浅谈钻孔灌注桩常见施工质量问题及防治措施

随着我国基本建设投入的增大以及高层建筑的发展,钻孔灌注桩已经被广泛地应用于高层建筑、道路桥梁等工程的基础工程。目前钻孔灌注桩大量使用正循环钻进、正循环清孔成孔工艺。本文着重结合工程实际对钻孔灌注桩施工中常见施工质量问题的形成原因及防治措施进行分析,供同行交流。
关键词钻孔桩施工质量问题防治

钻孔灌注桩的施工大部分是在地底下或者在水下进行的,其施工过程无法观察,成桩后也不能进行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题,都将直接影响整个工程的质量和进度,甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。
(一)钻孔过程中出现的施工质量问题及防治措施
1.护筒冒水
护筒外壁冒水,严重的会引起地基下沉,护筒倾斜和移位,造成钻孔偏斜,甚至无法施工。
造成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。
防治措施在埋筒时,坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。在护筒的适当高度开孔,使护筒内保持1.0-1.5m的水头高度。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。
2.孔壁坍陷
钻进过程中,如发现排出的泥浆中不断出现气泡,或泥浆突然漏失,则表示有孔壁坍陷迹象。
造成原因孔壁坍陷的主原因是土质松散,泥浆护壁不好,护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。
防治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,使用优质的泥浆,提高泥浆的比重和粘度,保持护筒内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时,应防止变形,安放对准孔位,避免碰撞孔壁,钢筋笼接长时加快焊接时间,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,在保证施工质量的情况下,尽量缩短灌注时间。
3.缩颈缩颈即孔径小于设计孔径。
造成原因塑性土膨胀。
防治措施采用优质泥浆,降低失水量。成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,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。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作用。如出现缩颈,采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。
4.钻孔偏斜
成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。
造成原因钻机安装就位稳定性差,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。
防治措施先将场地夯实平整,轨道枕木宜均匀着地;安装钻机时求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线,钻杆位置偏差不大于20cm。在不均匀地层中钻孔时,采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时,钻速打慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。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
造成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而难于将沉渣浮起;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;清孔后,待灌时间过长,致使泥浆沉积。
防治措施成孔后,钻头提高孔底10-20cm,保持慢速空转,维持循环清孔时间不少于30分钟。采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度,不用清水进行置换。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。
(二)水下混凝土灌注过程中出现的施工质量问题及防治措施
1、卡管
水中灌注混凝土过程中,无法继续进行的现象。
造成原因初灌时,隔水栓堵管;混凝土和易性、流动性差造成离析;混凝土中粗骨料粒径过大;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卡管;导管进水造成混凝土离析等。
防治措施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,保证顺利排出。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,配合比应通过实验室确定,坍落度宜为18-22cm,粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4,且应小于40mm。为改善混凝土的和易性和缓凝,水下混凝土宜掺外加剂。
2、钢筋笼上浮
钢筋笼的位置高于设计位置的现象。
造成原因钢筋笼放置初始位置过高,混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升。
防治措施钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间,或掺外加剂,防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小,混凝土接近笼时,控制导管埋深在1.5-2.0m。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2-3m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2-4m,不宜大于5m和小于1m,严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时,应立即停止灌注混凝土,并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消失。
3.断桩
混凝土凝固后不连续,中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。
造成原因由于导管底端距孔底过远,混凝土被冲洗液稀释,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;由于在浇注混凝土时,导管提升和起拔过多,露出混凝土面,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,没有从导管内灌入,而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土,产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬,个别孔段出现疏松、空洞的现象。
防治措施成孔后,必须认真清孔,一般是采用冲洗液清孔,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定,冲孔后及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次混凝土灌注量。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,提升导管准确可靠,并严格遵守操作规程。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求。在地下水活动较大的地段,事先用套管或水泥进行处理,止水成功后方可灌注混凝土。灌注混凝土应从导管内灌入,求灌注过程连续、快速,准备灌注的混凝土足量,在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。帮扎水泥隔水塞的铁丝,应根据首次混凝土灌入量的多少而定,严防断裂。确保导管的密封性,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。
结论
因为钻孔灌注桩在施工的各个环节均易发生各类质量缺陷,为了保证桩身砼的连续性、均匀性、检验砼强度和有无各种缺陷,根据交通部的行业标准必须对抽取一定比例的桩基础进行无破损检测及对桩身进行钻芯取样。所以,必须防治在钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题,保质、保量地完成桩基施工任务。

参考文献
1.《工程施工组织设计实例应用手册》中国建筑工业出版社黄兴安
2.《市政工程质量通病及防治》中国建筑工业出版社金荣庄尹相忠等编著
3.《市政工程施工手册》第二卷专业施工技术(一)中国建筑工业出版社北京市市政工程局编