论文部分内容阅读
【摘 要】 钻孔灌注桩水下灌注混凝土施工工序多,质量控制难度大、稍有不慎极易产生断桩、堵管、夹泥、蜂窝、少灌等严重缺陷,将极大的影响工程的进度。因此桩基施工过程中各个工序的质量控制、问题的处理办法、防治措施及其各方面的管理显得尤为重要。
【关 键 词】 钻孔灌注桩 质量控制 处理办法 防治措施 管理
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
长安高速公路LJ14合同段工程起点里程为K59+000，终点里程为K69+300，路线全长10.3km。设计行车速度为100km/h，双幅四车道，路基宽度26米，行车道宽度4×3.75m。
2 水下灌注混凝土简介
在干地拌制而在水环境灌筑和硬化的混凝土叫做水下灌筑混凝土，混凝土钻孔灌筑桩是桥梁常用的基桩形式之一。这主要是由于桩能将上部结构的荷载传递到深层稳定的土层上去，从而大大减少基础沉降，实践也证明它的确是一种极为有效、安全可靠得基础形式。采用水下灌筑混凝土，灌筑过程应不间断进行，一次灌注达到所需要的高度。
3 桩基施工的特点
3.1 桩基施工工作量大，一般一个工程要施工数十至数百根桩，且往往需要在较短时间内完成，成桩工序较多，需要多工种配合作业。
3.2 施工场地大多数很有限，甚至很狭小，而现场设备设施较多，进料多，成孔、灌注设备移动频繁。3.3 采用旋挖钻机和冲击钻成孔作业时，场地不易干燥平整，排渣量大。 3.4 桩基施工流动性大，现场大多使用临时架设的线路，引入市政供电作为动力和照明。3.5 桩基施工露天作业受自然条件的影响大，且各工程之间的施工条件不一样。4 桩基施工中常见问题的预防和处理
4.1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。
4.2塌孔
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，则表示有塌孔迹象。
造成原因：泥浆相对密度不够以及泥浆性能指标不符合要求，使泥壁未形成坚实泥皮；出渣后未及时补充泥浆，孔内水流失等而造成；孔内水头高度不够，护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护筒上，由于震动使孔口坍塌，扩展成较大塌孔；在松软砂层中钻进进尺太快；提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间过长；冲击（抓）锥或掏渣筒倾倒，撞击孔壁，或爆破处理孔内孤石、探头石、炸药量过大，造成过大震动；水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔；清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆（或水），使孔内水位低于地下水位；清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔后停顿时间过長；吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
塌孔的预防和处理：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，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，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。
4.3 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，不要用清水进行置换。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。可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度，减少空孔时间，从而减少沉渣。下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为25-40cm，应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面1.0m以上，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到清除孔底沉渣的目的。
4.4 扩孔与缩径
扩孔多是孔壁小塌孔或钻锥摆动过大，应针对原因采取措施。缩径常因地层中含有遇水能膨胀的软塑性土或泥质叶岩造成；钻锥磨损过甚也可造成孔径偏小。前者应采取失水率较小的优质泥浆护壁，后者应及时焊补钻锥。缩径发生后，应采取钻锥上下反复扫孔，扩大孔径。
4.5导管进水
造成原因：初灌混凝土储量不足，混凝土储量已够，但导管底口距孔底的间距过大，混凝土下落后不能埋没导管底口，以致泥水从底口进入；导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入；导管提升过猛，或测深出错，导管底口超出原混凝土面，底口涌入泥水。
预防和处理方法：若是上述第一种原因引起的，应立即将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌和物用反循环钻机的钻杆通过泥石泵吸出，或者用空气吸泥机、水力吸泥机以及抓斗清出，严重时应将钢筋笼提出采取复钻清除，重新下放骨架、导管并投入足够储量的首批混凝土，重新灌注。若是第二、三种原因引起的，应视具体情况，拔换原管重下新管；或用原导管插入续灌，但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。如需重下新管，必须用潜水泵将管内的水抽干，才可继续灌注混凝土。为防止抽水后导管外的泥水穿透原灌混凝土从导管底口翻入，导管插入混凝土内应有足够深度，一般宜大于200 cm 。
4.6堵管
灌注过程中混凝土在导管内下不去称之为堵管。
卡管有以下两种情况：初灌时隔水栓卡管；混凝土本身的原因，如坍落度过小、流动性差、夹有大卵石、拌和不均匀，以及运输途中产生离析、导管接缝处漏水、雨天运送混凝土未加遮盖等，使混凝土中的水泥浆被冲走，粗集料集中而造成导管堵塞。
处理办法：可用长杆冲捣管内混凝土，用吊绳上下抖动导管。或改用大漏斗利用混凝土自重将管内混凝土压下，如仍不能下落时，则须将导管连同其内的混凝土提出钻孔，进行清理修整（注意切勿使导管内的混凝土落入井孔），然后重新吊装导管，重新灌注。一旦有混凝土拌和物落入井孔，须将散落在孔底的拌和物粒料等予以清除。提管时应注意到导管上重下轻，要采取措施防止翻倒伤人。
机械发生故障或其它原因使混凝土在导管内停留时间过久，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了导管内混凝土下落的阻力，混凝土堵在管内。其预防方法是灌注前应仔细检修灌注机械，并准备备用机械，发生故障时立即调换备用机械；同时采取措施，加速混凝土灌注速度，必要时，可在首批混凝土中掺入缓凝剂，以延缓混凝土的初凝时间。当灌注时间已久，孔内首批混凝土已初凝，导管内又堵塞有混凝土，此时应将导管拔出，重新安设钻机，利用较小钻头将钢筋笼以内的混凝土钻挖吸出，用冲抓锥将钢筋骨架逐一拔出。然后以粘土掺砂砾填塞井孔，待沉实后重新钻孔成桩。
5 影响桩基施工进度在管理方面上的因素
5．1施工安全管理5.1.1进行安全法规和安全知识普法教育，施工时做好安全设施和安全操作检查，发现隐患要立即停工纠正。进入施工现场必须戴好安全帽。机械设备要有专人操作。操作工及电焊工等特种作业人员必须有操作证且持证上岗。电器设备必须接零、接地。专机专闸，配电箱必须安装有相应电流的漏电电保护器、熔断丝，工场内严紧使用电流。
5.1.2.泥浆池周围应作好相应的围栏，防止车辆及人员勿入泥浆池内。
5.1.3.钻孔桩混凝土浇筑完成后应及时抽干桩顶以上未浇段孔内泥浆，并回填干土，以防人员，设备掉入孔中。
5.1.4.钢筋骨架、设备吊装前对钢丝绳作详细检查，发现断丝、断股现象及时更换。在大风天气应停止一切吊装作业。
5.1.5.重型设备对地基承载力要求较高，土质不好需对地基换填碾压后方能上重型设备，以防发生沉陷事故。
5.2文明施工管理
做到文明施工，遵守施工操作规范和建设单位的各项规章制度，社会治安管理的有关规定。工地应设专门治安人员。
5.3工期保证管理
5.3.1学习先进经验，组织科学施工，并总结本公司以往快速施工经验，大力推行先进适用技术。
5.3.2认真组织本工程施工技术人员、班组骨干熟悉施工图纸，周密编制分部分项工程施工组织设计，严格按审定的施工组织设计施工。
5.3.3充分发挥工人的积极性，加强主要工程的技术力量，实行按部位重奖重罚，鼓励广大职工的工作劲头。
5.4机械设备管理
桩基施工所用的机械设备种类繁多,灵活性大，工作量高，应由专门统一管理,合理调配，以保证施工速度。
6 结束语
钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，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。但即便如此，只要我们能认真对待各个工序的质量控制，精心组织安排问题的处理方法和防治措施，就可以把事故的发生降至最低，甚至为零。
作者简介：孙德环，男，1986.07出生，本科，助理工程师
【关 键 词】 钻孔灌注桩 质量控制 处理办法 防治措施 管理
中图分类号：O213.1 文献标识码：A 文章编号：
1 工程概况
长安高速公路LJ14合同段工程起点里程为K59+000，终点里程为K69+300，路线全长10.3km。设计行车速度为100km/h，双幅四车道，路基宽度26米，行车道宽度4×3.75m。
2 水下灌注混凝土简介
在干地拌制而在水环境灌筑和硬化的混凝土叫做水下灌筑混凝土，混凝土钻孔灌筑桩是桥梁常用的基桩形式之一。这主要是由于桩能将上部结构的荷载传递到深层稳定的土层上去，从而大大减少基础沉降，实践也证明它的确是一种极为有效、安全可靠得基础形式。采用水下灌筑混凝土，灌筑过程应不间断进行，一次灌注达到所需要的高度。
3 桩基施工的特点
3.1 桩基施工工作量大，一般一个工程要施工数十至数百根桩，且往往需要在较短时间内完成，成桩工序较多，需要多工种配合作业。
3.2 施工场地大多数很有限，甚至很狭小，而现场设备设施较多，进料多，成孔、灌注设备移动频繁。3.3 采用旋挖钻机和冲击钻成孔作业时，场地不易干燥平整，排渣量大。 3.4 桩基施工流动性大，现场大多使用临时架设的线路，引入市政供电作为动力和照明。3.5 桩基施工露天作业受自然条件的影响大，且各工程之间的施工条件不一样。4 桩基施工中常见问题的预防和处理
4.1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。
4.2塌孔
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，则表示有塌孔迹象。
造成原因：泥浆相对密度不够以及泥浆性能指标不符合要求，使泥壁未形成坚实泥皮；出渣后未及时补充泥浆，孔内水流失等而造成；孔内水头高度不够，护筒埋置太浅，下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软，或钻机直接接触在护筒上，由于震动使孔口坍塌，扩展成较大塌孔；在松软砂层中钻进进尺太快；提出钻锥钻进，回转速度过快，空转时间过长；冲击（抓）锥或掏渣筒倾倒，撞击孔壁，或爆破处理孔内孤石、探头石、炸药量过大，造成过大震动；水头太高，使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔；清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低，用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆（或水），使孔内水位低于地下水位；清孔操作不当，供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔后停顿时间过長；吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
塌孔的预防和处理：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，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，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。
4.3 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，不要用清水进行置换。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。可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度，减少空孔时间，从而减少沉渣。下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为25-40cm，应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面1.0m以上，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到清除孔底沉渣的目的。
4.4 扩孔与缩径
扩孔多是孔壁小塌孔或钻锥摆动过大，应针对原因采取措施。缩径常因地层中含有遇水能膨胀的软塑性土或泥质叶岩造成；钻锥磨损过甚也可造成孔径偏小。前者应采取失水率较小的优质泥浆护壁，后者应及时焊补钻锥。缩径发生后，应采取钻锥上下反复扫孔，扩大孔径。
4.5导管进水
造成原因：初灌混凝土储量不足，混凝土储量已够，但导管底口距孔底的间距过大，混凝土下落后不能埋没导管底口，以致泥水从底口进入；导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气囊挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入；导管提升过猛，或测深出错，导管底口超出原混凝土面，底口涌入泥水。
预防和处理方法：若是上述第一种原因引起的，应立即将导管提出，将散落在孔底的混凝土拌和物用反循环钻机的钻杆通过泥石泵吸出，或者用空气吸泥机、水力吸泥机以及抓斗清出，严重时应将钢筋笼提出采取复钻清除，重新下放骨架、导管并投入足够储量的首批混凝土，重新灌注。若是第二、三种原因引起的，应视具体情况，拔换原管重下新管；或用原导管插入续灌，但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。如需重下新管，必须用潜水泵将管内的水抽干，才可继续灌注混凝土。为防止抽水后导管外的泥水穿透原灌混凝土从导管底口翻入，导管插入混凝土内应有足够深度，一般宜大于200 cm 。
4.6堵管
灌注过程中混凝土在导管内下不去称之为堵管。
卡管有以下两种情况：初灌时隔水栓卡管；混凝土本身的原因，如坍落度过小、流动性差、夹有大卵石、拌和不均匀，以及运输途中产生离析、导管接缝处漏水、雨天运送混凝土未加遮盖等，使混凝土中的水泥浆被冲走，粗集料集中而造成导管堵塞。
处理办法：可用长杆冲捣管内混凝土，用吊绳上下抖动导管。或改用大漏斗利用混凝土自重将管内混凝土压下，如仍不能下落时，则须将导管连同其内的混凝土提出钻孔，进行清理修整（注意切勿使导管内的混凝土落入井孔），然后重新吊装导管，重新灌注。一旦有混凝土拌和物落入井孔，须将散落在孔底的拌和物粒料等予以清除。提管时应注意到导管上重下轻，要采取措施防止翻倒伤人。
机械发生故障或其它原因使混凝土在导管内停留时间过久，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，增大了导管内混凝土下落的阻力，混凝土堵在管内。其预防方法是灌注前应仔细检修灌注机械，并准备备用机械，发生故障时立即调换备用机械；同时采取措施，加速混凝土灌注速度，必要时，可在首批混凝土中掺入缓凝剂，以延缓混凝土的初凝时间。当灌注时间已久，孔内首批混凝土已初凝，导管内又堵塞有混凝土，此时应将导管拔出，重新安设钻机，利用较小钻头将钢筋笼以内的混凝土钻挖吸出，用冲抓锥将钢筋骨架逐一拔出。然后以粘土掺砂砾填塞井孔，待沉实后重新钻孔成桩。
5 影响桩基施工进度在管理方面上的因素
5．1施工安全管理5.1.1进行安全法规和安全知识普法教育，施工时做好安全设施和安全操作检查，发现隐患要立即停工纠正。进入施工现场必须戴好安全帽。机械设备要有专人操作。操作工及电焊工等特种作业人员必须有操作证且持证上岗。电器设备必须接零、接地。专机专闸，配电箱必须安装有相应电流的漏电电保护器、熔断丝，工场内严紧使用电流。
5.1.2.泥浆池周围应作好相应的围栏，防止车辆及人员勿入泥浆池内。
5.1.3.钻孔桩混凝土浇筑完成后应及时抽干桩顶以上未浇段孔内泥浆，并回填干土，以防人员，设备掉入孔中。
5.1.4.钢筋骨架、设备吊装前对钢丝绳作详细检查，发现断丝、断股现象及时更换。在大风天气应停止一切吊装作业。
5.1.5.重型设备对地基承载力要求较高，土质不好需对地基换填碾压后方能上重型设备，以防发生沉陷事故。
5.2文明施工管理
做到文明施工，遵守施工操作规范和建设单位的各项规章制度，社会治安管理的有关规定。工地应设专门治安人员。
5.3工期保证管理
5.3.1学习先进经验，组织科学施工，并总结本公司以往快速施工经验，大力推行先进适用技术。
5.3.2认真组织本工程施工技术人员、班组骨干熟悉施工图纸，周密编制分部分项工程施工组织设计，严格按审定的施工组织设计施工。
5.3.3充分发挥工人的积极性，加强主要工程的技术力量，实行按部位重奖重罚，鼓励广大职工的工作劲头。
5.4机械设备管理
桩基施工所用的机械设备种类繁多,灵活性大，工作量高，应由专门统一管理,合理调配，以保证施工速度。
6 结束语
钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，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。但即便如此，只要我们能认真对待各个工序的质量控制，精心组织安排问题的处理方法和防治措施，就可以把事故的发生降至最低，甚至为零。
作者简介：孙德环，男，1986.07出生，本科，助理工程师