李捷张依杰王怡楠莫宇婷
湖北文理学院土木工程与建筑学院湖北襄阳441053
摘要:由于钻孔灌注桩在成孔、成桩施工过程中都具有较大的隐蔽性和复杂性,其施工质量受地质状况、施工工艺以及人为因素等干扰与制约,在施工中常常会出现一些质量问题。本文分析了钻孔灌注桩施工中常见的质量问题,列出防治措施,以期在工程实践中加以借鉴。
关键词:钻孔灌注桩;质量问题;防治措施;新方法
目前较为流行的钻孔灌注桩施工技术有全套管施工法、反循环施工法、旋转式钻孔施工法。这三种施工方法各有其特点,可适用于不同的工程要求和地地质条件。目前我国现有两种技术,一种是在普通钻孔灌注桩的基础发展起来的挤扩支盘桩技术,另一种是钻孔灌注桩后压浆技术。
1钻孔施工过程中出现的质量问题及防治措施
(1)孔壁坍塌
产生原因:土质松散,泥浆护壁不好;钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌间过长和灌注时间过长。
处理措施: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;搬运和吊装钢筋笼时,尽可能缩短沉放时间;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。
(2)护筒冒水
产生原因:埋设护筒的周围土不密实,或护筒水位差太大或钻头起落时碰撞。
处理措施:在埋筒时,坑地与四周应选用最佳含水量的黏土分层夯实;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。
(3)缩颈
产生原因:塑性土膨胀。
处理措施:成孔时,应加大泵量;在成孔一段时间内,孔壁形成泥皮,或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片,在钻进或起钻时起到扫孔。
(4)钻孔偏斜
产生原因:作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致;地面软弱或软硬不均匀;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。
处理措施:先将场地夯实平整;在不均匀地层中钻孔时,采用自重大、钻杆刚度大的钻机,钻速要打慢档;安装导正装;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)桩底沉渣量过多
产生原因:清孔不干净或未进行二次清孔;泥浆比重过小或泥浆注入量不足;钢筋笼吊放过程中,碰撞孔壁使泥土坍落桩底;清孔后,待灌时间过长。
处理措施:成孔后,钻头提高孔底10-20cm,保持慢速空转;采用性能较好的泥浆;钢筋笼吊放时,使钢筋笼的中心与桩中心保持一致。
(6)卡钻
产生原因:钻头穿过岩层突变处导致的卡钻;钻头在泥浆中滞留时间过长造成的钻头无法提升;钻机缺油或漏光也会导致卡钻。
防治措施:适当往下放钻头,然后强力快速上提,从而顺利提起钻头;由于钻头穿过岩层突变处导致的卡钻,可以采用爆破法;可采用插入高压水管置换泥浆的方法进行处理。
(7)有害气体
产生原因:由于地质构造或其他特殊原因,桩孔中产生沼气、天然气、硫化氢等有害气体。
防治措施:首先利用有害气体探测器或火绳等检查桩孔中是否存在有害气体,一般情况下,应用注水法排除孔中的有害气体;当气体含量少时,也可以利用火绳等将有害气体燃烧掉。
2混凝土灌入过程中出现的质量问题及防治措施
(1)卡管
产生原因:初灌时导管离孔底太近,隔水栓堵管;混凝土粗骨料粒径过大;各种机械故障引起混凝土浇筑不连续;混凝土离析;埋管过深,灌注混凝土冲击力不足。
防治措施:出现导管堵塞,可以快速提升再迅速下放,以冲击疏通导管的方法进行处理;可用长杆冲捣管内混凝土,用吊绳抖动导管,或在导管上安装附着式振捣器;应确保导管连接部位的密封性;混凝土应缓缓倒入漏斗的导管;应时刻监控机械设备,避免机械事故的发生。
(2)浇筑混凝土时钢筋笼上升
产生原因:由于上升产生的顶托力之和大于钢筋笼的自重,或混凝土灌至钢筋笼下,流出后冲击力较大,推动了钢筋笼的上升;在断水断电时提升导管;钢筋笼不符合规范要求。
防治措施:要准确定位钢筋笼的初始位置并与孔口固定;做好混凝土灌注前的各项施工准备及各种应急预案;要在灌注桩的上部分增加钢筋件并设固定装置,或者制作钢筋笼时有意让底部向外倾斜10~15mm,把一根箍筋焊接在钢筋笼最下面的主筋的端头上。
(3)断桩
产生原因:导管底端距孔底过远,或受地下水活动的影响或导管密封不良,形成桩身中断出现混凝土不凝体;导管提升和起拔过多,或因停电、待料等原因造成夹渣,将混凝土桩上下分开的现象;浇注混凝土时,采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土,产生混凝土离析。
防治措施:成孔后,必须认真清孔,一般是采用冲孔洗液清孔;混凝土浇注过程中,严格遵守操作规程;在地下水活动较大的地段,事先要用套管或水泥进行处理,止水成功后方可灌注混凝土。
若已出现断桩,断桩截面位置处于设计桩全长的三分之一以下时,可采用冲击钻清除已灌注部分,再实施原位复桩;断桩截面位置处于实际桩全长的三分之二以上且距离孔口深度不大于10m时,先进行钻孔壁加固,而后进行钻孔桩的接桩;当断桩截面位置处于设计桩全长的三分之一与三分之二之间的,应对各种处理方法进行对比,选择经济、可行的处理方法。桩长大于50m的桩出现的断桩情况,应对处理方案详细论证后着手,切勿盲目操作以免带来较大的损失。
(4)混凝土串孔
产生原因:相邻已成孔的两桩在其中一桩浇筑混凝土时,混凝土从该桩的薄弱层(如淤泥)挤向另一桩。
防治措施:邻桩还来不及下钢筋笼可以重新清孔;邻桩已下钢筋笼的情况可以参照“塌孔处理方法”进行处理或用小桩锤将钢筋笼内混凝土清除干净后请潜水员将钢筋的保护层清除的方法处理;在水下施工时,当混凝土已初凝,钢筋笼无法拔出时也可让潜水员水下割除混凝土面以上的钢筋笼后,重新成孔至设计标高。
3灌注成桩后的缺陷及处理措
(1)桩全长小于设计要求
产生原因:混凝土灌注终孔时控制失误,处理桩头后,混凝土顶面高程小于设计要求;钻孔底部沉积的虚渣未清理干净。
处理措施:基坑开挖后进行钻孔桩的接长;因钻孔桩底部沉积未清理干净造成的桩全长小于设计的现象,处理的困难度较大,采取钻孔桩底部压浆或者高压注浆处理。
(2)桩体混凝土不连续
产生原因:发生孔壁局部坍塌的杂物等侵入混凝土,混凝土和易性差等。
处理措施:对于钻孔桩底部混凝土夹渣的情况,采取桩底部压浆或者高压注浆方法处理;桩体的少量夹层或不连续,用小型冲击钻钻一系列小直径的孔进行置换清理泥浆和杂物;对于夹层较严重的,在钻孔桩中心处钻一个直径75cm的孔,探明缺陷范围,而后以钻孔桩中心为圆心,采用冲击钻,钻直径为80-100cm的孔,而后人工入孔清理,清理结束后,灌注高强混凝土。