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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t真 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;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,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;尘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、6 Mpa 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,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宜保持在2m6m, 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26m,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和
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