钻孔灌注桩施工中质量问题案例及分析

钻孔灌注桩施工中的质量问题案例与分析制作组：514组员：李祥聪李恩康李浩张东辉王鑫陈志•钻孔灌注桩是民用和工业建筑广泛应用的一种基础形式，具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。但是由于钻孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行，其施工过程无法直接观察，成桩后也不能进行直接开挖验收，它又是最容易出现质量问题的一种基础形式。分析钻孔灌注桩在施工过程中可能发生的事故，进行必要的防范是保证钻孔灌注桩成桩质量，确保基础工程安全的重要措施。流程•1.钻孔桩施工中的质量问题•2.钻孔桩施工质量问题解决措施•3.总结•1.无套管施工法中孔壁坍塌•2.缩颈•3.钢筋笼上浮•4.桩底沉渣量过多•5.导管进水•6.断桩•7.钻孔内有害气体填充一、无套管施工法中孔壁坍塌•原因：•①护筒的长度不够，护筒变形或形状不合适；•②保持的水头压力不够；•③地下水位有较高的承压力；•④在砾石层等处有渗流水或者没水，孔中出现跑水现象；•⑤泥浆的容重及浓度不足；•⑥成孔速度太快，在孔壁中来不及形成泥膜；•⑦用造孔机械在护筒底部造孔时触动了孔周围的土壤；•⑧沉放钢筋时，碰撞了孔壁，破坏了泥膜及孔壁；•⑨造孔机械的机械力过大，致使护筒与土层之间的粘着力减弱措施：•①施工现场在埋设灌注桩的护筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实.•②当发现地基有地下水时，应密切注意是否夹有不透水层。•③泥浆的比重以1．02-1．08左右为宜。另外，在成孔时，如果遇到砾石层等土层产生大量漏浆时，应考虑是否改成其他施工方法。•④当中断成孔作业时，要着重监视漏水、跑浆的情况。•⑤在反循环钻孔法的成孔施工中，钻孔速度不宜过快，如果孔壁未形成有效泥浆膜，施工中将易出现孔壁坍塌的质量事故.•⑥为避免此类问题的发生，在施工中，要求施工人员要严格按施工规范进行施工，深入理解设计意图是确保成功施工的关键因素。•⑦在钢筋笼的沉放过程中，多采用边沉桩边射水搅拌的施工方式，然后用空气升液法、砂泵等设备抽出搅混的泥浆，同时，要注意避免射水压力过大，破坏钻孔的完整。二、缩颈原因：•缩颈是钻孔灌注桩最常见的质量问题，主要由于桩周土体在桩体浇注过程中产生的膨胀造成。措施：•①首先应采用优质泥浆，降低失水量。•②成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间内，孔壁形成泥皮，则孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在钻进或起钻时起到扫孔作用。另外，可采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。三、钢筋笼上浮•①原因：套管底部内壁黏附砂浆或土粒，由于管的变形，使内壁产生凹凸不平，在拔出套管时，将钢筋笼带上来。措施：此时，应注意在成孔前，必须首先检查最下部的套管内壁，当堆积大量粘着物时，一定要及时清理.•②原因：当钢筋笼的外径及套管内壁之间的间隙太小，有时套管内壁与箍筋之间夹有粗骨料时，会发生钢筋上浮现象。措施：使箍筋与套管内壁之间的间隙要大于粗骨料的最大尺寸的2倍。•③原因：钢筋笼自身弯曲，钢筋笼之间的接点不好、弯曲，箍筋变形脱落，套管倾斜等，使得钢筋与套管内壁的接触过于紧密时，也将造成钢筋笼上浮。措施：在处理此类问题时，应注意提高钢筋笼加工、组装的精度，防止钢筋笼在运输工程中的碰撞等因素引起的变形。•④原因：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。措施：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原因：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。措施：钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。除此之外，在浇筑混凝土之前，一定要将套管稍稍往上提一点，以确认钢筋笼是否存在上.五、导管进水原因：•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。措施：•①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。•②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。六、断桩•①原因：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。•措施：为避免质量事故的发生，桩孔钻成后，必须认真清孔。•②原因：有时受地下水活动的影响或导管密封不良，冲洗液浸入混凝土水灰比增大，形成桩身中段出现混凝土不凝体。•措施：在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行处理，止水成功后方可灌注混凝土。•四、桩底沉渣量过多•①原因：桩底的沉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。措施：施工中应保证灌注桩成孔后，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，然后将锤式抓斗慢慢放入孔底，抓出孔底的沉渣。•②原因：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，影响桩与地基的结合。措施：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。••③原因：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。措施：钢筋笼吊放时，务使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁。•④原因：清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。措施：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。•③原因：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。•措施：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。••④原因：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。•措施：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，坍落度损失亦满足灌注要求。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。七、钻孔内有害气体填充•原因：由于地质构造或其他特殊原因，在灌注桩的成孔过程中，发现桩孔中产生沼气、天然气、硫化氢等有害气体。•措施:一般情况下，桩孔中的可燃气体，应用注水法排除孔中的有害气体；当气体量较少时，也可以利用火绳等将有害气体燃烧掉。控制技术•准备阶段•（1）施工人员对施工地点地质情况、桩位、桩径、桩长、标高等了解清楚。•（2）桩位放样。•（3）将吊装工字钢焊接的钢围堰导向桩与定位桩分层联结固定，确保导向框位置准确。•（4）插打钢护筒。钢护筒壁厚12mm，根据各墩不同地质情况决定护筒长度，护筒下沉深度穿过覆盖层。•（5）插打钢板桩围堰。采用拉伸——Ⅲ型钢板桩沿导向框排列。用Dz-60Y型振动锤振动下沉，直至穿过覆盖层为止。•钻孔阶段•（1）安设钻机，使钻杆中心重合，其水平位移及倾斜度误差按规范要求调整。•（2）用冲击钻钻孔时，应待相邻孔位上已灌注好的混凝土凝固并已达到一定强度时，才能开钻。•（3）钻孔过程采用正循环回转钻进施工技术，在黏土层，适当少投泥土，靠钻进自行造浆，在砂土层则加大泥浆浓度固壁。钻进速度始终和泥浆排出量相适应。•（4）孔内始终保持0.2kg/cm2的静水压力，护筒内水位始终高于水库水位，遇松散地层时，适当增大泥浆相对密度和稠度，尽量减轻冲液对孔壁的影响，同时降低转速和钻压以满足施工质量控制要求。•（5）钻进过程严禁孔内掉进钻头、钻杆及其他异物，经常检查钻头的磨损情况。•（6）钻进过程随时留取渣样，每米不少于1组，在离设计标高1.0～1.5m范围内，每30cm留1组，每根桩渣样不少于3组。•清孔阶段•（1）清孔是钻孔桩施工中保证成桩质量的重要一环.•（2）终孔后，将钻头提至距孔底的0.2-O.3m处，使之空转，然后将残存在孔底的钻渣吸出；必要时投入适量纯碱以提高泥浆比重和胶结能力，使沉渣排出孔外。•（3）当钢筋笼下沉固定后，再次复检孔深和沉渣厚度等。若沉渣超标，可用导管中附属的风管再次清孔，直至全部符合设计要求和工艺标准。•（4）清孔结束前，将泥浆比重调整到规定范围，以保证水下混凝土的顺利灌注，同时保证成桩质量。•钢筋笼的制作及安装注意事项•（1）钢筋笼制作时，主筋连接，桩身纵向受力钢筋的接头应设置在桩身受力较小处；接头位置宜相互错开，且在35d的同一接头连接区段范围内钢筋接头不得超过钢筋数量的50%；主筋与箍筋应点焊。•（2）钢筋笼应整体吊装，吊装时不得碰损孔壁。钢筋笼吊放前，必须清除槽底沉渣，孔底沉渣厚度≤200mm。钢筋笼吊放到设计位置时，应检测其水平位置和高程是否达到设计要求，检测合格后应立即固定钢筋笼，钢筋笼入孔后至浇筑混凝土完毕的时间不超过4小时。•（3）钢筋笼在制作、运输、吊装过程中应采用有效措施防止钢筋笼变形。•（4）在钢筋笼上有预埋钢筋处应采用聚乙烯泡沫板覆盖预埋件，以便于需要时凿出预埋件。•灌注混凝土注意事项•（1）砼坍落度16～22cm、粗骨料粒径小于40mm。•（2）混凝土灌注在二次清孔结束后30分钟内立即进行。•（3）采用Φ250法兰式导管自流式灌注混凝土。导管联结要平直，密封可靠；导管下口距孔底30cm～50cm为宜。•（4）首盘浇筑：初灌量必须保证导管底部埋入混凝土中50cm以上，且连续灌注。•（5）正常灌注混凝土时，导管底部埋于砼中深度宜为2～6m之间。•（6）一次拆卸导管不得超过6m，每次拆卸导管前均要测量砼面高度，计算出导管埋深，然后拆卸。不要盲目提升、拆卸导管，导管最小埋深2.0m。总结•钻孔灌注桩由于其施工工艺成熟、承载力高、适用范围广已被广泛应用于公路、铁路桥梁等结构工程基础中。高等级公路大、中、小桥和互通式立交桥,基本采用钻孔灌注桩。•桩基检测技术有多种方法,如弹性波法、超声波法、抽芯试验法等。