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钻孔灌注桩施工中的质量事故及防范措施

时间:2013-11-19  来源:  浏览:10174次
无套管施工法中孔壁坍塌及对策无套管灌注桩施工过程中由于土壤的持力层发生变化等原因,将会出现因漏水漏浆等导致的孔壁坍塌的质量事故…旦生发上述事故,可采取如下的处理措施浇筑混凝土之前,若发现导管口出现漏水现象时,应立即提起到导管进行检查,对漏水部位进行严格的防水处理后,再重新放入桩孔中,建筑混凝土…公路桥梁钻孔灌注桩施工质量控制,西部探矿工程…钻进过程中,如发现排出的泥浆中不断出现
钻孔灌注桩施工中的质量事故及防范措施一、前言

钻孔灌注桩是民用和工业建筑广泛应用的一种基础形式,具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。但是由于钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行,其施工过程无法直接观察,成桩后也不能进行直接开挖验收,它又是最容易出现质量问题的一种基础形式。分析钻孔灌注桩在施工过程中可能发生的事故,进行必要的防范是保证钻孔灌注桩成桩质量,确保基础工程安全的重要措施[1-10]。本文根据作者多年来从事钻孔灌注桩设计施工经验,简要分析钻孔灌注桩施工过程中可能存在的几种质量问题以及相应的防范措施,旨在为类似工程提供借鉴。

二、无套管施工法中孔壁坍塌及对策

无套管灌注桩施工过程中由于土壤的持力层发生变化等原因,将会出现因漏水、漏浆等导致的孔壁坍塌的质量事故。钻进过程中,如发现排出的泥浆中不断出现气泡,或泥浆突然漏失,则表示有孔壁坍陷迹象。根据对此类问题的分析,发现造成施工事故的原因主要在于:

①护筒的长度不够,护筒变形或形状不合适;

②保持的水头压力不够;

③地下水位有较高的承压力;

④在砾石层等处有渗流水或者没水,孔中出现跑水现象;

⑤泥浆的容重及浓度不足;

⑥成孔速度太快,在孔壁中来不及形成泥膜;

⑦用造孔机械在护筒底部造孔时触动了孔周围的土壤;

⑧沉放钢筋时,碰撞了孔壁,破坏了泥膜及孔壁;

⑨造孔机械的机械力过大,致使护筒与土层之间的粘着力减弱;

针对这种问题,应采取的相应处理措施为:

施工现场在埋设灌注桩的护筒时,坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实,必须注意保持护筒安装垂直,在护筒的适当高度开孔,使护筒内保持1.0-1.5m的水头高度。

当发现地基有地下水时,应密切注意是否夹有不透水层。当下层的承压地下水的水头比下层的地下水位高时,必须能保持足够的泥水压力,在施工前的地质情况勘测中,一定要求给出地下水的压力、出水量、水流方向等要素条件。

泥浆的比重以1.02~1.08左右为宜。另外,在成孔时,如果遇到砾石层等土层产生大量漏浆时,应考虑是否改成其他施工方法。

当中断成孔作业时,要着重监视漏水、跑浆的情况。

在反循环钻孔法的成孔施工中,钻孔速度不宜过快,如果孔壁未形成有效泥浆膜,施工中将易出现孔壁坍塌的质量事故。成孔速度应根据地质情况并参照相应规范选取,对于淤泥质等非常软弱的地质,如果成孔速度过快,造孔的桩孔将很不规则,对于砂、砂砾等土层若成孔速度过快,会产生桩的径向摆动,而发生孔壁坍塌现象,在现场调查中发现,孔中水的向下流速超过12m/min,在负压的作用下,孔壁非常容易发生坍塌现象。

为避免此类问题的发生,在施工中,要求施工人员要严格按施工规范进行施工,深入理解设计意图是确保成功施工的关键因素,塌孔的桩孔应及时回填,当地层呈现稳定状态后,应适当的停置3~5天后再度施工为宜。

在钢筋笼的沉放过程中,多采用边沉桩边射水搅拌的施工方式,然后用空气升液法、砂泵等设备抽出搅混的泥浆,同时,要注意避免射水压力过大,破坏钻孔的完整。

三、缩颈

缩颈是钻孔灌注桩最常见的质量问题,主要由于桩周土体在桩体浇注过程中产生的膨胀造成。针对这种情况,应采用优质泥浆,降低失水量。成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,在成孔一段时间内,孔壁形成泥皮,则孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片,在钻进或起钻时起到扫孔作用。另外,可采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。

四、钢筋笼上浮

用全套管法成孔后,在浇筑混凝土时,有时钢筋笼会发生上浮,其原因及相应对策如下:

①套管底部内壁黏附砂浆或土粒,由于管的变形,使内壁产生凹凸不平,在拔出套管时,将钢筋笼带上来。此时,应注意在成孔前,必须首先检查最下部的套管内壁,当堆积大量粘着物时,一定要及时清理。如确认有变形,必须进行修补,待成孔结束时,可用张大锤式抓斗,使其反复升降几次,以敲掉残余在管内壁上的土砂,确保孔底水平。

②当钢筋笼的外径及套管内壁之间的间隙太小,有时套管内壁与箍筋之间夹有粗骨料时,会发生钢筋上浮现象,出现这种问题处理的方法是,使箍筋与套管内壁之间的间隙要大于粗骨料的最大尺寸的2倍。

③钢筋笼自身弯曲,钢筋笼之间的接点不好、弯曲,箍筋变形脱落,套管倾斜等,使得钢筋与套管内壁的接触过于紧密时,也将造成钢筋笼上浮。在处理此类问题时,应注意提高钢筋笼加工、组装的精度,防止钢筋笼在运输工程中的碰撞等因素引起的变形。在沉放笼时要确认钢筋笼的轴向准确度等,不得使钢筋笼自由坠落到桩孔中,不得敲打钢筋笼的顶部,在贯入套管时,必须注意汽锤制度。

④由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇注时间较长,已接近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定的握裹力,如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上,混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上升。当此类现象发生时,应立即停止灌注混凝土,并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消失。

⑤钢筋笼放置初始位置过高,混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升。

钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间,或掺外加剂,防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小,混凝土接近笼时,控制导管埋深在1.5-2.0m。

⑥除此之外,在浇筑混凝土之前,一定要将套管稍稍往上提一点,以确认钢筋笼是否存在上浮现象。

五、桩底沉渣量过多

清孔是灌注桩施工中保证成桩质量的重要环节,通过清孔应尽可能的使桩孔中的沉渣全部清除,使混凝土与岩基结合完好,提高桩基的承载力。施工中发生桩底沉渣的主要原因及处理的措施如下:

①桩底的沉渣过多主要由于施工中违犯操作规定,清孔不干净或未进行二次清孔造成的;施工中应保证灌注桩成孔后,钻头提高孔底10-20cm,保持慢速空转,维持循环清孔时间不少于30分钟,然后将锤式抓斗慢慢放入孔底,抓出孔底的沉渣。

②当使用的泥浆比重过小或泥浆注入量不足时,桩底的沉渣浮起困难,沉渣将堆积在桩底,影响桩与地基的结合。工程中需采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度,不能用清水进行置换。

③钢筋笼吊放过程中,如果钢筋笼的轴向位置未对准孔位,将会发生碰撞孔壁的事故,孔壁的泥土会坍落在桩底;因此,钢筋笼吊放时,务使钢筋笼的中心与桩中心保持一致,避免碰撞孔壁。在钢筋笼的加工工艺上,可选用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,使用方法是用空气升液排渣法或空吸泵反循环法。这种方法是用已有的空吸泵、空压机,在导管上备有承接管,它无需特殊设备,在任何施工方法中均可采用。

④清孔后,待灌时间过长,致使泥浆沉积。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。

六、导管进水

在浇注混凝土过程中,有时会发生由于过量上提导管,使接头部分产生漏水等情况,将造成混凝土离析、流动等质量事故,在桩身上留下致命的质量隐患。因此要严格施工管理,不得发生泥浆水进入导管的质量事故。一旦生发上述事故,可采取如下的处理措施:

浇筑混凝土之前,若发现导管口出现漏水现象时,应立即提起到导管进行检查,对漏水部位进行严格的防水处理后,再重新放入桩孔中,建筑混凝土。

在任何情况下,都应该尽可能的将导管底部深深的埋在混凝土中,当发现导管上提明显过量时,应迅速将导管插到混凝土中,利用小型水泵或小口径的抽水设备,将导管中的水抽到之后,再继续浇筑混凝土。

七、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,形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充。

为避免质量事故的发生,桩孔钻成后,必须认真清孔,一般是采用冲洗液清孔,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有时受地下水活动的影响或导管密封不良,冲洗液浸入混凝土水灰比增大,形成桩身中段出现混凝土不凝体。

在地下水活动较大的地段,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。

③在浇注混凝土时,由于导管提升和起拔过多,露出混凝土面,或因停电、待料等原因造成夹渣,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,一旦开始浇筑工序,一定要连续完成改作业,确保在混凝土初凝时间内连续浇注,在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。并随时控制混凝土面的标高和导管的埋深,提升导管要准确可靠,严格遵守操作规程。

④施工中还会发生浇注混凝土时,没有从导管内灌入,而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土,产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬,个别孔段出现疏松、空洞的现象。

因此,施工要求中要严格确定混凝土的配合比,使混凝土有良好的和易性和流动性,坍落度损失亦满足灌注要求。灌注混凝土应从导管内灌入,要求灌注过程连续、快速,准备灌注的混凝土要足量,避免埋下质量事故的隐患。

八、钻孔内的有害气体

由于地质构造或其他特殊原因,在灌注桩的成孔过程中,发现桩孔中产生沼气、天然气、硫化氢等有害气体,全套管施工中,当需要在孔口附近进行焊接钢筋骨架时,焊接的电火花会点燃桩孔内可燃性气体而发生爆炸的质量事故。

为避免上述事故的发生,在进行焊接作业前,首先利用有害气体探测器或火绳等检查桩孔中是否存在有害气体,一般情况下,桩孔中的可燃气体,应用注水法排除孔中的有害气体;当气体量较少时,也可以利用火绳等将有害气体燃烧掉。

九、结语

本文根据作者多年来从事钻孔灌注桩设计和施工经验,分析了影响钻孔灌注桩施工质量的几种因素,包括孔壁坍塌、缩颈、钢筋笼上浮、桩底沉渣、导管进水、断桩、钻孔内有害气体,并提出了相应的防范和处理措施,可以为类似工程提供借鉴。

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来源:水利工程网

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