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1、冲孔灌注桩施工中常见问题原因分析及冲孔灌注桩施工中常见问题原因分析及预防处理措施预防处理措施摘要:摘要:冲孔灌注桩是一种成熟的施工工艺,在工程中被广泛地使用。因地质条件的复杂多变,使得桩基施工过程具有很多不确定性,再加上隐蔽施工的属性及现场施工条件的约束等,往往在施工过程中会出现一些意外情况,如桩身砼强度不够、缩颈、断桩等问题,这些问题的出现会影响成桩质量,如果处理不好,甚至会给建筑留下质量和结构安全隐患。基于此,笔者结合自身的经历,在本文中就施工中一些常见的问题,分析了问题出现的原因,并提出了相应的预防(处理)措施。关键词:关键词:冲孔灌注桩;施工技术;预防措施;引言引言当今时代,尽管建筑技
2、术发展很快,但冲孔灌注桩施工技术因为具有施工简单、工艺成熟、承载力大、稳定性好、沉降量小等优点而被广泛采用,可以说,冲孔灌注桩技术是基础工程施工中最具代表性的施工方法之一。加强对该技术施工流程的研究,就一些常见质量问题与广大同行进行广泛的探讨,有利于进一步完善和发展该技术,有利于推动基础工程施工的健康发展。冲孔灌注桩施工中经常出现的(质量)问题,主要集中在两个时段,一是冲孔阶段,二是灌注阶段,下面分别予以叙述。一、冲孔过程中出现的问题一、冲孔过程中出现的问题1、钻孔偏斜原因分析:(1)桩机停机面不平整、地面软弱或软硬不均匀;(2)桩机架不垂直,或在冲孔过程中桩机出现倾斜;(3)冲进过程中遇到呈
3、斜状分布岩层或软硬土层交界面;(4)冲进过程中遇到大的孤石或其它硬物等;(5)桩锤偏心过大或掉齿。处理措施:(1)出现桩孔偏斜时,应先将桩机移开,检查桩孔壁情况。如果桩孔壁比较稳定,应先将场地夯实平整,将轨道木均匀着地,加固施工范围内的地基或加大桩机的支撑面积,重新安装桩机恢复施工;(2)如桩孔偏斜较小,可提起桩锤,上下反复冲扫几次,以便削去硬土;(3)因斜岩、半边岩引起的桩孔偏斜,应先分析清楚岩层的走向,然后用一些硬度大于基岩的石块(尺寸在 2030cm 之间)做回填料,填石应高于斜岩最高点 3050cm。填石后,重新冲孔修正,如此反复填石修正,直到孔内基岩基本平整、桩孔垂直度满足设计要求、
4、冲孔施工趋于正常为止。2、缩颈原因分析:(1)地层中遇到淤泥质土或膨胀的软土、泥岩等塑性土时,容易产生缩孔现象;(2)成孔后,没有及时灌注混凝土,泥浆自身的压力不能平衡土质收缩或地下水流带来的压力;(3)桩体周边的土体被扰动而向桩身方向运动,土体对桩身产生压力。预防措施:(1)采用优质泥浆,降低失水量;(2)加大泥浆比重,增加泥浆的护壁能力;(3)在桩锤上加焊一定厚度的合金钢,上下反复扫孔,扩大孔径;特别是空孔待灌时间超过 1 一小时以上的,在灌注前要要桩锤扫孔;(4)如果地下水流的位置不是很深,可以将护筒下到地下水流以下的适当位置,以达到隔离地下水流的目的。3、卡钻原因分析:(1)钻孔经过岩
5、层分界面时相邻岩层强度差别较大,操作中未及时根据地质情况调整钻头的行程等,锤头倾倒顶住钻孔壁;(2)由于“探头石”引起的卡钻;(3)由于机械故障等原因导致钻头在泥浆中滞留时间过长造成的钻头无法提升。此外钻机缺油或漏光也会导致卡钻。处理措施:(1)由于钻头穿过岩层突变处导致的卡钻,可以采用爆破法。利用爆破地震效应的原理,使钻头颠簸或摇晃,从而达到取出钻头的目的;(2)适当往下放钻头,然后强力快速上提,使“探头石”受瞬时冲击缩回,从而顺利提起钻头;(3)钻头在泥浆中滞留时间过长造成的钻头无法提升,可采用插入高压水管置换泥浆的方法进行处理。4、掉钻原因分析:(1)机械故障、钢丝绳断裂(2)孔壁坍塌。
6、预防措施:(1)冲孔钻进过程中防止打空锤;(2)经常检查锤头、钢绳和提升系统,发现破损松动应及时更换、紧固;(3)钻头脱落后不可停泵,以防沉渣太厚而不易打捞。5、桩底沉渣过多原因分析:(1)泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起;(2)没有及时观察土层的状况,造成局部泥浆同土层不相适应,并没有及时调整泥浆成分;(3)用检孔器检查孔径或钢筋笼吊放过程中碰撞孔壁使泥土塌落桩底;(4)清孔后,待灌时间过长,导致泥浆沉积;(5)未进行二次清孔或清孔不干净。预防措施:(1)使用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和黏度,不要用清水进行置换;(2)开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离宜为 3050cm,
7、应有足够的混凝土储备量,使导管一次埋入混凝土面以下 1m 以上,以利用混凝土的巨大冲击力泛起孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。(3)下放完钢筋笼后检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,则应进行二次清孔,直至孔口返浆比重及沉渣厚度符合规范要求;(4)钢筋笼吊放时使其中心与桩中心保持一致,避免碰撞孔壁;(5)可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度,减少空孔待灌时间。二、灌注过程中出现的问题1、灌注桩桩体上段强度不足原因分析:(1)实际施工中,由于孔底沉渣过厚,导致在浇灌第一斗混凝土进行封底施工时,孔底沉积的淤泥质沉渣混入混凝土中。待混凝土灌注结束时,这部分混入了沉渣的桩身混凝土就被顶升到桩孔的上面
8、,这样就容易出现桩上段强度较低的现象;(2)浇灌混凝土时,若导管插入混凝土之内过深,灌注速度又较快,则容易在孔体深部沉积较多的骨料,加上运输过程中所造成的混凝土的离析,也容易造成桩体强度较低的质量问题。预防措施:(1)依据桩径,准确计算出第一斗混凝土的体积 ,保证第一斗混凝土灌下后,能将沉渣泛起,并使第一斗混凝土埋住导管 1m 以上;(2)成桩质量与桩身的浇注高度有关,一般控制成桩高度高出设计桩顶标高0.51.0m。待凿去高出部分的混凝土后,剩余部分不应有浮浆和夹泥,混凝土标号应符合设计要求,否则要返工重浇;(3)导管插入混凝土内的长度应适宜,一般为 26m,长桩可相应有所增加。2、卡管原因分
9、析(1)初灌时,隔水栓堵管;(2)砼和易性、流动性差造成离析;(3)砼粗骨料粒径过大;(4)各种机械故障引起砼浇筑不连续,在导管中停留时间过长;(5)导管进水造成砼离析;(6)埋管过深,砼不能靠自身重力作用冲出导管及灌注砼冲击力不足。预防措施(1)隔水栓直径应与导管内径相匹配,同时具有良好的隔水性能;(2)在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土塌落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性,塌落度宜为 1822mm;(3)粗骨料最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼最小净距的 1/4,且40mm。(4)施工中应时刻监控机械设备,确保运转正常,避免在灌注过程在发生机械事故;(5)确保导管连接部位的
10、密封性,使用前应试拼装、试压,以免导管进水;(6)在砼浇筑过程中,砼应缓缓倒入漏斗的导管,避免在导管内形成高压气塞;3、钢筋笼上浮原因分析(1)钢筋笼上浮最主要的原因是在灌注最初的两车混凝土时,灌注速度过快。灌注初期,混凝土向上的冲击力,会带动钢筋笼产生向上移动的趋势,而这时候钢筋笼在混凝土中的埋深较浅,因而对钢筋笼的握裹力也小,当灌注速度过快时,混凝土与钢筋笼之间的握裹力无法平衡混凝土向上的冲击力,混凝土就会带动钢筋笼往上浮;(2)导管埋深较大时,其上层砼因浇筑时间较长,砼与钢筋笼有一定的握裹力,如导管底端未及时提到钢筋笼底部以上,砼从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。
11、预防措施(1)对于最开始浇筑的两车混凝土,在保持连续灌注的情况下,灌注速度应适当放慢;(2)钢筋笼埋深达到 10m 以上时,宜加快砼灌注速度,尽量减少中间停顿,缩短灌注时间,防止先浇筑的混凝土进入钢筋笼后流动性变小而带动钢筋笼往上浮;(3)灌注混凝土过程中,应随时掌握混凝土浇筑的标高及导管埋深,当混凝土埋过钢筋笼底端 23m 时,应随时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土中的埋置深度一般宜保持在 2-6m,最大不超过 8m。4、断桩原因分析:(1)由于导管底端距孔底过远,砼被泥浆稀释,使水灰比增大,桩体与基岩之间出现砼不凝体;(2)在浇注砼时,导管提升和起拔过多,导管底端露出砼面,或因停电、
12、待料等原因造成夹渣,出现桩身中岩渣沉积,将混凝土桩上下分开的现象;(3)浇注砼时采用从孔口直接倒入的办法灌注,砼离析造成凝固后不密实坚硬,个别孔段出现疏松、空洞。预防措施:(1)成孔后须认真清孔,清孔后要及时灌注砼,避免孔底沉渣过多;(2)砼浇注过程中应随时控制砼面的标高和导管的埋深,提升导管要准确可靠,切勿起拔过多。混凝土应有良好的和易性和流动性,塌落度应满足灌注要求;(3)砼应从导管内灌入,要求灌注过程连续、快速,灌注过程中应避免停电、停水。确保导管的密封性。5、桩身夹泥原因分析:(1)灌注过程中塌孔。成孔阶段的泥浆护壁效果差,或灌注过程中扰动孔壁都可能会导致灌注过程中塌孔,坍塌的土块卡在
13、钢筋笼与孔壁之间,形成桩身夹泥;(2)初灌混凝土初凝。灌注过程中,由于首灌混凝土夹杂孔底的泥沙,且总是浮在混凝土表面,如果因为某些原因灌注时间过长,导致这部分混凝土已经初凝,成为壳体。这个壳体会阻碍新鲜混凝土的上升,造成灌注困难。如果将导管上下提插,新鲜混凝土就可能漫过壳体形成新的灌注面。这样,这部分夹杂泥沙的初灌混凝土就会留在桩身内,形成桩身夹泥的缺陷,严重的会形成断桩。预防措施:(1)钻进过程中选用优良泥浆,加大泥浆比重,保证泥浆的护壁效果;(2)加快灌注速度,减少中间停顿,尽量在首灌混凝土初凝之间完成灌注施工;(3)如遇工艺原因,单桩灌注时间较长的,应考虑在混凝土中掺加缓凝剂,保证在首灌混凝土初凝之前完成灌注施工。三、结语冲孔灌注桩施工属于地下隐蔽施工,不可预见的情况很多。不同的地质情况、不同的施工季节,出现的问题会有所不同;不同的班组,不同的公司,处理问题的方法也会有所区别。随着时代的进步以及同行之间不断交流探讨,一些更科学、更合理的质量问题处理方法也会涌现出来,冲孔灌注桩的施工技术会更加先进。参考文献:公路桥涵施工技术规范李正虎冲孔灌注桩在施工中常见问题及处理措施 路桥建设