對(duì)鉆孔灌注樁施工中出現(xiàn)問題和預(yù)防措施的思考

摘要:本文對(duì)鉆孔灌注樁施工中的坍孔、卡鉆及掉鉆、鉆孔偏斜和鋼筋籠上浮等常見的質(zhì)量問題及其產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析，并提出相關(guān)的預(yù)防措施及處理方法，供大家參考。

關(guān)鍵詞:鉆孔灌注樁 鉆孔偏斜 鋼筋籠

0 引言

鉆孔灌注樁為地下隱蔽工程，影響其施工質(zhì)景的因素多且復(fù)雜，施工中常遇到塌孔、灌注混凝土中阻、鋼筋籠上浮、縮頸與斷樁等問題，處治不當(dāng)將造成延誤工期、經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重的后果。下面根據(jù)多年施工實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和體會(huì)，就鉆孔灌注樁施工中常見問題及其原因進(jìn)行分析，并提出相關(guān)預(yù)防措施和處治方法。

1 坍孔的預(yù)防

1.1 坍孔的征兆。鉆進(jìn)中，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間不進(jìn)尺或進(jìn)尺很慢，而鉆機(jī)的負(fù)荷卻明顯增加，甚至鉆頭被埋住而無法運(yùn)轉(zhuǎn);鉆孔內(nèi)水位突然下降，孔口不斷冒出細(xì)密的水袍。這些現(xiàn)象都說明鉆孔內(nèi)可能產(chǎn)生的坍塌。

1.2 坍孔的原因。泥漿比重不夠，護(hù)壁不可靠。采用正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)須用泥漿護(hù)壁，在較松軟和復(fù)雜的土層中，如果不能因地制宜地采用適當(dāng)比重的泥漿，而減弱了護(hù)壁的效果或鉆進(jìn)過快。都易導(dǎo)致坍孔;水頭高度偏小，孔內(nèi)靜水壓力降低。在透水性較強(qiáng)或松散的土中鉆進(jìn)，如果水頭高度不夠，孔內(nèi)靜水壓力降低。則孔壁四周的水將帶動(dòng)土粒流向孔內(nèi)，時(shí)間稍長(zhǎng)就會(huì)引起局部坍孔。局部坍孔達(dá)到一定程度，上方的土層失去支承。就會(huì)出現(xiàn)大的坍孔;護(hù)筒埋深不夠，孔口坍塌。護(hù)筒埋置太淺，孔口地面因受水浸濕泡軟，又由于鉆機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的震動(dòng)等原因。造成孔口坍塌。

1.3 預(yù)防的方法。在松散的土質(zhì)或流砂中鉆孔，預(yù)防坍塌的有效措施是選用適合該土層的高質(zhì)量泥漿。泥漿的比重。可根據(jù)土質(zhì)的不同進(jìn)行選擇，粘性土中可用比重為1.3左右的泥漿，在砂卵石中則選用比重在1.4—1.6的泥漿。

比重過小的泥漿不能把較大粒徑的鉆渣浮起并排出孔外，因而影響鉆進(jìn)進(jìn)度，甚至無法鉆進(jìn);比重過大、粘性過高的泥漿則易在鉆進(jìn)時(shí)產(chǎn)生泥包和糊鉆頭現(xiàn)象。從而影響鉆進(jìn)速度。選定比重的泥漿可依據(jù)下式進(jìn)行制備:

式中 一每立方米泥漿所需的粘土體積，m3;一粘土的容重，N/m3;要求的泥漿容重N/m3;r3——水的容重N/m。

保持足夠的水頭高度是預(yù)防坍孔的一項(xiàng)重要措施。無論任何情況下，都應(yīng)保持足夠的水頭高度。由土力學(xué)的圓孔穩(wěn)定原理可知，阻止孔壁坍塌所需的支護(hù)應(yīng)力為:

式中r——孔壁土的容重;r0——鉆孔半徑;me——和鉆孔半徑、深度及土的內(nèi)摩擦角有關(guān)的系數(shù)。

只有當(dāng)一定高度水頭的靜水壓力大于支護(hù)應(yīng)力時(shí)，才能保證孔壁的穩(wěn)定。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于較好的土層，可用1.0—1.5m高的水頭，而對(duì)于易坍塌的流砂、軟土等應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況選取1.5—2.0m甚至3.0m高度的水頭。

根據(jù)地基土質(zhì)情況，選擇護(hù)筒的埋設(shè)深度。護(hù)筒四周選填不易透水的土并夯實(shí);終孔后仍應(yīng)保持一定高度的水頭，并及時(shí)灌注水下混凝土;孔口地面要時(shí)常保持干燥。

2 卡鉆及掉鉆

2.1 原因分析 鉆進(jìn)中卡鉆及掉鉆難免發(fā)生，處理不及時(shí)常引起塌孔等問題發(fā)生。①?zèng)_擊鉆孔時(shí)，鉆頭被塌孔落下石塊或掉入孔內(nèi)的大工具卡住。②鉆頭尺寸不統(tǒng)一，焊補(bǔ)的鉆頭過大;鉆進(jìn)太猛或鋼絲繩過大，使鉆頭傾斜卡在孔壁上。③入孔較深時(shí)鋼護(hù)筒傾斜或下端被鉆頭撞擊嚴(yán)重變形。④孔內(nèi)出現(xiàn)孤石、探頭石、梅花孔或縮孔未及時(shí)處理。⑤卡鉆時(shí)操作不當(dāng)強(qiáng)拉強(qiáng)提，使鋼絲繩或鉆桿過度疲勞斷裂;鉆桿接頭不牢或滑絲。⑥馬達(dá)接線錯(cuò)誤，使不該反轉(zhuǎn)的鉆機(jī)反轉(zhuǎn)，致使鉆桿松脫。

2.2 預(yù)防及處治辦法 ①對(duì)于能向下活動(dòng)的上卡，可采取上下提動(dòng)鉆頭，并將鋼絲繩左右拔移、旋轉(zhuǎn)。②卡鉆后只宜輕提，若提不動(dòng)可用小沖擊鉆錐沖或用沖、吸的方法將鉆錐周邊的鉆碴松動(dòng)后再提出。③保持護(hù)筒垂直防止傾斜，鉆頭尺寸應(yīng)統(tǒng)一，鉆進(jìn)應(yīng)控制好速度不宜過猛過快。④卡鉆時(shí)應(yīng)設(shè)置保護(hù)繩后才能適應(yīng)強(qiáng)提，且嚴(yán)防鉆頭空打。經(jīng)常檢查鉆具、鉆桿、鋼絲繩及連接裝置是否牢固。⑤掉鉆、落物應(yīng)用打撈叉、鉤、繩套等工具迅速打撈。若落物已被泥砂覆蓋，應(yīng)用沖、吸的方法，先清除泥砂后打撈。

3 鉆孔偏斜

3.1 原因分析 不是特殊設(shè)計(jì)的斜樁，鉆孔偏斜直接造成灌注樁中心線不垂直，嚴(yán)重影響設(shè)計(jì)荷載。①土層軟硬不勻，致使鉆頭受力不均，鉆進(jìn)中遇有較大的孤石、探頭石等容易偏斜。②樁架不穩(wěn)、鉆桿與導(dǎo)架不垂直、鉆機(jī)磨損、部件松動(dòng)及鉆桿彎曲接頭不正。③擴(kuò)孔較大處，鉆頭搖擺偏向一方。

3.2 預(yù)防及處治辦法 ①遇有孤石、探頭石可用鉆機(jī)鉆透，采用沖孔機(jī)時(shí)可用低速將石打碎;遇傾斜基巖時(shí)可用混凝土填平，待其凝固后再粘。②及時(shí)檢查調(diào)整樁架，使之垂直平穩(wěn)。導(dǎo)架經(jīng)常進(jìn)行水平與垂直校正，做到鉆機(jī)設(shè)備檢修完好。③鉆孔倔斜過大時(shí)，填入土石重新鉆進(jìn)，控制好鉆速。

4 鋼筋籠上浮

4.1 原因分析 鋼筋骨架上升，達(dá)不到設(shè)計(jì)高程，造成返工重新清孔。①鋼筋骨架不牢固，孔口未用電焊固定。②提升導(dǎo)管不慎掛住鋼筋籠。③混凝土面到達(dá)鋼筋骨架底部時(shí)，導(dǎo)管埋置深度不足，灌注量過大時(shí)，混凝土對(duì)鋼筋骨架產(chǎn)生的上沖力過大。④質(zhì)量差易產(chǎn)生離析、初凝時(shí)間短、坍落度損失大的混凝土，使混凝土上升至鋼筋籠底端時(shí)鋼筋難以插入混凝土面造成上浮。表層混凝土開始發(fā)生初凝結(jié)硬，也會(huì)攜帶鋼筋籠上浮。

4.2 預(yù)防及處治辦法 ①認(rèn)真細(xì)致地下好鋼筋籠，并將其牢固地綁扎或點(diǎn)焊于孔口。②導(dǎo)管應(yīng)順井孔中央放置，并在灌注混凝土前進(jìn)行升降試驗(yàn)。③保證配合比拌合質(zhì)量，混凝土灌注過程中，當(dāng)混凝土接近鋼筋籠下段時(shí)，一般灌注速度掌握在10m3/h左右，徐徐灌注減小混凝土對(duì)鋼筋籠向上的沖力。導(dǎo)管出口與鋼筋籠底口不得齊平，一般導(dǎo)管出口要低于鋼筋籠不小于1.5m，或高于鋼筋籠底不小于1m。

5 夾層和斷樁

5.1 原因分析 斷樁是嚴(yán)重的質(zhì)量事故。樁身混凝土在某一部位出現(xiàn)不連續(xù)或某一部位嚴(yán)重變質(zhì)，致使整根樁承載力大幅度下降，甚至不能使用需報(bào)廢。①灌注時(shí)測(cè)深不準(zhǔn)或計(jì)算有誤將導(dǎo)管提升過高，使導(dǎo)管底部脫離混凝土層。②突降暴雨、機(jī)械故障、停電等發(fā)生，致使灌注中斷，若時(shí)間久，須將導(dǎo)管提離混凝土。③灌注過程中，混凝土堵管或?qū)Ч車?yán)重漏水，則停止作業(yè)，將導(dǎo)管拔出。④混凝土灌注因故中斷過久，表層混凝土失去流動(dòng)性，而續(xù)灌的混凝土頂面破表層而上升，使有浮漿泥渣的表層覆盞形成夾層。

5.2 預(yù)防及處治辦法 ①精確探測(cè)混凝土面位置并用理論方法計(jì)算出混凝土面高度，比較后取出混凝土面低的作為拆卸導(dǎo)管的標(biāo)準(zhǔn)。提升導(dǎo)管時(shí)應(yīng)平穩(wěn)，勻速慢慢提升。②為保證灌注作業(yè)連續(xù)進(jìn)行，須有備用電源等，確保設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并掌握天氣變化，合理安排灌注時(shí)間，整個(gè)灌注工作時(shí)間控制在適當(dāng)范圍內(nèi)。③灌注前應(yīng)將導(dǎo)管內(nèi)的水或沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出，因不可能將導(dǎo)管內(nèi)的水完全抽千，所以續(xù)灌的混凝土配合比需增加水泥量提高稠度，以后的混凝土再恢復(fù)正常配合比。④混凝土在水面以下很深，且尚未初凝時(shí)，可在導(dǎo)管底部設(shè)置隔水塞，將導(dǎo)管重新插入，導(dǎo)管上面需加重量，以克服水的浮力。導(dǎo)管內(nèi)裝滿混凝土后，稍提導(dǎo)管，利用自身重力將塞壓出，然后續(xù)灌。⑤斷樁位置較深。確定斷樁處承受彎矩不大，且斷樁處以上已灌注混凝土?xí)r，可用壓漿補(bǔ)強(qiáng)法處理。處理完成后需再次鉆孔取芯，檢查補(bǔ)強(qiáng)效果。確認(rèn)斷樁、夾泥已排除，鑒定合格后方可交付使用。

6 結(jié)語

鉆孔灌注樁是工程中常用的基礎(chǔ)形式，其成樁質(zhì)量對(duì)工程安全有著至關(guān)重要的作用，鉆孔灌注樁在施工中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都將直接影響整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度，因此，在鉆孔樁施工中必須做到每個(gè)工序嚴(yán)格按照規(guī)范操作，水下混凝土灌注統(tǒng)一指揮、緊張而有序，對(duì)可能出現(xiàn)的問題制定切實(shí)有效的防范措施，盡最大努力杜絕事故的發(fā)生。