水下灌注桩施工中常见问题及控制措施.doc

水下灌注桩施工过程中常见问题及控制措施

　 本文通过对水下钻孔灌注桩现场施工实践过程中，在钻孔、清孔、泥浆护壁、防止钢筋笼上浮、坍孔、断桩等容易出现质量问题的几个方面进行分析，根据不同的成因，对出现的问题有针对性地提出了相应的整改办法和补救措施。
水下灌注桩成孔较常用的一般选择回旋钻机，冲击钻，旋挖机等几种机械，对于土质良好的地基，一般采用回旋钻成孔，其次带有流砂夹卵石的地基一般采用泥浆护壁冲击成孔，各种方法需要根据地基的土质进行选择。施工容易在钻孔、清孔、泥浆护壁、水下砼浇筑过程中出现问题，稍有不慎，常常会造成卡钻、掉钻、偏斜、坍孔、钢筋笼上浮和断桩等质量问题。
　一、卡钻
常见的卡钻是由于未掌握速度，进钻速度过快造成的，或是下面遇到孤石，这种情况还好一点，只要将钻杆稍微提起一点放慢速度，直到正常钻进为止。另外一种情况是整个钻头掉在钻孔里，不能取出来，这种情况最难处理，有些直接将钻杆轻轻往下钻动，看是否能将钻头提出，不然的话就白白浪费了一个钻头不说，还要另外补桩。钻司如有经验的，随时就要检查钻头的卡锚情况。
二、钻孔偏斜
由于开始时钻杆没有对直，或是由于地基硬度不均匀造成钻孔偏斜，这时要注意修正，如果不能修正过来，那就要投入一定标号的砂浆将孔回填，等到砂浆达到一定强度后，再进行钻孔重而进行修正偏任意现象。
三、清孔
　　（一）清孔的目的是抽、换孔内泥浆，降低孔内水的泥浆相对密度，确保孔内沉淀层厚度满足设计要求。清孔不当，容易引起清孔后孔底沉淀超厚。
（二）清孔有掏渣法、喷射法、抽浆清孔法几种。掏渣法清孔不能降低泥浆的相对密度，灌注混凝土时，会有部分泥浆成分沉淀至孔底使桩尖沉淀层加厚。喷射清孔时，射水（或射风）的压力过大易引起坍孔；压力过小，又不能有效翻动孔底沉淀物。同时切忌采用加深孔的深度来代替清孔、、
（三）控制措施：
　　1.清孔应根据设计要求、钻孔方法、机具设备条件和土层情况选定适合方法，应达到降低泥浆相对密度、清除钻渣、沉淀层或尽量减少其厚度的目的。清孔中应注意始终保护孔内流水头，以防坍孔。
　　2.清孔后，应从孔口、孔中部和孔底部分提取泥浆，测定要求的各项指标，三部分指标的平均值应符合质量标准的要求。
　　3.清孔后，可将取样盒吊到孔底。灌注水下混凝土前，取出样盒检查沉淀在盒内的渣土，其厚度应不大于设计规定。
　　四、泥浆护壁
　　（一）泥浆的制备和处理：除能自行造浆的土层外，泥浆制备要选用高塑性粘土或膨润土。拌制泥浆要根据施工机械、工艺及穿越土层进行配合比设计。废弃的泥浆、渣要按环境保护的有关规定处理。
　　（二）泥浆护壁要符合下列规定
　　1.施工期间护筒内的泥浆面要高出地下水位1.0m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面要高出最高水位1.5m以上。
　　2.在清孔过程中，要不断置换泥浆，直至浇筑混凝土。
　　3.浇筑混凝土前，孔底500mm以内的泥浆比重要小于1.25；含砂率≤8%；粘度28s。
　　4.在易产生泥浆渗漏的土层中要采取维持孔壁稳定的措施。
　　（三）泥浆指标控制
　　对于施工规范中泥浆的控制指标：粘度测定17—20min；含砂率不大于6％；胶体率不小于90％等在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制，无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥，泥浆质量都是重要因素。
　　五、坍孔
　　（一）坍孔的具体原因主要有：
　　1.护壁泥浆密度和浓度不足，起不到可靠的护壁作用；2.护筒埋深位置不合适，埋设在砂或粗砂层中；3.成孔速度太快，在孔壁上来不及形成泥膜；4.孔内水头高度不够或出现承压水，降低了静水压力；5.掏除钻渣或下放钢筋笼时，撞击孔壁；6.排除较大障碍物形成较大空洞而漏水致使孔壁坍塌。
　　（二）防止坍孔的控制措施：
　　1.在松散砂土中钻进时，应控制进尺，对泥浆的密度、粘度和胶体率进行调整；2.将护筒底部贯入粘土中0.5m以上；3.根据地质情况合理选取成孔速度；4.如地下水位变化大，应采取升高护筒、增大水头，或用虹吸管连接等措施；5.从钢筋笼的绑扎、吊插以及定位垫块设置等环节均予以充分注意；6.如孔口发生坍塌，应先探明坍塌位置，将砂和粘土混合物回填到坍孔位置以上1—2m，如坍孔严重，应全部回填，等回填物沉积密实后再进行钻孔。
　　六、防止钢筋笼上浮
　　（一）钢筋笼上浮常见的原因有：钢筋笼在制作、堆放、起吊、运输等过程中不符合规范要求。钢筋骨架内径与导管外壁间距过小，粗骨料粒径太大，主筋搭接焊接头未焊平，在提升导管过程中法兰盘挂带了钢筋笼；或因钢筋骨架主筋弯曲、骨架整体扭曲，箍筋变形脱落或导管倾斜，使得钢筋与导管外壁紧密接触；导管与钢筋笼间混凝土已凝结，提升导管时将钢筋笼带出；或因混凝土浇灌速度过快，混凝土面升至钢筋笼底，产生向上“浮力”导致钢筋笼上浮。若发生钢筋笼上浮，应立即查明原因，采取相应措施，防止事故重复出现。
　　（二）相应措施
　　1.对钢筋笼不符合设计要求，发生上浮事故的处理。要在灌注桩的上段增加局部钢筋，并设固定装置以防钢筋笼上浮，或者采取其他有效措施进行处理。如严格控制钢筋笼骨架的加工质量，防止变形。确保钢筋笼内径与导管外壁之间的空隙，大于骨料最大粒径的2倍。
　　2.在混凝土浇灌过程中，随着导管拔出而出现钢筋笼上浮，应立即控制混凝土浇灌量及浇灌速度，反复上下摇动导管或单向旋转，处理好笼与导管之间的挂带现象；若钢筋笼上浮不停止，应中止浇灌混凝土，拔出导管后，向孔内回填粘土，该桩作为废桩处理，并应与设计人员联系重新补桩。
　七、断桩
　　（一）常见断桩的原因主要有：
　　1.混凝土配合比不当、原材料不符合规定。2.在饱和淤泥质粘性土中，成孔后由于粘性土的回淤力和超孔隙水压力，压缩孔壁造成缩颈或缩孔。
　　（二）预防措施及处理方法
　　1.对于断桩事故处理，看断点处的位置，可采用扩大桩径的办法（通过设计人员重新核算满足设计要求），或采取在桩身混凝土中钻孔，用压力灌浆加固，或者采用换桩芯及补桩等方案处理。
　　2.钻孔灌注桩在进行水下混凝土浇注时，还应注意以下事项：
　　(1)混凝土必须具有良好的和易性，配合比应根据混凝土强度等级事先通过试验确定。坍落度一般采用160—200mm；细骨料应尽量选用中砂，含砂率宜为40%～45%；粗骨料应尽量选用河卵石，也可用碎石，粒径不宜大于40mm。
　　(2)导管壁厚不宜小于3mm，直径可采用200—250mm，导管最下端一节的底部应焊加强箍。
　　(3)储料斗内混凝土的初存量，必须满足首次灌注时导管底端能埋入混凝土体0.8—1.2m，导管底端到孔底距离应保持300～500mm，以利于混凝土自导管顺利排出，随着孔内混凝土面的逐渐上升，导管底端埋入管外混凝土面下的深度一般应保持2—3m，并不得小于1.0m。
(4)钻孔灌注桩的混凝土充盈系数不得小于1.0，一般土质取1.1，软土取1.2—1.3。
八、串孔
在设计中有的桩间距比较近，在浇筑过程中有出现混凝土面突然下降的情况，原因是相邻的桩穿孔了，混凝土都流到隔壁桩里去了。
处理措施及预防办法；遇到这种桩的时候，首先不要将两桩同时钻孔，待浇筑好一个桩后再进行下一个桩。如果遇到这种情况，只有先将另一桩进行回填，等第一根桩浇筑好以后再重新进行第二根桩施。
九、结束语
　　引起钻孔灌注桩质量事故的原因较多，各个环节都可能会出现重大质量事故。钻孔灌注桩的施工质量忧患应以预防为主处治为辅，在桩基工程开工前应做好各项准备工作，认真审查地质勘探资料和设计文件，实行会审和技术交底制度，做好现场试桩工作，把握好桩位测量、护筒埋设等前期工作。施工过程控制好钻杆钻进速度，抓好泥浆浓度、比重和含泥量控制，防止塌孔，认真做好清孔工作，确保沉淀层厚度满足要求；控制水下砼拌和与浇筑质量，以及浇筑速度，防止钢筋笼上浮和产生断桩现象。同时应当注意对桩的成孔、灌注过程做好详尽的各项施工记录，这对后期的质量评估有不可替代的作用。桩的质量评价应依据超声波测试，结合施工记录和钻芯情况进行综合分析，才能得出较为客观的结论。

谭诗明著
二〇一四年五月二十三日