浅析桥梁钻孔灌注桩施工中常见的质量缺陷及预防措施

发表时间:2020/12/3   来源:《基层建设》2020年第23期   作者:朱晓磊
[导读] 摘要:随着我国水利水电基础设施建设的快速发展,钻孔灌注桩做作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点被广泛地应用于水利水电、高速铁路、公路桥梁及其它工程领域。
        内蒙古引绰济辽供水有限责任公司  内蒙古自治区  137400
        摘要:随着我国水利水电基础设施建设的快速发展,钻孔灌注桩做作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点被广泛地应用于水利水电、高速铁路、公路桥梁及其它工程领域。作为重要的交通枢纽之一,桥梁建设必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩的施工质量,尽量避免发生事故及减少事故造成的损失,这样也可以使工程更加顺利的进展。
        关键词:引绰济辽;水利水电;钻孔灌注桩;常见缺陷;防预措施
        前言:灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔,并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩,依照成孔方法不同,灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。根据桥梁施工经验,对钻孔灌注桩在施工过程中产生的常见原因进行了扼要的分析,并提出了一些预防措施。
        1 卡钻及掉钻
        钻进中卡钻及掉钻难免发生,处理不及时常引起坍孔等问题发生。
        1.1 产生原因
        (1)冲击钻孔时,钻头被塌孔落下石块或掉入孔内的大工具卡住。
        (2)钻头尺寸不统一,焊补的钻头过大;钻进太猛或钢丝绳过大,使钻头倾斜卡在孔壁上。
        (3)入孔较深时钢护筒倾斜或下端被钻头撞击严重变形。
        (4)孔内出现孤石、探头石、梅花孔或缩孔未及时处理。
        (5)卡钻时操作不当强拉强提,使钢丝绳或钻杆过度疲劳断裂;钻杆接头不牢或滑丝。
        (6)马达接线错误,使不该反转的钻机反转,致使钻杆松脱。
        1.2 预防措施
        (1)对于能向下活动的上卡,可采取上下提动钻头,并将钢丝绳左右拔移、旋转。
        (2)卡钻后只宜轻提,若提不动可用小冲击钻锥冲或用冲、吸的方法将钻锥周边的钻碴松动后再提出。
        (3)保持护筒垂直防止倾斜,钻头尺寸应统一,钻进应控制好速度不宜过猛过快。
        (4)卡钻时应设置保护绳后才能适应强提,且严防钻头空打。经常检查钻具、钻杆、钢丝绳及连接装置是否牢固。
        (5)掉钻、落物应用打捞叉、钩、绳套等工具迅速打捞。若落物已被泥砂覆盖,应用冲、吸的方法,先清除泥砂后打捞。
        2 护筒冒水、钻孔漏浆
        护筒外壁冒水,护筒刃脚或钻孔壁向孔外漏泥浆的现象称为护筒冒水、钻孔漏浆。一旦漏浆,护筒内承压水头高并得不到保障,会造成护筒倾斜、位移及周围地面下沉。
        3 缩孔
        通常把产生孔径小于设计孔径的现象称为缩孔。缩孔会产生钢筋笼的砼保护层过小及降低桩承载力的质量问题。
        3.1 产生原因
        (1)钻具焊补不及时,严重磨损的钻锥往往钻出比设计桩径径稍小的孔。
        (2)钻进地层中有软塑土,遇土膨胀后使孔径缩小。
        3.2 防治措施
        (1)要经常检查钻具的尺寸,及时补焊或更换钻齿。如出现软塑土时,应采用失水率较小的优质泥浆护壁。
        (2)可以采用钻具上、下反复扫孔的方法来扩大孔径。
        4 坍孔
        在钻孔过程中,如果钻孔内水位突然下降,孔口冒细密的水泡,就表示已坍孔。此时,出渣量显著增加而不见钻头进尺,但钻孔负荷显著增加,泥浆泵压力突然上升,造成憋泵。一旦坍孔,钻孔便无法正常进行,且处理不及时,将埋钻或直接造成废孔。
        5 钻孔偏斜
        现场钻成的桩孔,垂直桩不竖直,斜桩斜度不符合要求的标准或桩位偏离设计桩位等称为钻孔偏斜。钻孔偏斜会使灌注桩施工时钢筋笼难吊入,或造成桩的承载力小于设计要求。
        6 钢筋骨架上浮
        钢筋骨架上浮是指钢筋笼的位置高于设计位置这一现象。


        6.1 产生原因
        (1)当混凝土灌注至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右的距离时,由于浇注的砼自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼上浮;
        (2)由于砼灌注已过钢筋笼但导管埋深较大时,其上层砼因浇注时间较长,已流动性变小,表面形成硬壳(上硬下软),砼与钢筋笼有一定握裹力,如果此时导管底端未及时提到钢筋底部以上,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移。
        6.2 防治措施
        (1)钢筋笼初始位置应定位准确,并且应该与孔口固定牢靠。
        (2)加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间,或者掺外加剂,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。
        (3)灌注混凝土过程中,应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深,当混凝土埋过钢筋笼底端2~3m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一般不宜大于5m和小于1m,应该保持在2~4m之间,严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时,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。
        7 断桩
        断桩是指钻孔灌注桩在灌注混凝土的过程中,泥浆或砂砾进入水泥混凝土,把灌注的混凝土隔开使混凝土变质或截面受损,从而使桩不能满足受力要求。还有一种是混凝土灌注到某一位置混凝土根本无法灌注下去而不得不拔掉导管形成断桩。
        7.1 产生原因
        (1)由于导管下方距离孔的底部过远,混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土未凝固,这样就使得混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土软件充填。
        (2)受到地下水活动或导管密封不良的影响,冲洗液浸入使混凝土水灰比增大,桩身中段出现混凝土不凝体。
        (3)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,使得桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开。
        (4)在灌注时未采用“回顶灌注法”,而是直接从孔口倒入的办法灌注混凝土,这样就产生了离析后造成的凝固后不密实坚硬,个别孔段出现疏松、空洞现象。
        7.2 预防措施
        7.2.1 材料方面
        集料的最大粒径应不大于导管内径的1/6~1/8以及钢筋最小净距的1/4,同时不大于40mm。拌和前,应检查水泥是否结块;如果在冬季施工,拌和前还应将细集料过筛,以免因细集料冻结成块造成堵管。控制混凝土的坍落度在18~22cm范围内,混凝土拌和物应有良好的和易性。在运输和灌注过程中,混凝土不应有离析、泌水现象。
        7.2.2 混凝土灌注
        (1)制作钢筋笼时,为使焊口平顺,最好采用对焊的方法。若采用搭接焊法,要保证接头不在钢筋笼内形成错台,以防钢筋笼卡住导管。
        (2)根据桩径和石料的最大粒径确定导管的直径,尽量采用大直径导管。使用前要对每节导管编号,进行水密承压和接头抗拉试验,以防导管渗漏。导管安装完毕后还应该建立复核和检验制度,尤其要记好每节导管的长度。
        (3)若使用传统的运输车从拌和站运送混凝土,为保证首批混凝土灌注后导管的埋置深度,可在施工现场设置两条运输便道,前两辆运输车同时从两条便道运送混凝土,连续灌注。
        (4)混凝土运至灌注地点时,应检查其均匀性和坍落度等,如不符合要求,应进行第二次拌和,二次拌和后仍不符合要求时,不能使用。
        (5)下导管时,其底口距孔底的距离应不大于40~50cm(导管口不能埋入沉淀的回淤泥渣中)。首批灌注混凝土的数量应能满足导管首次埋置深度(≥1m)和填充导管底部的需要。
        (6)关键设备(如混凝土拌和设备、发电机、运输车辆等)要有备用,材料要准备充足,以保证混凝土能够连续灌注。
        (7)首批混凝土拌和物下落后,应连续灌注混凝土。在随后的灌注过程中,一般控制导管的埋置深度在2~6m范围内为宜,要适时提拔导管,不要使其埋置过深。
        结束语:
        正是因为钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行,因此施工质量较难控制,这就要求我们在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范,核查地质和有关灌注桩方面的资料,对施工过程中可能会发生的一些问题进行全面分析,落实预防措施,做到科学组织,精心施工,严格管理,这些施工中常见问题是可以避免的。
        参考文献:
        [1]文德云主编:《公路施工技术》,北京人民交通出版社2004年版。
        [2]郭明荣主编:《水下灌注桩混凝土桩断桩的预防与处理》山西建筑出版社2009年版。
        [3]李怀志,窦仁芝主编:《陆上钻孔灌注桩施工质量控制初探》安徽建筑2005年版。
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