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天津市市政工程质量检测中心

天津市交通科学研究院——天津市市政工程质量检测中心

 
 
 

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天津市市政工程质量检测中心隶属于天津市交通科学研究院(原天津市市政工程研究院,2015年4月起更名),为独立事业法人单位,是从事市政、公路、桥梁、房建工程材料和实体的质量检测、鉴定验收、法律仲裁、技术咨询的综合性第三方专业检测服务机构。

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冲击钻孔灌注桩的常见问题及处理方法  

2014-07-28 13:35:42|  分类: 岩土工程 |  标签: |举报 |字号 订阅

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引言:随着国家经济飞速发展,人们生活节凑加快,高速铁路的建设在祖国大江南北已是遍地开花。高速铁路突出要求工程结构安全、可靠、耐久,以保证机车安全平稳运营。钻孔灌注桩以其适应性强、施工方便、质量可靠、成本低廉等成为基础工程的首选。钻孔灌注桩作业环境隐蔽,许多问题在施工过程中反应出来,若不及时处理,将不能保证成桩质量。本人通过在桥梁桩基工程中做技术工作的一些体会,做出总结。
1.钻孔过程中的常见问题

1.1地基松软造成桩位偏移
冲击钻机其工作原理为通过卷扬机收、放钢丝绳使梅花形钻头在重力作用下冲击岩层,形成孔洞。依靠筑岛形成的钻机平台地基松软,钻头在钻孔过程中带动钻机下沉,钻头偏移桩中心,最后造成桩位偏移。对于这种情况,首先应积极采取预防措施:筑岛过程中将填土夯实;安装钻机时在钻机前部多垫枋木、钢轨,减轻基础的局部压力。钻孔过程中高频率检查钢丝绳与各护桩之间的距离,若发现偏移,立即将钻机下沉一侧用千斤顶升起,采用枋木、楔子垫实。
1.2倾斜岩、漂石造成偏孔
冲击钻钻进过程中遇到岩层变化,下层岩较上层岩坚硬,变化面不在同一水平面。钻头作用在施工面上,各部位受破坏程度不同,进而使钻头偏向被破坏程度大的一方,造成偏孔。遇到此种情况应及时处理,以避免偏孔或钢丝绳挫断,发生掉钻的现象。若已经发生偏孔,应停止钻进,回填粘土与块石的混合物,在经过反复冲击,消除倾斜岩(或漂石),修正偏孔,保证成孔质量。
1.3掉钻头、卡钻
钻机长时间的冲击会使钢丝绳与钻头连接处磨损,加上钢丝绳一直处于抗拉状态,造成钢丝绳疲劳断裂,发生钻头掉入孔内事故。如果此时孔深已较大,打捞工作将非常困难,致使原订的施工计划延误。该问题发生后应及时用打捞钩进行打捞,必要时可采用潜水员潜入孔内打捞的方法。 卡钻现象主要发生在孔底出现溶洞,钻头击穿溶洞顶岩石,掉进溶洞或坍孔、落石卡住钻头。发生这种情况,可松绳落钻然后再提钻,使钻头旋转一个角度,有可能顺钻头上的凹槽提起钻头,提升过程应注意钢丝绳不要被拉断。若不能提起来,可先探准障碍物位置,用小钻头冲击障碍物,消除障碍后再起吊钻头。
1.4探头石造成钢筋笼不能吊装入孔
由于冲击钻头一般为梅花型,在钻孔过程中遇孔壁有小探头石时,钻头会自动旋转,利用钻头上的凹槽避开探头石,所以在钻孔过程中发现不了异常。钻孔结束后,利用检孔器检孔时就会发现石头的存在,无法进行钢筋笼吊装。该问题可采取将钻头凹槽外缘用钢筋封闭起来,用检孔器找到探头石的具体位置后慢慢放下钻头,削掉探头石的办法处理。
1.5缩径
孔径变小会导致钢筋笼无法正常下致孔底,其发生原有两种:塑性土膨胀而造成缩径;钻头反复冲击岩层造成磨损,直径变小,导致成孔后下部孔径不足。因为塑性土膨胀而造成的缩径可采用加大泥浆比重反复扫孔或加入块石重新冲孔的办法处理;钻头磨损造成缩径主要以预防为主,在施工中应定时对钻头进行检查,及时对变径的钻头进行修补,对桩孔进行复钻。
1.6漏浆及塌孔的处理
漏浆问题是较为棘手的问题,此问题严重影响钻孔施工进度并造成许多不必要的经济损失,其主要原因是孔位下有溶洞造成的。针对此问题应采取的措施是,在钻孔前根据地质报告对所反应的溶洞进行岩溶注浆,从根本上防止漏浆,此方法较为安全有效,但需要较大的投入和专业的注浆队伍。若注浆后还存在漏浆情况,这时应马上停止钻进,及时回填粘土和块石,以应对溶洞部位漏浆所造成的液面损失,避免塌孔,回填后采用高浓度泥浆重新钻孔。 塌孔是漏浆极为严重的体现,其发生原因是孔内溶洞较大,造成在钻头与溶洞相遇时,大体积的漏浆,孔内液位极速下降,致使孔内壁压力损失,孔壁发生坦塌的现象。其发生时是极为迅速的,回填基本上不起作用,遇到此种情况,只能是完全回填,并停置一段时间,重新定位复钻。塌孔是极其危险的事故,作业人员在钻孔过程中应注意观察孔内情况,发现漏浆立即处理,以预防为主,确保施工安全。
2.灌注过程中的常见问题

2.1钢筋笼上浮
钻孔桩混凝土灌注过程中造成钢筋笼上浮原因有: 混凝土级配大,骨料粒径大,砂率过小,和易性与流动性差; 混凝士的灌注速度过快,从而使混凝土从导管口翻出由下向上的压力增大,其向上的托力大于钢筋笼的重力; 导管在混凝土中埋置深度过大,钢筋笼被混凝土拖顶上升; 导管法兰盘挂在钢筋笼上了,在提升导管时,钢筋笼随导管一同上升; 混凝土灌注时间过长,表面混凝土已接近初凝,与钢筋笼粘结在一起,混凝土从导管流出后将其上部混凝土向上顶升,同时也带动钢筋笼上升。 防止钢筋笼上浮的方法: 混凝土配制时在保证强度的前提下,粗骨料粒径宜为30cm左右,砂率应控制在40%~45%之间,保证混过凝土有良好的和易性、流动性; 混凝土的下料速度不宜太慢,也不宜太快,注意观察钢筋笼,有浮笼迹象,应放慢下料速度; 控制导管在混凝土中的埋置深度,宜保持在2~6m; 首选采用丝扣连接的导管,若采用法兰连接的导管,其连接螺栓可能与钢筋笼卡在一起,导致提导管时,把钢筋笼提起来。 确保搅拌站的混凝土供料速度,避免灌注过程中出现等待间歇时间。 发生钢筋笼上浮的补救措施:发现钢筋笼上浮时应立即停止灌注,准确计算导管埋深和已灌混凝土标高,可以拆除导管时必须拆除导管才能进行灌注,上浮现象即可消失。钢筋笼已经上浮时,应立即计算导管埋深和已灌混凝土标高,单向旋转导管,切断导管与钢筋笼之间的连接,在导管提升的最大限度内,将导管快速提升,缓慢放下,反复几次,上升的钢筋笼可恢复原标高。
2.2堵管
钻孔桩混凝土灌注过程中造成堵管的原因: 导管壁长期与混凝土摩擦破损,或法兰盘漏水; 混凝土配合比不当,造成混凝土塌落度小,和易性差,流动性差等原因造成骨料分离; 混凝土供料不连续,先期灌注的混凝土己经初凝,后期混凝土下落时阻力增大,混凝土被堵在管内; 泥浆浓度过大引起导管堵塞。 防止堵管的方法:混凝土灌注前应对导管进行试拼装,并做水密试验,试验压力为最大孔深静水压力的1.5倍,避免导管进水; 配合比经过试验确定,首盘混凝土应做塌落度试验,塌落度宜为18~22cm; 混凝土搅拌站确保混凝土连续供料,需配置一台备用搅拌机; 混凝土灌注前应清孔彻底,降低泥浆比重,达到指标:泥浆比重≤111g/cm3,含砂率≤2%,黏度17~20s。
发生堵管的补救措施:
若水下混凝土没有初凝,应立即拔出导管,将导管内混凝土清出,重新插入混凝土,抽出管内的泥浆继续灌注,灌注高度应尽最大限度高出桩顶设计标高,以便在接桩前凿出桩头松散层。 若水下混凝土已初凝,不可勉强继续进行灌注,应清除面层混凝土,露出新鲜混凝土,重新进行浇注。 钻孔灌注桩属隐蔽工程,施工环节多,工艺复杂,任何的施工差错都可能给工程带来巨大损失。施工过程应严格遵守施工规范,操作规范,以预防为主,避免事故发生,确保成桩质量。
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