桥梁桩基施工容易出现的问题及处理措施

桥梁桩基施工容易出现的问题及处理措施［摘要］本文主要介绍桥梁桩基础在常规的施工中容易出现的问题以及相应的处理措施。［关键词］桥梁桩基施工问题处理措施一、前言桥梁桩基础是桥梁的重要部位，它的质量好坏直接影响到整座桥梁的工程质量。由于桥梁桩基施工的隐蔽性，在施工过程中存在不可预见性的因素较多，经常出现一些问题不可避免，如果这些问题不及时解决，将直接影响到桩基的工程质量，给工程造成损失。因此，在桥梁桩基的施工中，不仅要依靠先进的科学技术进行施工，还要根据丰富的施工经验对在施工中出现的问题进行及时处理，避免工程质量事故的发生。本文主要对在常规的施工方法下，在桩基钻孔、桩基清孔及桩基混凝土灌注的施工过程等三个方面容易出现的问题及其相应的处理措施进行介绍。二、桩基在钻孔过程中容易出现的问题及处理措施桥梁桩基成孔的施工方法有多种，采用何种方法成孔要根据工程地质条件、设计要求、施工工期、技术规范等工程实际情况来确定，本文仅对采用常见的回旋钻成孔和冲击钻成孔的施工方法进行描述。１、坍孔。坍孔的特征是孔内水位突然下降又回升，孔口冒出细密的水泡，出渣量明显增加而不见进尺，钻机负荷显著增加等。坍孔的原因大多数是由于泥浆性能不符合要求、孔内水头未能保证、机具碰撞孔壁等原因造成的。发生坍孔后，应查明坍孔的位置再进行处理。坍孔位置较深且不是很严重时，采用粘土回填至坍孔位置以上２～３m，并采取加大泥浆比重、改善泥浆性能、加高水头等措施，继续慢慢钻进；坍孔严重时，应立即将钻孔全部用砂类土或砾石土回填，如果无砂类土和砾石土，可采用粘质土掺入５％～８％的水泥进行回填，待孔内回填土稳定后重新开钻；坍孔位置不深时，可采用加深护筒的方法，将护筒内的填土夯实，重新开钻。２、斜孔。斜孔一般多发生在采用冲击钻成孔上。造成斜孔的原因通常是由于地质松软不均、岩面倾斜、钻架移位、钻架不平或钻头遇到探头石等原因造成的。钻孔时，要经常检查钻盘是否水平或钢丝绳是否垂直？孔口位置的钻杆或钢丝绳的平面位置是否正确？一旦发现偏差应及时调整。当出现斜孔时，一般可在偏斜处吊住钻头反复扫孔，使钻孔正直。偏斜严重时，应回填粘质土（采用回旋钻成孔）或片石（采用冲击钻成孔）到偏斜处顶面，待沉积密实、稳定后重新开钻。３、扩孔。扩孔大多数是由于孔壁坍塌或钻杆摆动过大造成的。对于扩孔的处理，目前没有更好的处理措施，一般是采用失水率小的优质泥浆护壁，改善钻机的机械性能（减小钻摆动）来控制扩孔率。４、缩孔。缩孔通常是由于地层中含有膨胀土、软塑土、泥质页岩等不良地质造成的，钻头磨损过大亦能使孔径稍小。缩孔发生后，应立即查明原因，如因钻头磨损过大造成的缩孔现象，应对钻头及时补焊，加大钻头。如因以上不良地质条件造成的，当缩孔不严重时，可采用钻头上下反复扫孔来扩大孔径；当缩孔严重时，采取钢护筒防护，一般情况下钢护筒的长度要根据不良地质的厚度情况来确定，最好是不良地质部分全部下钢护筒。５、孔内漏浆。孔内漏浆一般是钻孔钻至透水层时由于泥浆的性能较差、或护筒周围透水、或钻孔遇到小溶洞时发生的。当遇护筒内水头不能保持时，一般采取护筒周围回填土夯实、增加护筒埋置深度、适当减小护筒内水头高度、增加泥浆相对密度和粘度、倒入粘土使钻头慢速转动等措施。当用冲击钻冲孔时，可往孔内回填片石、卵石及适当投入一定数量的水泥，反复冲击，增加护壁。６、梅花孔或十字孔。梅花孔或十字孔通常是由于冲击钻锤的自动转向装置失灵、泥浆相对密度和粘度太大、冲程太小等原因造成的。施工时应针对上述原因改善措施。已发生的梅花孔或十字孔，应采用片石或卵石土掺粘质土混合回填，重新冲击钻孔。７、糊钻、埋钻。多数是正循环回旋钻在钻进时，遇软塑粘质土层，泥浆相对密度和粘度过大，进尺快、钻渣量大，钻杆内径过小，出浆口堵塞造成的。在钻孔过程中，应改善泥浆性能，对钻杆内径、钻渣进出口和排渣设备的尺寸进行检查和计算，并控制适当进尺。如果已严重糊钻，应停钻并立即提钻，清除钻渣；冲击钻糊锤时，应减小冲程，降低泥浆的相对密度和粘度，并在粘土层回填部分砂类土和砾类土。遇到坍方或其它原因造成埋钻时，应使用空气吸泥机吸走埋锤的泥沙，提出钻锤。８、卡钻。卡钻常发生冲击钻冲孔时，因先形成了梅花孔、十字孔、冲锤磨损未及时补焊、钻孔直径变小而新钻又过大、冲锤倾倒、遇到探头石或孔内掉入物件卡住等原因造成的。卡钻锤后不宜强提，可用小锤冲击或用边冲边吸的办法将卡锤周围的钻渣松动后再提出。９、掉钻。掉钻一般是由于钻杆磨损过甚、钻锤的钢丝绳磨损过甚或钢丝绳的卡口螺丝松动造成的。掉钻是在桩基钻孔过程中经常发生的故障之一，每台钻机都应配备足够的打捞工具。掉钻后应马上用打捞叉、打捞钩、绳套等工具打捞。如果由于打捞时间过长造成钻头被埋，应先清理泥沙，然后再使用打捞工具进行打捞。特别强调指出：初次掉钻头时，钻头在孔内一般是正立的，如果一次打捞不成功造成第二次或者多次掉钻，那么钻头掉在孔内就不一定是正立的，给打捞造成更大的困难。三、桩基在清孔过程中容易出现的问题及处理措施桩基在清孔过程中容易出现的问题有：塌孔、泥浆含砂率过大、沉渣过大等。清孔造成塌孔的原因是由于换浆过快、较快地降低泥浆相对密度造成的。清孔造成塌孔时，要根据塌孔的严重程度采取不同的处理方法进行处理。塌孔不严重时，可采用加大泥浆相对密度等改善泥浆性能的措施后继续清孔。塌孔严重时，该孔需要回填重新钻孔；泥浆含砂率过大及沉渣过大都是由于清孔时加水过快、过多、换浆时不及时捞渣或捞渣不干净、没有使用二级以上沉渣池等原因造成的。泥浆含砂率及沉渣过大时都应加大泥浆相对密度继续清孔，边清边捞渣，等泥浆的含砂率符合要求后再把泥浆的相对密度降低至符合要求。四、桩基在灌注砼过程中容易出现的问题及处理措施1、导管进水。首批砼下落后导管进水，应将已灌注的砼用吸泥机（可用导管作吸泥管）全部吸出，再针对导管进水的原因改正操作工艺或增加首批砼储量重新灌注；在砼灌注的中期，导管进水是由于多提升导管且管口超出已灌砼表面时发生的。遇到这种情况时，可依次将导管拔出，用吸泥机或潜水泥浆泵将原灌注砼表面的沉淀物全部吸出，将装有底塞的导管重压插入原砼表面２米以下，然后在无水导管中继续灌注，将导管适当提升，继续灌注的砼可冲开导管底塞流出。２、导管堵管。初灌导管堵管大多数是由于隔水硬球栓或硬柱塞被卡住而造成的。发生初灌堵管时，可用长杆往管内冲捣，或用振动器振动、硬物敲打导管外侧，或提升导管迅速下落振冲，或用钻杆加配重冲击导管内砼。如果这些方法都无效，应将导管拔出，取出导管内物质，重新下导管灌注砼；中期导管堵塞大多数是由于灌注时间过长，表面砼已初凝或者是由于砼的砂石级配差造成砼离析或者是由于砼中有大块物体或者是由于砼在导管内停留时间过长而发生堵塞的。当发生中期导管堵塞时，处理的方法是将导管连同堵塞物一起拔出，疏通导管。若原灌注的砼表层尚未初凝，可用新导管插入原灌砼的表面２米以下深度，用潜水泥浆泵下入导管底将管内的泥浆抽干净，再用圆杆接长的小掏渣桶将管内表面混有泥浆的砼掏干净后继续灌注砼。３、灌注坍孔。大的坍孔特征与钻孔期间比较相似，可用测探仪或测锤探测，如探头达不到砼面高程时即可证实发生坍孔。发生灌注坍孔有以下几种原因：①、护筒脚漏水；②、潮汐区未保持所需的水头；⑶、地下水压超过孔内水压；④、孔内泥浆相对密度、粘度过低；⑤、孔口周围堆放重物或机械振动。发生灌注坍塌时，如坍塌数量不大，可采用吸泥机吸出砼表面坍塌的泥土，如不继续坍孔，可恢复正常灌注。如坍孔仍在继续且有扩大之势，应将导管及钢筋骨架一起拔出，用粘土或掺入５％～８％的水泥将孔填满，待孔位周围地层稳定后再重新钻孔施工。４、钢筋笼上升。灌注砼时钢筋笼上升的主要原因是由于砼冲出导管底口后向上的顶托力把钢筋笼上浮。为防止砼灌注过程中钢筋笼上浮，灌注砼前，应将钢筋笼的顶端焊接在护筒或其它牢固的物体上。在灌注砼过程中，当灌注砼顶面距钢筋笼底部约1米时，应降低砼的灌注速度；当砼面上升到钢筋笼底4米以上时，提升导管使导管底口高出钢筋笼底2米以上后即可恢复正常速度灌注砼。5、埋管。埋管一般是由于导管埋置深度过大所造成的。为了避免造成埋管事故，在砼灌注过程中应严格控制埋管深度在2～６米之间；若已造成埋管事故，即要对该桩基进行处理。五、结束语以上几点是桥梁桩基在施工过程中比较常见的、较为容易发生的故障及常用的处理措施。只要我们掌握了产生这些容易出现的问题的原因之所在、掌握了出现这些问题后的处理措施，才能在桩基施工过程中有针对性地做到事先预防和控制、才能做到发生了其中的某种故障后能从容地进行处理，才能确保桩基的工程质量、确保工程进度。参考文献：[1]JTJ041-2000，公路桥涵施工技术规范[S].[2]姚玲森，桥梁工程[M].北京：人民交通出版社，2001.