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旋挖钻机和冲击钻机合成孔灌注桩常出现的问题及预防
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旋挖钻机和冲击钻机合成孔灌注桩常出现的问题及预防


【摘 要】钻孔灌注桩在施工过程中由于环节较多,环境、气候、设备和操作等任何一方面或几方面处理不当都可能造成很严重后果。分析常出现的问题及预防、处理措施,对于提前查明并预防各个环节的质量隐患,最终保证成桩质量,起到非常重要的作用。

  1. 前言

  有些钻孔灌注桩工程由于地质原因,仅用冲击钻机成孔,即耗费材料又延长了工期;仅用旋挖钻机成孔,还难以完成,这样用旋挖钻机和冲击钻机合成孔,弥补了单独用一种设备施工的缺点,即节省了施工成本又缩短了工期,大大提高了施工效率。两种设备成孔增大了出现质量问题的风险,分析常出现的问题及预防处理措施,对于提前查明并预防各个环节的质量隐患,最终保证成桩质量,起到非常重要的作用。

  2. 旋挖钻机成孔中常出现的问题及预防处理

  2.1 塌孔。

  2.1.1 产生的原因:泥浆比重不够及其性能指标不符合要求,使孔壁未形成坚实泥皮;护筒埋置太浅,下端孔口漏水;由于掏渣后未及时补充泥浆,沙砾等强渣地层,泥浆流失造成水头高度不够;松散砂层中进度太快;提钻头、下放钢筋笼碰撞孔壁。

  2.1.2 预防和处理措施:在松散沙层中钻进时要严格控制进尺,投入粘土膏等挤入孔壁起护壁作用;发生孔口坍塌时,拔出护筒用粘土回填,重新埋设再钻;发生孔内坍塌时,判明其位置,用砂和粘土回填到塌孔处以上1~2米,沉淀物密实后再钻;清孔指定专人补浆,吊入钢筋笼时应对准钻孔中心竖直放入。

  2.2 旋挖钻机钻孔倾斜。

  2.2.1 产生原因:钻孔中遇到较大孤石;扩孔较大处,钻头摆动偏向一方;在有倾斜度的软硬交界处钻头受力不均;钻机底座不水平,钻杆弯曲。

  2.2.2 预防和处理措施:遇到孤石或倾斜的软硬地层钻进时,低速钻进,控制进尺;经常检查钻机底座水平,钻杆接头,并及时调整。

  2.3 扩径。

  2.3.1 产生原因:孔壁坍塌。

  2.3.2 预防和处理措施:局部扩径不影响钻进至设计标高可不处理;若扩径后继续坍塌,按塌孔处理。

  2.4 缩径。

  2.4.1 产生原因:钻头严重磨损或软塑土遇水膨胀;

  2.4.2 预防和处理措施:及时焊补钻头,上下反复扫孔以至扩大孔径。

  2.5 掉钻落物。

  2.5.1 产生原因:卡钻时强扭;钻杆疲劳断裂;操作不当,使不应反转的钻机反转,钻杆松脱。

  2.5.2 预防和处理措施:开钻前清除孔内杂物,用电磁铁或其它方法;经常检查钻具、钻杆、钢丝绳和连接装置;采用打捞钩、打捞叉吊出。

  3. 冲击钻机成孔中常出现的问题及预防处理办法

  3.1 塌孔。

  3.1.1 产生原因:泥浆比重不当,水头高度不高,冲程较大等,都容易引起塌孔。

  3.1.2 预防和处理办法:选用高质量的粘土泥浆,如果是砂层宜用比重大,黏度高的泥浆。在钻进中孔内应保持足够的水头高度,埋设护筒要符合规定要求,终孔后应仍保持一定的水头,并及时灌注水下砼。如发生孔口坍塌时,应立即拆除护筒,并回填钻孔,重新埋设护筒后再钻进。发生孔内坍塌时,可向孔内投入土块夹小片石重新钻孔,采用低锤冲击将土块和小片石挤入孔壁制止塌孔。

  3.2 钻孔倾斜弯曲。

  3.2.1 产生原因:产生偏斜原因主要有地质条件、技术措施和操作方法三个方面的问题。

  3.2.2 预防方法:安装钻机时,钻机支架要水平,钢丝绳中心同桩中心在同一垂直线上;钻进过程中应经常检查钢丝绳中心、桩中心和钻机中心是否在同一直线上;遇到倾斜的软硬地质特别是有软到硬地段应吊住冲击锤控制进尺;加强技术管理,经常检查钻孔情况,发现偏斜立即纠正。

  3.2.3 处理方法:应采用回填粘土加硬质小石块到倾斜的位置上,待沉积密实后,小冲程缓缓重新钻孔校正。

  4. 钻孔漏浆

  4.1 漏浆原因:透水性强的砾砂或流沙层中,过稀的泥浆向孔壁外漏失严重;埋设护筒时,回填土夯实不够或护筒制作不好,接缝不严密或焊缝有砂眼等造成漏浆。

  4.2 处理方法:发现漏浆时,首先应集中力量加浆,保持必要水头,然后根据漏浆原因决定处理方法。

  5. 水下混凝土灌注容易出现的问题及预防处理方法

  5.1 钢筋笼上浮 :在浇筑混凝土时,有时钢筋笼会发生上浮,其原因及相应对策如下。

  5.1.1 由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇注时间较长,已接近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定的握裹力,如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上,混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上升。当此类现象发生时,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。   5.1.2 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。 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。

  5.2 桩底沉渣量过多。

  5.2.1 清孔是灌注桩施工中保证成桩质量的重要环节,通过清孔应尽可能的使桩孔中的沉渣全部清除,使混凝土与岩基结合完好,提高桩基的承载力。施工中发生桩底沉渣的主要原因及处理的措施如下:渣过多主要由于施工中违犯操作规定,清孔不干净或未进行二次清孔造成的;施工中应保证灌注桩成孔后,等待一段时间,当沉渣沉入孔底,用?粕白曷?慢放入孔底,捞出孔底的沉渣。

  5.2.2 当使用的泥浆比重过小或泥浆注入量不足时,桩底的沉渣浮起困难,沉渣将堆积在桩底,影响桩与持力层的结合。工程中需采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度,不能用清水进行置换。

  5.2.3 钢筋笼吊放过程中,如果钢筋笼的轴向位置未对准孔位,将会发生碰撞孔壁的事故,孔壁的泥土会坍落在桩底;因此,钢筋笼吊放时,务必使钢筋笼的中心与桩中心保持一致,避免碰撞孔壁。在钢筋笼的加工工艺上,可选用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。

  5.2.4 清孔后,待灌时间过长,致使泥浆沉积。开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离宜为30~40mm,应有足够的混凝土储备量,使导管一次埋入混凝土面以下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。

  5.3 导管进水。

  (1)在浇注混凝土过程中,有时会发生由于过量上提导管,使接头部分产生漏水等情况,将造成混凝土离析、流动等质量事故,在桩身上留下致命的质量隐患。因此要严格施工管理,不得发生泥浆水进入导管的质量事故。一旦生发上述事故,可采取如下的处理措施:

  (2)浇筑混凝土之前,若发现导管口出现漏水现象时,应立即提起到导管进行检查,对漏水部位进行严格的防水处理后,再重新放入桩孔中,建筑混凝土。

  (3)在任何情况下,都应该尽可能的将导管底部深深的埋在混凝土中,当发现导管上提明显过量时,应迅速将导管插到混凝土中,利用小型水泵或小口径的抽水设备,将导管中的水抽到之后,再继续浇筑混凝土。

  5.4 断桩 :由于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。造成原因及防治措施如下。

  5.4.1 施工中若发生导管底端距孔底过远,则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。事故的发生,桩孔钻成后,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,冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定。这就要求在灌注混凝土前,应认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次混凝土灌注量。

  5.4.2 在浇注混凝土时,由于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,出现桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开的现象。

  施工中应明确规定,混凝土浇注过程中,一旦开始浇筑工序,一定要连续完成改作业,确保在混凝土初凝时间内连续浇注,在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。并随时控制混凝土面的标高和导管的埋深,提升导管要准确可靠,严格遵守操作规程。

  5.4.3 施工中还会发生浇注混凝土时,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。

  因此,施工要求中要严格确定混凝土的配合比,使混凝土有良好的和易性和流动性,坍落度亦满足灌注要求。灌注混凝土应从导管内灌入,要求灌注过程连续、快速,准备灌注的混凝土要足量, 避免埋下质量事故的隐患。

  6. 结束语

  钻孔灌注桩的整个施工过程都是隐蔽工作,每道工序都必须从严要求,保证施工质量, 任何一道工序出现问题都将带来严重的后果。因此,要保证钻孔灌注桩的施工质量,必须选择先进的设备,合格的施工人员,严格把握每道工序质量,现场指挥人员具有周密的组织协调能力,有高度的责任心,各部门全面配合,做到精益求精,才能保证结构工程质量。


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