谈钻孔灌注桩施工常见事故及处理对策

摘要:在我国桥梁施工行业中,钻孔灌注桩是桩基础中常见的一种基础形式之一,以其安全、适应性强、成本适中、施工简便、工期短等特点在我国交通、城市基础设施以及房屋、水工建筑等工程领域当中得到广泛的应用。下面结合本人的施工经验,就常出现的一些事故原因进行分析,并制定出相应的处理措施。

关键词:钻孔灌注桩 施工 混凝土 钢筋

一、 坍孔

坍孔主要出现在钻孔、下放钢筋笼和灌注混凝土三道工序当中,并且以钻孔中出现的坍孔为多见。

1、 钻孔坍孔 在粉性、砂性土等松散地基中进行钻孔时,很容易发生坍孔。坍孔主要表现为在施工过程中出现孔内水位骤然降落,并冒出细密的水泡,钻杆较难钻进,钻机负荷显著增加,甚至钻头运转不起来。其主要原因可能是:①护筒埋深较浅,或周围回填的粘土夯实不够,致使孔口土坍落;②护筒变形或形状不合适;③孔内水位高度不够,无足够的水头压力;④地下水位有较高的承压力;⑤在砾石层等处有渗流水或者没水,孔中出现跑水现象;⑥泥浆的稠度不够;⑦成孔速度太快,在孔壁中来不及形成泥膜;⑧用造孔机械在护筒底部造孔时触动了孔周围的土壤。

针对上述原因,施工时应尽量注意防止出现这些情况。如果孔口发生坍塌,致使护筒倾斜,就应及时用粘土回填,扶正护筒,严重时应挖起护筒,重新按要求埋设后再钻孔。当孔内发生坍塌,如果情况不严重时,可用粘土回填至坍孔位置以上1-2米,并加大泥浆比重继续钻进,如果情况严重时,应将钻孔全部用砂夹粘土或小砾石夹粘土回填,经3-5天稍密实后,再重新钻孔。

2、下钢筋笼坍孔 在沉放钢筋骨架后也会产生孔壁坍塌,造成坍塌的原因可能是钢筋笼下放时用力过猛或钢筋骨架的垂直度不好或产生弯曲所致。所以,在沉放钢筋骨架时应特别慎重,钢筋笼下放速度应缓慢,上下两节焊接应处在同一轴线位置,并随时观察孔内水位情况。一旦出现孔壁坍塌,孔内水位就会发生变化。对沉放钢筋骨架之后的坍塌,一般可用浇注混凝土用的导管配合砂石泵抽出搅浑了的泥浆,此时应注意泵压力不能太大,以免使钻孔破坏加剧。

3、 灌注混凝土坍孔 在混凝土灌注过程中如果发现护筒内的泥浆水位突然上升并溢出护筒,随即下降并冒出气泡的现象,则估计是出现了坍孔,可用测绳测量,如果测得的表面深度达不到原来的深度,则可断定是发生坍孔。坍孔原因可能是护筒底部周围出现漏水,孔内水位下降或是河流中水位上涨时,孔内水位差减小,不能保持原有静水压力,以及护筒周围堆放重物或机械振动等。一旦发生坍孔,应立即查明原因,采取相应的措施,如保持或加大水头,移开重物、排除振动等,然后用泥浆泵吸出孔中坍落的泥土,如果坍孔停止,就可继续灌注混凝土,如果继续坍孔,且坍孔部位较深时,应将导管拔出,将混凝土钻开抓出,同时钢筋笼吊出,再用粘土掺砂砾回填。待回填土沉实稳定后,重新钻孔、下钢筋笼,再灌注混凝土。

二、断桩

由于混凝土凝固后不连续,中间被冲洗液等疏松体及泥渣土填充形成间断桩。造成原因及防治措施如下:①施工中若发生导管底端距孔底过远,则混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土桩体与持力层之间被不凝固的混凝土填充。为避免这一质量事故的发生,桩孔钻成后,必须认真清孔,一般是采用冲洗液清孔,采用两次清孔方法,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定,冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定。这就要求在灌注混凝土前,应认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次混凝土灌注量。②导管密封不良,冲洗液浸入使混凝土水灰比增大,形成桩身中段出现混凝土不凝固。在地下水活动较大的地段,导管事先要用套管或水泥进行处理,止水成功后方可灌注混凝土。帮扎水泥隔水塞的铁丝,应根据首次混凝土灌入量的多少而定,严防断裂。确保导管的密封性,导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定,切勿起拔过多过快。如果导管提升过快,以致其下口拔离孔中的混凝土面时,易使桩中形成泥浆夹层。③在灌注混凝土时,因停电、待料等原因停灌混凝土而造成夹渣,出现桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开的现象。施工中应明确规定,混凝土浇注过程中,一旦开始进行浇筑,一定要连续完成作业,确保在混凝土初凝时间内连续浇注。

三、卡钻

钻锥卡在钻孔内较难旋转,不能提起,称为卡钻,出现这种情况,很可能是地下遇到石块等障碍物,且深度较浅,遇此情况不得强行上提,以免掉钻或发生坍孔,而应放慢速度,慢速转动上提,再反复几次,一般较小障碍物,钻头即可排除,对于遇到较大较多障碍物,钻头无法排除,则应停止钻进,移开钻机,改用冲抓或冲击锥冲孔,然后再用反循环钻机跟进钻孔。如果出现孔内探头石为未凿除或因有杂物下坠而卡钻时,可用小钻头冲击障碍物,将其打碎或压进孔壁,也可冲击原钻头使其松动,然后吊起。

四、卡管

在灌注过程中,混凝土在导管中下不去为卡管,有两种情况:

初灌时隔水栓卡管,或由于混凝土本身的原因,如坍落度过小,流动性差,夹有大卵石,拌和不均匀,以及运输途中产生离析,导管接缝处漏水,雨天运送混凝土未遮盖等,使混凝土中的水泥浆被冲走,粗集料集中而造成导管堵塞。 出现这种情况可以采用以下处理办法:用吊绳上下抖动导管(注意确保导管在混凝土中的埋深),如仍不能下落时,则须将导管连同其内的混凝土提出钻孔,进行清理修整(注意不要使导管内的混凝土落入井孔),然后重新吊装导管,重新灌注;或者将料斗卸下,将导管加长,在安装料斗,这样可以提高管内混凝土压力差。机械发生故障或其他原因使混凝土在导管中停留时间过长,或灌注混凝土的时间过长,最初的混凝土已初凝,增大了导管内混凝土下落的阻力,混凝土堵在管内。

其预防方法是,灌注前仔细检查检修灌注机械,并准备备用机械,发生故障时,立即调换机械,同时采取措施,加速混凝土灌注,必要时,可在首批混凝土中掺加缓凝剂,以延缓混凝土的初凝时间。

当灌注时间已久,孔内的首批混凝土已初凝,导管内堵塞有混凝土时,将导管拔出,重安钻机,利用较小钻头将钢筋笼以内的混凝土吸出,用冲抓锥将骨架逐一拔出,然后用粘土掺砂砾填塞井孔,待沉实后重新钻孔成桩。

五、埋钻和掉钻

埋钻通常是由坍孔或钻锥冲进土层太深所引起的。掉钻主要是由于钻杆与钻锥松脱或钻杆断裂所致。一般可用套绳、打捞钩或小型冲抓锥抓取。如落体已被泥砂埋设,应用空气吸泥机吹开埋钻的泥砂,再提钻锥。从上述出现的事故原因分析和处理措施可见,钻孔灌注桩在施工当中应当引起足够的重视,严格按照规范操作,一旦出现施工质量事故时应认真分析事故原因,采取合理的技术措施,及时进行补救。对于存在问题的桩,不得隐瞒事实,应设法进行补救,更不宜轻易放弃,造成过多的损失。经过补救后的桩应认真进行检测,合格后方可使用,对补救后仍不合格的,就应与设计部门联系,采取补桩或其它措施。

六、桩底沉渣量过多

造成原因:清孔不干净或未进行二次清孔;泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起;钢筋笼吊放过程中,未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底;清孔后,待灌时间过长,致使泥浆沉积。

防治措施:成孔后,维持循环清孔时间不少于30分钟。采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度,不要用清水进行置换。钢筋笼吊放时,使钢筋笼的中心与桩中心保持一致,避免碰撞孔壁。可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度,减少空孔时间,从而减少沉渣。下完钢筋笼后,检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,则应利用导管进行二次清孔,直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离宜为30～40mm,应有足够的混凝土储备量,使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上,以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。