钻孔灌注桩的施工检测及常见事故处理.doc

钻孔灌注桩的施工检测及常见事故处理摘要：建筑施工领域，经常遇到桩基施工技术，特别是公路工程中的大中桥梁等，桩基技术以其具有无可比拟的优势，得取了广泛的运用和推广。本文通过对钻孔灌注桩的施工、检测及常见事故处理，系统地对十多年里，作者已取得的成功经验作了的总结。愿各界朋友提出宝贵意见，仅供参考。关键词 桥梁工程；钻孔灌注桩；施工；检测；事故处理 前言随着国家经济建设的发展，新建公路不断增加，钻孔灌注桩以其适应性强、施工方便、质量可靠、成本低廉等成为桥梁基础工程的首选。但同时因其泥浆护壁成孔、水下混凝土灌注等工艺的独特性，致使桩身质量离散性较大，缺陷事故时有发生。必须加强灌注桩施工现场质量控制，严格把握桩身质量检测制度，发现质量事故时及时采取有效方法补救。近几年本人先后在沪蓉国道主干线#段#湖特大桥桩基工程、#绕城高速公路（北段）桥梁桩基工程中作技术工作，对此深有体会，现加以概括总结。钻孔灌注桩的施工钻孔钻孔灌注桩施工前，先要进行场地清理、放线、整平，在水洼地区还要先填筑便道、筑岛，然后开挖孔位并埋设护筒。钻机就位时，要用经纬仪或吊锤进行垂直度的控制，钻机操作平台用水平尺进行水平度检测。钢护筒上先作好桩中引出线的标记。在钻机开钻前，孔中标有桩位的土墩柱宜保留，以便随时能检查钻头对中情况。砂性土层中的钻进钻孔灌注桩在钻进成孔，吊放钢筋笼，直到灌注水下混凝土的全过程中，桩孔是否坍塌、缩颈、变形，很大程度依赖于孔内水和泥浆对孔壁的侧压力。因此钻孔灌注桩在施工过程中要时刻观察孔内水位的变化，及时补充水量，同时要时刻调整泥浆的密度，特别在砂性土层中的钻进，更要事先准备好充足的优质泥浆。#绕城高速公路（北段）桥梁等构筑物的基础为1.2的摩擦灌注桩，地表至地下4米为粘土层，地下4米40米全部为粗细砂层、砂砾层。因此在开钻前，现场先从外地购买充足的黄粘土，并且准备了膨润粉（水泥、石灰、聚炳烯酰胺），在泥浆池里搅拌好足够的泥浆，泥浆密度按1.21.5之间配置。钻孔时，先启动泥浆泵，钻机空转，待泥浆进入钻孔一定数量后再开始钻进。在上层粉质粘土中钻进时，用中等转速，大泵量泥浆（1.21.3）；下层砂土层中钻进时，用低档、轻压、慢速、大泵量稠泥浆（1.31.4），慢速稠泥浆能使钻头在下钻过程中，有充足的时间形成较厚的泥皮，护住孔壁的细砂层，不易坍塌。在砂砾层中钻进时，严格将泥浆密度控制在1.41.5之间，如果稠度不够应及时投放粘土或加膨润粉。施工结果表明，此种钻进方法在砂砾土层中效果良好,整个钻孔过程中没有出现塌孔现象。粘土层中的钻进沪蓉国道湖北#段龙#湖特大桥桩基全部为1.25摩擦灌注桩，桩长40m。地质情况为杂填土，淤泥层，粘土层，桩尖层分布有强风化黑质岩、灰麻岩等，其中粘土层中夹有孤石、漂石等。正常钻进时，根据泥浆携裹上来的钻渣，分析钻头进尺情况和地质情况，不断调整泥浆密度、钻进速度、压力大小等。杂填土用中等压力，快转速、大泵量的泥浆，钻头进尺速度要快。软塑淤泥层，采用单腰笼式钻头，快转速、大泵量、低密度泥浆反复扫孔。硬塑粘土层，用中等压力，快转速、大泵量、低密度泥浆。因该层土中夹有孤石、漂石等，钻进时要时刻注意钻杆摆动情况，一旦遇有孤石、漂石钻杆向一边摆动历害，要立刻放慢转速，观察钻杆进尺 和钻渣情况，确认是孤石、漂石时，要停止钻进，更换钻头，采用焊有合金钢的钻头，大压力刮扫，同时加大泥浆密度。黑质岩、灰麻岩等强风化岩层因进尺要求不深，用双腰笼式钻头，中等压力，中慢转速，优质高密度大泵量泥浆，慢慢刮削。清孔清孔分两次进行。第一次在放钢筋笼之前要先把孔底沉渣和孔内悬浮钻渣，利用高浓度、大泵量泥浆反复冲洗，携裹出来。但此时不要轻易降低泥浆密度。第二次在钢筋笼和混凝土导管装好后，从导管内冲水，并逐渐降低孔内泥浆的密度。二次清孔时应注意在不同土层中清孔时间的长短。砂性土层中清孔时间不宜过长，并且泥浆密度降低后离混凝土灌注时间不能太久，在半小时内比较合适，最长一般不能超过二小时，否则孔壁容易坍塌。粘性土层中清孔时间一般控制在46小时。清孔时要随时测定泥浆的密度、粘度、含砂率等，直到满足设计和规范要求时（一般密度为1.05，粘土为17，含砂率2%）才能灌注水下混凝土。如果泥浆密度过大，混凝土灌注比较困难，并且钢筋笼容易上浮；含砂量过大很容易造成灌注过程中桩身混凝土夹杂、裹砂现象。水下混凝土的灌注泥浆护壁成孔灌注桩的混凝土施工是关键，成桩检测结果的好坏直接与混凝土灌注相关连，其中一个最重要的因素就是要求混凝土灌注连续，时间快。水下混凝土的配制水泥一般采用32.5#普通硅酸盐水泥，中砂，细度模数2.5，碎石12.2和2.24各占50，有卵石的地方采用卵石效果更加，减水剂的掺入量要能保证初灌混凝土的初凝时间大于单根桩基混凝土的灌注完毕时间，坍落度要求控制在1820之间。水下混凝土的配制在保证强度的前提条件下，要求其和易性（工作度）好、初凝时间充裕。首批混凝土的灌注水下混凝土灌注桩要求初灌量能满足导管埋设深度（2.0m）和填充导管底部间隙的需要，钻孔桩所需首批混凝土初灌量按下式计算：V=*d2h1/4+*D2h2/4式中：V为首批混凝土灌注量(m3) h 1为残留导管中的混凝土高度（m） h2为灌注首批混凝土时所需井孔内混凝土面至孔底的高度（m） D为井孔直径（m） d为导管内径（m）#绕城高速公路（北段）桩基工程因采用混凝土运输车运输灌注，每车混凝土量为6m3,连续灌注，能满足初灌量（3m3）的要求，因此没有必要准备初灌料斗。沪蓉国道主干线#湖特大桥桩基工程，因我们在施工现场设有移动式混凝土搅拌站，距离桩基施工点不是很远（300m以内），混凝土采用架有钢料斗的农用车进行运输。钢料斗容量为0.4m3，桩基施工点备有3.5m3的初灌料斗（设计初灌量3.2m3）和0.6m3的小料斗。初灌料斗装满后再和吊车吊钩上悬挂的钢料斗配合一起灌注，效果比较好，泛浆迅速，导管埋深符合设计和规范要求。等导管埋深有6m左右时，拆下一节导管并换上0.6m3的小料斗。混凝土的施工控制水下混凝土施工要求快、灌注连续。钢筋笼下放完后在混凝土灌注前，要在钢筋笼的顶端进行牢固地焊接并加载重物，以防止在混凝土灌注过程中，钢筋笼突然上浮。单桩整个灌注迟续时间一般在45小时之内比较好，第一盘混凝土灌注时多采用冲球封水法。随着灌注高度的不断上升，要及时提升导管，提升时要保证导管底端埋入管外混凝土以下不小于46m，但也不宜大于8m，严禁将导管底端提出混凝土面，以免造成断桩或局部夹杂。混凝土灌注时应随时上下抽动导管，以便能保证桩身混凝土的密实度。#绕城高速公路（北段）桩基工程采用混凝土运输车运输灌注，大部分桩基灌注时速度比较快（35小时），成桩效果比较好。#特大桥桩基工程因场地限制只能采用小型农用车连续不间断运输，距离较短，灌注连续，单桩灌注迟续时间一般在89小时。但因为刚开始灌注时，设计悬空的钢筋笼（桩基长40m，钢筋笼长25m），上口焊接不牢，加载重量不够，当混凝土开始进入钢筋笼时，导管拆除较多，埋深较浅，混凝土下冲力很大，致使钢筋笼上浮历害。后来采取用枕木加压、用钢管和钢筋与钻机加焊，当混凝土面开始接近钢筋笼时，保证导管埋深在4m以上，并放慢混凝土灌注速度，同时不断抽动导管，钢筋笼上浮现象不很显著。成桩检测结果良好。钻孔灌注桩的质量检测大应变大应变一般用于检测单桩的承载力。检测时桩身混凝土必须达到28d的强度。常用1吨的重物从1米高处自由落下，冲击桩头，在桩顶周围1米处紧贴桩身设有传感仪，用来记录桩基在受冲击的瞬间所产生的应变。因此检测前，桩头的清理非常重要。大应变检测费用很高，公路桥梁工程用得较少。小应变小应变常常用于检测桩身的完整性和桩底的沉渣厚度。检测时桩身混凝土必须达到28d的强度。桩头要清理平整，露出混凝土石子部分，并且打出两至三个小平面，放应变片时水泥石子面要干燥。小应变检测时常用小锤敲击桩头，在桩顶施加一脉冲力，应力波沿桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩、混凝土严重离析、夹杂等部位）或桩身截面变化部位（如缩径、扩径），将产生反射波，经接收放大、滤波和数据处理，可识别来自桩身不同部位的反射信息，据此判断桩身的完整性，确定缺陷类型和大概位置 。小应变检测面广、准确性较高、操作方便、价格低廉，在公路桥梁桩基工程检测中用得比较多。超声波超声波检测一般只用来检测桩身的完整性，判断缺陷类型和缺陷位置时比较准确。超声波检测只要桩身混凝土达到7d强度即可。检测时，先在钢筋笼内侧已埋设好的钢管（等边三角形布置）里注满清水，然后两人从三个不同的位置组合同时下放超声波探头，一人在旁记录数据。超声波探头要用标有刻度标记的金属线连接，在对桩身断面作放射性检测时，能够记录相应的准确位置和断面情况。抽芯法当对桩基28d混凝土强度和用其它方法检测的桩身完整性有怀疑时，常采用抽芯法来验证其准确性。抽芯法评定桩身混凝土强度时，要求抽取桩身上、中、下三段芯样作圆柱体抗压试验，抽芯直径常为70mm110mm两种。当用抽芯法验证桩身完整性时，要抽到缺陷的位置以下1m左右，整个抽芯过程均要作好记录，并且对现场的芯样要编号保存，以备案查用。钻孔灌注桩质量事故的处理桩身夹杂、离析、桩底沉渣过厚等的处理当检测结果判定成桩桩身夹杂、离析、桩底沉渣过厚时，用高压旋喷注浆法进行处理，效果比较好。高压旋喷注浆法改善桩身强度的原理当钻头钻到桩身薄弱部位时，高标号的水泥浆通过高压喷嘴对桩身薄弱部位进行充填、渗透和挤密作用使桩身混凝土薄弱部位形成浆液与碎石的固结体，恢复和提高桩身混凝土的强度。对桩底过厚的沉渣用高压水泥浆进行置换、挤密和固结来消除桩底沉渣对端承力的影响，并且能改善持力层的物理性能，同时高压下的水泥浆能沿着桩周向上流动，对桩周泥皮置换和砂砾间空隙的填筑，在桩周形成密实的整体，提高桩侧的摩擦力。高压旋喷注浆法的施工经过检测确认桩身存在缺陷并且知道缺陷的具体位置时，用60mm钻头在桩顶从上往下钻孔。对于桩径小于1m的桩一般只需钻一个孔，大于1m的桩需钻孔两至三个。成孔后，然后埋设注浆管，注浆管直径为2cm；开始先用清水对缺陷部位或桩底进行洗孔，要求将其中的泥砂冲洗干净，以保证水泥浆渗透胶结良好；当孔中冒水变清时洗孔完毕。注浆采用高标号水泥浆，水灰比1：1或更小。高压注浆时，水泥浆把孔中水逐步排出，同时作好注浆量和注浆压力的控制，当压入足够的浆液量，注浆压力达到5MPa时，可终止注浆。为保证孔内水泥浆的胶结强度，可在孔内加入光米石。桩位偏差的处理桩基施工中，若桩中心位置偏离原设计过大但仍可补救时（单桩大于5cm，群桩大于10cm），要作桩位偏离补救处理。桩位偏离补救常加设承台或加大承台，承台设计要通过设计院或监理部门认可。废桩的处理当钻孔灌注桩施工过程中，发生短桩、断桩、大量夹杂、离析和缩径等降低桩基承载力被判定为废桩时，常需作废桩处理。废桩处理常在两侧加设扁担桩。扁担桩设计要经过原设计院相关部门，以便考虑原废桩的利用程度和相关部位的联接情况。废桩处理的全过程要作好施工记录，处理完后要重新作检测判定，合格后方可进行下步施工。结束语水下混凝土钻孔灌注桩的施工，工艺紧凑，施工前准备工作要充分细致。施工时要详细记录，并要提高责任心，能及时处理意外发生的情况。施工后要不断总结、分析原始资料，以便更好的为下根桩基作准备。只有这样才能逐步提高桩基施工的效益。