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1、副高级职称论文题 目：浅析冲孔灌注桩在施工中常见问题及处理措施姓 名：李正虎 工作单位：云南第二公路桥梁工程公司2014年 4月 8日浅析冲孔灌注桩在施工中常见问题及处理措施 摘要：冲孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型，是指在工程现场通过机械冲孔，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。近年来，由于国家实施“西部大开发”战略，云南省高速公路进入了大规模建设时期，云南山区高速公路具有地形起伏变化大，水文地质条件复杂，气候因素多变，人均耕地稀缺等特点，故大桥、特大桥在公路建设中所占比例较大，冲孔灌注桩等桩基工程较多。桥梁冲孔灌注桩属于隐蔽工程，冲孔、灌注混凝土都是在水下
2、进行，影响钻孔灌注桩施工质量的因素很多,本文结合云南省普立（滇黔界）至宣威高速公路第十合同段桥梁桩基工程施工实践，针对冲孔灌注桩及水下灌注混凝土施工常见的问题进行浅析，并提出相应预防措施及处理方法。关键词：冲孔灌注桩常见质量问题；预防措施；处理方法 一、冲孔过程出现的质量问题及处理措施 (一)护筒冒水（浆）：护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉，护筒倾斜和移位，造成孔位偏斜，甚至无法施工。造成原因：1、埋设护筒的周围不密实；2、护筒埋置深度不足；3、冲锤起落时碰撞钢护筒。防治措施：1、埋设护筒时，坑底与护筒四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实；2、护筒的埋置深度应根据设计要求或桩位处的水文地质情况
3、确定，一般情况埋置深度宜为24m，特殊情况应加深以保证冲孔和灌注混凝土的顺利进行。有冲刷影响的河床，应沉入局部冲刷线以下不小于1、01、5m；3、冲头起落时，应防止碰撞护筒。处理方法： 1、发现护筒冒水时，应立即停止冲孔，用粘土在护筒四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新定位后安装护筒。 （二）掉冲、落物：造成原因：1、因为钢绳 、钢绳与冲锤之间的连接承受不了自重，使接头脱落、断裂所至；2、钢丝绳过度陈旧，断丝太多，未及时更换；3、操作不慎，落入扳手、撬棍等物。防治措施：1、加强接头连接质量检查，加强钢绳质量检查，每使用一次就全面仔细检查一次，避免有钢绳断丝或质量不过关的冲锤用于施工中
4、；2、冲进施工过程应采用中低扬程、中低速冲进，严禁大扬程、高速冲进。 处理方法：1、如果不慎发生掉冲事故，可采用偏心钩打捞，速度快，成功率高；打捞要及时，不可耽搁，以免孔壁不牢，出现塌孔，故现场需备用好偏心钩，以防万一；2、零星铁件可用电磁铁吸取。（三）塌孔：造成原因：1、孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好；2、钢护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位较低；3、冲进速度过快、空冲时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷；4、提冲锤、下钢筋笼时碰撞孔壁；5、护筒周围堆放重物或机械振动。防治措施：1、在松散易坍的土层中，适当埋深护筒；2、用粘土密实填封护筒四周，使用优质的
5、泥浆， 提高泥浆的比重和粘度；3、保持护筒内泥浆水位高于地下水位；4、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，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。处理方法：1、当遇到坍塌量较小时，可在泥浆中加适量水泥，增大泥浆比重及其护壁效果；2、当遇坍塌量较大时， 可采用粘土或碎石回填后重新冲孔。 （四）缩颈：缩颈即实际孔径小于设计孔径。造成原因：1、软土层受地下水影响和周边车辆振动；2、塑性土膨胀，造成缩孔；3、冲锤磨损过甚，焊补不及时。防治措施：1、在软塑土地层采用失水率小的优质泥浆护壁，降低失水量；2、成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，快速通过，
6、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；3、及时焊补冲锤，或在其外侧焊接一定数量的合金刀片，在冲进或起冲时起到扫孔作用。处理方法：1、如出现缩颈，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。 （五）成孔偏斜：成孔壁桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。造成原因：1、施工现场不平整，不坚实，地面软弱或软硬不均匀，冲桩机安装不平整或冲进过程发生不均匀沉降，导致桩孔偏斜；2、冲进过程中遇软硬土层交界面或倾斜岩面时，冲挤岩层时岩层受力不均，造成偏孔；3、锤偏心过大或掉齿；4、施工检测控制不到位。防治措施：1、先将场地夯实平整，轨道及枕木宜均匀着地，支架的承载力应满足要求，在发生不均匀沉降时，必须
7、随时调整；2、冲孔机就位时，应底座水平，并使钢绳、冲锤和桩中心在同一垂直线上；3、不使用偏心过大的锤；定时检查冲锤，发现锤齿磨损严重时及时更换。处理方法：1、冲孔偏斜较小时，可提起冲锤，上下反复扫冲几次，以便削去硬土；2、若偏移较严重时，可向桩孔内回填块石和粘土块至偏孔处0、5m以上，然后用低锤密冲，反复矫正，可收到较理想的效果（六）孔底沉渣量过多：对摩擦桩来说，由于其受力机理是通过桩表面和周围土壤之间的摩擦力或依附力，逐渐把荷载从桩顶传递到周围的土体中，如果在设计中端部反力不大，端部的沉渣量对桩承载力亦影响不大；而对于端承桩来说，如果沉渣量过大，势必造成桩受荷时发生大量沉降，同样使桩的承载力
8、失效，因此冲孔灌注桩的沉渣量检查是施工控制中的一项关键工作。造成原因：1、检查不够认真，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：1、加强对沉淀层的检查力度，提高质量意识；2、成孔后，采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不应直接采用清水进行泥浆置换；3、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。可采用直螺纹套筒连接工艺加快对接钢筋笼连接速度，减少空孔时间，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
9、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；4、开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜 为30cm50cm，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，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到消除孔底沉渣的目的。 二、水下混凝土灌注施工问题及处理措施 (一)堵管：水中灌注混凝土过程中，混凝土在导管中下不去的现象。造成原因： 1、初灌时，隔水栓堵管；2、混凝土和易性、流动性、工作性较差造成离析，混凝土中粗骨料粒径过大； 3、各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管中停留时间过长而堵管，造成混凝土离析等。防治措施：1、使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有
10、良好的隔水性能；或采用隔水盖板或插板盖住导管顶部，封底时拉起盖板或抽出插板即可；2、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，配合比应实验室确定，坍落度宜为18cm-22cm； 3、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、6Mpa-1、0Mpa，以避免导管进水；4、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；5、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。 （二）钢筋笼上浮：造成原因：1、由于混凝土灌注过程导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初凝
11、，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定握裹力，如果此时导管底部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移。防治措施：1、钢筋笼上端焊固在护筒上，可承受部分顶托力，具有防止其上升的作用；2、在孔底设置直径不小于主筋的12道加强环形筋，并以适当数的牵引筋牢固地焊接于钢筋笼的底部，实践证明对于克服钢筋笼上升是行之有效的；3、加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，在混凝土初凝前完成水下混凝土灌注；4、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2m-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
12、宜保持在2m-6m，建议控制在4、5m左右，严禁把导管提出混凝土面。处理方法：1、当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇注，并准确计算导管埋深和已浇混凝土标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。 （三）断桩：泥浆或砂砾与水泥混凝土混合把灌注的上下两段混凝土隔开，使混凝土变质或截面积受损，是较严重的质量事故。造成原因：1、封底时，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；2、泥浆过稠，增加了浇注混凝土的阻力，如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块，导致在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象，有时甚至灌满导管还是不行，最
13、后只好提取导管上下振击，由于导管内储存大量混凝土，一旦流出其势甚猛，在混凝土流出导管后，即冲破泥浆最薄弱处急速返上，并将泥浆夹裹于桩内，造成夹泥层； 3、灌注混凝土过程中，因导管漏水或导管提漏而二次下沉也是造成夹泥层和断桩的原因。导管提漏有两种原因：（1）当导管堵塞时，一般采用上下振击法，使混凝土强行流出，但如此时导管埋深很少，极易提漏；（2）因泥浆过稠，如果估算或测混凝土面难，在测量导管埋深时，对混凝土浇注高度判断错误，而在卸管时多提，使导管提离混凝土面，也就产生提漏，引起断桩；4、灌注时间过长，而上部混凝土已接近初凝，形成硬壳，而且随时间增长，泥浆中残渣将不断沉淀，从而加厚了积聚在混凝土表
14、面的沉淀物，造成混凝土灌注极为困难，造成堵管与导管拔不上来，引发断桩事故；5、导管埋得太深，拔出时底部已接近初凝，导管拔上后混凝土不能及时冲填，造成泥浆填入。防治措施：1、成孔后，必须认真清孔，防止孔壁坍塌。清孔时间应根据孔内沉渣情况而定，清孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定；2、灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首盘混凝土灌注量；3、尽可能提高混凝土浇注速度：开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土，产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力；快速连续浇注，使混凝土和泥浆一直保持流动状态，可防导管堵塞；4、混凝土浇注过程中，应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，并严格
15、遵守操作规程；5、严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求； 6、导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。 （四）埋管：导管无法拔出称为埋管。 造成原因：1、导管埋入混凝土过深，导管内外混凝土已初凝与混凝土间摩阻力过大；2、提管过猛将导管拉断。防治措施：1、严格控制导管埋深，一般在2-6m，建议控制在 4、5m；2、首批混凝土掺入缓凝剂，加速灌注速度；3、导管接头螺栓事先应检查是否稳妥，提升导管时不可过猛。（五）桩顶混凝土不密实或强度达不到设计要求（短桩）：造成原因：1、超灌高度不够、混凝土浮浆太多、孔内混凝土面测定不准；2、灌注混凝土时发生孔壁塌方，未被发觉，测深 锤或测深仪探头达不到混凝土面。预防措施：1、严格控制桩顶超灌高度，超灌高度宜控制在0.51m范围内；2、测深锤亦重不亦轻，建议使用两个测深锤（一重一轻，轻锤灌注过程前期使用，重锤后期使用）；3、灌注将近结束时加清水稀释泥浆并掏出部分沉淀浮渣；4、在灌注过程中，注意是否有发生塌孔的征兆，如有塌孔，应采取措施处理后再续灌。三、结束语：冲孔灌注桩有很多优点，但是由于施工环节多，工艺复杂，成桩质量有可能受到多种因素的干扰，严重时会导致桩身承载力明显下降，甚至造成断桩等重大质量事故。为了确保成桩质量和桩基工程的安全，必须对钻孔灌注桩的施工全过程进行严格的质量控制
