钻孔灌注施工过程中常见问题及处理办法

钻孔灌注施工过程中常见问题及处理办法

作者：孙尔辉

来源：《科技传播》2010年第12期

摘要 目前在国内公路桥梁基础工程领域中,钻孔灌注基础已占据了重要地位,并向大直径、多样化(变截面、空心桩、变截面空心桩)方向发展。钻孔工艺水平不断提高,特别是引进了许多国外先进的大功率全液压钻孔机械,对国内钻机进行研究改进,基本满足了各种桩基的施工需要。钻孔灌注是在泥浆护壁条件下,利用机械钻进形成桩孔,采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。钻孔、灌注混凝土都是在水下条件进行,工程质量只能通过科学的过程控制和完工后的仪器检测来确认。因此,对施工人员的操作熟练程度、工艺水平都有较高的要求。如何有效的避免钻孔过程中出现卡钻、钻头掉落和灌注水下混凝土过程中发生断桩等现象,发生施工质量问题后如何尽快地处理以保证整个工程的质量,是施工单位比较关心的问题。 关键词 钻孔灌注;施工技术;处理办法

中图分类号 U445文献标识码A 文章编号 1674-6708(2010)21-0171-02

1 钻孔过程中易出现的问题及处理方法 1.1 护筒脱落

由于护筒背后回填质量不好或受地面水流的浸泡等因素引起的护筒失去稳定、脱落。 出现护筒脱落应立即停止钻孔,将钻机移开,采取相应措施处理。由于地面水流引起的可先切断水流来源(在适当位置疏通水流),排除原有地面积水,在原地面上填一层黏土使地面干燥、不渗漏,而后,重新安装护筒(作好护筒背后填筑)恢复钻孔施工。 1.2 偏孔

安装就位时,由于支撑不好、桩孔地质构造不均匀等因素引起钻机整体或钻头在钻孔过程中发生偏斜,导致出现偏孔。

因钻机倾斜造成的偏孔,应先移开钻机,检查钻孔壁情况,如果钻孔壁比较稳定,则应加固施工范围内的地基或加大钻机的支撑面积,重新安装钻机恢复施工。钻孔壁是随时有坍塌可能的,应将钻孔回填至原地面,待地层静置稳定后重新安装钻机开始钻孔。

因地质构造不均匀引起的偏孔,应先分析岩层的走向,尔后采用适当的回填材料(回填材料一般为片石加黏土、纯碱、锯末等组成的混合物)将钻孔回填至计算确定的高程处,静置一段时间

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后恢复施工。孔中心偏差小于20㎝的,静置1~2h后可以继续钻孔。孔中心偏差大于20㎝的,应根据情况静置2h以上的时间待地层沉积稳定后恢复钻孔施工。穿过倾斜岩层过程中,应采用自重较大的复合式牙轮钻、冲击钻,以慢速度钻孔。 1.3 卡钻

钻孔经过岩层分界面时相邻岩层强度差别较大、操作中未及时根据地质情况调整钻头的行程等原因易引起“卡钻”现象。针对发生“卡钻”的原因采取相应的方法处理。

由于“探头石”引起的卡钻现象,可以适当往下放钻头,而后强力快速入上提,使“探头石”受瞬间冲击缩回,从而顺利提起钻头。

因钻头穿过岩层突变处导致的卡钻,可采用水下爆破的方法或用千斤顶顶推的方法进行处理。

由于机械故障导致钻头在浓泥浆中滞留时间过长造成钻头无法提升现象,应采取插入高压水管置换泥浆的方法进行处理。 1.4 坍孔

由于泥浆性能指标不符合要求、孔内水头高度不够、钻进速度过快等原因容易导致坍孔事故。

在松散粉砂土或流砂中钻进时,应控制进尺速度,选用较大相对密度、粘度、胶体率的泥浆,冲击钻成孔时投入粘土、卵石,低冲程钻进,使粘土膏、卵石挤入孔壁起护壁作用。

汛期或潮汐地区水位变化过大时,应采取升高护筒,增高水头,或用虹吸管、连通管等措施保证水头相对稳定。

如发生孔内坍塌,判明坍塌位置,回填砂和粘质土(或砂砾和黄土)混合物到坍孔处以1~2m,如坍孔严重时应全部回填,待回填物积密实后再行钻进。 1.5 扩孔和缩孔

扩孔比较多见,一般表现为局部的孔径过大。在地下水呈运动状态、土质松散地层处或钻锥摆动过大,易于出现扩孔,扩孔发生的原因同坍孔相同,轻则为扩孔,重则为坍孔。若只是孔内局部发生坍孔而扩孔,钻孔仍能达到设计深度则不必处理,只是混凝土灌注量大大增加。若因扩孔后继续坍塌影响钻进,应按坍孔事故处理。

缩孔即孔径的超常缩小,一般表现为钻机钻进时发生卡钻、提不出钻头或者提钻异常困难的迹象。缩孔的原因主要有两种:一种是钻锥焊补不及时,严重磨耗的钻锥往往钻出较设计桩径

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稍小的孔;另一种是由于地层中有软缩土,遇水膨胀后使孔径缩小。为防止出现缩孔,前者要及时修补磨损的钻头,后者要使用失水率小的优质泥浆护壁并须转慢进,并复钻二三次;或者使用卷扬机吊钻锥上下、左右反复孔以扩大孔径,直至发生缩孔部位达到设计孔径要求为止。 1.6 掉钻

由于机械故障、钢丝绳断裂、孔壁坍塌等因素造成钻头落入孔底的现象通常称“掉钻”。发生“掉钻”后,应及时采取恰当的方法实施打捞。

钻孔壁稳定的情况,直接用钻机起吊“打捞器”入孔进行打捞。打捞前,先用“探针”探明钻头在孔中的位置为制定打捞方案提供依据。打捞设备和打捞操作方法必须保证在抓住钻头后尽量一次成功,避免起吊至空中再度落入孔中的现象发生。

钻孔壁出现局部坍塌将钻头埋没且大部分钻孔壁处于稳定时,应先回大孔内泥浆的浓度,将旋转钻头放入安全的深度范围搅动泥浆以加强钻孔壁,而后采取“气举法”清除钻头上方的沉积土和淤泥,确认钻头已露出后再实施外头的打捞工作。钻孔壁随时有继续坍塌可能时,先在孔内安装长钢护筒、搅拌桩围护、帷幕法等方法加固钻孔壁,而后打捞钻头。 2 灌注水下混凝土过程中易出现的问题及处理办法 2.1 封底失败

由于首批混凝土数量过小、孔底的沉碴厚度大等原因导致首批混凝土灌注入孔后,未实现水下混凝土封底的现象称为封底失败。封底失败后,应立即暂停灌注,及时对孔内已灌注的混凝土进行清理。

地层稳定性较好的,应采取导管内安装高压风管进行二次清孔的方法将已灌注的混凝土清理干净,重新请示监理检查,符合规范要求后可以重新开始水下混凝土灌注。

地层稳定性差或高压清孔的方法不能奏效则应及时拆除导管、拔除钢筋笼,将钻机安装到位,将未灌注混凝土部分钻孔回填,待地层沉积稳定后用冲击钻清除已灌注的混凝土,达到孔底设计标高后,请示监理单位检查合格后进行水下混凝土灌注。 2.2 卡管

因混凝土和易性差、混凝土中含有大块度骨料或受潮凝固的水泥块、灌注混凝土冲击力不足等原因导致水下混凝土灌注过程中无法继续进行的现象统称为“卡管”。

由于混凝土质量造成的导管堵塞,可以少量(根据堵管前测量及计算的导管埋深结果由保证导管最小安全埋深确定)提升导管而后快速下落的方法或加大一次性灌注混凝土数量而后快速提升再迅速下放,以冲击疏通导管的方法进行处理。

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由于混凝土冲击力不足造成的,应及时加长上部导管的长度,而后以一次性较大量混凝土冲击灌注达到疏通导管的目的。

采取“二次砍球法”进行处理。具体操作方法:将导管插入已灌注混凝土中0.5~0.8m,按照水下封底的操作方法实施二次封底。以上几种方法处理不能奏效应立即停止,认为已断桩。 2.3 断桩

由于灌注中提升导管失误、混凝土供应中断(下雨、停电、机械故障等)或导管漏水等原因导致导管中已灌注的混凝土与导管的混凝土隔断,无法继续灌注的现象通称为断桩。在灌注过程中认定发生断桩事故后,应立即停止继续灌注,尽量将损失降低到最小。并采取以下办法处理:断桩截面位置处于设计桩全长的1//3以下时,一般采取冲击钻清除已灌注部分,再实施原位恢复;断桩截面位置处于设计桩全长的2/3以上且距离孔口深度不大于10m时,可采用下护筒人工清理断桩处,而后进行钻孔桩的接长比较经济;断桩截面位置处于设计桩全长的1/3与2/3之间的,应对各种处理进行对比,选择经济、可行的处理方法。墩(台)桩布置有条件变更,桩布置改变造成的损失较小的,应积极与设计单位联系争取变更设计桩布置无法改变但可以增加桩的,最好由设计单位提供增加桩方案,实施增加基桩。不具备以上两类情况的一般应及时采取冲击钻处理后原位恢复。 2.4 钢筋笼上浮

由于钢筋笼的加固不可靠或灌注过程中操作因素带来的钻孔桩钢筋笼移位现象统称钢筋笼上浮。发现钢筋笼上浮,应立即暂停灌注,采取以下措施进行处理。

对于钢筋笼上浮在1倍直径以下的可以在采取有效防止上浮的措施后继续灌注。悬吊钢筋焊缝脱落的,应及时补焊;悬吊钢筋弯曲的情况应增加钢管支撑。 钢筋笼上浮比较严重的必须拔出钢筋笼,比照断桩进行处理。 3 结论

综上所述,钻孔灌注桩施工过程中容易出现的问题很多,虽然可对发生的问题进行相应的处理,但对工程的进度、施工企业的信誉及增加施工企业的经济负担带来不可忽视的影响。因此,在钻孔灌注桩施工中必须作到每个工序严格按照规范操作,水下混凝土灌注统一指挥、紧张有序,对可能出现的问题制定切实有效的防范措施,尽最大努力杜绝事故的发生。