鉆孔樁施工塌孔原因及防范措施

Word文檔鉆孔樁施工塌孔原因及防范措施

簡介：本文對鉆孔灌注樁常見質(zhì)量事故進行綜合分析，依據(jù)質(zhì)量事故的發(fā)生緣由，提出了便于實施的防治方法。

關(guān)鍵字：鉆孔灌注樁質(zhì)量事故防治方法砼強度初灌砼量孔底沉渣

1前言

鉆孔灌注樁具有低噪音、小震驚、無擠土，對四周環(huán)境及鄰近建筑物影響小，能穿越各種簡單地層和形成較大的單樁承載力，適應(yīng)各種地質(zhì)條件和不同規(guī)模建筑物等優(yōu)點，在橋梁、房屋、水工建筑物等工程中得到廣泛應(yīng)用，已成為一種重要的樁型。隨著社會經(jīng)濟進展的需要，鉆孔灌注樁的樁長和樁徑不斷加大，單樁承載力也越來越高，同時，也使單柱單樁的設(shè)計成為可能。對于長樁、大樁，其施工難度大，易發(fā)生質(zhì)量事故。而單柱單樁的設(shè)計，對樁的質(zhì)量要求高，發(fā)生質(zhì)量事故后，加固處理難度大，且費用較高。因此，有必要對鉆孔灌注樁的常見質(zhì)量事故加以分析，找出質(zhì)量事故發(fā)生的緣由，討論相應(yīng)對策，盡可能防止質(zhì)量事故發(fā)生。

2地質(zhì)勘探資料和設(shè)計文件存在的問題

地質(zhì)勘探主要存在勘探孔間距太大、孔深太淺、土工試驗數(shù)量不足、土工取樣和土工試驗不規(guī)范、樁周摩阻力和樁端阻力不準(zhǔn)等問題。設(shè)計文件主要存在對地質(zhì)勘探資料沒有仔細消化、樁型選擇不當(dāng)、峻工地面標(biāo)高不清等問題。因此，在樁基礎(chǔ)開頭施工前，應(yīng)針對這些問題對地質(zhì)勘探資料和設(shè)計文件進行仔細審查。另外，對樁基礎(chǔ)持力層厚度變化較大的場地，應(yīng)適當(dāng)加密地質(zhì)勘探孔，必要時進行補充勘探，防止樁端落在較薄的持力層上而發(fā)生樁端沖切破壞。場地有較厚的回填層和軟土層時，設(shè)計者應(yīng)仔細校核樁基是否存在負摩擦現(xiàn)象。

3孔口高程及鉆孔深度的誤差

3.1孔口高程的誤差

孔口高程的誤差主要有兩方面，一是由于地質(zhì)勘探完成后場地再次回填，計算孔口高程時疏忽引起的誤差。二是由于施工場地在施工過程中廢渣的積累，地面不斷上升，孔口高程發(fā)生變化造成的誤差。其對策是仔細校核原始水準(zhǔn)點和各孔口的肯定高程，每根樁開孔前復(fù)測一次樁位孔口高程。

3.2鉆孔深度的誤差

有些工程在場地回填平整前就進行工程地質(zhì)勘探，地面高程較低，當(dāng)工程地質(zhì)勘探采納相對高程時，施工應(yīng)把高程換算全都，避開消失鉆孔深度的誤差。另外，孔深測量應(yīng)采納丈量鉆桿的方法，取鉆頭的2/3長度處作為孔底終孔界面，不宜采納測繩測定孔深。鉆孔的終孔標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以樁端進入持力層深度為準(zhǔn)，不宜以固定孔深的方式終孔。因此，鉆孔到達樁端持力層后應(yīng)準(zhǔn)時取樣鑒定，確定鉆孔是否進入樁端持力層。

4孔徑誤差

孔徑誤差主要是由于工人疏忽用錯其他規(guī)格的鉆頭，或因鉆頭陳舊，磨損后直徑偏小所致。對于樁徑800～1200mm的樁，鉆頭直徑比設(shè)計樁徑小30～50mm是合理的。每根樁開孔時，合同雙方的技術(shù)人員應(yīng)驗證鉆頭規(guī)格，實行簽證手續(xù)。

5鉆孔垂直度不符合規(guī)范要求

造成鉆孔垂直度不符合規(guī)范要求的主要緣由如下：

（1）、場地平整度和密實度差，鉆機安裝不平整或鉆進過程發(fā)生不勻稱沉降，導(dǎo)致鉆孔偏斜。

（2）、鉆桿彎曲、鉆桿接頭間隙太大，造成鉆孔偏斜。

（3）、鉆頭翼板磨損不一，鉆頭受力不均，造成鉆頭偏離方向。

（4）、鉆進遇軟硬土層交界面或傾斜巖面時，鉆壓過高使鉆頭受力不均，造成鉆頭偏離方向。

掌握鉆孔垂直度的主要技術(shù)措施為：

（1）、壓實、平整施工場地。

（2）、安裝鉆機時應(yīng)嚴格檢查鉆進的平整度和主動鉆桿的垂直度，鉆進過程應(yīng)定時檢查主動鉆桿的垂直度，發(fā)覺偏差應(yīng)馬上調(diào)整。

（3）、定期檢查鉆頭、鉆桿、鉆桿接頭，發(fā)覺問題準(zhǔn)時修理或更換。

（4）、在軟硬土層交界面或傾斜巖面處鉆進，應(yīng)低速低鉆壓鉆進。發(fā)覺鉆孔偏斜，應(yīng)準(zhǔn)時回填粘土，沖平后再低速低鉆壓鉆進。

（5）、在簡單地層鉆進，必要時在鉆桿上加設(shè)扶整器。

6鉆孔塌孔與縮徑

鉆（沖）孔灌注樁的塌孔與縮徑從表面上看是兩個相反面，實際上產(chǎn)生的緣由卻基本相同。主要是地層簡單、鉆進進尺過快、護壁泥漿性能差、成孔后放置時間過長沒有灌注砼等緣由所造成。

鉆（沖）孔灌注樁穿過較厚的砂層、礫石層時，成孔速度應(yīng)掌握在2米/小時以內(nèi)，泥漿性能主要掌握其密度為1.3~1.4g/cm3、粘度為20~30s、含砂率6％，若孔內(nèi)自然造漿不能滿意以上要求時，可采納加粘土粉、燒堿、木質(zhì)素的方法，改善泥漿的性能，通過對泥漿的除砂處理，可掌握泥漿的密度和含砂率。沒有特別緣由，鋼筋籠安裝后應(yīng)馬上灌注砼。

7樁端持力層判別錯誤

持力層判別是鉆孔樁成敗的關(guān)鍵，現(xiàn)場施工必需賜予足夠的重視。對于非巖石類持力層，推斷比較簡單，可依據(jù)地質(zhì)資料的深度，結(jié)合現(xiàn)場取樣進行綜合判定。

對于樁端持力層為強風(fēng)化巖或中風(fēng)化巖的樁，判定巖層界面難度較大，可采納以地質(zhì)資料的深度為基礎(chǔ)，結(jié)合鉆機的受力、主動鉆桿的抖動狀況和孔口撈樣進行綜合判定，必要時進行原位取芯驗證。

8孔底沉渣過厚或開灌前孔內(nèi)泥漿含砂量過大

孔底沉渣過厚除清孔泥漿質(zhì)量差，清孔無法達到設(shè)計要求外，還有測量方法不當(dāng)造成誤判。要精確?????測量孔底沉渣厚度，首先需精確?????測量樁的終孔深度，樁的終孔深度應(yīng)采納丈量鉆桿長度的方法測定，取孔內(nèi)鉆桿長度＋鉆頭長度，鉆頭長度取至鉆尖的2/3處。

在含粗砂、礫砂和卵石的地層鉆孔，有條件時應(yīng)優(yōu)先采納泵吸反循環(huán)清孔。當(dāng)采納正循環(huán)清孔時，前階段應(yīng)采納高粘度濃漿清孔，并加大泥漿泵的流量，使砂石粒能順當(dāng)?shù)馗〕隹卓??？椎壮猎穸确显O(shè)計要求后，應(yīng)把孔內(nèi)泥漿密度降至1.1~1.2g/cm3。清孔整個過程應(yīng)專人負責(zé)孔口撈渣和測量孔底沉渣厚度，準(zhǔn)時對孔內(nèi)泥漿含砂率和孔底沉渣厚度的變化進行分析，若消失清孔前期孔口泥漿含砂量過低，撈不到粗砂粒，或后期把孔內(nèi)泥漿密度降低后，孔底沉渣厚度增大較多。則說明前期清孔時泥漿的粘度和稠度偏小，砂粒懸浮在孔內(nèi)泥漿里，沒有真正達到清孔的目的，施工時應(yīng)特殊留意這種狀況。

9水下砼灌注和樁身砼質(zhì)量問題

砼配制質(zhì)量關(guān)系到砼灌注過程是否順當(dāng)和樁身砼質(zhì)量兩大方面，有足夠的理由要求我們對它高度重視。要配制出高質(zhì)量的砼，首先要設(shè)計好協(xié)作比和做好現(xiàn)場試配工作，采納高標(biāo)號水泥時，應(yīng)留意砼的初凝和終凝時間與單樁灌注時間的關(guān)系，必要時添加砼緩凝劑。施工現(xiàn)場應(yīng)嚴格掌握好協(xié)作比（特殊是水灰比）和攪拌時間。把握好砼的和易性及砼的坍落度，防止砼在灌注過程發(fā)生離析和堵管。

9.1初灌時埋管深度達不到規(guī)范值

我國JGJ94-94規(guī)范規(guī)定，灌注導(dǎo)管底端至孔底的距離應(yīng)為300～500mm，初灌時導(dǎo)管埋深應(yīng)800mm。在計算砼的初灌量時，個別施工單位只計算了1.3m樁長所需的砼量，漏算導(dǎo)管內(nèi)積存的砼量，初灌量不足造成埋管深度達不到規(guī)范值。另一方面，施工單位預(yù)備的導(dǎo)管長度規(guī)格太少，安裝導(dǎo)管時配管困難，有時導(dǎo)管低至孔底的距離偏大，而導(dǎo)管安裝人員沒有準(zhǔn)時把實際距離通知砼灌注班，形成初灌量不足導(dǎo)致埋管深度達不到規(guī)范值。

初灌砼量V應(yīng)依據(jù)設(shè)計樁徑、導(dǎo)管管徑、導(dǎo)管安裝長度、孔內(nèi)泥漿密度進行計算，且VV0+V1。

V0為1.3m樁長的砼量，V0＝1.21.3D2/4（單位：m3）；1.2－樁的理論充盈系數(shù)；D－設(shè)計樁徑（m）。

V1為初灌時導(dǎo)管內(nèi)積存的砼量，V1＝(hd2/4)（＋0.55d）/2.4(單位：m3)；h－導(dǎo)管安裝長度（m）；d－導(dǎo)管直徑（m）；－孔內(nèi)泥漿密度（t/m3）;0.55－導(dǎo)管內(nèi)壁的摩阻力系數(shù)；2.4－砼的密度（t/m3）。

9.2灌注砼時堵管

灌注砼時發(fā)生堵管主要由灌注導(dǎo)管破漏、灌注導(dǎo)管底距孔底深度太小、完成二次清孔后灌注砼的預(yù)備時間太長、隔水栓不規(guī)范、砼配制質(zhì)量差、灌注過程灌注導(dǎo)管埋深過大等緣由引起。

灌注導(dǎo)管在安裝前應(yīng)有專人負責(zé)檢查，可采納肉眼觀看和敲打聽聲相結(jié)合的方法進行檢查，檢查項目主要有灌注導(dǎo)管是否存在小孔洞和裂縫、灌注導(dǎo)管的接頭是否密封、灌注導(dǎo)管的厚度是否合格。必要時采納試拼裝壓水的方法檢查導(dǎo)管是否破漏。灌注導(dǎo)管底部至孔底的距離應(yīng)為300～500mm，在灌漿設(shè)備的初灌量足夠的條件下，應(yīng)盡可能取大值。隔水栓應(yīng)仔細細致制作，其直徑和園度應(yīng)符合使用要求，其長度應(yīng)200mm。

完成其次次清孔后，應(yīng)馬上開頭灌注砼，若因故推遲灌注砼，應(yīng)重新進行清孔。否則，可能造成孔內(nèi)泥漿懸浮的砂粒下沉而使孔底沉渣過厚，并導(dǎo)致隔水栓無法排出導(dǎo)管外而發(fā)生堵管事故。

9.3灌注砼過程鋼筋籠上浮

引起灌注砼過程鋼筋籠上浮的緣由主要有如下三方面：

（1）、砼初凝和終凝時間太短，使孔內(nèi)砼過早結(jié)塊，當(dāng)砼面上升至鋼筋籠底時，砼結(jié)塊托起鋼筋籠。

（2）、清孔時孔內(nèi)泥漿懸浮的砂粒太多，砼灌注過程中砂?；爻猎陧琶嫔?，形成較密實的砂層，并隨孔內(nèi)砼漸漸上升，當(dāng)砂層上升至鋼筋籠底部時便托起鋼筋籠。

（3）、砼灌注至鋼筋籠底部時，灌注速度太快，造成鋼筋籠上浮。

若發(fā)生鋼筋籠上浮，應(yīng)馬上查明緣由，實行相應(yīng)措施，防止事故重復(fù)消失。

9.4樁身砼強度低或砼離析

發(fā)生樁身砼強度低或砼離析的主要緣由是施工現(xiàn)場砼協(xié)作比掌握不嚴、攪拌時間不夠和水泥質(zhì)量差。嚴格把好進庫水泥的質(zhì)量關(guān)，掌握好施工現(xiàn)場砼協(xié)作比，把握好攪拌時間和砼的和易性，是防止樁身砼離析和強度偏低的有效措施。

9.5樁身砼夾渣或斷樁

引起樁身砼夾泥或斷樁的緣由主要有如下四方面：

（1）、初灌砼量不夠，造成初灌后埋管深度太小或?qū)Ч芨揪蜎]有入砼內(nèi)。

（2）、砼灌注過程拔管長度掌握不準(zhǔn)，導(dǎo)管拔出砼面。

（3）、砼初凝和終凝時間太短，或灌注時間太長，使砼上部結(jié)塊，造成樁身砼夾渣。

（4）、清孔時孔內(nèi)泥漿懸浮的砂粒太多，砼灌注過程中砂?；爻猎陧琶嫔?，形成沉積砂層，阻礙砼的正常上升，當(dāng)砼沖破沉積砂層時，部分砂粒及浮渣被包入砼內(nèi)。嚴峻時可能造成堵管事故，導(dǎo)致砼灌注中斷。

導(dǎo)管的埋管深度宜掌握在2～6米之間，若灌注順當(dāng)，孔口泥漿返出正常，則可適當(dāng)增大埋管深度，以提高灌注速度，縮短單樁的砼灌注時間。砼灌注過程拔管應(yīng)有專人負責(zé)指揮，并分別采納理論灌入量計算孔內(nèi)砼面和重錘實測孔內(nèi)砼面，取兩者的低值來掌握拔管長度，確保導(dǎo)管的埋管深度2米。單樁砼灌注時間宜掌握在1.5倍砼初凝時間內(nèi)。

9.6樁頂砼不密實或強度達不到設(shè)計要求

樁頂砼不密實或強度達不到設(shè)計要求，其主要緣由是超灌高度不夠、砼浮漿太多、孔內(nèi)砼面測定不準(zhǔn)。

對于樁徑1000mm的樁，超灌高度不小于樁長的4％。對于樁徑＞1000mm的樁，超灌高度不小于樁長的5％。對于大體積砼的樁，樁頂10米內(nèi)的砼應(yīng)適當(dāng)調(diào)整協(xié)作比，增大碎石含量，削減樁頂浮漿。在灌注最終階段，孔內(nèi)砼面測定應(yīng)采納硬桿筒式取樣法測定。

10砼灌注過程因故中斷的處理方法

砼灌注過程中斷的緣由較多，在實行搶救措施后仍無法恢復(fù)正常灌注的狀況下，可采納如下方法進行處理：

（1）、若剛開灌不久，孔內(nèi)砼較少，可拔起導(dǎo)管和吊起鋼筋籠，重新鉆孔至原孔底，安裝鋼筋籠和清孔后再開頭灌注砼。

（2）、快速拔出導(dǎo)管，清理導(dǎo)管內(nèi)積存砼和檢查導(dǎo)管后，重新安裝導(dǎo)管和隔水栓，然后按初灌的方法灌注砼，待隔水栓完全排出導(dǎo)管后，馬上將導(dǎo)管插入原砼內(nèi)，此后便可按正常的灌注方法連續(xù)灌注砼。此法的處理過程必需在砼的初凝時間內(nèi)完成。

（3）、砼灌注過程因故中斷后拔除鋼筋籠，待已灌砼強度達到C15后，先用同級鉆頭重新鉆孔，并鉆除原灌砼的浮漿，再用500鉆頭在樁中心鉆進300～500mm深，這樣就完成了接口的處理工作，然后便可按新樁的灌注程序灌注砼。

11結(jié)語

引起鉆孔灌注樁質(zhì)量事故的緣由較多，各個環(huán)節(jié)都可能會消失重大質(zhì)量事故。因此，在樁基工程開工前應(yīng)做好各項預(yù)備工作，仔細審查地質(zhì)勘探資料和設(shè)計文件，實行會審和技術(shù)交底制度，做好現(xiàn)場試樁工作。施工過程抓好泥漿和砼質(zhì)量，具體做好各項施工記錄，牢牢把好鉆孔、清孔和砼灌注等關(guān)鍵工序的質(zhì)量關(guān)，是防止質(zhì)量事故發(fā)生的行之有效的措施。

坍孔

1．現(xiàn)象

在成孔過程中或成孔后，孔壁坍落，造成鋼筋籠放不究竟，樁底部有很厚的泥夾層。

2．緣由分析

(1)泥漿密度不夠，起不到牢靠的護壁作用。

(2)孔內(nèi)水頭高度不夠或孔內(nèi)消失承壓水、降低了靜水壓力。

(3)護筒埋置太淺，下端孔坍塌。

(4)在松散砂層中鉆進時，進尺速度太快或停在一處空轉(zhuǎn)時間太長，轉(zhuǎn)速太快。

(5)沖擊(抓)錐或掏渣筒傾倒，撞擊孔壁。

(6)用爆破處理孔內(nèi)孤石、探頭石時，炸藥量過大，造成很大振動。

(7)勘探孔較少，對地質(zhì)與水文地質(zhì)描述欠缺。

3．預(yù)防措施

(1)在松散砂土或流砂中鉆進時，應(yīng)掌握進尺，選用較大密度、粘度、膠體率的優(yōu)質(zhì)漿，

(2)或投入粘土摻片、卵石，低錘沖擊，使粘土膏、片、卵石擠入孔壁。泥漿密度可參考表92使用。

不同土層施工時使用泥漿密度(t/m3)參考表

適用土層施工要求適用土層施工要求

在護筒中及護筒刃腳以下3m

粘土層

粉砂或中粘砂層沖程1m左右，泥漿密度1．1～1．3；土層不好時，宜提高泥漿密度，必要時加入小片石和粘土塊

沖程1～2m，加清水或稀泥漿

沖程1～3m，泥漿