钻孔灌注桩常见工程事故及预防办法

llccqq · 发表于 2011-6-6 08:02

　钻孔灌注桩受工程地质条件及水文地质条件的影响较大，加之钻孔桩施工的不可逆性及唯一性，决定了钻孔桩施工质量的一次成功性。由于钻孔灌注桩具有上述特点，钻孔桩的施工质量便备受施工、监理、业主的关注。

一、钻进过程中常见事故

1、孔口坍塌

2、孔内坍塌

3、钻孔桩偏斜

4、钻孔桩偏位超过规范要求

5、钻孔桩缩径

6、孔壁坍塌埋笼

这些事故直接导致钻孔桩无法成孔，无法下放钢筋笼及进行水下混凝土灌注，甚至直接导致孔桩报废重钻，耽误工期。

二、水下混凝土浇注过程中常见的事故

1、掉管

2、导管堵塞
　　3、导管漏水
　　4、导管拔出混凝土面
　　5、混凝土上返不流畅
　　6、导管被混凝土埋住、卡死
　　7、钢筋笼上浮
　　8、混凝土拌制不符合要求

9、短桩
　　这些问题带来的后果是：(1)断桩，(2)桩顶空心，(3)桩身有夹渣、蜂窝，(4)桩身配筋减少
　　以上事故可以通过施工记录分析、无破损检测等方法来确定，由于灌注桩施工的不可逆性，其事故处理就非常困难。

三、事故的预防
　　1、钻进过程中的事故预防

（1）桩位偏移

用全站仪定出桥墩、桥台、中心线位置。采用导线网复测无误后，然后设置牢固护桩，并请监理工程师及早复测签认。

（2）孔口坍塌

护筒采用5mm厚A3钢板制作，护筒内径应大于桩径300mm，护筒顶端应高出地面0.3m，并且高出地下水位1.5-2m以上，护筒的平面位置偏差不大于10mm，护筒与桩轴线的垂直偏差不大于1%。护筒四周采用粘土夯填密实，并设置向外的排水破。以免地表水浸蚀孔壁。

（3）孔内坍塌

采用钻机原位造浆法时,应及时并经常检测泥浆质量，若泥浆质量不能满足要求时,可以加入粘土或膨润土、碱进行改善，钻孔泥浆应始终高出地下水位或地表水位1.0-1.5m，胶泥应用清水彻底拌和成悬浮体，使之能在灌注混凝土时及施工完成保持钻孔的稳定。清孔时要始终保证水头高度不损失，下放钢筋笼时要垂直下放，不碰撞井壁。

（4）钻孔偏斜

① 钻机架设处场地要平整坚实，钻机安装应平稳坚定不沉陷，避免钻机在钻进时摇晃。开孔前调整钻头对中、机架垂直；开始时采取低速慢冲，待钻至护筒底1.0m以下后正常钻进。

②钻孔过程中随时对孔径、孔形、钻机的位移、机架的垂直度、钻头和孔心的吻合情况进行检测。

（5）钻孔缩颈

钻孔桩产生缩颈后先进行综合分析，找出缩颈的真正原因，针对具体情况采用调整泥浆指标，回填碎石或植物纤维护壁、加大钻头直径的办法处理。

（6）孔壁坍塌埋笼

钻孔达到图纸规定深度，且成孔质量符合要求后，应立即进行清孔。清孔时，孔内水位应保持在地下水位或河流水位以上1.5-2m，以防止钻孔的任何塌陷，桩的钢筋骨架，应紧接在混凝土灌注前，整体放入孔内。如果混凝土不能紧接在钢筋骨架放入之后灌注，则钢筋骨架应从孔内移出。

对于坍塌面积较大，无法成孔的钻孔桩采用粘土回填，待粘土自然沉降稳定后，再次开钻钻进。

2、水下浇注混凝土灌注质量事故的预防应从两方面来解决，其一是加强管理，严把质量关，其次是提高施工人员的素质和操作水平，减少人为的差错。常见事故预防的技术措施一般有如下几个方面：
　　(1)混凝土配合比中水灰比控制在0.5～0.6，砂率在40%～50%，粗骨料最大粒径小于40mm，混凝土坍落度控制在18～22cm，要有良好的流动性、和易性，用料上优先采用中粗沙，级配较好的碎石，矿渣硅酸盐水泥，避免使用普通硅酸盐水泥。
　　为提高混凝土的和易性及增加初凝时间，在正常的混凝土配合比中添加减水剂和缓凝剂，并在尽可能短的时间内浇注完毕。在夏季或运输过程中时间较长时，浇注前混凝土坍落度降低采用加水灰比为0.5～0.6的素水泥浆。
　　(2)导管使用前须做密封试验、抗拔试验，密封试验采用3Mpa的水压，抗拔试验经计算采用30KN力，导管使用后及时冲洗，预制隔水阀要准备充足，为了加快灌注速度，混凝土从运输搅拌车中直接投到导管的漏斗中去。

(3)导管底端距孔底高度依据桩径、隔水阀种类、大小而定，最高不超过0.5m，浇注过程中，应匀速向导管料斗内灌注，如突然灌注大量的混凝土导管内空气不能马上排出，可能导致堵管，若管内空气从导管底端排出，可能带动导管拔出混凝土面。
　　(4)浇注过程中，专人负责不断测定混凝土面上升高度，并根据混凝土供应情况来确定拆卸导管的时间、长度，以免发生桩身夹渣、断桩或“埋管”事故。

(5)导管插入混凝土中的深度应根据搅拌混凝土的质量、供应速度、浇注速度、孔内护壁泥浆状态来决定，一般情况下，以2～6m为宜。
　　如果导管插入混凝土中的深度较大，供应混凝土间隔时间较长，且混凝土和易性稍差，极易发生“埋管”事故。如果预料到不能及时供应混凝土(超过1h)，混凝土运输距离远，交通堵塞等因素时，除混凝土中加缓凝剂外，导管插入混凝土中的深度不宜太小，据已往经验，以5～6m为宜，每隔15min左右，将导管上下活动几次，幅度以2.0m左右为宜，以免使混凝土产生初凝假象。浇注混凝土中断超过2h，应判为断桩。
　　(6)产生桩顶空心的因素有：导管插入混凝土中的深度较大，混凝土坍落度小，导管拔出时的位置、桩顶混凝土状态有关。
　　　防止桩顶空心，建议采用如下方法：
　　(1)灌注结束前导管插入混凝土中深度不超过6.0m；
　　(2)灌注结束后，导管拔出混凝土之前，导管上下活动几次，幅度不超过50cm，或者用机械、人工振捣桩顶混凝土，时间不超过20s。
　　(3)尽可能缩短灌注时间，避免使桩顶混凝土产生假凝现象、降低桩顶混凝土的流动性。

（7）导管吊点处应拴接牢固，导管接头处丝扣要拧紧，避免导管在灌注过程中掉落造成断桩。

四、工程事故处理
　　工程事故处理必须按照有关规定、程序，与业主、设计单位、监理公司等有关部门协商，经批准后，才能进行。
　　(1)桩身缺陷处理
　　桩身缺陷必须经过目前国家认可的检测手段确定，最好能够定量地指出桩身缺陷的范围、严重程度。
　　如场地条件允许，可采用补桩处理，每个缺陷桩两侧各补一根。
　　对于桩身有夹渣、蜂窝的缺陷，可以采用注水泥浆处理。桩身蜂窝采用抽芯钻孔注浆处理，素水泥浆用525＃普通硅酸盐水泥，水灰比是0.45∶1，桩顶抽芯钻孔两个，从其中一个钻孔口用水泵压清水，另一孔中返水至清后，用注浆泵注素水泥浆，注浆管从孔底开始注浆，两个孔都返出合格水泥浆为止。最后经无破损检验，满足工程要求为准。

(2)导管拔出混凝土面
　　水下浇注混凝土过程中，如误将导管拔出混凝土面，必须及时处理。孔内混凝土面高度较小时，终止浇注，重新成孔；
　　孔内混凝土面高度较高时，可以用二次导管插入法，其一是导管底端加底盖阀，插入混凝土面1.0m左右，导管料斗内注满混凝土时，将导管提起约0.5m，底盖阀脱掉，即可继续进行水下浇注混凝土施工。由于要克服泥浆对导管的浮力，混凝土面较深时，不宜采用；其次是用滑动球阀“二次求和法”处理，具体操作步骤如下：
　　①准确测定混凝土面位置，将φ250、长7.0m导管吊放在混凝土面上。用双股7＃铁丝系上预制混凝土球阀，放在导管内水面上；
　　②导管上料斗内注入混凝土0.1m3，缓慢将预制混凝土球阀放在导管底端，把铁丝固定在料斗上。
　　③把导管插入混凝土面下1.0m，料斗内注满混凝土。④剪断铁丝，连续浇注混凝土至地表。
此方法使用时，必须由有经验的工程师现场指导，导管长度、吊预制混凝土球阀铁丝长度、铁丝抗拉强度、混凝土面实际位置等数据，必须在事先正确确定。
　　(3)导管卡死、断裂造成的断桩
　　导管插入混凝土中拔不起来或被拔断，如果桩径较大，可以采用二次导管插入法处理，否则只能补桩、接桩。
　　接桩一般用人工孔的办法处理，清除桩顶残渣，接钢筋笼，浇注混凝土至设计标高。

　　①用抽芯钻机取样，确定混凝土面高度，及浮渣层厚度，利用抽芯钻机在桩顶四周处理浮渣层；
　　②用10mm厚的钢板，制作一个内径大于孔径10cm的钢筒，底口镶嵌合金钻刃，上顶封闭，中心焊一个与回转钻机方钻杆插接的套筒。
　　③将钢筒放入孔内，回转钻机支稳、校正，利用钢筒作钻具，使用清水正循环钻进，钢筒嵌入桩顶1.00m，停止。
　　④将清水换做水灰比0.5∶1的素水泥浆注入钢筒内，筒外侧充满水泥浆为止；
　　⑤将钢筒顶盖切掉，2h后，用底吸式潜水泵排出筒内水泥浆，放入钢筋笼，干孔浇注C25混凝土至设计桩顶标高。
　　(4)钢筋笼上浮
　　非通长配筋的桩，当混凝土坍落度偏小、浇注速度较快时，容易将钢筋笼浮起，施工中除注意控制坍落度，浇注速度外，还应注意导管底端避免位于钢筋笼底口上下2.0m之内的位置；法兰连接的导管为防止挂钢筋笼，在法兰处加焊护罩效果好。
　　防止钢筋笼上浮的办法很多，如：笼顶主筋与钢护筒点焊在一起；用重物固定笼子吊环等；采用在主筋上焊“倒刺”的方法，来防止钢筋笼上浮，效果很好。
　　“倒刺”用φ8～φ10钢筋制作，钢筋笼同一截面焊3～4个“倒刺”，每个笼子设两道即可。

(5)短桩处理
　　设计桩顶标高常常低于地表，受泥浆各项指标、地层岩性、混凝土配合比等因素的影响，灌注混凝土时，桩顶超灌高度较难控制，一般桩顶浮渣层厚0.5～1.0m左右，混凝土面的高度若测定不准确时就会造成短桩，短桩的处理采用在承台开挖后将短桩部分的桩头剥出，混凝土凿毛后，连接好桩头钢筋，关立模板浇注混凝土、养护的办法处理。处理后桩头开挖部位或承台底酌情进行回填处理。