉积的虚渣在清理时未清理干净导致桩全长小于设计或嵌入基岩深度小于设计 针对以上情况分别采 取以下相应措施处理 桩顶高程小于设计要求的原因是混凝土终孔时控制失误 应采取开挖接长的方法处理 接长施工前 先清理干净混凝土以上的浮渣和松散混凝土等 将顶面人工凿修平整 尔后 在护筒防护下开挖接长部分 的桩孔 接长部分桩孔直径应大于设计钻孔直径 40cm 深度从平整后混凝土面向下不小于接长部分桩孔 的直径的 1 倍 开挖后 将原灌注的混凝土表面清理干净 灌注混凝土至设计位置 接长部分混凝土的强 度应比原设计提高一个等级 新旧混凝土的结合面必须作好混凝土的接茬处理 因钻孔底部沉积物未清理干净造成的桩全长小于设计现象处理难度较大 一般可在争取设计单位同意 的前提下 采取桩底部压浆或者高压注浆处理 3 2 桩体混凝土不连续 由于灌注过程中 发生孔壁局部坍塌饿杂物等侵入混凝土 混凝土和易性差等因素在桩体形成夹层导致钻 孔桩混凝土不连续 对于此类问题 应积极与设计单位协调采取合理措施处理 对于钻孔桩底部混凝土夹渣的情况 采取底部压浆或高压注浆的方法处理 桩体的少量夹层或不连续 用小型冲击钻钻一系列小直径的孔进行置换清理泥浆和杂物 钻孔直径 60 75mm 桩中心一个孔 其余 3 4 个孔分布在以桩中心为圆心 直径在 450mm 左右的圆周上 清理后 进行高压注浆处理 此方法处理费用较高 元磨高速 K15 417 6 南溪河大桥 5 3 桩采用此方法处理 费 用达 15 万元 对于夹层较严重的 在在钻孔桩中心处钻一个直径 75mm 孔探明缺陷范围 而后以桩中心为圆心 采用 冲击钻钻直径 80 100mm 的孔 而后人工入孔清理 清理结束后 灌注高强混凝土 此类桩的处理费用较 高 会给施工单位造成很大损失 综上所述 钻孔桩的处理方法很多 难度也较大 无论采用什么先进的方法处理都将对工程的进度 质量 及施工企业的信誉带来不可忽视的影响 因此 我认为在钻孔桩施工中必须加强施工人员的质量意识 责 任到人 层层把关 作到每个工序严格按照规范操作 水下混凝土灌注统一指挥 紧张有序 对可能出现 的问题制定切实有效的防范措施 尽最大努力杜绝事故发生 我国公路隧道塌方段治理方法我国公路隧道塌方段治理方法 1 工程概况 某隧道为分离式隧道 设计净空断面为 14 0m 5 0m 曲墙复合式衬砌结构 按新奥法施工 进出口段采用大管棚 超前小导管 型钢支撑或超前锚杆 钢格栅拱架成洞 隧道特点 隧道地处丘陵地貌 山坡坡度约为 10 30 植被较发育 中部山脊走向接近 南北向 未见崩塌 滑坡等地质灾害 隧道岩层走向与隧道轴线大角度相交 间有断裂及向斜构造分布 岩层层理 裂隙发育较全 易产生坍塌和掉块 隧道进出口段处见风化凹槽 地层岩性为砂土状及碎块 状强风化熔结凝灰岩层 厚度大 地层渗透系数大 属强过水通道 水量丰富 洞室埋深浅 大部分处于 埋深小于 40m 的浅埋地段 侧壁易失稳 拱部无支护时易产生坍塌 隧道地下水主要风化层孔隙裂隙水 和基岩裂隙水 受大气降水及地下水侧向补给 水量贫乏 但隧道中部的构造断裂带位于小山谷旁 富水 性较好 勘察期间对钻孔进行稳定水位恢复观测 未见涌水等地下水发育迹象 但隧道大部分穿行于粉砂 岩 泥岩区 层理裂隙发育 且本隧道发育有多条断裂带 为潜在的良好透水带 2 塌方产生原因 2 1 地质因素 隧道工程属地下工程 地质情况千变万化 施工过程中受各种不可预见的地质现象及地质构造 的影响巨大 公路隧道工程受多变的地质条件影响 如遇到地下水 岩溶 断层破碎带 高地应力 岩爆 瓦斯 偏压浅埋 膨胀土等条件 使施工难度大 安全性差 而且公路隧道开挖跨度大 单洞三车道隧道 开挖跨度达 16m 形状扁平 且防水要求高 加之受勘查水平及其他很多相关因素的制约 这些无疑加大 了公路隧道的施工难度和塌方事故产生 此隧道中地层岩性为砂土状及碎块状强风化熔结凝灰岩层 厚度大 地层渗透系数大 属强过 水通道 水量丰富 水渗入围岩使软化系数大的岩石强度降低 结构面的抗剪强度减小 导致塌方 洞室 埋深浅 大部分处于埋深小于 40m 的浅埋地段 塌方处地表人工采土开挖范围较大 未采取防护措施 2 2 设计因素 公路隧道工程设计方法当前主要有工程类比法 理论计算法及现场监控法等 这些方法又以工 程类比法运用得最为广泛 在设计过程中若对围岩判断不准或情况不明 从而设计的支护类型与实际要求 不相适应 也是导致施工中产生松驰坍塌等异常现象的原因 而且设计中的地质勘查周密详尽与否也是造 成施工塌方事故产生的诱发甚至主导因素 2 3 施工因素 施工中的不规范施工也是导致塌方的重要因素之一 目前 中国公路隧道施工队伍的技术 管 理及施工水平参差不齐 加之一些建设环节的操作不规范 有的施工企业及人员对新奥法原理缺乏深入学 习 认识 研究和应用 导致不规范施工现象较为普遍 2 4 认识因素 不可否认的是 不塌方 不赚钱 的观念目前还在一定范围内存在 有些施工单位及施工人 员甚至期盼着塌方 从而增加工程量或者设计变更以带来更大的施工利润 另一方面 地质工作是设计 人员的任务 而不是施工人员的事 这一传统观念致使减弱甚至忽略了施工过程中的地质勘测及预报工作 从而也加大了施工塌方事故产生的可能性 3 隧道塌方处理方法 塌方事故发生后 及时对塌方体进行处理 对塌方体表面喷一层 20cm 厚的 C25 早强混凝土并 挂网将塌方体封闭 然后进行超前小导管注浆预支护加固 稳定围岩 针对现场塌方的实际情况 对受塌 方影响的初期衬砌裂缝地段进行加固 并及时施作二次衬砌 对塌方体进行加固处理 对地表进行封闭 3 1 开裂 侵限段落的加固处理 塌方事故直接影响初期支护拱体长达 7m 19m 拱顶初期支护下沉变形较大 出现多条较大裂 缝 为了防止塌方范围继续扩大 以及防止前端的初期衬砌支护下沉变形加大 对初期衬砌裂缝地段采取 了如下加固措施 1 对桩号初期衬砌裂缝地段的初期支护 拱部增设径向 50mm 5mm 小导管 呈梅花型布置 间距为 100cm 100cm 施工后及时注浆以加固围岩 防 止洞室周围围岩塑性区进一步扩展 通过监控量测结果可以看出小导管注浆后围岩变形减少 达到了预期 的效果 2 先对每榀型钢拱脚底部每侧各施打向下为 45 的两根 3 5m 长注浆小导管锁脚 然后用工字钢做临时支撑 工字钢 或槽钢 做底梁 待钢支撑施工完毕 后 设水平横向支撑形成环 工字钢用 25 钢筋纵向连接 环向间距为 100cm 工字钢按 70cm 间距安装 加设楔形砼垫于喷射混凝土与型钢之间塞缝 3 未塌方段由于受到塌方体的影响 紧邻塌方体 10m 范围内的周壁围岩发生较大变形 严 重侵占了二次衬砌规定的 5cm 10cm 最薄处只有 40cm 为了确保二衬尺寸 对侵限地段已经施工完毕的 工字钢支撑进行了抽换 抽换采取间隔抽换 型钢更换后 对侵入二衬范围的喷射砼进行凿除 满足设计 初支厚度后进行重新补喷 然后再进行二衬的正常施工 3 2 塌方整治总体方案 塌方体围岩结构属 V 级围岩 塌方体厚度为 8m 17m 高度为 36m 塌方空腔较大 在处理 加固好未塌方段后 在做好隧道地表排水和保证安全的前提条件下 按照下列方案和工艺过程进行塌方体 处理 3 2 1 加强对塌方体的监控量测 对洞周塌方范围进行定时 定位的观测 随时掌握塌方体动向 并将现场数据进行回归分析 以便对围岩稳定进行分析 修正和完善抢险方案 3 2 2 洞内塌方影响段处理 1 对塌方体表面喷一层 20cm 厚的 C25 早强混凝土并挂网将塌方体封闭 保持塌方体稳定 应在塌方体下部打入 50mm 5mm 钢花管 以利塌方体内排水工作 2 在塌方影响段内采用 89mm 6mm 超前注浆钢花管 环向 纵向间距分别为 50cm 100cm 扇形布置 外插角为 15 30 45 长度为 18m 3 待塌方体注浆固结强度及超前支护强度达到设计要求后 方可对塌方段进行开挖 严格 采用双侧壁导坑 必要时加上下台阶法进行掘进 逐段清理塌方体并开挖到设计轮廓线后 随即喷射 5cm 混凝土 架设 22a 工字钢支撑 间距为 50cm 并用注浆小导管锁脚 每处施做两根 3 5m 长 50mm 5mm 小导管 必要时可施工临时仰拱 现浇 20cm 厚 C20 砼 钢支撑架设后应立即复喷到位 4 初期支护采用 5