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1、钻孔灌注桩卡管原因分析与处治摘要钻孔灌注桩作为一种常见的基础形式，以施工简便、进度快、环境适应性强、成本适中等特点被广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。但是在水下砼灌注过程中卡管现象时有发生，本文就钻孔灌注桩卡管的原因及处治作了简要分析。 关键词钻孔灌注桩 卡管 原因分析及处治 一、前言 在各种基础形式中，钻孔灌注桩因其施工简便、承载力高、可以穿越软弱土层、便于水下施工、进度快、环境适应性强、成本适中及沉降量小等优点，被广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。在我国公路桥梁建设中所占的比例超过了80%。但是在水下砼灌注过程中卡管现象时有发生，作为隐蔽工程，发生卡管事件对钻孔灌注桩的质量影响非常大，
2、主要表现为一是断桩，二是废桩。无论产生哪种后果，对于施工方而言，都会带来很大的经济损失。由于影响灌注桩卡管的因素很多，因此对其施工过程每一环节都必须严格要求，对各种影响因素都必须有详细的考虑，如泥浆浓度、砼坍落度、灌注工艺、导管接头漏气等等。若稍有不慎或措施不严，都可能会在灌注中产生卡管事故，从而导致断桩及废桩，给施工单位造成重大损失，并影响施工工期。所以，必须高度重视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，以利于工程的顺利进展。二、钻孔灌注桩卡管的原因分析 卡管是常见的施工事故。对于诱发卡管的因素，必须在施工初期就彻底清除其隐患，同时又必须准备相应的对策，预防事故的发生或
3、一旦发生事故及时采取补救措施。让我们先来看看钻孔灌注桩的施工工艺流程：放样-钻孔-孔深度及标高检测-平面位置检测-安放钢筋笼-安放导管-清孔-泥浆指标检测-灌桩、拆管。再看看其灌注原理：砼通过漏斗及导管灌入孔内，利用砼自由落体产生的动能，将管内及孔内泥浆挤出孔外，并达到“自冲击密实”。当管内所灌注的砼冲击压力大于管外砼及泥浆自重压力时，砼将注入孔内并将泥浆排出孔外，反之则所灌注的砼不能注入孔内并排出泥浆。灌注过程中，必须保持导管处于砼内，不得拨出砼表面，并保持埋置深度始终不小于2m。根据日常施工经验，可能会导致砼卡管的因素有泥浆过浓、砼坍落度不符合要求、导管漏气、导管埋置深度过深等等。卡管产生
4、的原因有以下几个方面。 1、泥浆浓度过大。泥浆的作用主要是对孔形成护壁层，保持孔内压力，防止坍孔。适当浓度的泥浆除形成护壁层及防止坍孔外，还可防止安装钢筋笼及灌桩过程中形成过厚沉垫，当沉垫厚度足够厚，其产生的自重及泥浆压力大于砼灌注时产生的冲击压力时，砼将无法排出管外，推动泥浆上浮。为使砼灌入孔内，操作人员必须反复提拨、振抖导管，多次操作后，很可能会导致导管底部砼板结密实，从而形成卡管。泥浆浓度过大的主要原因是采用了不合格粘土配制泥浆、未严格检测泥浆指标、所冲孔地质为砂层等，冲孔过程中，未严格按规范进行清孔，均会导致泥浆浓度过大。2、坍孔。在灌注过程中，如发生坍孔事故如井壁坍塌严重或出现流砂、
5、软塑状质等造成类泥沙性坍孔，后果非常严重。如果坍方较大，形成较厚沉淀层，使得导管内压力小于管外压力，则会出现卡管现象。坍孔主要在砂层地质、泥浆浓度过低的条件下发生。除此而外，土质松散, 护壁泥浆密度和浓度不足;护筒埋深位置不合适, 埋设在砂或粗砂层中; 钻进速度过快, 在孔壁上来不及形成泥膜; 孔内水头高度不够或出现承压水, 降低了静水压力; 冲击锥、掏渣筒或安放钢筋笼时撞击孔壁等也会导致坍孔。3、砼坍落度不符合要求。这分两种情况，一种是坍落度过大，一种是坍落度过小。当坍落度过大时，也就是砂率过大时，在灌注过程中，巨大的冲击力使砂浆与碎石分离，其结果是碎石在自冲击力作用下全部密实地沉在导管底部
6、，如果此时的灌注深度足够深，板结的砼没有及时冲出管外，将会形成卡管。当砼坍落度过小时，也就是砂率过小时，在灌注过程中，砼在自冲击力作用下砂浆与碎石迅速离析，砼流动性大大降低，甚至失去流动性，如果失去流动性的砼占有导管的长度足够，将会导致卡管。由于人工配料(有的机械配料不及时校核) 施工现场砼拌制方式、操作人员操作技术差，随意性大，责任心差，造成混凝土配合比在执行过程中的误差大，使坍落度波动大，拌出混合料时稀时干。坍落度过大时会产生离析现象，使粗骨料相互挤压阻塞导管；坍落度过小或灌注时间过长，使混凝土的初凝时间缩短，加大混凝土下落阻力而阻塞导管，都会导致卡管事故，造成卡管。其次，坍落度不符合要求
7、的另一个主要原因是水灰比的采用不合理、砂率过小或过大，或未按照水下砼标准进行配制。4、导管漏水。在浇灌砼过程中，如果导管漏水，后果非常严重。其原因是a、砼在高速灌入管内时，由于其压力远远大于管外压力，砼内砂浆会从漏气部位挤出管外，漏气部位砼立即失去流动性而密实板结，这种密实板结足以使管内砼全部卡住。b、在等料的时间段内，泥浆将从漏气部位迅速流入导管内甚至填满导管，迅速改变砼的流动性，使砼在短时间内板结，从而卡管。笔者在多次卡管事件的处理过程中，发现凡是漏气的管节部位，均出现砼密实板结的现象，长约130250cm，其余段落砼依旧保持较好的流动性。导致导管漏气的主要原因主要有以下几点：a、导管接头
8、处的法兰盘变形。由于长时间的使用，法兰盘在多次提升振抖过程中，所受冲击力不均，导致导管弯曲，法兰片变形，不能密切接合； b、胶垫破损。法兰盘在接合过程中，由于胶垫老化等原因，逐渐呈破碎状态，导致其与法兰片接头处留有空隙而漏气；c、螺丝不够紧固。在导管安放时，由于操作技能等原因，螺丝未扭紧，在导管提升振抖过程中，由于导管受底部砼的阻力，导管会在管节头处产生瞬时的缝隙而漏水；d、赶工期，仓皇施工。由于工期紧，疲劳施工，现场操作人员责任心不够，在安装导管时，对节头处的法兰盘、胶垫未清理干净，砂、细石等夹杂于垫片与法兰片之间，形成空隙而漏水。5、导管埋深过大。在灌注过程中，导管的埋置深度是一个重要的施
9、工指标。导管埋深过大，以及灌注时间过长，导致已灌混凝土流动性降低，从而增大混凝土与导管壁的摩擦力。其次，导管埋深过大，使得管内砼所遇阻力大于管外砼自重及由于流动性降低而产生的阻力最终所灌砼无法冲出导管外，形成卡管。导致埋深过深的原因有以下几点：a、未认真测量实际孔深。由于测量时，所用线锤读数出现不连续，读出错误数据而少拆导管致使埋深大于实际埋深，特别是钻孔灌注桩后期，超压力不大或探测仪器不精确时，易将泥浆中混合的坍土层误为混凝土表面； b、灌注过程中，未及时测量孔深，靠估计、猜测孔深进行拆管而导致实际埋深大于实际埋深；因此，必须严格按照规程用规定的测身锤测量孔内混凝土表面高度，并认真核对，保证
10、提升导管不出现失误。 6、停电及机械事故、浇筑时间过长停电会及机械事故及浇筑时间过长均会造成导管无法提升，最终管内外砼滞留时间超过初凝时间，失去流动性，形成卡管。三、卡管的防治措施由于卡管事件在灌注砼过程中经常发生，故必须采取相应的措施，积极主动地进行预防和解决，尽最大可能减少卡管事故，避免经济损失。目前采用的措施主要从以下两方面入手：(一)、灌桩前主动预防措施1、 加强操作人员的思想素质教育，树立责任心，使命感，培养其认真负责的工作态度，签定用工合同，建立相应的惩奖条例，提高员工的积极主动性；2、 加强操作人员技能培训。施工前应对操作人员作相应的技术交底，掌握注意事项，熟悉操作流程；3、 认
11、真检查机械，维修和保养相应设备及构件。对易损部件应备有更换品，确保发生机械故障时能在有效时间内修理完毕；4、 认真检查导管连接安装情况，确保联结部位不漏气、导管管皮厚度能满足要求。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。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0.6 1.0 MPa, 以避免导管进水。5、 认真检测泥浆指标，桩底沉渣厚度，保证各指标符合规范要求；6、 保持与供电单位的密切联系。在灌桩之前，应了解供电情况，确保灌桩期间的正常供电；另外，应备有相应功率的发电设备，预防不可预见的停电事故；7、 认真熟悉图纸，了解设计图纸
12、中钻孔位置处地质情况，对可能发生的情况作充分的估计，并采取相应的预防措施。如在松散砂土或流砂中钻进时, 应控制进尺, 选用较大密度、黏度、胶体率的优质泥浆, 保持护筒内泥浆水位高于地下水位; 将护筒的底部贯入黏土中0.5 m 以上; 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, 尽可能缩短沉放时间。如孔口发生坍塌, 应先探明坍塌位置, 将砂和黏土混合物回填到坍孔位置以上12 m, 如坍孔严重, 应全部回填, 等回填物沉积密实后再进行钻孔，以避免灌桩过程中，发生突然坍孔事件；为防止桩底沉渣量过多，成孔后, 钻头提高孔底10 20 cm,保持慢
13、速空转, 维持循环清孔时间不少于30 min。采用性能较好的泥浆, 控制泥浆的比重和黏度, 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。可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度, 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30 40 mm, 应有足够的混凝土储备量, 使导管一次埋入混凝土面以下1.0 m 以上, 以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。(二)、灌桩过程中的预防措
14、施1、灌桩过程中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, 配合比应通过实验室确定, 坍落度宜为18 22 cm, 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40 mm。为改善混凝土的和易性和缓凝, 水下混凝土宜掺外加剂。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, 避免机械事故的发生。2、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,并严格遵守操作规程。3、灌注混凝土应从导管内灌入, 要求灌注过程连续、快
15、速, 准备灌注的混凝土要足量, 在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。4、避免在导管内产生气包：首盘混凝土把水压出导管以后，应当连续不断地灌注混凝土，但往往首盘混凝土把导管埋置了以后，用储料斗灌注混凝土的施工方式不能做到特别连续，这时便会在导管内产生气包而出现气隔现象；另外在卸导管时，混凝土在导管内的表面与泥浆面高差太大，储料斗给料时也会产生气隔。若出现此种情况，导管内的混凝土就会不流动，产生堵塞导管现象。在施工中，如果导管内的混凝土流通后要连续不断地给料保证施工的连续性，在卸导管时混凝土面尽量与上接料斗的法兰盘相平或者高差不要太大，若有高差，在接储料斗时，导管内的混凝土应填满至法兰盘后，再接储
16、料斗。三、导管堵塞的几种处理方法 若刚开始灌注混凝土时，压水后发现导管有渗漏水现象，不要存在迁就施工的想法，应马上提出导管进行处理，并且要求重新清孔后再重新进行混凝土浇筑，以免因小失大。 若导管底端处在混凝土中深的部位时，导管堵塞，可以用提升导管减轻水压的办法或上下抖动导管也可以用附着式振动器对导管进行振动，一般可以使管内的混凝土灌注下去。 若灌注水下混凝土不太深时（例如34m），发现导管堵塞，无法灌注混凝土，应尽快提升导管，清理出已灌注的混凝土，重新下新管后再进行混凝土浇筑，不得已时需要将钢筋笼提出采取复钻清除原灌注的混凝土。不能强行灌注，以免出现断柱现象或是桩底的混凝土强度不够，影响整个桩的施工质量。 若灌注的混凝土面距离水面不太大的情况下（小于5m），出现导
