论公路桥梁钻孔灌注桩施工质量防治与处理措施
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摘要：钻孔灌注桩在基础工程中已得到广泛应用。但由于地质条件复杂、所用设备优劣、施工水平差异等原因，钻孔灌注桩成桩后或钻孔过程中往往会出现桩身混凝土断桩、偏位等问题。文章根据施工中发生事件阐述了相应的处理措施。
在桥梁结构中，钻孔灌注桩作为一种基础形式，以其适应性强、成本适中、施工简便等特点，被广泛地应用于公路桥梁及其他领域。灌注桩属于隐蔽工程，但由于影响灌注桩施工质量的因素较多，对其施工过程每一环节都必须严格要求，对各种影响因素必须详细考虑。如地质因素、钻孔工艺、护壁、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不当，就会在灌注中产生质量事故，小到塌孔松散、缩颈，大到断桩报废，给国家财产造成重大损失，直至影响工期，并对整个工程质量产生不利影响。
一、钻孔过程中出现的施工质量问题及处理措施
(一)护筒冒水
1、问题：护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉，护筒倾斜和移位，造成钻孔偏斜，甚至无法施工。
2、造成原因：埋设护筒的周围土不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落时碰撞。
3、处理措施：在埋筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层务实。在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0－1.5m的水头高度。钻头起落时，应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时，应立即停止钻孔.用粘土在四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新安装护筒。
(二)孔壁坍陷
1、问题：钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍陷迹象。
2、造成原因：孔壁坍陷的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。
3、处理措施：在松散易坍的土层中，适当埋深护筒，用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，保持护简内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。成孔后，待灌时间一般不应大于3小时，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。
(三)缩颈
1、问题：缩颈即孔径小于设计孔径。
2、造成原因：塑性土膨胀。
3、处理措施：采用优质泥浆，降低失水量。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。如出现缩颈，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。
(四)钻孔偏斜
1、问题：成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。
2、造成原因：钻机安装就位稳定性差.作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致；地面软弱或软硬不均匀；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。
3、处理措施：先将场地夯实平整，轨道枕木宜均匀着地；安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于20cm，在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时，钻速要打慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便削去硬土，如纠正无效，应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，重新钻进。
(五)桩底沉渣量过多
1、问题：成孔后发现桩底沉渣量过多。
2、造成原因：检查不够认真，清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。
3、处理措施：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。采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不要用清水进行置换。钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁。可采用钢筋笼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，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。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，使导管一次埋人混凝土面以下10m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。
二、混凝土灌注过程中出现的施工质量问题及处理措施
(一)卡管
1、问题：灌注混凝土过程中。无法继续进行的现象。
2、造成原因：初灌时，隔水栓堵管；混凝土和易性、流动性差造成离析；混凝土中粗骨料粒径过大；各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管中停留时间过长而卡管；导管进水造成混凝土离析等。
3、处理措施：使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出。在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过实验室确定，坍落度宜为18－22cm，粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1／4，且应小于40mm，为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、试压，试水压力为0.6-1.0MPa，以避免导管进水。在混凝土浇筑过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗的导管，避免在导管内形成高压气塞。在施工过程中，应时刻监控机械设备，确保机械运转正常，避免机械事故的发生。
(二)钢筋笼上浮
1、问题：钢筋笼的位置高于设计位置的现象。
2、造成原因：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；当混凝土灌至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时，由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼的上浮；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。
3、处理措施：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.灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2－3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2－4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时，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。
(三)断桩
1、问题：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。
2、造成原因：由于导管底端距孔底过远，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；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；由于在浇注混凝土时，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；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。
3、处理措施：成孔后，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。灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中，应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，并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求。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。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，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。帮扎水泥隔水塞的铁丝，应根据首次混凝土灌入量的多少而定，严防断裂。确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。
三、施工控制措施及要点
1、钻进过程随时注意往孔内补充浆液，维持孔内的水头高度。孔内泥浆面任何时候均应高于江水面1－1.5m。
2、加接钻杆时，应先停止钻进，将钻具提离孔底8－10cm，维持泥浆循环10cm以上，以清除孔底沉渣并将管道内的钻渣携出排净，然后停泵加接钻杆。钻杆连接螺栓应拧紧上牢，认真检查密封圈，以防钻杆接头漏水漏气，使反循环无法正常工作。
3、钻孔过程应连续操作，不得中途长时间停止，尽可能缩短成孔周期。详细、真实、准确地填写钻孔原始记录，钻进中发现异常情况及时上报，以备处置。
4、为了保证钻头能够顺利通过护筒底口，钻机必须根据钢护筒的倾斜度及其顶口的平面位置偏位。
5、为了保证混凝土的浇注质量，在钻孔过程中应严格控制泥浆的质量，并且在混凝土浇注前采用二次清孔的施工工艺。
6、冲孔灌注桩施工过程中，定期进行验孔，检验是否缩孔、斜孔，认真测定孔深、桩底人岩不小于2.0m。
7、冲孔灌注桩终孔后，清孔至符合要求为止，沉渣厚度控制在小于5cm以内。
8、下放钢筋笼前，复测孔深是否与原来孔深相吻合，如差值较大，可能发生塌孔，重新冲孔至设计标高。
9、首灌砼量必须通过计算，以保证导管埋深不小于1.Om。
10、水下砼搅拌时应严格控制其坍落度和和易性，运输过程中发生泌水的砼不能使用，以防灌注时发生堵管。
11、钻孔桩砼浇筑高度应比设计高度高出70cm－80cm，多余部分待系梁或承台基坑开挖后凿出，确保桩顶质量。
12、钢筋、水泥进场必须有出厂合格证和试验资料。其品种、规格、型号都必须符合要求。
13、钢材在集中加工时，认真审阅图纸，下料准确无误。焊接时采用双面搭接焊，焊缝宽度和高度必须符合规范要求。在配料时注意同一断面的受力主筋焊接接头面积在同一区段内不能超过50％。且避免在最大受力处设置接头，并尽可能使接头交错排列，焊工持有操作证才能进行焊接作业，主钢筋焊接采取双面搭焊，焊接长度不小于5d，且应将钢筋焊接段进行弯折，以便焊接后的钢筋轴线处于同一直线上。当桩基钢筋笼节与节焊接时，应先焊顺岸方向，后焊接另侧方向。
钻孔灌注桩在施工过程中，发生断桩、短桩或其他质量缺陷也是正常的，但处理一定要认真，尽量将事故消灭在萌芽状态。若发生了这类事故，要对桩底的断层位置、地质、钻孔成孔状况及当时原始记录加以认真分析，处理后必须要再进行验证为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象.在施工过程中。要控制好灌注工艺和操作，抽动导管使混凝土面上升的力度要适中，保证有程序的拔管和连续灌注，升降的幅度不能过大，如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁，导致孔壁下坠或坍落，桩身夹泥，这种现象尤其在砂层厚的地方比较容易发生。