钻孔灌注桩桩身施工中产生的问题与防治

董沛

摘要：笔者通过多年工作经验,并参考了大量文献资料,探讨了钻孔灌注桩桩身施工中某些施工产生的问题,并分析了原因,提出了防治对策。

关键词：钻孔 灌注桩 问题 防治

Abstract: the author through years of work experience, and reference the vast literature material, this paper discusses the bored perfusion pile body construction of some of the construction and the cause of the problem, analyses the reasons and puts forward the countermeasures to prevent and control.

Keywords: cast-in-place pile prevention and control problem

中图分类号：U443.15+4 文献标识码：A文章编号：

一、钻孔灌注桩桩身施工前的准备工作

1.材料质量要求。(1)粗骨料:应采用质地坚硬的卵石、碎石其粒径宜用15～25mm。卵石不宜大于50mm,碎石不宜大于40mm。含泥量不大于2%,无垃圾及杂物。(2)细骨料:应选用质地坚硬的中砂,含泥量不大于5%,无垃圾、草根、泥块等杂物。(3)水泥:宜用32.5级或42.5级的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥,使用前必须查明其品种、强度等级、出厂日期,应有出厂质量证明,到现场后分批见证取样,复试合格后才准使用。

2.成孔前准备工作。用作桩基的工程桩施工前应做试成孔,试成孔数每个场地不应少于二个。用试成孔核对地质资料,检验所选的设备、机具、施工工艺及技术要求是否合适。如满足设计要求时,试成孔的泥浆密度,通过不同地层选用的钻速、钻压,钻头直径、形式等施工工艺参数即为施工时选择工艺参数的依据。成孔要求:(1)机具就位平整垂直,护筒埋设牢固并且垂直,保证桩孔成孔的垂直。(2)要控制孔内的水位高于地下水位1.0m左右,防止地下水位高后上起坍孔。(3)发现轻微坍孔的现象应及时调正泥浆的比重和孔内水头。泥浆的比重按土质情况的不同而不同,一般控制在1.1～1.5的范围内。成孔的快慢与土质有关,应灵活掌握钻进的速度。(4)成孔时发现难于钻进或遇到硬土、石块等,应及时检查,以防桩孔出现严重的偏斜、位移等。

二、断桩

1.产生的原因。(1)混凝土拌和物发行离析使桩身中断。(2)灌注中,发生堵塞导管又未能处理好;或灌注中发重型导管卡挂钢筋笼,埋导管,严重坍孔,而处理不良时,都会演变为桩身严重夹泥,混凝土桩身中断的严重事故。(3)灌注时间过长,首批混凝土已初凝,而后灌注的混凝土冲破顶层与泥浆相混;或导管进水,未及时作良好处理,均会在两层混凝土中产生部分夹泥浆渣土的截面。

2.防治措施。(1)导管要有足够的搞拉强度,能承受其自重和盛满混凝土的重量;内径应一致,其误差应小于±2mm,内壁须光滑无阻,组拼后须用球塞、检查锤作通过试验;导管最下端一节导管长度要长一些,一般为4m,其底端不得带法兰盘。(2)导管在浇灌前要进行试拼,并做好水密性试验。(3)严格控制导管进而深与拔管速度,导管不宜进埋入混凝土过深,也不可过浅。及时测量混凝土浇灌深度,严防导管拔空。(4)经常检测混凝土拌合物,确保其符合要求。

三、缩径

1.产生的原因。(1)清孔不彻底,泥浆中含泥块较多,再加上终灌拔管过快,引起桩顶周边夹泥,导致保护层厚度不足。(2)孔中水头下降,对孔壁的静水压力减小,导致局部孔壁土层失稳坍落,造成混凝土桩身夹泥或缩颈。孔壁坍落部分留下的窟窿,成桩后形成护颈。

2.防治措施。(1)使用直径合适的钻头成孔,根据地层变化配以不同的泥浆。(2)成孔施工时应重视清孔,在清孔时要做到清渣而不表泥,预防清孔后的在浇筑的过程中局部坍塌,导致缩径的产生。

四、桩顶局部冒水、桩身孔洞

1.产生的原因。(1)水下混凝土灌注过程中,导管埋深过大,导管内处混凝土新鲜程度不同,再加上灌注过程中上下活动导管过于频繁,致使导管活动部位的混凝土离析,保水性能差而泌出大量的水,这些水沿着导管部位最后灌入的、最为新鲜的混凝土往上冒,形成通道(即桩身孔洞)。(2)水下混凝土灌注过程中,混凝土倾倒入导管速度过快过猛,把空气闷在导管中,在桩内形成高压气包。高压气包在其自身浮力或导管起拔等外力的作用下,气包便滞留在桩身内,最终形成桩身孔洞。另外,有一些桩在余桩截后,桩身内残余的高压气体,因通道打开而顺桩身的细小缝隙释放出来。这时常会携带部分遗留在气包内的水往上冒,出现“桩顶冒气泡”的怪现象。(3)水下混凝土灌注时间过长,最早灌入孔内的混凝土坍落度损失过大,流动性变差,终灌导管起拔后会留下难以愈合的孔洞。

2.防治措施。(1)控制导管的埋深,灌注过程中做到导管勤提勤拔。(2)混凝土倾入导管的速度应根据混凝土在管内的深度控制,管内深度越深,混凝土倾入速度越应放慢。在可能的情况下,应始终保持导管内混凝土,以防止桩身形成高压气包。实际施工中,往往因为导管每次起拔后管内都会形成空管,再次灌注时,桩身形成高压气包就很难避免。因此,应在灌注过程中适当上下活动导管,把已形成的高压气包引出桩身。(3)加适当缓凝剂,确保混凝土在初凝前完成水下灌注。

五、桩头问题

1.产生的原因。(1)清孔不彻底,桩顶浮浆过深过厚,影响下混凝土灌注时测量桩顶位置的精度。(2)导管起拔速度过快,尤其是桩头直径过大时,如未经插捣,直接起拔导管,桩头很容易出现混凝土中间高、四周低的“烂桩头”。(3)浇筑速度过快,导致孔壁局部坍塌,影响测量结果。

2.防治措施。(1)认真做好清孔工作,确保清孔完成后孔口没有泥块返出;在空孔较长的桩内测量混凝土上升面时,应控制好测量重锤的质量。通常认为使用5～40mm碎石混凝土时,重锤的质量可以控制在1kg左右。在设计桩顶与地面距离<4m时,通常认为使用竹竿通过手感测量混凝土面更直观,精度更高。(2)混凝土终灌拔管前,应使用导管适当地插捣混凝土,把桩身可能存在的气包尽量排出桩外后,以便精确测量混凝土面。也可通过导管插捣使桩顶混凝土摊平。

六、灌注混凝土时桩孔坍孔

灌注水下混凝土过程中,发现护筒内泥浆水位忽然上升溢出护筒,随即骤降并冒出气泡,为坍孔征兆。如用测深锤探测混凝土面与原深度相差很多时,可确定为坍孔。

1.原因分析。(1)灌注混凝土过程中,孔内外水头未能保持一定高差。在潮汐地区,没有采取措施来稳定孔内水位。(2)护筒刃脚周围漏水;孔外堆放重物或有机械振,使孔壁在灌注混凝土时坍孔。(3)导管卡挂钢筋笼及堵管时,均易发生坍孔。

2.预防方法。(1)灌注混凝土过程中,要采取各种措施来稳定孔内水位,还要防止护筒及孔壁漏水。(2)用吸泥机吸出坍入孔内的泥土,同时保持或加大水头高度,如不再坍孔,可继续灌注。(3)如用上法处治,坍孔应不停时,或坍孔部位较深,宜将导管、钢筋笼拔出,回填粘土,重新钻孔。

七、孔位倾斜

1.原因分析。(1)桩机本身未竖直或桩机平台不水平。(2)桩机在钻孔过程中发生不均匀沉降。(3)在进行超深桩作业时,桩机钻杆太细。

2.预防方法。(1)首先要扩大桩机支承面积,使桩机稳固,并保证钻机平台水平。(2)采取经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施,并于成孔后下放钢筋前作井径、井斜超声波测试。(3)严格按照规范要求先配钻杆。

八、从验收来保证

主控项目为桩位、孔深、桩体质量檢驗、桩身混凝土强度、承載力。一般項目为垂直度、桩径、泥浆相对密度、泥浆面标高、沉渣厚度、混凝土坍落度、钢筋笼安装深度、混凝土充盈系数、桩顶标高。混凝土灌注桩质量验收记录:(1)桩设计图纸、施工说明和地质资料。(2)当地无成熟经验时必须提供试成孔资料。(3)材料合格证和到施工现场后复试试验报告。(4)灌注桩从开孔至混凝土灌注的各工序施工记录。(5)隐蔽工程验收记录。(6)单桩混凝土试件试压报告。(7)桩体完整性测试报告。(8)桩承载力测试报告。(9)混凝土灌注桩钢筋笼质量检验记录。(10)灌注桩平面位置和垂直度检验记录。(11)混凝土灌注桩质量检验记录。

总之,在软土地基上进行钻孔灌注桩作业比在其它地区作业难度更大,施工质量更难控制,这就要求我们在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范,核查地质和有关灌注桩方面的资料,对施工过程中可能会发生的一些问题及时进行分析处理,做到科学组织,精心施工,严格管理,施工质量是完全有保证的,这些所谓的质量通病也是完全可以避免的。