钻孔灌注桩成孔过程控制要点-技术创新

钻孔灌注桩成孔过程控制要点

日期：2016-8-9 10:16:48　来源：互联网　浏览数：
　

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近年以来，因其造价低、节省等优点，钻孔灌注桩越来越多地被采用，尤其在沿海地区，地质条件复杂，地下水丰富，泥浆护壁钻孔桩便成为基础形式的首选。钻孔灌注桩具有承载力大、噪音低、施工安全性好等优点。但钻孔灌注桩为特殊工序，施工质量控制直观性差，施工工艺较为复杂，在成孔过程及水下混凝土浇注过程中容易出现质量问题及缺陷。因此施工要求严格，过程中必须连续监控，否则易留下隐患。
    本文就钻孔灌注桩的成孔及灌注过程控制以及事故发生时的紧急处理，避免3 类桩的产生进行了探讨。
    1 ·工程概况
    营口经济技术开发区华山大街北段桥梁工程，桥梁全长1462． 387m，共有桩径为1． 2m 的钻孔桩608 根。桥梁由北到南横跨山坡( 神井子村) 、堆场( 港通物流) 及市区，场地地形起伏较大，地质条件较为复杂。
    主要存在的两类典型地质情况如下:
    ( 1) 在施工过程中成孔速度快，在正常施工工艺下不易产生孔口塌陷的地形，场地的地质岩性自上而下依次为: 亚粘土、砂质粘土、亚粘土、砾质粘土、亚粘土、云母片岩、花岗岩。
    ( 2) 在施工过程中成孔速度一般，在正常施工工艺下容易产生孔口塌陷的地形，场地的地质岩性自上而下依次为: 杂填土、亚粘土、砂质粘土、亚粘土、砾质粘土、亚粘土、云母片岩、花岗岩。
    2· 施工的工艺
    刨验—定桩位—护筒埋设—钻机就位—钻孔—终孔—第一次清孔—下放钢筋笼—下导管—孔底沉渣厚度检验—二次清孔—灌注混凝土
    3· 施工中障碍物处理采取的措施
    在钻孔桩开钻之前，根据市政工程地下管线多的特点，针对整体工程桩位刨验，提前发现桩位下的障碍物或者孔洞，拟定对策，进行施工准备，提出专项施工方案，打有准备的仗，避免因施工方案准备不充分而发生的措手不及情况，保证工期正常进行。
    下面简要介绍一下几种障碍物以及孔洞的处理过程:
    3． 1 下部有光缆、电缆
    本工程障碍物有地下埋藏的电缆、光缆及上下水管道，他们的主要存在区域为港通物流堆场内。其埋深一般在1 ～ 2m 之间，管径一般在10cm 左右，用普通的刨验方法即可发现。前期的工作程序是:首先照相取证，同时要与监理、业主共同确认，然后根据该光( 电) 缆管的走向，提出业务联系单，请业主、设计单位提供切改方案后将管线移走，然而在施工过程中，由于业主及设计工作不能满足进度要求，我方开始通过各种渠道与该管线的所有权人直接联系，利用该管线具有的金属延伸性，在沿管道走向开挖出较长的沟槽后，用挖掘机直接将管线勾弯曲，避开钻机工作区，即可进行施工。
    3． 2 下部有旧井或者较大孔洞
    桥梁桩大部分在神井子村，神井子村基本上家家户户都有吃水井，有相当部分的水井在我方施工区域内。有两个桩恰好与深度超过40m 的深井位置重合。如采用一般的施工工艺进行施工，则在施工到图1A 点时会发生突然的大面积漏浆情况，由于原始井井壁是普通块石镶嵌而成( 农村水井井壁很少用浆砌块石成型) ，泥浆会因为块石缝隙而泄漏，导致正常的钻孔施工无法进行; 如强行进行造浆继续施工，会损失大量的时间和泥浆原料，并造成多次反复漏浆，在工期紧张的情况下，是不理智的施工方法。即使施工钻进到较深的井深区域，如图1B点，由于原始井井壁块石为松散结构，在桩锤的上下锤击过程中极易造成井壁块石的擦落，不仅可能会因孔底强度不一而造成偏孔，也很可能因石块掉落而导致卡钻( 如一旦造成卡钻，将很难处理，由于原始井井壁块石的存在，人工开挖取桩头将很难实现，机械开挖施工也因井深太深而不易进行) ，造成施工停滞。

    因此，在调查研究后，项目部施工技术人员在不影响工期的大前提下，提出了大胆的施工方案: 由于原始井井深比灌注桩要深，首先抽出原井中积水，然后回填杂土石到图1C 处( 比桩位底标高要底200cm左右) ，C 点标高以上进行坍落度较大的( 20 ～22cm) C15 素混凝土回填，由于混凝土坍落度很大，原始井井壁块石为松散结构，石块空隙较大，混凝土能嵌入井壁块石内，使井内混凝土和井壁块石形成一体，待混凝土强度到达要求后，开始进行正常桩位的钻孔施工。
    这一预案施工验证效果良好，施工进度得到了保证，没有泥浆大体积泄漏的情况发生，并且在整个钻孔过程中基本上没有出现因石块掉落而卡钻的现象，业主与监理在看到了良好效果后也同意了累似情况采用该办法施工，并同意进行混凝土方量的签证。
    4· 钻孔灌注过程中出现问题的紧急预案
    4． 1 钻孔过程中由于地质情况不理想而发生塌孔
    本工程中出现塌孔频率较高的区域是在港通物流院内堆场回填区。其原因一是因为原有地质情况较复杂，堆场建设前为居民住宅区，回填区域内有较厚的建筑垃圾、杂填土、生活垃圾( 普遍厚度约4 ～5m) ; 虽在港通物流堆场施工时进行了碾压处理，此次钻孔过程中，该层土一遇水，极易溶解、松散，造成塌孔。原因之二是施工因素，即泥浆相对密度不够及其他泥浆性能指标不符合要求，使孔壁未形成坚实泥皮，扩展成较大塌孔。
    塌孔严重时，会致使护筒下落而无法施工，通常处理方法是将孔中泥浆抽除干净，回填黏土，等20多天后，回填土固结后，再重新开钻成孔。但此方法虽然经济，所需施工周期却长，钻机闲置时间也长，既不能让业主满意，也损害了企业与施工队伍的利益，所以我们现场施工中没有采取这种处理方法。经过反复的现场研究后，分析了塌孔孔位特征，该施工区域地表土层为回填杂填土层，层厚4 ～ 5m，由于地质条件差较易塌孔，但塌孔主要相对集中区域位于地表到地下－ 5m 左右处，再向下为亚粘土层，只要保证必要的泥浆比重，很少出现塌陷情况。处理好易塌陷层，其他层问题就迎刃而解，针对这一特点提出了处理方案: 先抽出泥浆，再回填粘土至地下－ 6m 处，然后回填C15 混凝土，在混凝土初凝后，放点开钻，也就是说，地下－ 6m 标高以下基本不需处理，所以回填普通粘土。地表到－ 5m 左右处基本形成了蘑菇头形的上大下小的剖面图形。C15 混凝土回填后与塌陷面斜壁形成了较好的粘结力，由于混凝土为一个整体，下口小上口大，在重新钻孔时斜面对混凝土有一个向上的支撑力，赶在混凝土终凝之前钻孔成孔，钻孔施工进度快，不会再发生塌孔事件。经过试验，获得了成功。
    由于该施工方法回填深度较小( 只有5m 高) ，C15 混凝土的消耗量也不大( 15m3 左右) ，施工工期得到了保证，相对廉价，施工进度又快，得到了监理及业主的认同。

    经过物流院内的几个桩钻进典型施工进行总结，我们发现: 凡是塌孔严重的区域都是泥浆比重用常规的泥浆技术指标，约1． 2 ～ 1． 4 左右; 和该层土质护壁要求不太配套，要想成功必须修改泥浆的技术参数和施工工艺，我们引进了泥浆泵，采用泥浆循环方法进行施工，提高泥浆的比重( 1． 8 ～ 2． 0 左右) ，尽管一定程度上增加了泥皮厚度，对灌注桩承载力有所降低，但该桩是嵌岩桩，对受力影响不大，按照这种施工工艺进行桩基成孔解决了塌孔问题。
    4． 2 钻孔过程中卡钻头
    4． 2． 1 卡钻的原因
    ( 1) 钻孔形成梅花形，钻头被狭窄部位卡住;
    ( 2) 为焊补钻头，钻孔直径逐渐变小，而焊补后的钻头大了，又用高冲程猛击，极易发生卡钻;
    ( 3) 伸入孔内不大的探头石头未被打碎，卡住锥脚或者锥顶;
    ( 4) 孔口掉下石块或其他物体，卡住钻头。
    4． 2． 2 解决方法
    当为梅花卡钻时，若钻头向下有活动余地，可使钻头向下活动并转动至孔径较大方向提起钻头; 卡钻宜用由下向上顶撞的方法，轻打卡点的石头，有时使钻头上下活动，也能脱离卡点或使落入的石块落下; 还有一种方法是用较粗的钢丝绳带打捞钩放进孔内，将钻头勾住后，与大绳同时提动，或交替提动，并多次上下、左右摆动试探，有时候能将钻头提出;当上述方法行不通的时候，我们采取的是把长钢护筒( 与井壁等高) 放入井中，而后用泵将孔内泥浆抽干，再人工下去将钻头上部的堆积物一点一点地淘净，而后将钻头提出，此种方法耗时较长，而且对下井人员的安全性一定要认真监控。
    5· 灌注混凝土时可能会产生的问题
    5． 1 灌注过程中堵管
    堵管主要原因有:
    ( 1) 导管的气密性不好，有泥浆渗入，导致空气压力抵制混凝土的下落;
    ( 2) 混凝土的坍落度有所损失，浇注时无法顺利下落;
    ( 3) 由于混凝土的等待时间过长，造成混凝土达到初凝后浇混凝土无法将其挤压上来。
    为了避免这种事故的发生，混凝土到场后要立即灌注，不要拖延时间，同时要控制灌注时的坍落度和和易性。如果确实出现了堵管的情况，可先用吊车将导管允许范围内上下抽动，利用管内混凝土的自重下落。一旦发现堵管情况较为严重，按短桩进行接桩处理。
    5． 2 灌注过程中钢筋笼上浮
    钢筋笼上浮质量通病预防措施为，在混凝土面接近钢筋笼底口，导管底口在钢筋笼底口以下3m至以上1m 时，放慢混凝土的灌注速度。产生了上浮处理方法为: 先用挖机向下按钢筋笼，注意要垂直用力。如果此种方法行不通，则可以用钢丝绳把钢筋笼与导管相连，利用导管的重力将钢筋笼落下。本工程1． 2m 桩径灌注速度应为0． 55m3 /min。
    6 ·结束语
    灌注桩在施工过程中由于各种原因总会出现不同的问题，我们施工人员要熟练掌握并能应用各种处理方法，以最大程度上减少事故发生，保证质量合格。因此严格按施工工艺进行施工，在施工中发挥主观能动性，严格进行过程控制，做好每一个环节质量控制，才能保证工程顺利进行。