城市桥梁桩基施工质量问题及对策

城市桥梁桩基施工质量问题及对策天津第六市政公路工程有限公司

薛长迁

2014年5月主要内容第一部分桥梁桩基类型和背景一、桥梁桩基础施工工艺简介二、桥梁桩基础质量问题概述第二部分桥梁桩基础质量问题一、桥梁冲击钻成孔桩质量问题及应对措施二、桥梁泥浆护壁成孔灌注桩质量问题及应对措施三、桩基灌注时施工问题及应对措施第三部分桥梁桩基质量事故实例概述

随着科技水平的提高，对钻孔灌注桩的设计、机械设备、施工工艺方法和质量检测技术的深入研究，使得钻孔灌注桩的设计理论，施工技术和检测方法有了很大的发展和完善。在钻进工艺方面，也解决了桩底沉渣、松散地层稳定孔壁、硬岩成孔以及深长桩、斜桩施工等复杂技术问题。概述

但是，桩基作为隐蔽工程，其工序多，工艺复杂、工程质量问题相对来说仍比较难以控制。灌注桩工程质量出现的通病是：小直径灌注桩多出现缩孔断桩、孔底沉渣超厚及持力层满足不了设计要求等问题；大直径灌注桩多出现桩身混凝土离析、孔底沉渣超厚等问题。

桥梁桩基础目前应用广泛，按成桩方式分类如下,本节重点分析钻孔灌注桩的受害机理：成桩方式分类预制打入桩钻孔灌注桩挖孔桩冲击钻循环钻旋挖钻实心钻空心钻正循环反循环定位埋设护筒钻机就位钻孔清孔安放钢筋笼水下浇砼循环护壁泥浆正循环钻钻孔反循环钻钻孔旋挖钻钻孔冲击钻钻孔冲击钻成孔桩质量问题及应对措施1、桩孔偏斜：在冲击中遇到探头石，钻头受力不均，基岩面产状较陡或钻机底座不平和产生不均匀沉降造成桩孔偏斜。处理措施：（1）遇到探头石后，向孔内回填碎石，并采用高冲程击碎探头石。（2）遇基岩时，采用低冲程，并使钻头充分转动，加快冲击频率。（3）发现孔斜，回填重钻，及时检查钻机并进行调整。2、钻孔呈梅花形：钻头的钻向装置失灵，冲击时钻头不转。泥浆黏度过高，阻力大或冲程小造成钻头转动困难形成梅花形钻孔。解决措施：检查转向装置保证灵活性，调整泥浆的黏度和比重，钻进一定深度时交替变换冲程。3、卡钻：钻孔缩颈，遇探头石或不规则。上部孔坍塌卡住钻头。粘土层中泥浆粘度过大，以致吸钻。放绳太多使钻头倾侧，顶住孔壁。处理措施：（1）发生卡钻时，不宜强提。查明原因和钻头位置，采取晃动大绳以及其他措施，使钻头松动后再提起，使钻头脱离卡点。（2）用打捞钩或打捞活塞助提钻头或使用专用工具将钻头拨正。（3）修理孔径，处理钻头石。用优质泥浆替换原有泥浆。4、钻头脱落：钢绳磨断，或绳卡松脱，或锥体在薄弱处折断。转向装置与顶锥联结处脱开。应对措施：（1）用打捞捞活套，，打捞钩钩打捞或或用冲抓抓锥抓取取并且加加强对其其检查防防止掉锥锥。（2）先进行打打捞，如如打捞不不起，则则采用冲冲击钻，，将钻头头击碎。。5、孔壁坍坍塌：冲冲击钻头头或掏渣渣筒倾倒倒撞击孔孔壁，孔孔内泥浆浆面低于于地下水水位或比比重偏低低。遇流流砂、淤淤泥、破破碎底层层或松散散层时进进尺太快快。应对对措施：：（1）探明坍坍塌位置置，将砂砂和粘土土混合物物回填塌塌孔位置置以上1m~2m，夯实后后重新冲冲孔。（2）调整孔孔内泥浆浆液面或或比重。。增大泥泥浆比重重，降低低进尺速速度，严严重塌孔孔，用粘粘土回填填重钻。。6、孔底涌涌砂：孔孔外地层层水压力力比孔内内大，孔孔壁松散散，使大大量流砂砂涌入孔孔底。应应对措施施：流砂严重重时，可可抛入碎碎砖石、、粘土，，用冲锤锤将之挤挤入流砂砂层，做做成泥浆浆结块，，使孔壁壁坚厚，，阻止流流砂涌入入。循环钻机机成孔灌灌注桩质质量问题题及应对对措施1、坍孔：泥浆稠度度小，起起不到护护壁的作作用，水水位高度度不够，，对孔壁壁压力小小。强透透水层使使因漏水使使孔内压压急剧下下降。护筒埋量量太浅，，加之周周围回填填土不密密实而造造成漏水水。施工工操作不不当如提提钻快，，松软砂砂层进尺尺快。停停钻时间间过长或或放钢筋筋笼时碰碰撞孔壁壁。向向孔内加加水时流流速过大大，直接接冲刷孔孔壁。坍坍孔的处处理措施施：（1）塌孔分分为孔口口坍塌和和孔内坍坍塌，要要根据事事故状态态采取相相应的措措施。（2）当发生生孔内坍坍塌时，，要先判判明坍塌塌的位置置再分析析具体原原因。坍坍孔不严严重时，，可回填填砂和粘粘土混合合物到坍坍孔处以以上，采采取措施施后继续续钻进。。（3）坍孔严严重时，，应使用用砂和粘粘土混合合物全部部回填，，待回填填物沉积积密实后后再行钻钻进。坍孔的预防措措施（1）桩基施工工前，要要认真研研究地质质勘察报报告，确确定护筒筒的埋置置深度，，预先备备好足够够的粘土土，做泥泥浆护壁壁；（2）为防止止连续钻钻孔机振振动对地地层造成成较大影影响，要要合理安安排钻孔孔的时间间和孔位位，现场场施工时时采用跳打法施工，相相邻桩孔孔不要连连续施工工，跳打打时，必必须等相相邻成形形桩砼浇浇注完2d后方可施施工。2、缩颈或或孔斜：：在施工工过程中中均出现现了钢筋筋笼放不不下去的的问题，，最可能能的情况况就是出出现了缩孔或孔孔斜，经下放放检孔器器，即可可判定是是否出现现了缩颈颈或孔斜斜。尽管管表面上上看，这这种质量量事故可可以在施施工过程程中及时时发现，，不至于于引起严严重的质质量隐患患。事实实上，其其不仅造造成工期期延长，，浪费人人力、物物力，对对桩基承承载力的的影响也也不容忽忽视。2.1缩颈：可可能是由由于地质质情况不不良，孔孔口附近近堆积砂砂石料，，产生较较大的土土压力后后，一种种高塑料料粘土带带孤石橡橡胶土同同时挤入入孔内所所致缩颈颈。处理理方式：：（1）于缩颈颈事故，，通常应应保持孔孔口附近近的无堆堆积物，，减少土土压力的的影响;（2）采用加加长钢护护筒的措措施来加加以解决决，或改改装正孔孔器。正正孔器用用10mm厚钢板卷卷制成与与钻头同同直径，，高1.5m的十字架架钢护筒筒中心通通过钻杆杆与钻头头连接，，增加钻钻头的自自重，即即可钻孔孔成桩。。2.2孔斜：造成孔斜斜事故的的原因较较多:1.钻孔中遇遇到较大大的孤石石或探头头石;2.在有倾斜斜度的软软硬地层层交界处处、岩面面倾斜处处或粒径径大小悬悬殊的砂砂卵石层层中钻进进时，钻钻头受力力不均匀匀;3.扩孔较大大处，钻钻头摆动动偏向一一方;4.钻机安装装不合要要求，钻钻进过程程钻机产产生不均均匀沉陷陷或运转转过程震震动过大大引起孔孔斜;5.钻具弯曲曲或插接接式连接接钻杆磨磨损，间间隙过大大受压后后钻杆发发生弯曲曲而导致致孔斜。。孔斜的处处理措施施：（1）若孔斜斜不严重重，一般般可在偏偏斜处吊吊住钻头头上下反反复扫孔孔，使钻钻孔修直直。（2）孔斜严严重或纠纠斜无效效时，采采用回填填片、卵卵石到偏偏斜部位位上部冲冲平后再再重新钻钻进成孔孔。孔斜的预预防方式式：（1）安装钻钻机时，，机座应应安放在在平稳坚坚固的地地基上，，使转盘盘和底座座水平，，重滑轮轮缘"固定钻杆杆的卡孔孔和护筒筒中心三三者应在在一条直直线上，，且钻进进中应经经常检查查校正;（2）钻具入入孔前要要仔细检检查，弯弯曲的钻钻具严禁禁入孔内内，且插插接式连连接钻杆杆接头磨磨损严重重、间隙隙过大时时要及时时修复或或更换;（3）在开孔孔、换层层界面处处或有倾倾斜的软软、硬地地层钻进进时，应应采用轻轻压慢转转的操作作规程，，钻机遇遇到地下下障碍物物时应及及时处理理，严禁禁盲目加加压;要经常用用检孔器器进行检检查，发发现偏斜斜及时纠纠正。（4）孔斜不不严重时时，一般般可在偏偏斜处吊吊住钻头头上下反反复扫孔孔，使使钻孔修修直；孔孔斜严重重或纠斜斜无效时时，采用用回填片片、卵石石到偏斜斜部位上上部冲平平后再重重新钻进进成孔。。孔斜预防防采取如如下措施施:（1）安装钻钻机时，，机座应应安放在在平稳坚坚固的地地基上，，使转盘盘和底座座水平，，重滑轮轮缘、固固定钻杆杆的卡孔孔和护筒筒中心三三者应在在一条直直线上，，且钻进进中应经经常检查查校正;（2）钻具入入孔前要要仔细检检查，弯弯曲的钻钻具严禁禁入孔内内，且插插接式连连接钻杆杆接头磨磨损严重重"间隙过大大时要及及时修复复或更换换;（3）在开孔孔、换层层界面处处或有倾倾斜的软软、硬地地层钻进进时，应应采用轻轻压慢转转的操作作规程，，钻机遇遇到地下下障碍物物时应及及时处理理，严禁禁盲目加加压;要经常用用检孔器器进行检检查，发发现偏斜斜及时纠纠正。（4）孔斜不不严重时时，一般般可在偏偏斜处吊吊住钻头头上下反反复扫孔孔，使使钻孔修修直；孔孔斜严重重或纠斜斜无效时时，采用用回填片片、卵石石到偏斜斜部位上上部冲平平后再重重新钻进进成孔。。3、进尺速速度3.1粘性土正正循环进进尺慢：：泥浆黏黏度过大大，轴压压过大而而孔底粘粘屑不能能及时排排出。糊糊钻或者者泥包钻钻头。。应对措措施：调整泥浆浆性能，，调整钻钻进参数数，调整整泥浆性性能参数数，适当当增大泵泵量或向向孔内投投入适量量砖石。。3.2沙砾层进进尺慢：：在沙砾砾层中，，由于冲冲洗液上上返流速速小，钻钻屑未能能及时排排出或钻钻头破损损严重。。会出现现进尺慢慢的情况况。应对对措施：：加大泵量量，增大大上返流流速。每每钻4m~6m，专门清清渣一次次。及时时检查、、修复或或更换钻钻头。4、钻具跳跳动大，，切削具具崩落：：孔内内有砾、、卵石，，或杂填填的砖块块、石块块。应应对措施施：用冲抓锥锥捞除大大石块。。用冲击击钻头破破碎或挤挤压石块块。灌注浇灌灌过程中中出现的的问题及及应对措措施1、挂笼：：在灌注注砼过程程中，因因导管不不居中，，造成导导管提升升过程中中挂到钢钢筋笼。。此时，，不得强强行提升升导管，，避免将将钢筋笼笼挂坏。。必须先先用人工工将导管管来回旋旋转，同同时稍微微将导管管下放，，这样就就能将导导管和钢钢筋笼脱脱离。2、浮笼：：在灌注注砼过程程中，因因砼灌注注过快、、导管拔拔升未控控制好及及挂笼，，或当灌注注的混凝凝土超过过钢筋笼笼且导管管埋深较较大时，，若其上上层混凝凝土因浇浇注时间间过长，，已接近近初凝，，表面形形成硬壳壳，混凝凝土与钢钢筋笼之之间产生生一定的的握裹力力，如此此时导管管底端未未及时提提到钢筋筋笼底部部以上，，混凝土土在导管管流出后后将以一一定的速速度向上上顶升，，同时也也带动钢钢筋笼上上浮。为防止浮浮笼要采采取以下下措施：（1）在钢筋筋笼顶添添加压杠杠，防止止浮笼，，如图（2）当砼到到达钢筋筋笼底面面时，必必须放慢慢砼灌注注速度，，让砼缓缓慢上升升将钢筋筋笼包裹裹达1m后，再将将砼灌注注速度正正常化。。（3）在砼到到达钢筋筋笼底面面时，不不得拔升升导管，，避免将将钢筋笼笼带起。。导管的的拆卸必必须在砼砼到达钢钢筋笼底底面之前前，或在在砼将钢钢筋笼包包裹达1m后进行。（4）挂笼也也会引起起浮笼，，在灌注注砼过程程中，必必须让导导管尽量量居中。。如挂笼笼，则按按处理““挂笼””方法处处理。3.钢筋笼的的偏位和和变形：：钢筋笼笼过长，，箍筋未未起到作作用，使使得钢筋筋笼的刚刚度不够够，吊入入孔内后后钢筋笼笼发生变变形。钢钢筋笼上上未设垫垫块或耳耳环控制制保护层层厚度，，或桩孔孔本身偏偏斜或偏偏位;钢筋笼吊吊装时未未垂直缓缓慢下放放，而斜斜插孔内内使保护护层厚度度不够而而使钢筋筋笼偏位位。预预防措施施如下：：（1）第一次次清孔时时应换用用比重和和粘度较较低的泥泥浆进行行冲洗和和置换，，同时将将钻头上上下活动动，边冲冲边扫，，尽量将将孔内的的泥块和和泥皮搅搅拌成浆浆，排出出孔外，，直到泥泥浆符合合要求时时再进行行提钻;（2）加快混混凝土浇浇灌速度度，控制制浇灌时时间，遇遇高温天天气应添添加缓凝凝剂以防防止混凝凝土顶层层进入钢钢筋笼时时，流动动性变小小。（3）加固钢钢筋笼与与孔口的的固定，，防止钢钢筋笼位位移。4、翻浆不顺顺：在灌灌注砼过过程中，，因导管管埋置过过深、砼砼坍落度度偏小、、砼和易易性不好好、灌注注时间过过长等原原因，均均会造成成翻浆不不顺。处处理措施施：（1）及时拆卸导管，，宜保证导管埋深在2～6m。（2）接长导管，使用用大漏斗，增加砼砼的压力，使用吊吊车和料斗（容量量1～1.5m3）吊送砼到大漏斗斗。（3）坍落度偏小、和和易性不好的砼拒拒绝使用。（4）如桩孔内泥浆比比重过大，而桩身身砼顶面离孔口不不深时（10m以内），可将泥浆浆泵出浆管伸入孔孔内，在距已灌砼砼面1m左右位置，用比重小的泥浆浆或清水进行换浆浆，用以降低泥浆浆比重，进而降低低砼面的压力。（5）加强现场组织和和管理，缩短作业业衔接时间，缩短短灌注时间。5、堵管：产生的原因因和处理方法和““翻浆不顺”基本本一样。如处置方方法实施后仍无效效，则将导管拔出出，进行二次封底底，如下图：二次封底方法：（1）重新检测孔深，，计算导管长度，，吊放导管，确保保导管下口距砼面面20～30cm。（2）使用大漏斗，计计算初存量。漏斗斗注满砼后，迅速速提拉孔口盖，让让砼迅速下冲，在在漏斗砼下流量能能达到已灌砼面时时，将漏斗和导管管迅速下放（此时时导管内泥浆已全全部排除，且导管管下口已被砼包裹裹），人工与机械械配合强行使得导导管下口插入原砼砼面下不少于1m。（3）继续砼灌注，直直至达到设计标高高，再超灌1.5m以上，将原砼面顶顶出设计桩身。6、导管漏水：导管初次使用应做做导管水密试验。。在平整场地内将将整根导管进行拼拼装连接牢固后，，将导管顶口封闭闭，并留一注水孔孔，用水泵向导管管内注满水后，用用空压机向导管内内加压，以φ1.00m桩基长60m为例，应加压到0.5～0.8MPa，压力表读数不降降低，导管表面不不滴水或漏气，即即表示导管水密性性合格。水密试验验结束后，自下而而上编号拆卸，以以便在孔位导管安安装时对号组拼。。导管水密试验7、导管超拔：在灌灌注砼过程中，因因导管埋深计算不不准及卷扬机操作作手不熟练、不听听从指挥，造成导导管超拔。处理措措施采用二次封底底。8、导管拔不出：在在灌注砼过程中，，因导管埋置过深深、挂笼、灌注时时间过长等原因，，造成导管拔不出出。处理措施如下下：（1）挂笼：按处理““挂笼”方法处理理。（2）导管埋置过深、、灌注时间过长：：迅速调集大型起起吊设备（吊车或或挖掘机），进行行提拔，在提拔过过程中，辅以机械械或人工晃动导管管。导管提拔过程程中，必须保证导导管的最小埋深1m。9、卡管：卡管事故故又分为剪球时卡卡管与灌注中卡管管，它们的原因稍稍有不同。剪球时时卡管的情况较多多，造成此类情况况的主要原因有9.1剪球时卡管：剪球制作不合理，，塞球直径与导管管直径差过小，剪剪球前由于砂浆或或细石料渗入导管管与球壁之间而堵堵塞;混凝土配比不合格格，用于封底的混混凝土坍落度过小小或拌和不均匀，，加上累积混凝土土过程中粗骨料下下沉，可能导致漏漏斗口处粗骨料相相互挤压密实而堵堵塞漏斗口，致使使剪球后混凝土难难以下落。处理措措施：（1）用适当长度的钢钢筋强制性捅塞球球，使混凝土下落落;采用机械微振动使使混凝土自然下落落，以保证混凝土土下落时导管回到到正常的埋管位置置;（2）要严格计算封底底混凝土的数量，，宜多不少，改善善配合比的设计，，宜选择和易性好好的水泥及合格的的砾石作粗骨料，，使用这样的混凝凝土封底效果较好好。9.2灌注过程中卡管现现象：主要是由于于混凝土过早凝固固造成堵塞而引起起的。钢筋笼制作作质量差，部分钢钢筋焊缝不牢脱离离主筋后插入导管管吊环内，也会造造成埋管。导管埋埋深过大或混凝土土初凝使导管内外外摩擦力增大，同同样会发生埋管。。应对措施：（1）通常以预防为主主，灌注前应做好好准备工作，尽可可能使灌注连续快快速，在炎热季节节灌注水下混凝土土初期可加入适量量的缓凝剂，以避避免混凝土过早初初凝。(2)针对埋管事故，可可采取以下措施预预防补救:①注意长短天气预报报，合理安排浇注注时间;②正反转动缓慢提升升导管，使导管脱脱离钢筋笼并居钻钻孔中心，可再继继续浇注;③认真做好浇注记录录，严格控制埋管管深度;10、漏浆：漏浆时时，首先必须先维维持孔内水位，再再根据钻孔的原始始记录及相关资料料，判别本处的地地质情况，是裂隙隙或溶洞，然后根根据以上资料及漏漏浆的程度来判别别采用什么材料进进行回填。施工时时，必须综合考虑虑施工环境及现场场资料，处理的办办法也应相应变动动。漏浆应对措措施：（1）当发现护筒内水水面冒出气泡或浑浑水时，孔内水头头高度开始缓慢下下降，表示轻微漏漏浆，可以适当地地加入粘土或用袋袋装粘土直接投入入，从而改善泥浆浆质量，继续钻进进(钻进过程中应保持持较小冲程钻进，，待孔内情况稳定定后，再恢复正常常钻进。）（2）当气泡或浑水大大量涌出，漏浆速速度较快，加入粘粘土钻至原标高处处仍不能防止漏浆浆时，最好停止钻钻进。如果距离终终孔标高不远，回回填土方量太大，，在保持泥浆质量量的同时，必须注注意保持孔内外水水位差，以免造成成坍孔。（3）钻孔桩施工时，，一旦发生漏浆，，极易发生坍孔。。可以采用重整护护筒，判明坍塌位位置，回填片石和和粘土混合物到坍坍孔处以上1m~2m，继续钻进片石不不宜太大，钻进过过程中速度不宜太太快，待钻至原漏漏浆处标高以下时时，再以较大的冲冲程钻进。（4）单一的处理办法法不行时，可以采采用全部回填，待待回填物沉积密实实后再行钻进;在维持孔内外水位位差的同时，向孔孔内先投入水泥和和片石，经小冲程程冲砸后，再加入入粘土，回填的次次序不能随意变动动。经多次观察发发现漏浆后，泥浆浆流失严重，孔内内泥浆比重迅速下下降，根本无法维维持钻孔施工的正正常进行。因此，，必须先回填水泥泥和片石，待孔内内水位稳定后，再再加入粘土，以防防止泥浆再次流失失。11、离析：桩身混凝凝土离析、缩孔一一般发生在大直径径灌注桩上。离析析的处理措施：（1）对桩身砼离析层层的处理，若是孔孔洞蜂窝缺陷，可可采用小孔钻进到到要处理的部位，，用高压水清洗后后再用高压泵向要要处理的部位压入入水泥浆；（2）砼灌注完成后当当发现桩身缩孔，，如位置较浅，则则直接开挖对缩孔孔部位施工补救，，如位置较深且严严重，则应考虑补补桩桩身砼离析、缩孔孔事故的预防措施施：（1）导管入孔连接时时一定要密封好，，以防止发生漏水水现象；（2）灌注过程应严格格控制导管埋深，，避免浮浆的浸入入；(3)预防地下水浸入引引起水浸。12、断桩：如在灌桩过程中处处理翻浆不顺、堵堵管、导管超拔、、导管拔不出等措措施失败，造成断断桩，则视已灌桩桩长的长短，采取取填充重钻、明挖挖接长等措施。断桩的（1）灌注前注意天气气预报，做好充分分准备；保证灌注注操作连续紧凑地地进行（2）灌注过程中中控制导管埋置置深度，保证导导管埋深大于2m；（3）预先在砼导导管上套装一个个用1mm厚钢板制成的锥锥形活动护罩，，以护住导管法法兰挂住钢筋骨骨架，护罩底部部与法兰大小一一致；（4）在灌砼时，，控制好导管上上拔速度，并随随时掌握导管埋埋入深度，避免免导管埋入过深深或导管脱离砼砼面；（5）砼的拌制要要严格按照规范范要求控制水灰灰比、坍落度，，保证砼的和易易性，以防砼的的和易性差，造造成导管堵塞，，不得不拔出导导管而造成断桩桩。确保工程质量安安全—桥梁桩基工程质质量事故案例泥浆比重超标，，导致：

护壁壁过厚，孔壁摩摩擦系数小，不不能满足承载力力要求。造成返返工！损失20万！事故1事故2襄樊某桥φ2.4m桩，h=70m，旋转钻机钻头头掉入孔底，潜潜水工下潜打捞捞，因控制管线线与钻杆扭结，，窒息死