钻孔灌注桩水下混凝土施工过程中导管堵塞的原因及解决方法.doc

钻孔灌注桩水下混凝土施工过程中导管堵塞的原因及解决方法|基础导管|灌注混凝土导管(2010/11/07 14:09) 桩基础具有承载力高、可以穿越软弱土层、便于水下施工及沉降量小等优点，所以它在工业、民用建筑及公路桥梁建设中越来越得到广泛的应用。由于施工设备落后、各地施工材料不一、施工工艺、操作人为因素等原因，水下混凝土在灌注过程中经常出现导管堵塞（卡管），混凝土灌注不能顺利进行，严重者直接导致断桩现象，造成很大的经济损失。而这些问题的解决必须从施工的实际操作中来发现并加以解决，使之造成的经济损失、影响降到最低。本文结合现场实际，根据我项目部武吉高速公路多个大中桥梁钻孔灌注桩的施工，从施工材料、设备、施工工艺多方面出发，对解决钻孔灌注桩水下混凝土施工中出现的导管堵塞的问题进行探讨分析，以提供参考。1、工程概况江西省武吉高速公路D5合同段共有大茵畲大桥、金山水库大桥、金山水库中桥、大湾中桥四座大中桥，桩基数量总计154根，桩身直径12001500mm，桩孔深2031m，基础大部分采用冲击钻孔、回旋钻孔成孔，部分采用挖孔成孔，灌注方式大部分采用水下混凝土灌注。2、水下混凝土灌注中导管堵塞的原因我项目部在施工金山水库大桥第一根桩基（02），在水下混凝土灌注上升至5m（设计桩长20m）时出现了堵管；在施工大湾中桥（13）桩基时，在水下混凝土灌注上升至14m（设计桩长30m）时出现了堵管；（23）桩基时，在水下混凝土灌注上升至12m（设计桩长31m）时出现了堵管。通过对上述三根桩基在水下混凝土灌注中出现导管堵塞的现象（称之为“卡管”），结合以往在其他地方施工钻孔灌注桩时出现类似现象的综合分析，主要原因有：导管法兰盘漏水（渗水）。导管内混凝土中间被水层隔离，这时导管内混凝土不能流动，导管被堵塞。导管内混凝土中间被气包隔离。同样出现导管内混凝土不能流动，导管被堵塞（大湾中桥13桩基出现这种情况）。导管裂缝。导管管壁太薄在施工中扯动过激，使管壁出现裂缝，还有其他原因导致管壁出现裂缝。出现裂缝后，孔内水压较大，水势必将管内混凝土稀释、离析，使混凝土失去流动性而增加混凝土对导管壁的摩擦力，从而出现堵塞问题。混凝土施工所用的砂、石等原材料级配不合格、碎石砾石粒径过大或水灰比不正确而出现混凝土离析，使石料与砂沉积在导管底端或大块直接堵塞（金山水库大桥02桩基出现这种情况），水泥浆上浮；还有在施工中搅拌机电子计量设备出现故障，加水量过大，混凝土塌落度增大，与实际要求发生较大偏离，更使得沉淀离析速度加快。混凝土灌注过程因停电或其他原因灌注不连续，间断时间过长，或是调整灌注过程的时间过长，使已灌注的水下混凝土凝固，也会出现导管堵塞。导管最下一节焊接接头过多，导致导管内侧壁焊缝处内径过小，砾石粒径过大，直接在此处堵塞导管（大湾中桥23桩基出现这种情况），上述这些原因都会使得水下混凝土灌注施工不能正常进行。3、避免导管堵塞的方法上面已经对水下混凝土灌注过程中经常出现导管堵塞的原因进行了分析，如何避免和解决导管堵塞，在实际施工中应充分的注意并能及时解决。以下来谈谈如何避免导管堵塞问题。（1）避免导管法兰盘处不渗漏水：制作导管时，应着重解决焊缝的质量问题，导管各部位焊缝也一定要严格要求；法兰盘平面与导管的轴线要求严格垂直（成90度角），否则各节导管相接时，整个导管不成直线，施工时容易被折而出现渗漏。为了保持法兰盘位置正确和防止焊接时变形，焊制可在特制的胎具上进行。在施工前，不论是新制导管还是旧导管都必须进行水密、承压、抗拉等实验，发现漏水问题应及时补焊或拆换。（2）避免在导管内产生气泡：首盘混凝土把水压出导管以后，应当连续不断地灌注混凝土，但往往首盘混凝土把导管埋置了以后，用储料斗灌注混凝土的施工方式不能做到特别连续，这时便会在导管内产生气泡而出现气隔现象；另外在卸导管时，混凝土在导管内的表面与泥浆面高差太大，储料斗给料时也会产生气隔。若出现此种情况，导管内的混凝土就会不流动，产生堵塞导管现象。在施工中，如果导管内的混凝土流通后要连续不断地给料保证施工的连续性，在卸导管时混凝土面尽量与上接料斗的法兰盘相平或者高差不要太大，若有高差，在接储料斗时，导管内的混凝土应填满至法兰盘后，再接储料斗。（3）避免在导管管壁上出现裂缝：主要原因是导管壁用料太薄，另一原因是导管使用时间太久和次数太多将导管壁磨薄了或者是受到外力因素的影响。在施工中由于混凝土灌注不顺畅而进行上下扯动时，因管内混凝土压力过大，使导管壁薄弱部位出现裂缝。在新制导管时，不要用小于3mm的钢板，用使用次数太多的旧导管时，要进行钻孔检查，若过薄或有薄弱部位应马上处理或及时更换新导管。（4）混凝土配制与灌入问题：一是按施工规范和设计进行施工。水泥可选用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通水泥或硅酸盐水泥。水泥的初凝时间不宜早于2.5h；水泥标号不宜低于32.5Mpa，每立方混凝土的水泥用量一般不少于350kg，掺有适宜数量的减水剂或粉煤灰时可不少于300kg。粗骨料优先采用最大料径不大于导管内径1/61/8和钢筋最小净距的1/4，同时不大于4cm的河卵石，如选用碎石，还应注意适当增加含砂率。细骨料宜采用级配良好的中砂，为使混凝土有较好的和易性，混凝土的含砂率宜采用40%50%，水灰比控制在0.50.6之间。有试验根据时，含砂率和水灰比可酌情调整。同时工地施工时也进行试配，控制好坍落度（1825cm）。控制每立方米混凝土水泥用量高出低限20%。注意灌注的连续性，最好不要间断，混凝土不能出现离析现象。导管埋深不要太深也不能小于2m，最大埋深控制在8m以内，一般控制在46m最佳。桩径在1m以下，导管直径控制在20cm以上而不宜太细；1.21.5m桩径，导管直径控制在2530cm。导管太粗不易控制施工，导管太细则使灌入的混凝土不容易充满整个桩孔，容易出现漏筋、夹杂泥块现象。（5）控制粒径过大现象，可以采取在灌料斗上方用钢筋焊接一个44cm的方格网，直接将大块过滤在方格网上，再用人工将其捡出。（6）导管的焊接接头尽量减少，尤其是最下一节导管，尽量采用一整节的钢导管。4、解决导管堵塞的几种常见处理方法（1）若刚开始灌注混凝土时，压水后发现导管有渗漏水现象，不要存在迁就施工的想法，应马上提出导管进行处理，并且要求重新清孔后再重新进行混凝土浇注，以免因小失大。（2）若导管底端处在混凝土中深的部位时，导管堵塞，可以用提升导管减轻水压的方法或上下抖动导管也可以用附着式振捣器对导管进行振捣。一般可以使管内的混凝土灌注下去。（3）若灌注水下混凝土不太深时（例如34m）发现导管堵塞，导致无法灌注混凝土，应尽快提升导管，清理出已经灌注的混凝土，重新下新管后再进行混凝土浇注，不得已时需要将钢筋笼提出，采取复钻清除原灌注的混凝土。不能强行灌注，以免出现断桩现象或是桩底的混凝土强度不够，影响整个桩的施工质量（金山水库大桥02桩基就采取了此种处理方法）。（4）若灌注的混凝土距离水面不太大的情况下（小于5m），出现导管堵塞混凝土无法灌注，混凝土未初凝时，应及时提出导管，在导管底部设置防水塞（应使用混凝土特制），将导管重新插入混凝土内（导管侧面重新再加重力，以克服水、泥浆的浮力），导管内装灌混凝土后稍提导管，利用新混凝土的自重将防水塞压出，然后继续灌注。也可以根据实地情况，调整护筒、大开挖、开挖护坡或围堰开挖等方法，直接抽水进行旱地接桩（大湾中桥13桩基就采取了重新填满粗砂，采用挖孔围堰护壁，直接抽水进行旱地接桩的方法处理）。5 特殊情况下导管堵塞的处理方法施工中若灌注的混凝土面达到整桩的中间部位且距地面尚有7m以上时，发现无法继续灌注混凝土。此时开挖、抽水等办法又行不通，为了拯救此桩，避免巨大的经济损失，可做如下处理；（1）若水下混凝土未初凝，可抓紧时间把导管内混凝土清除，以最快的速度将导管处理好，及时插入已灌注的水下混凝土内，然后将导管中的水和沉淀物用吸泥和抽水的方法吸出。如果是重下的新管，必须用潜水泵将管内的水抽干，才可继续灌注混凝土。为了防止抽水后导管外的泥水穿透原灌混凝土从导管底口翻入，导管插入混凝土内应有足够的深度，一般要求大于200cm，由于潜水泵不可能将导管内的水全部抽干，需灌的混凝土配合比应增加水泥量，提高稠度后灌入导管内，灌入前将导管进行小幅度的抖动或挂振捣器予以振捣片刻，使原混凝土损失的流动性得以弥补。以后灌注的混凝土可恢复正常配合比（大湾中桥23桩基就采取了此种处理方法）。（2）若水下混凝土已初凝，第一种办法不能使用时，不能勉强施工，以免出现断桩等质量问题。这时用直径小于钢筋笼的直径的钻头进行冲击。换出碎渣，露出新鲜混凝土，再用高标号混凝土重新压水灌注。经过实践证明，用此方法施工，经检测并未发现质量问题。6 结束语 上述遇到的三根桩基通过声测管检测（上海同济大学桩检中心进行检测），大湾中桥13桩基为类桩、其他两根桩基为类桩。通过上述有效方法的果断处理，不但节省了施工时间，降低了经济的更大损失，主要是保证了桩基的质量。水下灌注的混凝土桩基属于隐蔽工程，任何的施工差错，都会给整体工程带来无法挽回的损失，在本文提出的一些解决混凝土施工中导管堵塞的办法，是根据实际工程实践中的经验得出来的。施工中工程技术人员应结合工程的实际情况选用合理的方法进行果断的处理，才能解决实际问题，使经济损失降低到最低限度。同时对灌注桩的质量，应采取一整套系统的管理体制和施工工艺进行控制。以确保桩基础的承载力的正常发挥。 桩基础具有承载力高、可以穿越软弱土层、便于水下施工及沉降量小等优点，所以它在工业、民用建筑及公路桥梁建设中越来越得到广泛的应用。由于施工设备落后、各地施工材料不一、施工工艺、操作人为因素等原因，水下混凝土在灌注过程中经常出现导管堵塞（卡管），混凝土灌注不能顺利进行，严重者直接导致断桩现象，造成很大的经济损失。而这些问题的解决必须从施工的实际操作中来发现并加以解决，使之造成的经济损失、影响降到最低。本文结合现场实际，根据我项目部武吉高速公路多个大中桥梁钻孔灌注桩的施工，从施工材料、设备、施工工艺多方面出发，对解决钻孔灌注桩水下混凝土施工中出现的导管堵塞的问题进行探讨分析，以提供参考。1、工程概况江西省武吉高速公路D5合同段共有大茵畲大桥、金山水库大桥、金山水库中桥、大湾中桥四座大中桥，桩基数量总计154根，桩身直径12001500mm，桩孔深2031m，基础大部分采用冲击钻孔、回旋钻孔成孔，部分采用挖孔成孔，灌注方式大部分采用水下混凝土灌注。2、水下混凝土灌注中导管堵塞的原因我项目部在施工金山水库大桥第一根桩基（02），在水下混凝土灌注上升至5m（设计桩长20m）时出现了堵管；在施工大湾中桥（13）桩基时，在水下混凝土灌注上升至14m（设计桩长30m）时出现了堵管；（23）桩基时，在水下混凝土灌注上升至12m（设计桩长31m）时出现了堵管。通过对上述三根桩基在水下混凝土灌注中出现导管堵塞的现象（称之为“卡管”），结合以往在其他地方施工钻孔灌注桩时出现类似现象的综合分析，主要原因有：导管法兰盘漏水（渗水）。导管内混凝土中间被水层隔离，这时导管内混凝土不能流动，导管被堵塞。导管内混凝土中间被气包隔离。同样出现导管内混凝土不能流动，导管被堵塞（大湾中桥13桩基出现这种情况）。导管裂缝。导管管壁太薄在施工中扯动过激，使管壁出现裂缝，还有其他原因导致管壁出现裂缝。出现裂缝后，孔内水压较大，水势必将管内混凝土稀释、离析，使混凝土失去流动性而增加混凝土对导管壁的摩擦力，从而出现堵塞问题。混凝土施工所用的砂、石等原材料级配不合格、碎石砾石粒径过大或水灰比不正确而出现混凝土离析，使石料与砂沉积在导管底端或大块直接堵塞（金山水库大桥02桩基出现这种情况），水泥浆上浮；还有在施工中搅拌机电子计量设备出现故障，加水量过大，混凝土塌落度增大，与实际要求发生较大偏离，更使得沉淀离析速度加快。混凝土灌注过程因停电或其他原因灌注不连续，间断时间过长，或是调整灌注过程的时间过长，使已灌注的水下混凝土凝固，也会出现导管堵塞。导管最下一节焊接接头过多，导致导管内侧壁焊缝处内径过小，砾石粒径过大，直接在此处堵塞导管（大湾中桥23桩基出现这种情况），上述这些原因都会使得水下混凝土灌注施工不能正常进行。3、避免导管堵塞的方法上面已经对水下混凝土灌注过程中经常出现导管堵塞的原因进行了分析，如何避免和解决导管堵塞，在实际施工中应充分的注意并能及时解决。以下来谈谈如何避免导管堵塞问题。（1）避免导管法兰盘处不渗漏水：制作导管时，应着重解决焊缝的质量问题，导管各部位焊缝也一定要严格要求；法兰盘平面与导管的轴线要求严格垂直（成90度角），否则各节导管相接时，整个导管不成直线，施工时容易被折而出现渗漏。为了保持法兰盘位置正确和防止焊接时变形，焊制可在特制的胎具上进行。在施工前，不论是新制导管还是旧导管都必须进行水密、承压、抗拉等实验，发现漏水问题应及时补焊或拆换。（2）避免在导管内产生气泡：首盘混凝土把水压出导管以后，应当连续不断地灌注混凝土，但往往首盘混凝土把导管埋置了以后，用储料斗灌注混凝土的施工方式不能做到特别连续，这时便会在导管内产生气泡而出现气隔现象；另外在卸导管时，混凝土在导管内的表面与泥浆面高差太大，储料斗给料时也会产生气隔。若出现此种情况，导管内的混凝土就会不流动，产生堵塞导管现象。在施工中，如果导管内的混凝土流通后要连续不断地给料保证施工的连续性，在卸导管时混凝土面尽量与上接料斗的法兰盘相平或者高差不要太大，若有高差，在接储料斗时，导管内的混凝土应填满至法兰盘后，再接储料斗。（3）避免在导管管壁上出现裂缝：主要原因是导管壁用料太薄，另一原因是导管使用时间太久和次数太多将导管壁磨薄了或者是受到外力因素的影响。在施工中由于混凝土灌注不顺畅而进行上下扯动时，因管内混凝土压力过大，使导管壁薄弱部位出现裂缝。在新制导管时，不要用小于3mm的钢板，用使用次数太多的旧导管时，要进行钻孔检查，若过薄或有薄弱部位应马上处理或及时更换新导管。（4）混凝土配制与灌入问题：一是按施工规范和设计进行施工。水泥可选用矿渣水泥、火山灰水泥、粉煤灰水泥、普通水泥或硅酸盐水泥。水泥的初凝时间不宜早于2.5h；水泥标号不宜低于32.5Mpa，每立方混凝土的水泥用量一般不少于350kg，掺有适宜数量的减水剂或粉煤灰时可不少于300kg。粗骨料优先采用最大料径不大于导管内径1/61/8和钢筋最小净距的1/4，同时不大于4cm的河卵石，如选用碎石，还应注意适当增加含砂率。细骨料宜采用级配良好的中砂，为使混凝土有较好的和易性，混凝土的含砂率宜采用40%50%，水灰比控制在0.50.6之间。有试验根据时，含砂率和水灰比可酌情调整。同时工地施工时也进行试配，控制好坍落度（1825cm）。控制每立方米混凝土水泥用量高出低限20%。注意灌注的连续性，最好不要间断，混凝土不能出现离析现象。导管埋深不要太深也不能小于2m，最大埋深控制在8m以内，一般控制在46m最佳。桩径在1m以下，导管直径控制在20cm以上而不宜太细；1.21.5m桩径，导管直径控制在2530cm。导管太粗不易控制施工，导管太细则使灌入的混凝土不容易充满整个桩孔，容易出现漏筋、夹杂泥块现象。（5）控制粒径过大现象，可以采取在灌料斗上方用钢筋焊接一个44cm的方格网，直接将大块过滤在方格网上，再用人工将其捡出。（6）导管的焊接接头尽量减少，尤其是最下一节导管，尽量采用一整节的钢导管。4、解决导管堵塞的几种常见处理方法（1）若刚开始灌注混凝土时，压水后发现导管有渗漏水现象，不要存在迁就施工的想法，应马上提出导管进行处理，并且要求重新清孔后再重新进行混凝土浇注，以免因小失大。（2）若导管底端处在混凝土中深的部位时，导管堵塞，可以用提升导管减轻水压的方法或上下抖动导管也可以用附着式振捣器对导管进行振捣。一般可以使管内的混凝土灌注下去。（3）若灌注水下混凝土不太深时（例如34m）发现导管堵塞，导致无法灌注混凝土，应尽快提升导管，清理出已经灌注的混凝土，重新下新管后再进行混凝土浇注，不得已时需要将钢筋笼提出，采取复钻清除原灌注的混凝土。不能强行灌注，以免出现断桩现象或是桩底的混凝土强度不够，影响整个桩的施工质量（金山水库大桥02桩基就采取了此种处理方法）。（4）若灌注的混凝土距离水面不太大的情况下（小于5m），出现导管堵塞混凝土无法灌注，混凝土未初凝时，应及时提出导管，在导管底部设置防水塞（应使用混凝土特制），将导管重新插入混凝土内（导管侧面重新再加重力，以克服水、泥浆的浮力），导管内装灌混凝土后稍提导管，利用新混凝土的自重将防水塞压出，然后继续灌注。也可以根据实地情况，调整护筒、大开挖、开挖护坡或围堰开挖等方法，直接抽水进行旱地接桩（大湾中桥13桩基就采取了重新填满粗砂，采用挖孔围堰护壁，直接抽水进行旱地接桩的方法处理）。5 特殊情况下导管堵塞的处理方法施工中若灌注的混凝土面达到整桩的中间部位且距地面尚有7m以上时，发现无法继续灌注混凝土。此时开挖、抽水等办法又行不通，为了拯救此桩，避免巨大的经济损失，可做如下处理；（1）若水下混凝土未初凝，可抓紧时间把导管内混凝土清除，以最快的速度将导管处理好，及时插入已灌注的水下混凝土内，然后将导管中的水和沉淀物用吸泥和抽水的方法吸出。如果是重下的新管，必须用潜水泵将管内的水抽干，才可继续灌注混凝土。为