钻孔灌注桩基础施工中常见事故与处理

　　[摘要]：笔者主要阐述了钻孔灌注桩在钻孔与成桩过程中常出现的事故,具体分析了造成事故的原因并且提出有效的处理措施。
　　[关键词]：钻孔灌注桩；坍孔；钢筋笼；断桩；事故处理
　　0．前言
　　对于大部分的桥梁建设，基础施工尤其是钻孔灌注桩的施工，工艺非常成熟，但是在具体的施工当中钻孔灌注桩出现的质量事故，仍旧频频发生。根据本人多年对钻孔灌注桩施工的实践，结合苏锡高速三标望虞河大桥的桩基施工，对施工中常见问题的产生原因分析，提出解决的措施。
　　苏锡高速三标望虞河大桥位于苏州与无锡交界处，离太湖入口处仅200米，河宽150米。望虞河大桥全长560米，桥宽33.5米，其中主桥为四跨预应力混凝土悬浇变截面连续箱梁，主桥长260米。引桥长300米，基础全部采用钻孔灌注桩，桩基直径为1.2米、1.5米、1.8米，桩长从40米到60米不等，钻孔桩总计为156根。
　　1．钻孔过程中的事故及处理措施
　　钻孔过程中常见的事故有坍孔、钻孔偏斜、卡钻、掉钻、扩孔及缩孔、护筒脱落等。
　　1．1坍孔
　　坍孔表现为孔内水位突然上升溢出护筒随即骤然下降,并且孔口冒细密的水泡,出渣量显著增加而不见进尺,钻进负荷显著增加等。护桶埋置过浅,周围封填不密漏水;泥浆稠度小,起不到护壁作用;泥浆水位高度不够,对孔壁压力小;向孔内加水时流速过大,直接冲刷孔壁;在松软砂层中钻进,进尺太快;操作不当(如提升钻头、放钢筋骨架时碰撞孔壁等)都会导致坍孔。
　　坍孔部位不深时,可改用深埋护桶;轻度坍孔,可加大泥浆相对密度和提高水位;严重坍孔,用粘土泥膏投入,待孔壁稳定后采用低速钻进;汛潮或潮汐地区水位变化过大时,应采用升高护桶,增加水头或用倒虹吸管等措施保证水头相对稳定;提升钻头、下放钢筋骨架应保持垂直,尽量不要碰撞孔壁;在松软砂层钻进时,应控制进尺速度,并用较好的泥浆护壁。
　　1．2钻孔偏斜
　　钻孔偏斜主要表现为钻进过程中或成孔后经检测发现桩孔斜度大于设计要求。钻机安装不水平或钻进过程中钻井平台不均匀下沉;钻机磨损,部件松动;钻杆弯曲,接头不正;土层软硬不匀,钻头受力不均;钻孔中遇有较大弧石、探头石或旧基础等地下障碍物等都可能导致钻孔偏斜。
　　为了预防钻孔偏斜,施工中应保证钻机定位准确,安装水平、稳固。因钻机倾斜造成的应先移开钻机,检查钻孔壁情况,如果钻孔壁比较稳定,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,如果钻孔壁随时有坍塌的可能,则将钻孔回填至原地面标高,待地层静置稳定后重新开始钻孔;如果是地层结构不均匀引起的,先分析清楚岩层的走向,而后再用适当的回填料,回填至计算确定的高程处,静置一段时间后恢复施工。
　　1．3扩孔与缩孔
　　扩孔是因孔壁坍塌或钻锥摆动过大所致;缩孔的原因是钻锥磨损过甚,焊补不及时或因地层中有软塑土,遇水膨胀后使孔径缩小。
　　为了预防扩孔,施工中应采取防止坍孔和钻锥摆动过大的措施;为了预防缩孔,应注意及时焊补钻锥,并在软塑地层采用失水率小的优质泥浆护壁。已发生缩孔时,宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。
　　1．4卡钻
　　卡钻的原因主要有以下几种:钻头尺寸不统一,焊补的钻头过大;孔内出现梅花孔、探头石、缩孔未及时处理;钻头被坍孔落下的石块或误落入大工具卡住;入孔较深的钢护筒倾斜或下端被钻头撞击严重变形;下钻头太猛使钻头卡在孔壁上。
　　为了防止卡钻,施工中应注意保持护筒垂直、钻头尺寸统一并严格控制钻进速度。卡钻后不宜强提,只宜轻提。轻提不动时,可用小冲击钻锥冲或用冲、吸的方法将周围的钻渣松动后再提出。对于向下能活动的上卡,可用上下提升法,即上、下提动钻头,并配钢丝绳左右拔移、旋转。
　　1．5掉钻
　　掉钻的原因主要有:卡钻时强提强拉、操作不当,使钢丝绳或钻杆疲劳断裂;钻杆接头不良或滑丝;马达接线错误,使不应反转的钻机反转,钻杆松脱。
　　为了防止掉钻,施工中应经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和联结装置。掉钻落物时宜迅速用叉、钩、绳套等工具打捞,若落体已被泥沙埋住,则应用冲、吸的方法,先清除泥沙,使打捞工具接触落体后再打捞。
　　1．6护筒脱落
　　护筒背后填土质量不好或地面水流的浸泡都会能引起护筒失去稳定,导致护筒脱落。发现护筒脱落应立即停止钻孔,将钻机移开,采取相应措施处理。由地面流水引起的,可先排除流水,在原地面上填一层粘土,使地面干燥、不渗漏,而后重新安装护筒恢复钻孔施工;由填土质量引起的,最好重新埋设护筒,保证护筒稳定。
　　2．成桩过程中的事故及处理措施
　　成桩过程中常见的事故有钢筋笼上浮、气塞、导管进水、卡管、埋管、断桩等。
　　2．1钢筋笼上浮
　　钢筋笼上浮的原因有两种:一是非全桩式(一般指摩擦桩)的钢筋笼,在灌注过程中下部的混凝土到达钢筋笼底部能把钢筋笼向上拱;二是导管不正,在提升导管时法兰盘挂住钢筋笼,把钢筋笼朝上提。对于前者,可在钢筋笼就位前,算准深度,在钢筋笼下面用8号铁丝吊3~5块较大的片石块或同等标号混凝土块,当钢筋笼到位时,石块或混凝土块压住起牵制作用。对于后者,就是在提升导管时,尽量保持导管在孔中心处,避免法兰盘挂住钢筋笼,把钢筋笼朝上提。
　　2．2气塞
　　在灌注混凝土过程时,尤其是用吊车提升大斗灌注时,犹如一个密不透风的活塞朝导管内压下,管内的空气被压缩到一定程度成为气包顶住了混凝土灌注不下形成所谓的“气塞”现象。
　　为了预防“气塞”现象的发生,吊车的混凝土料斗在放料时,不要太对正导管中心,可以朝储料斗一旁靠,这样使混凝土进入导管可以有一个前后错开的过程;也可以在导管内挂一根长约3~5m有筛眼的钢管,弯成钩形,吊在储料斗上,防止掉入管内。这根钢管既可以让混凝土错开下入,又起透气作用。
　　2．3导管进水
　　导管进水的原因主要有三种,一是首批混凝土储量不足,或虽然混凝土储量已够,但导管底口的间距过大,混凝土下落后不能埋没导管底口,以致泥水从底口进入;二是导管接头不严,接头间橡皮垫被导管高压气浪挤开,或焊缝破裂,水从接头或焊缝中流入;三是导管提升过猛,或测深出错,导管底口超出原混凝土面,底口涌入泥水。[!--empirenews.page--]
　　对于第一种原因引起的导管进水,应立即将导管提出,散落在孔底的混凝土拌和物用反循环钻机的钻杆通过泥石泵吸出,或者用空气吸泥机、水力吸泥机以及抓斗清出,不得已时需要将钢筋笼提出采取复钻清除。然后重新下放钢筋骨架、导管并投入足够储量的首批混凝土,重新灌注。
　　对于第二、第三种原因引起的导管进水,应视具体情况拔换原管重下新管;或用原导管插入续灌,但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。如重下新管,必须用潜水泵将管内的水抽干,才可继续灌注混凝土。为防止抽水后导管外的泥水穿透原灌注混凝土从导管底口翻入,导管插入混凝土内应有足够深度,一般宜大于200cm。由于潜水泵不可能将导管内的水全部抽干,续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抖动或挂振捣器片刻,使原混凝土损失的流动性得以弥补。以后灌注的混
　　凝土可恢复正常的配合比。
　　2．4卡管
　　在灌注过程时,一旦混凝土在导管中下不去,称为卡管。卡管有以下两种情况:一是初灌时隔水栓卡管;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、雨天运送混凝土未加遮盖等,使混凝土中的水泥浆被冲走,粗集料集中而造成导管堵塞。
　　二是机械发生故障或其他原因使混凝土在导管内停留时间过久,或灌注时间持续过长,最初灌注的混凝土已经初凝,堵在管内。
　　第一种原因造成的卡管,可用长杆冲捣管内混凝土,用吊绳抖动导管,或在导管上安装附着式振捣器等使隔水栓下落。如仍不能下落时,则需将导管连同其内的混凝土提出钻孔,进行清理修整(注意切勿使导管内的混凝土落入井孔),然后重新灌注。
　　一旦有混凝土拌和物粒料落入井孔,须将散落在孔底的拌和物粒料等予以清除。为防止第二种原因造成的卡管,灌注混凝土前应仔细检修灌注机械,并准备备用机械,发生故障时立即调换备用机械;同时采取措施加速混凝土灌注速度,必要时可在首批混凝土中掺入缓凝剂,以延缓混凝土的初凝时间。
　　2．5埋管
　　导管无法拔出称为埋管。其原因是导管埋入混凝土过深,或导管内外混凝土已初凝使导管与混凝土间摩阻力过大,或因提管过猛将导管拉断。
　　为了防止埋管,施工中应严格控制埋管深度(一般不得超过6~8m);在导管上安装附着式振捣器,拔管前或停灌时间较长时,均应适当振捣,使导管周围的混凝土不致过早初凝;首批混凝土掺入缓凝剂,加速灌注速度导管接头螺栓事先应检查是否稳妥;提升导管时不可猛拔。对于已发生的埋管事故,初时可用链滑车、千斤顶试拔。如仍拔不出,凡属并非因混凝土初凝流动性损失过大的情况,可插入一直径稍小的护筒至已灌混凝土中,用吸泥机吸出混凝土表面泥渣;派潜水工下至混凝土表面,在水下将导管齐混凝土面切断;拔出小护筒,重新下导管灌注。此桩灌注完成后,上下断层间,应按灌注桩补强方法予以补强。
　　2．6断桩
　　断桩表现为桩身两层混凝土中夹有泥浆渣土,甚至全桩夹有泥浆渣土、桩身凝固胶结松散。隔水塞或导管堵塞、混凝土水灰比失调、水泥结块或粗细集料含泥量大、混凝土灌注过程中孔内局部坍塌或导管提离混凝土顶面等原因均会导致断桩。
　　为了防止发生断桩事故,必须认真检查水泥的质量,受潮结块或过期失效的水泥不准使用;为保证水下混凝土的强度,试配混凝土的强度应比设计桩身强度提高15%~20%;同时应严格按施工规范施工,认真执行操作规程,及时采取相应的技术措施,排除施工中的事故隐患,避免断桩发生。一旦发生断桩应及时查明原因,采用压浆补强、补桩、或冲击钻破桩回填重新钻孔成桩。
　　3．结束语
　　钻孔灌注桩施工工序较多、技术要求较高、循环周期短而且受人为因素影响较大,因此施工过程中要建立严格的施工规范和管理制度,同时加强现场施工安全技术的研究,这对提高实际操作水平、完善施工工艺、消除事故隐患都是非常必要的。

《钻孔灌注桩基础施工中常见事故与处理》

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