钻孔灌注桩施工质量影响因素分析及防治措施

关键词： 钻孔 灌注桩 桩基础 施工

由于钻孔灌注桩对各种地质条件的适应性广、施工过程简单、易操作, 在桩基础里是运用较多的一种工艺。钻孔灌注桩的施工大部分是在地下进行的, 属于隐蔽工程, 其施工过程中无法直观观察, 成桩后也不能进行开挖验收。因此, 任何一个环节出现问题, 都将直接影响整个工程的质量和进度, 造成巨大经济损失。因此, 必须在施工过程中对容易引发施工质量问题的各种因素进行防治, 确保按时、保质、保量地完成桩基施工任务。防治的措施主要分钻进成孔及浇注成桩两方面进行。

1 钻进成孔过程中常出现的影响因素及防治措施

(1) 护筒冒水:护筒外壁冒水, 严重的会引起地基下沉, 护筒倾斜和移位, 造成钻孔偏斜, 甚至无法施工。原因分析: (1) 埋设护筒, 周围的土埋设不够密实; (2) 护筒内水位差太大; (3) 钻头起落时碰撞所致;防治措施:在埋设护筒时, 应选用较佳含水量的粘土分层夯实;在护筒的适当高度开孔, 使护筒内保持1.0~1.5m的水头高度;钻头起落时, 应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时, 应立即停止钻孔, 用粘土在四周填实加固, 若护筒严重下沉或移位时, 则应重新安装护筒。

(2) 孔壁坍陷: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。原因分析: (1) 土质松散或泥浆质量不好, 护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高; (2) 钻进速度过快、空钻时间过长; (3) 成孔后待灌时间过长; (4) 灌注时间过长也会引起孔壁坍陷;防治措施:在松散易坍的土层中, 适当埋深护筒, 用粘土密实填封护筒四周, 使用优质的泥浆, 提高泥浆的比重和粘度, 保持护筒内泥浆水位高于地下水位;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, 钢筋笼对接时要加快焊接, 缩短时间;成孔后, 待灌时间一般不应大于3小时, 并控制混凝土的灌注时间, 在保证施工质量的情况下, 尽量缩短灌注时间。

(3) 缩颈:即孔径小于设计孔径。原因分析: (1) 塑性土膨胀; (2) 软塑地层 (通常在沿海一带地层中最常出现) ;防治措施: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;在软土地层中, 钻进时应在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片, 起到扫孔作用。如出现缩颈, 采用上下反复扫孔的办法, 以扩大孔径。

(4) 钻孔偏斜:成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。原因分析: (1) 钻机安装就位稳定性差; (2) 钻杆弯曲所致; (3) 地面软弱或软硬不均匀; (4) 土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形;防治措施:先将场地夯实平整, 轨道枕木宜均匀着地;安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线, 钻杆位置偏差不大于20cm;在不均匀地层中钻孔时, 采用自重大、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, 钻速要打慢档, 另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。钻孔偏斜时, 可提起钻头, 上下反复扫钻几次, 以便削去硬土, 如纠正无效, 应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上, 重新钻进。

(5) 桩底沉渣过多。原因分析: (1) 清孔不干净或未进行二次清孔; (2) 泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起; (3) 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; (4) 清孔后, 待灌时间过长, 致使泥浆沉积;防治措施:成孔后, 钻头提高孔底10cm~20cm, 保持慢速空转, 维持循环清孔时间不少于30分钟;采用性能较好的泥浆, 控制泥浆的比重和化学黏度, 不要用清水进行置换;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, 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30mm~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, 开灌时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。

2 水下混凝土灌注过程中出现的施工质量问题及防治措施

(1) 卡管:即水下灌注混凝土过程中, 管内混凝土无法继续流动的现象。原因分析: (1) 初灌时, 隔水栓堵管; (2) 混凝土和易性、流动性差造成离析; (3) 混凝土中粗骨料粒径过大; (4) 各种机械故障引起混凝土浇注不连续, 混凝土在导管内停留时间过长而卡管; (5) 导管进水造成混凝土离析;防治措施: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及流动性, 配合比应通过实验室确定, 坍落度一般控制在1 8 c m~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。为改善混凝土的和易性和缓凝, 水下混凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性, 以避免导管进水。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 (最好能有备用机械) , 避免机械事故的发生。

(2) 钢筋笼上浮:即钢筋笼的位置高于设计位置的现象。原因分析: (1) 钢筋笼放置初始位置过高; (2) 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, 当混凝土灌至钢筋笼下, 若此时提升导管, 导管底端距离钢筋笼距离短, 由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大, 推动了钢筋笼的上浮;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;防治措施: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1.5m~2.0m。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 m~3 m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宜保持在2m~4m, 不宜大于5m和小于1m, 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。

(3) 断桩:即混凝土桩不连续, 中间被疏松体或泥土填充形成断桩。原因分析: (1) 由于开灌时导管底端距孔底过高, 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; (2) 受地下水活动的影响或导管密封不良, 冲洗液浸入混凝土使水灰比增大, 形成桩身中段出现混凝土不凝体; (3) 由于在浇注混凝土时, 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;防治措施:开灌时导管底端距孔底不超过0.5m;导管提升和起拔过程中应有专人测量混凝土浆面情况, 严禁导管提升或起拔过多, 露出混凝土面;在灌注过程中应尽可能地保证浇注的连续性, 缩短浇注时间。

摘要：由于钻孔灌注桩对各种地质条件的适应性广、施工过程简单、易操作, 在桩基础里是运用较多的一种工艺。因此, 必须在施工过程中对容易引发施工质量问题的各种因素进行防治, 确保按时、保质、保量地完成桩基施工任务。

关键词：钻孔灌注桩,施工质量,防治措施