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摘要:本文通过对钻孔灌注桩施工中经常出现的事故问题,进行分类阐述,简要分析其产生的原因,并提出处理或预防的措施,为今后的学习和工作提供一定的理论基础。针对经常出现的事故问题,按成孔与成桩分别归纳分类。成孔事故主要介绍了井眼偏斜、井孔坍塌、漏浆、井孔局部扩张、缩径、糊钻等;成桩事故主要介绍了导管进水、导管堵塞等。
关键词:钻孔灌注桩、施工、事故、处理
1绪论
近几年来,钻孔灌注桩基础因为其适应性强,安全系数高,抗震性能好而广泛应用于公路、铁路、城市道路及高层建筑中。但钻孔灌注桩是一项作业工序多,技术要求高,循环周期短,风险性较大的基础工程,受人为因素影响较大,因此在施工过程中要严格按施工规范要求,建立健全管理制度,加强施工技术的研究应用,提高实际操作水平,完善施工工艺,严格施工工序,以减少或消除事故隐患。现根据几年来,施工中遇到或了解到的问题,就钻孔灌注桩施工过程中易出现的事故隐患及处理措施作简要概述。
2成孔过程中的事故隐患及处理措施
2.1井眼偏斜
表现为钻井过程中或成孔后,经检测发现井孔偏位或斜度大于设计要求。
2.1.1基本原因
(1)钻机安装不水平或钻进过程中钻井平台不均匀下沉;
(2)护筒埋设不垂直或出现方钻杆、钻具弯曲变形。
2.1.2处理措施
(1)钻机定位准确,安装水平、稳固,并每班次用水准尺校正转盘,使天平、转盘和护筒中心三点成一线;
(2)护筒埋设垂直,转盘中心与护筒中心偏位应小于20mm,不使用变形钻具;
(3)尽可能采用钻头加压钻进,送钻均匀,不溜钻,不蹩跳,防止水笼头纠缠。
2.1.3应急措施
(1)掌握地层结构,及时预报地层界面,钻至易斜段时应优选钻进技术参数,吊打通过;
(2)钻过地下障碍物时,可采用“打横篮”、“冲抓钻”、沉井、挖孔桩等方式清除障碍物;
(3)当井身倾斜度大于1%时,应视地层情况用砂、粘土或碎石混合物回填至井斜处以上1~2m,压实后用平底钻(钢粒)钻头或牙轮滚切钻头控制泵压和排量,轻压、慢转、扭斜至正常。
2.2孔井坍塌
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。
2.2.1基本原因
(1)泥浆比重不够及性能指标不符合要求,使水壁未形成坚实泥皮;孔内泥浆液面高度不够,出现负压,水层渗水;
(2)護筒埋置太浅且不稳下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地层受水浸湿泡软,或钻机装置在护筒上,由于振动使孔口坍塌,护展成较大坍孔。
2.2.2处理措施
(1)在松散易坍地层中,护筒埋深2.0—4.0m,并密实回填土;
(2)选用优质泥浆,慢速钻进,当提起钻头时要减慢转速,并尽可能减短空转时间;
(3)使用优质泥浆提高泥浆比重和粘度,提钻后及时向孔内注满泥浆。
2.2.3应急措施
(1)在钢筋未入孔之前,经检测若发现孔内坍塌,判明坍塌位置,用砂和粘土(或砂砾和黄土)混合物回填到坍塌部位以上1~2m;若塌孔严重时应全部回填,待回填物密实后再用原钻头以优质泥浆扫孔;
(2)因钢筋笼碰刮井壁引起的坍塌,可用直径小于钢筋笼内径的钻头,以优质泥浆扫孔或用导管清孔。
2.3漏浆
表现为井孔内水位突然或持续下降。
2.3.1基本原因
(1)钻井过程中遇到断层、空调;
(2)泥浆稠度低,相对密度小;
(3)在松软砂层中钻进进尺太快。
2.3.2处理措施
(1)增加护筒沉埋深度,将护筒周围用填土筑实;
(2)适当减小水头高度。
2.3.3应急措施
(1)减慢转速,减小或停止钻进;
(2)加入优质泥浆或粘土,慢速转动;
(3)用砂和粘土用填到漏浆部位1m以上,压实稳定,再用原钻头,慢速钻进;
2.4孔内局部扩孔或缩径
表现为局部孔径大于或小于设计孔径。
2.4.1基本原因
(1)由于坍孔或钻锥摆动过大引起的扩张;
(2)泥浆性能欠佳,失水量大,引起软塑性粘土层吸水膨胀后使孔径缩小。
2.4.2处理措施
(1)针对扩孔主要防止井孔坍塌和钻锥摆动过大;
(2)针对缩径:控制泥浆比重和粘度,采用失水率小的优质泥浆上下反复扫孔以扩大孔径。
2.4.3应急措施
(1)用低比重泥浆和足尺钻头划眼;
(2)划眼清孔后尽快浇灌混凝土;
(3)选用稍大的钻头或临时加大钻头,通过缩径位置,再用原转头扫孔成桩。
2.5糊钻、埋钻
表现为旋转阻力大,钻进速度慢,有大块泥渣悬浮。
2.5.1基本原因
(1)钻进速度太快;
(2)泥浆稠度小,相对密度小,泥渣不能浮出井孔;
(3)钻渣进出口堵塞,或排渣设备排渣量小。
2.5.2处理措施
(1)控制钻进速度;
(2)清除进出口堵塞,或计算、调整排渣设备;
(3)提高泥浆质量,调整泥浆稠度及粘度。
2.5.3应急措施
(1)减少钻进速度,或停止钻进,慢速转动;
(2)停止钻进提出钻锥,清除钻渣;
(3)停止钻进、清孔,然后换优质泥浆钻进。
3成桩过程中的事故隐患及处理措施
3.1导管进水
表现为混凝土浇灌过程中导管内有泥浆水进入,后续混凝土灌注后与首批混凝土灌注后泥浆从护筒口溢出的情况相似,甚至有泥浆从导管口喷出。
3.1.1基本原因
(1)首批混凝土储量不足,混凝土下落后不能埋没导管底口,以致泥水从底口进入导管;
(2)导管接头不严,接头间橡皮垫被导管内高压气襄挤开或焊缝破裂,泥水从接头或焊缝中渗入。
3.1.2处理措施
(1)若是第一种原因引起的导管进水,应立即将导管提出,将散落在孔底的混凝土用空气吸泥机或抓斗清出,然后重新下管并准备足够储量的首批混凝土,重新灌注;
(2)若是第二种原因引起的导管进水,应视具体情况,拔换导管重下新管,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物用吸泥和抽压的方法吸出。最后用潜水泵将管内的水抽干,继续灌注混凝土。为防止抽水后导管外的泥沙穿透原灌注混凝土从导管口翻入,导管插入混凝土内应有足够深度,一般大于2.0m。由于潜水泵不可能把导管内的水全部抽干,续灌混凝土配合比应增加水泥量,提高稠度,灌入导管内1m以后的混凝土可恢复正常的配合比。
3.2导管堵塞
表现为混凝土浇灌过程中在导管内滞留,不能自由下落。
3.2.1基本原因
(1)隔水塞及胶垫不规范或导管内有毛刺、台阶;
(2)粗石料粒径过大、坍落度不符合要求、流动性差而造成导管堵塞。
3.2.2处理措施
(1)隔水塞走私与导管内径匹配,隔水塞顶面平正,安装隔水胶垫,其上先灌贮0.2~0.3m3的1:1.5水泥砂浆,后灌贮混凝土,防止骨料阻卡隔水塞;
(2)粗集料粒径一般选用5~40mm连续级配,优先选用5~25mm的碎石,细骨料采用中粗砂,含泥量应小于3%。
3.2.3应急措施
(1)如发现导管内有堵塞现象,应采用长杆冲捣、强力拌动导管或导管上端安装振动器等方法,迫使隔水塞或混凝土下落;
(2)上述方法处理无效,应立即提出导管进行清理,视孔内混凝土情况重新灌注或接桩处理;
(3)当混凝土已初凝,应倒扣或强行提拔导管,再用比钢筋笼直径稍小的钻头钻进至导管底端的埋置深度,重新清孔并下入一节较小直径的钢筋笼增加联结强度,后按正常程序浇灌混凝土。
本文就钻孔灌注桩施工过程中可能出现的有关事故及处理措施作肤浅论述,仅供参考,请多多批评斧正。
关键词:钻孔灌注桩、施工、事故、处理
1绪论
近几年来,钻孔灌注桩基础因为其适应性强,安全系数高,抗震性能好而广泛应用于公路、铁路、城市道路及高层建筑中。但钻孔灌注桩是一项作业工序多,技术要求高,循环周期短,风险性较大的基础工程,受人为因素影响较大,因此在施工过程中要严格按施工规范要求,建立健全管理制度,加强施工技术的研究应用,提高实际操作水平,完善施工工艺,严格施工工序,以减少或消除事故隐患。现根据几年来,施工中遇到或了解到的问题,就钻孔灌注桩施工过程中易出现的事故隐患及处理措施作简要概述。
2成孔过程中的事故隐患及处理措施
2.1井眼偏斜
表现为钻井过程中或成孔后,经检测发现井孔偏位或斜度大于设计要求。
2.1.1基本原因
(1)钻机安装不水平或钻进过程中钻井平台不均匀下沉;
(2)护筒埋设不垂直或出现方钻杆、钻具弯曲变形。
2.1.2处理措施
(1)钻机定位准确,安装水平、稳固,并每班次用水准尺校正转盘,使天平、转盘和护筒中心三点成一线;
(2)护筒埋设垂直,转盘中心与护筒中心偏位应小于20mm,不使用变形钻具;
(3)尽可能采用钻头加压钻进,送钻均匀,不溜钻,不蹩跳,防止水笼头纠缠。
2.1.3应急措施
(1)掌握地层结构,及时预报地层界面,钻至易斜段时应优选钻进技术参数,吊打通过;
(2)钻过地下障碍物时,可采用“打横篮”、“冲抓钻”、沉井、挖孔桩等方式清除障碍物;
(3)当井身倾斜度大于1%时,应视地层情况用砂、粘土或碎石混合物回填至井斜处以上1~2m,压实后用平底钻(钢粒)钻头或牙轮滚切钻头控制泵压和排量,轻压、慢转、扭斜至正常。
2.2孔井坍塌
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。
2.2.1基本原因
(1)泥浆比重不够及性能指标不符合要求,使水壁未形成坚实泥皮;孔内泥浆液面高度不够,出现负压,水层渗水;
(2)護筒埋置太浅且不稳下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地层受水浸湿泡软,或钻机装置在护筒上,由于振动使孔口坍塌,护展成较大坍孔。
2.2.2处理措施
(1)在松散易坍地层中,护筒埋深2.0—4.0m,并密实回填土;
(2)选用优质泥浆,慢速钻进,当提起钻头时要减慢转速,并尽可能减短空转时间;
(3)使用优质泥浆提高泥浆比重和粘度,提钻后及时向孔内注满泥浆。
2.2.3应急措施
(1)在钢筋未入孔之前,经检测若发现孔内坍塌,判明坍塌位置,用砂和粘土(或砂砾和黄土)混合物回填到坍塌部位以上1~2m;若塌孔严重时应全部回填,待回填物密实后再用原钻头以优质泥浆扫孔;
(2)因钢筋笼碰刮井壁引起的坍塌,可用直径小于钢筋笼内径的钻头,以优质泥浆扫孔或用导管清孔。
2.3漏浆
表现为井孔内水位突然或持续下降。
2.3.1基本原因
(1)钻井过程中遇到断层、空调;
(2)泥浆稠度低,相对密度小;
(3)在松软砂层中钻进进尺太快。
2.3.2处理措施
(1)增加护筒沉埋深度,将护筒周围用填土筑实;
(2)适当减小水头高度。
2.3.3应急措施
(1)减慢转速,减小或停止钻进;
(2)加入优质泥浆或粘土,慢速转动;
(3)用砂和粘土用填到漏浆部位1m以上,压实稳定,再用原钻头,慢速钻进;
2.4孔内局部扩孔或缩径
表现为局部孔径大于或小于设计孔径。
2.4.1基本原因
(1)由于坍孔或钻锥摆动过大引起的扩张;
(2)泥浆性能欠佳,失水量大,引起软塑性粘土层吸水膨胀后使孔径缩小。
2.4.2处理措施
(1)针对扩孔主要防止井孔坍塌和钻锥摆动过大;
(2)针对缩径:控制泥浆比重和粘度,采用失水率小的优质泥浆上下反复扫孔以扩大孔径。
2.4.3应急措施
(1)用低比重泥浆和足尺钻头划眼;
(2)划眼清孔后尽快浇灌混凝土;
(3)选用稍大的钻头或临时加大钻头,通过缩径位置,再用原转头扫孔成桩。
2.5糊钻、埋钻
表现为旋转阻力大,钻进速度慢,有大块泥渣悬浮。
2.5.1基本原因
(1)钻进速度太快;
(2)泥浆稠度小,相对密度小,泥渣不能浮出井孔;
(3)钻渣进出口堵塞,或排渣设备排渣量小。
2.5.2处理措施
(1)控制钻进速度;
(2)清除进出口堵塞,或计算、调整排渣设备;
(3)提高泥浆质量,调整泥浆稠度及粘度。
2.5.3应急措施
(1)减少钻进速度,或停止钻进,慢速转动;
(2)停止钻进提出钻锥,清除钻渣;
(3)停止钻进、清孔,然后换优质泥浆钻进。
3成桩过程中的事故隐患及处理措施
3.1导管进水
表现为混凝土浇灌过程中导管内有泥浆水进入,后续混凝土灌注后与首批混凝土灌注后泥浆从护筒口溢出的情况相似,甚至有泥浆从导管口喷出。
3.1.1基本原因
(1)首批混凝土储量不足,混凝土下落后不能埋没导管底口,以致泥水从底口进入导管;
(2)导管接头不严,接头间橡皮垫被导管内高压气襄挤开或焊缝破裂,泥水从接头或焊缝中渗入。
3.1.2处理措施
(1)若是第一种原因引起的导管进水,应立即将导管提出,将散落在孔底的混凝土用空气吸泥机或抓斗清出,然后重新下管并准备足够储量的首批混凝土,重新灌注;
(2)若是第二种原因引起的导管进水,应视具体情况,拔换导管重下新管,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物用吸泥和抽压的方法吸出。最后用潜水泵将管内的水抽干,继续灌注混凝土。为防止抽水后导管外的泥沙穿透原灌注混凝土从导管口翻入,导管插入混凝土内应有足够深度,一般大于2.0m。由于潜水泵不可能把导管内的水全部抽干,续灌混凝土配合比应增加水泥量,提高稠度,灌入导管内1m以后的混凝土可恢复正常的配合比。
3.2导管堵塞
表现为混凝土浇灌过程中在导管内滞留,不能自由下落。
3.2.1基本原因
(1)隔水塞及胶垫不规范或导管内有毛刺、台阶;
(2)粗石料粒径过大、坍落度不符合要求、流动性差而造成导管堵塞。
3.2.2处理措施
(1)隔水塞走私与导管内径匹配,隔水塞顶面平正,安装隔水胶垫,其上先灌贮0.2~0.3m3的1:1.5水泥砂浆,后灌贮混凝土,防止骨料阻卡隔水塞;
(2)粗集料粒径一般选用5~40mm连续级配,优先选用5~25mm的碎石,细骨料采用中粗砂,含泥量应小于3%。
3.2.3应急措施
(1)如发现导管内有堵塞现象,应采用长杆冲捣、强力拌动导管或导管上端安装振动器等方法,迫使隔水塞或混凝土下落;
(2)上述方法处理无效,应立即提出导管进行清理,视孔内混凝土情况重新灌注或接桩处理;
(3)当混凝土已初凝,应倒扣或强行提拔导管,再用比钢筋笼直径稍小的钻头钻进至导管底端的埋置深度,重新清孔并下入一节较小直径的钢筋笼增加联结强度,后按正常程序浇灌混凝土。
本文就钻孔灌注桩施工过程中可能出现的有关事故及处理措施作肤浅论述,仅供参考,请多多批评斧正。