钻孔灌注桩桩基涌水病害分析.doc

钻孔灌注桩桩基涌水病害分析钻孔灌注桩桩基涌水病害分析罗荣辉1 概述 揭阳环市北河大桥工程，桥梁全长889m。下部构造采用双柱式单排桩基础，设计桩长50.451.7m，桩底标高均为-50.0m，所有桩基按摩擦桩设计。施工桥位附近地势平坦，所处河段为平原区稳定性河段，地形为河滩200m河道70m江心洲340m河道70m河滩210m。 桥址地基土层结构：自上而下可划分为11个土层，分别是耕作土、淤泥、(轻)亚粘土、淤泥质粘土、中、粗砂(细砂)、淤泥质粘土、(轻)亚粘土、粗砂(砂砾)、亚粘土、粗砂、亚粘土。 2 水文概况 桥址位于榕江北河河段，受海潮影响，潮差为1.72.0m。属南亚热带海洋气候。 雨量充沛，年降雨量为1 3002 200mm，属湿润地区。 桥址地下水类型为松散岩类孔隙承压水，含水层共四层。第一层(即第2土层)：含水层岩性既有粉砂、细砂、中砂，也有粗砂，但以中、细砂为主，含泥质，松散。第二层(即第5土层)：含水层岩性以中、粗砂为主，局部夹砾砂或粉、细砂、含泥质。第三层(即第8土层)：含水层岩性以粗砾砂为主，局部夹中砂及细砂。第四层(即第10土层)：含水层岩性以砾、粗砂为主。 3 钻孔桩施工工艺 3.1 钻孔 采用正循环回旋钻孔的成孔工艺，控制进尺，泥浆比重为1.21.4。成孔时间：1.2m直径桩一般需4060h。 3.2 泥浆 采用原土或加掺膨润土制浆，钻孔中根据不同的土层情况分别采用不同稠度的泥浆。钻孔施工中控制泥浆PH值达到810，如呈酸性，则在泥浆中掺入适量的NaOH，改善泥浆性能。泥浆性能指标列于表1。 3.3 清孔 采用换浆清孔法。当泥浆密度达到1.25以内，进行终孔验收。在钢筋笼和导管安装完成后，再进行二次清孔。第二次清孔泥浆密度达到1.051.20左右，含砂率4%，沉淀厚度达到设计时(小于10cm)，其它性能指标满足要求，允许进行水下砼灌注。 3.4 砼浇注 3.4.1 砼原材料 碎石：规格为531.5mm，连续级配，含泥量约0.8%。 砂：细度模数2.42.9，含泥量为1.1%左右。 水泥：采用东风集团嘉应425R水泥。 外加剂：采用广州粤和厂生产的HPM-2缓凝高效减水剂。 3.4.2 砼配合比 水泥砂石水外加剂11.622.410.450.004(即0.45水灰比，水泥 用量433kg/m3)，坍落度19.5cm，初凝时间12h左右。 3.4.3 浇注施工 采用HBT60C-1816D型砼输送泵输送砼，砼先输入集料斗再由导流槽流入漏斗，通过漏斗把砼灌注入孔内，初灌量120桩2.9m3。连续灌注时导管埋深控制在210m(每节导管2.5m)。12m直径桩需时间一般为2.53.5h。 4 存在问题 施工中，钻进、清孔和下放钢筋笼过程(下放钢筋笼大约要812h)中均未发现大的异常现象(如水头变化、坍孔等)，而当砼灌注至离护筒顶5m左右时却发生涌水，涌水的流量大，水流在砼灌注完成约2h后停止。经广东省交通工程质量检测中心检测，砼桩身存在着严重离析，砼质量差等缺陷，合格率为83%左右。抽芯结果表明砼桩身确实存在着严重离析等现象。 5 原因探讨 为寻找造成涌水原因，我们对桥位的地质、水文特征重新进行钻探分析，完善地质、水文资料。同时邀请省内外有关专家在揭阳市召开“揭阳环市北河大桥桩基施工技术专题讨论会”。专家们通过勘察现场，观看录像，针对桩基施工过程中的涌水现象展开研讨，提出了许多宝贵意见，认为造成涌水的原因主要有下面几方面： (1)地下潜水造成涌水。桥址处地下含有四个含水层，存在着承压水，涌水在钻进中已发生。抽芯结果表明，离析段明显有地下承压水往上流动的现象。 (2)砼水灰比偏大，水泥泌水性差，造成涌水。施工坍落度为19cm左右，每m3砼含水量多，水泥在水化过程中除消耗部分水分外，多余的水分由于水泥泌水性差被析出，当汇集到一定数量时将往上冒，最后形成涌水。 (3)顶层软土地基在外荷载(填土荷载、机械荷载等)和灌注砼往上冒双层挤压力作用下，形成涌水。由于桥址处顶部为软土层，厚度有十多m，在这层软土层中含有一层透水层，这一层透水层受潮水的影响，当顶层软土层在上部荷载(填土荷载、机械荷载等)作用下形成超载预压。在钻孔过程中基本还处于一种平衡状态，当灌注砼时，由于砼往上升造成上下挤压，形成挤密作用，打破原有的平衡，软土中饱和水将被挤出，形成涌水。 (4)灌注砼施工中，砼下放冲力太大，损坏了孔壁的护壁功能。 (5)外加剂原因。外加剂亲水性能较差，水分容易被析出。 6 采取的措施 针对上述几方面的原因，我们在原有工艺的基础上采取相应的措施：(1)在原有的基础上提高泥浆水头高度；(2)根据不同地质情况采取相对应的泥浆和钻进速度，加大泥浆的比重，控制在规范的上限，以提高泥浆的护壁效果；(3)缩短终孔与浇注砼的间隔时间；(4)缩短砼终凝时间，控制在68h；(5)砼浇注除首灌集料外，后续灌注避免每批集料过多，以免把孔壁冲损；(6)加大桩基直径10cm，适当增加保护层厚度