浅谈钻孔灌注桩施工中常见问题的成因及防治措施

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  【摘 要】 本文笔者根据自己多年的工作实践,主要阐述了钻孔灌注桩施工过程中出现的常见问题及其成因,并提出了针对问题的相关防治措施,仅供大家参考。
  【关键词】 钻孔灌注桩;常见问题;防治措施
  1.钻孔灌注桩施工中常见的问题及其成因
  1.1钻孔偏斜
  成孔后桩孔出现较大垂直的偏差或弯曲,主要原因是:钻机底座没有安置水平或产生不均匀沉陷,钻机安装就位稳定性差,作业时钻机安装不稳,地面软弱或软硬不均匀,土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其他硬物。在有倾斜度的软硬地层交界处,岩面倾斜处钻进或在粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进,钻头受力不均。
  1.2孔壁坍陷
  在钻进过程中,如果出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。主要原因是:土质松散,泥浆护壁不好,护筒周围未用黏土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、回填土不密实、成孔后准备灌注时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷,相邻施工的桩间距太近。
  1.3护筒外壁渗水
  渗水严重时会引起地基下沉,护筒倾斜和移位,造成钻孔偏斜,甚至无法施工。主要原因是:埋设护筒的周围填土不密实,护筒水位差太大或钻头起落时碰撞。
  1.4桩底沉渣量过多
  在清孔后灌注前孔底沉积量大于规范要求时就会出现沉渣过多。主要原因是:清孔不干净或未进行二次清孔;泥浆性能指标不符合要求,钢筋笼吊放过程中,未对准孔位而碰撞孔壁,使泥土坍落桩底孔壁掉块入孔底;清孔后,准备灌注时间过长,致使泥浆沉积;泥浆经循环使用后含杂质太多,造成泥浆胶体率下降,从而造成泥浆中的悬浮物下沉到孔底。
  1.5堵管
  是指在水中或地下灌注混凝土过程中,无法继续进行的现象。主要原因是:由于混凝土的坍落度过小,流动性差,夹有大碎石,拌和不均匀,冬季施工中有砂冻块,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,使混凝土中的水泥浆被沖击,粗骨料集中而造成导管堵塞;长时间停滞灌注,表层混凝土已经初凝,失去流动性,导致堵管。
  1.6钢筋笼下放不到位
  是指钢筋笼的位置高于设计位置的现象。主要原因是:钢筋笼变形或者钢筋笼连接时不顺直;由于钢筋笼放置初始位置过高,混凝土流动性过小且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇筑时间较长,已接近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定的握力,如果此时导管底端没有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。
  1.7断桩
  是混凝土凝固后不连续,中间被钻渣等疏松体及泥土填充形成间断桩。主要原因是:由于导管底端距孔底过远,混凝土被泥浆稀释,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;受地下水活动的影响或导管密封不良,泥浆浸入混凝土水灰比增大,形成桩身中段出现混凝土不凝体;在浇注混凝土时,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;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。
  2.针对各种问题的防治措施
  2.1孔斜控制
  首先在安装钻机时要使转盘底座水平,起重滑轮轮轴、固定钻杆的卡孔和护筒中心应在一条竖直线上,并经常检查校正。其次,将场地夯实平整,轨道枕木宜均匀着地;在不均匀地层中钻孔时,采用钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时,钻速要打慢挡。另外,在有倾斜的软硬地层中钻进时,应吊着钻杆控制进尺,低速钻进。
  2.2坍孔控制
  在松散易坍的土层中,适当埋深护筒,用黏土密实填封护筒四周,使用优质的泥浆,提高泥浆的比重和黏度,保持护筒内泥浆水位高于地下水位。钻孔过程中,除了复核钻杆是否弯曲外,还需根据不同土层情况对比地质资料,随时调整钻进速度。搬运和吊装钢筋笼时,应防止变形,安放要对准孔位,避免碰撞孔壁,钢筋笼接长时要加快焊接时间,尽可能缩短沉放时间。成孔后,准备灌注时间不应超过3h,混凝土灌注时,在保证施工质量的情况下,尽量缩短灌注时间。调整好施工顺序,适当加大相邻桩位施工时间的间隔。
  2.3护筒渗水控制
  护筒可以采用钢护筒,也可以采用现场预制的钢筋混凝土护筒,护筒应坚实,不漏水,护筒内径应比桩径稍大20-30cm。在埋筒时,坑地与四周应选用最佳含水量的黏土分层夯实。在护筒的适当高度开孔,使护筒内保持1.0-1.5m的高度。钻头起落时,防止碰撞护筒。发现护筒渗水时,立即停止钻孔,用黏土在四周填实加固,若护筒严重下沉或移位时,则重新安装护筒。
  2.4沉渣控制
  前期管理人员进入现场后立即进行造浆材料的调研,选用优质黏土、火碱,选定造浆材料后要进行多种掺量的泥浆配比试验,配制出适合本工程的优质泥浆,保持较高的泥浆比重和黏度,不用或少用清水进行置换;在以后的施工中,应尽量避免意外的停电、停水事件带来的影响,并提前加以预防;成孔后,钻头提至距孔底部1020cm,保持慢速空转,维持泥浆循环清孔时间不少于30min;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;采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度,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,以利用混凝土的巨大冲击力清除孔底沉渣。
  2.5堵管控制
  使用的隔水栓直径应与导管内径相配,同时具有良好的隔水性能,保证顺利排出;在混凝土灌注时,应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制,水下混凝土必须具备良好的和易性和缓凝,宜掺外加剂,配合比应通过试验确定,坍落度宜为18-22cm,粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4,且应小于40mm,每车混凝土都进行质量检查,不合格混凝土严禁入孔,同时在小料斗上安置过滤筛,防止大块骨料或异物进入导管;应确保导管连接部位的密封性,导管使用前应试拼装、试压,试水压力为0.6-1.0MPa,以免导管进水;在混凝土浇筑过程中,混凝土应缓缓倒入漏斗的导管,避免在导管内形成高压气塞;在施工过程中,应时刻监控机械设备,确保机械运转正常,避免机械事故的发生,发生堵管时,可在孔口振动导管,若还不能解决,只能拔出导管,经采取有效措施后重新下入,进行二次初灌。
  2.6钢筋笼下放不到位控制
  钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢固,钻机就位时平直稳固,变层时适当放慢进尺,时刻注意钻机竖直仪表,使钻具垂直下放;钢筋笼运输采用专门运笼车,起吊时采用三点起吊,防止钢筋笼在运输和起吊过程中发生永久变形;灌注混凝土过程中,应随时掌握混凝土浇筑的标高及导管埋深,当混凝土埋过钢筋笼底端2.0-3.0m时,应及时将导管提至钢筋笼底端以上,导管在混凝土面的埋置深度宜保持在2.0-4.0m,不宜大于5.0m和小于1.0m,也严禁把导管提出混凝土面。
  2.7断桩控制
  成孔后,必须认真清孔,并在清孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定;灌注混凝土前认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次混凝土灌注量;在地下水活动较大的地段,事先要用套管或水泥进行处理,水
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