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淺談鉆孔灌注樁施工常見(jiàn)事故
及處理對(duì)策
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展,鉆孔灌注樁作為樁基礎(chǔ)中常見(jiàn)的一種基礎(chǔ)形式,以其適應(yīng)性強(qiáng)、成本適中、施工簡(jiǎn)便、噪音小等特點(diǎn)在我國(guó)交通、房建、水工等建設(shè)領(lǐng)域當(dāng)中得到廣泛的應(yīng)用,處于首選的地位。
雖然鉆孔樁基礎(chǔ)是橋梁常用的基礎(chǔ)形式之一,但是鉆孔灌注樁在成樁過(guò)程中是在樁位處的地面下或水下完成的,因其隱蔽性強(qiáng)、工序多、控制難度大,屢屢發(fā)生質(zhì)量事故,常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題和原因及解決方式有以下幾方面:
樁基施工流程圖上一張下一張主頁(yè)退出一、斜孔事故
1、斜孔事故的原因
a)鉆孔中遇到較大的孤石或探頭石。
b)在有傾斜度的軟硬地層交界處、巖面傾斜處或粒徑大小懸殊的砂卵石層中鉆進(jìn)時(shí),鉆頭受力不均勻;
C)擴(kuò)孔較大處,鉆頭擺動(dòng)偏向一方:
d)鉆機(jī)安裝不合要求,鉆進(jìn)過(guò)程鉆機(jī)產(chǎn)生不均勻沉陷或運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程震動(dòng)過(guò)大引起孔斜:
e)鉆具彎曲或插接式連接鉆桿磨損。間隙過(guò)大受壓后鉆桿發(fā)生彎曲而導(dǎo)致孔斜。
2、斜孔事故的預(yù)防可采取如下措施:
a)安裝鉆機(jī)時(shí),機(jī)座應(yīng)安放在平穩(wěn)堅(jiān)固的地基上,使轉(zhuǎn)盤(pán)和底座水平,重滑輪緣、固定鉆桿的卡孔和護(hù)簡(jiǎn)中心三者應(yīng)在一條直線上。且鉆進(jìn)中應(yīng)經(jīng)常檢查校正:
b)鉆具入孔前要仔細(xì)檢查.彎曲的鉆具嚴(yán)禁入孔內(nèi),且插接式連接鉆桿接頭磨損嚴(yán)重、間隙過(guò)大時(shí)要及時(shí)修復(fù)或更換:
c)在開(kāi)孔、換層界面處或有傾斜的軟、硬地層時(shí),應(yīng)采用輕壓慢轉(zhuǎn)的操作規(guī)程,鉆機(jī)遇到地下障礙物時(shí)應(yīng)及時(shí)處理,嚴(yán)禁盲目加壓。
d)要經(jīng)常用檢孔器進(jìn)行檢查,發(fā)現(xiàn)偏斜及時(shí)糾正。3、斜孔事故的處理3.1孔斜不嚴(yán)重時(shí),一般可在偏斜處吊住鉆頭上下反復(fù)掃孔,使鉆孔修直。3.2孔斜嚴(yán)重或糾斜無(wú)效時(shí),采用回填片、卵石到偏斜部位上部沖平后再重新鉆進(jìn)成孔。二、樁孔出現(xiàn)裂隙漏漿的事故
1、出現(xiàn)裂隙漏漿原因主要是由于土質(zhì)的節(jié)理和裂隙引起的,原生節(jié)理是不可避免的,次生節(jié)理主要是施工中擾動(dòng)造成的裂隙,鉆孔時(shí),泥漿沿著裂隙或者地下水滲透而流失就是漏漿,砂礫層的漏漿主要是護(hù)壁不牢固,地下水滲透引起的;漏漿是引起塌孔的主要原因。2、裂隙漏漿的處理方案2.1、當(dāng)發(fā)現(xiàn)護(hù)筒內(nèi)水面冒出氣泡或渾水時(shí),孔內(nèi)水頭高度開(kāi)始下降,但是下降速度緩慢,表示輕微漏漿,可以適當(dāng)?shù)丶尤胝惩粱蛴么b粘土直接投入,從而改善泥漿質(zhì)量,繼續(xù)鉆進(jìn)。2.2、當(dāng)氣泡或渾水大量涌出,漏漿速度較快,加入粘土鉆至原標(biāo)高處仍不能防止漏漿時(shí),需慢速鉆進(jìn),必要時(shí)倒入適量水泥進(jìn)行護(hù)壁,并加強(qiáng)注意保持孔內(nèi)外水位差,以免造成坍孔。2.3、當(dāng)有坍孔預(yù)兆時(shí),判明坍孔位置,回填片石和粘土混合物到坍孔位置以上1-2米,繼續(xù)鉆進(jìn),片石不宜太大,鉆進(jìn)過(guò)程中速度不宜太快,待鉆至原漏漿處標(biāo)高以下時(shí),再以正常速度鉆進(jìn)。2.4、當(dāng)采用單一的處理辦法不行時(shí),可以采用全部回填,待回填物沉積密實(shí)后再行鉆進(jìn),在維持孔內(nèi)外水位差的同時(shí),向孔內(nèi)先投入水泥和片石,經(jīng)小沖程沖砸后,再加入粘土,慢速鉆進(jìn),待孔內(nèi)水位穩(wěn)定后,正常速度鉆進(jìn)。下一張主頁(yè)退出上一張反循環(huán)鉆進(jìn)工藝原理圖3、漏漿的注意事項(xiàng):在處理泥漿時(shí),首先必須先維持孔內(nèi)水位,再根據(jù)鉆孔的原始記錄及相關(guān)資料,判別本處的地質(zhì)情況,決定什么材料進(jìn)行回填,如漏漿輕微,但巖層為軟弱夾層時(shí),就不能采用單一的回填粘土,因?yàn)樵谲浫鯅A層中鉆進(jìn)時(shí),極易發(fā)生斜孔,故在回填粘土的同時(shí),施工時(shí)必須回填一定數(shù)量的片石,施工時(shí)必須綜合考慮施工環(huán)境及現(xiàn)場(chǎng)資料,處理的辦法也相應(yīng)變動(dòng)。三、斷樁事故1、混凝土灌注樁斷樁的原因,a)有澆筑時(shí),拔管過(guò)高,超出混凝土頂面。b)孔壁坍塌,造成夾渣。c)灌注時(shí)間過(guò)長(zhǎng),拔管困難。d)樁澆筑完成后,受側(cè)向外力擠推。2、斷樁事故的預(yù)防應(yīng)采取如下措施:a)灌注前做好一切準(zhǔn)備工作,保證灌注操作連續(xù)地進(jìn)行;采用Φ250法蘭式導(dǎo)管灌注混凝土。導(dǎo)管聯(lián)結(jié)要平直,密封可靠;導(dǎo)管下口距孔底30cm~50cm為宜。b)灌注前注意天氣預(yù)報(bào),合理安排灌注時(shí)間;混凝土灌注在二次清孔結(jié)束后30分鐘內(nèi)立即進(jìn)行。c)首盤(pán)澆筑:初灌量必須保證導(dǎo)管底部埋入混凝土中
80cm以上,且連續(xù)灌注。正常灌注混凝土?xí)r,導(dǎo)管底部埋于砼中深度宜為2~6m之間。d)預(yù)先在砼導(dǎo)管上套裝一個(gè)用3mm厚鋼板制成的錐形活動(dòng)護(hù)罩,以護(hù)住管法蘭,掛住鋼筋骨架,護(hù)罩底部與法蘭大小一致。e)在灌注時(shí),邊灌注邊拔導(dǎo)管,指定專(zhuān)人勤測(cè)砼頂面上升的高度,以決定導(dǎo)管上拔速度,提升勻速,平穩(wěn),慢慢起升,并隨時(shí)掌握導(dǎo)管埋入深度,避免導(dǎo)管埋入過(guò)深或?qū)Ч苊撾x砼面。f)砼的拌制要嚴(yán)格按照規(guī)范要求控制水灰比,坍落度,保證砼的和易性,以防砼的和易性差,造成導(dǎo)管堵塞,不得不拔出導(dǎo)管而造成斷樁。g)一次拆卸導(dǎo)管不得超過(guò)6m,每次拆卸導(dǎo)管前均要測(cè)量砼面高度,計(jì)算出導(dǎo)管埋深,然后拆卸。不要盲目提升、拆卸導(dǎo)管。
四、樁身砼離析、縮孔事故造成原因及防治措施如下:①施工中若發(fā)生導(dǎo)管底端距孔底過(guò)遠(yuǎn),則混凝土被沖洗液稀釋?zhuān)顾冶仍龃?,造成混凝土不凝固,形成混凝土樁體與持力層之間被不凝固的混凝土填充。為避免這一質(zhì)量事故的發(fā)生,樁孔鉆成后,要認(rèn)真清孔,必須實(shí)施兩次清孔,沖孔時(shí)間應(yīng)根據(jù)孔內(nèi)沉渣情況而定,沖孔后要及時(shí)灌注混凝土,避免孔底沉渣超過(guò)規(guī)范規(guī)定。這就要求在灌注混凝土前,應(yīng)認(rèn)真進(jìn)行孔徑測(cè)量,沉渣測(cè)定,準(zhǔn)確算出全孔及首次混凝土灌注量。②導(dǎo)管密封不良,沖洗液浸入使混凝土水灰比增大,形成樁身中段出現(xiàn)混凝土不凝固。在地下水活動(dòng)較大的地段,導(dǎo)管事先要用套管或水泥進(jìn)行處理,止水成功后方可灌注混凝土。幫扎水泥隔水塞的鐵絲,應(yīng)根據(jù)首次混凝土灌入量的多少而定,嚴(yán)防斷裂。確保導(dǎo)管的密封性,導(dǎo)管的拆卸長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)導(dǎo)管內(nèi)外混凝土的上升高度而定,切勿起拔過(guò)多過(guò)快。如果導(dǎo)管提升過(guò)快,以致其下口拔離孔中的混凝土面時(shí),易使樁中形成泥漿夾層。③在灌注混凝土?xí)r,因停電、待料等原因停灌混凝土而造成夾渣,出現(xiàn)樁身中巖渣沉積成層,將混凝土樁上下分開(kāi)的現(xiàn)象。施工中應(yīng)明確規(guī)定,混凝土澆注過(guò)程中,一旦開(kāi)始進(jìn)行澆筑,一定要連續(xù)完成作業(yè),確保在混凝土初凝時(shí)間內(nèi)連續(xù)澆注,在灌注混凝土過(guò)程中應(yīng)避免停電、停水,應(yīng)備足混凝土料,并合理安排好施工人員作業(yè)時(shí)間,在混凝土灌注量大時(shí)還應(yīng)做到作業(yè)人員分班作業(yè)。④施工中還會(huì)發(fā)生灌注時(shí)混凝土沒(méi)有從導(dǎo)管內(nèi)灌入,而采用從孔口直接倒入的辦法灌注混凝土,產(chǎn)生混凝土離析造成凝固后不密實(shí)堅(jiān)硬,個(gè)別孔段混凝土夾有泥漿而出現(xiàn)疏松、空洞的現(xiàn)象。因此,施工中要嚴(yán)格確定混凝土的配合比,使混凝土有良好的和易性和流動(dòng)性,坍落度亦滿(mǎn)足灌注要求。灌注混凝土必須從導(dǎo)管內(nèi)灌入,要求灌注過(guò)程連續(xù)、快速,準(zhǔn)備灌注的混凝土要有足夠量,避免埋下質(zhì)量事故的隱患。斷樁主要出現(xiàn)在水下混凝土灌注過(guò)程當(dāng)中,如果混凝土灌注時(shí)導(dǎo)管提升過(guò)快,以致導(dǎo)管下口拔離孔中的混凝土面時(shí),易使樁身混凝土中形成泥漿夾層而斷樁。5、如果一個(gè)樁孔的混凝土未能連續(xù)澆注,兩次澆注時(shí)間相隔較長(zhǎng)時(shí),由于孔中已澆混凝土表面凝固,而使樁身在該處出現(xiàn)斷裂。對(duì)于這些事故,事實(shí)上只要施工人員能?chē)?yán)格按操作規(guī)程辦事,不疏忽大意,不急于求成,是完全可以避免的。一旦發(fā)生這類(lèi)事故,可采取拔起導(dǎo)管,在已灌注的混凝土中,鉆一個(gè)較小直徑的鉆孔,并另插一個(gè)較小的鋼筋籠,然后再用導(dǎo)管灌注混凝土。
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五、坍孔事故坍孔主要出現(xiàn)在鉆孔、下放鋼筋籠和灌注混凝土三道工序當(dāng)中,并且以鉆孔中出現(xiàn)的坍孔為多見(jiàn)。鉆孔坍孔是在粉性、砂性土等松散地基中進(jìn)行鉆孔時(shí),很容易發(fā)生坍孔。坍孔主要表現(xiàn)為在施工過(guò)程中出現(xiàn)孔內(nèi)水位驟然降落,并冒出細(xì)密的水泡,鉆桿較難鉆進(jìn),鉆機(jī)負(fù)荷顯著增加,甚至鉆頭運(yùn)轉(zhuǎn)不起來(lái)。
1、其主要原因可能是:①護(hù)筒埋深較淺,或周?chē)靥畹恼惩梁粚?shí)不夠,致使孔口土坍落;②護(hù)筒變形或形狀不合適;③孔內(nèi)水位高度不夠,無(wú)足夠的水頭壓力;④地下水位有較高的承壓力;⑤在礫石層等處有滲流水或者沒(méi)水,孔中出現(xiàn)跑水現(xiàn)象;⑥泥漿的稠度不夠;⑦成孔速度太快,在孔壁中來(lái)不及形成泥膜;⑧用造孔機(jī)械在護(hù)筒底部造孔時(shí)觸動(dòng)了孔周?chē)耐寥?;⑨造孔機(jī)械的機(jī)械力過(guò)大,致使護(hù)筒與土層之間的粘著力減弱;⑩向孔內(nèi)補(bǔ)水時(shí),水流對(duì)孔壁有沖刷。
2、為防止孔壁坍塌,施工中必須注意以下事項(xiàng):
a、在施工前應(yīng)進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查,仔細(xì)學(xué)習(xí)地質(zhì)資料,并搞清楚地下土層的分布情況、地下水的壓力、出水量、水流方向以及是否存在流砂等問(wèn)題。在有地下水時(shí),還應(yīng)特別注意鉆孔地層中是否夾有不透水層。當(dāng)下層的承壓地下水的水頭比上層的地下水位高時(shí),必須維持孔內(nèi)足夠的泥漿壓力,同時(shí)孔內(nèi)水位高度應(yīng)高于地下水位1米以上。b、造孔泥漿應(yīng)選用優(yōu)質(zhì)粘土,有條件時(shí),可選用膨潤(rùn)土造漿,成孔時(shí)泥漿的相對(duì)密度以1.1~1.25左右為宜。施工時(shí)不間斷地檢測(cè)泥漿的比重,同時(shí)要根據(jù)不同土質(zhì)調(diào)整泥漿相對(duì)密度,在成孔時(shí),如果遇到礫石層等土層產(chǎn)生大量的漏漿時(shí),應(yīng)考慮是否改成其它施工方法(如加套管施工)。當(dāng)中斷成孔作業(yè)時(shí),要嚴(yán)格監(jiān)視漏水、跑漿的情況,與此同時(shí)還應(yīng)準(zhǔn)備應(yīng)急用的貯水槽、大容量的給水泵等設(shè)備。c、在反循環(huán)鉆孔法中的成孔階段,如果成孔速度太快,在孔壁上來(lái)不及形成泥膜,就容易使孔壁坍塌。成孔速度視地質(zhì)情況而異,對(duì)于淤泥質(zhì)等非常軟弱的地質(zhì),如果成孔太快,有時(shí)成孔后的樁孔將很不規(guī)則。
d、對(duì)砂、砂礫等土層必須注意轉(zhuǎn)臺(tái)旋轉(zhuǎn)不可過(guò)快,如過(guò)快有時(shí)將產(chǎn)生徑向擺動(dòng),而當(dāng)樁孔較深,又在孔底處遇到硬土層時(shí),要注意有可能因鉆桿自重過(guò)大產(chǎn)生彎曲而碰撞孔壁發(fā)生塌孔。
5、靜態(tài)條件下產(chǎn)生的孔壁坍塌事故,若不及時(shí)處理而繼續(xù)強(qiáng)行施工,就有可能使塌孔加劇。當(dāng)采取措施時(shí),如果認(rèn)為已不能排除靜態(tài)因素所導(dǎo)致的塌孔事故,就應(yīng)迅速將孔回填,否則嚴(yán)重點(diǎn)就有可能使地表產(chǎn)生坍塌或發(fā)生機(jī)械傾覆等重大的惡性事故,等地表層處理夯實(shí)后再施工。
6、下鋼筋籠坍孔
在沉放鋼筋骨架后也會(huì)產(chǎn)生孔壁坍塌,造成坍塌的原因可能是鋼筋籠下放時(shí)用力過(guò)猛或鋼筋骨架的垂直度不好或產(chǎn)生彎曲所致。所以,在沉放鋼筋骨架時(shí)應(yīng)特別慎重,鋼筋籠下放速度應(yīng)緩慢,上下兩節(jié)連接應(yīng)處在同一軸線位置,并隨時(shí)觀察孔內(nèi)水位情況。一旦出現(xiàn)孔壁坍塌,孔內(nèi)水位就會(huì)發(fā)生變化。對(duì)沉放鋼筋骨架之后的坍塌,一般可用澆注混凝土用的導(dǎo)管配合砂石泵抽出攪渾了的泥漿,此時(shí)應(yīng)注意泵壓力
不能太大,以免使鉆孔破壞加劇。
g、灌注混凝土坍孔
在混凝土灌注過(guò)程中如果發(fā)現(xiàn)護(hù)筒內(nèi)的泥漿水位突然上升并溢出護(hù)筒,隨即下降并冒出氣泡的現(xiàn)象,則估計(jì)是出現(xiàn)了坍孔,可用測(cè)探儀探頭探測(cè),如果探頭測(cè)得的表面深度達(dá)不到原來(lái)的深度,則可斷定是發(fā)生坍孔。坍孔原因可能是護(hù)筒底部周?chē)霈F(xiàn)漏水,孔內(nèi)水位下降或是河流中水位上漲時(shí),孔內(nèi)水位差減小,不能保持原有靜水壓力,以及護(hù)筒周?chē)逊胖匚锘驒C(jī)械振動(dòng)等。一旦發(fā)生坍孔,應(yīng)立即查明原因,采取相應(yīng)的措施,如保持或加大水頭,移開(kāi)重物、排除振動(dòng)等,然后用吸泥機(jī)吸出孔中坍落的泥土,如果坍孔停止,就可繼續(xù)灌注混凝土,如果繼續(xù)坍孔,且坍孔部位較深時(shí),應(yīng)將導(dǎo)管拔出,將混凝土鉆開(kāi)抓出,同時(shí)鋼筋籠吊出,再用粘土摻砂礫回填。待回填土沉實(shí)穩(wěn)定后,重新鉆孔、下鋼筋籠,再灌注混凝土。六、埋鉆和掉鉆
埋鉆通常是由坍孔或鉆錐沖進(jìn)土層太深所引起的。掉鉆主要是由于鉆桿與鉆錐松脫或鉆桿斷裂所致。一般可用套繩、打撈鉤或小型沖抓錐抓取。如落體已被泥砂埋設(shè),應(yīng)用空氣吸泥機(jī)吹開(kāi)埋鉆的泥砂,提起鉆頭。
從上述出現(xiàn)的事故原因分析和處理措施可
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