桥梁钻孔灌注桩质量缺陷防治与处理某
随着我国交通基础设施建设的快速发展,钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。但灌注桩属于隐蔽工程,大部分是在水下进行的,影响灌注桩施工质量的因素很多,质量检查也比较困难,因此对其施工过程每一环节都必须严格要求,稍有不慎或措施不严就会在灌注中产生质量缺陷,断桩就是经常发生且难以处理的病害之一。本文结合工程实例,详细介绍了钻孔灌注桩断桩的处治方法,对类似工程将有一定的借鉴作用。
1、工程概述
某高速公路主线桥桥台基础采用钻孔灌注桩设计,设计桩长21m,直径1.2m,桩基地质层如图1(桩基剖面图),底部8m深为中砂砾层,钻孔灌注桩完成后,在进行桩基小应变检测时发现0#台的4#桩在桩长17.5-18.0m处无桩长反应,根据小应变波形图判断,确定该桩为“短”桩或断桩。
经对该桩钻孔钻杆的长度以及孔深的检测和灌注砼时埋设导管长度的原始记录进行分析后发现,该桩实际施工长度已达到21m,不可能为短桩,应是断桩,至于断层以下桩长无检测应变波的反映,只能是断层比较严重。根据该桩所断位置接近桩底,已经超过零弯矩点以下的特点,决定使用压浆补强法进行处理。
2、补强处理过程
2.1施工准备
首先明确现场处理时的各道工序负责制,并委派专业工程师对处理过程进行全过程不间断的控制,保证处理质量。
其次准备好所需钻孔、压浆等机具,由于施工现场极不平整,加上灌注桩的桩头外露钢筋挡视,须在该桩头上部搭设一个悬空工作平台,以保证钻孔、压浆作业。
2.2钻孔取芯近一步检查验证
由于断层较深近桩底,因此钻机在钻孔过程中一定要不停地对钻机主轴进行垂直度校正,防止钻孔到不了17.5~18.0m处就斜到桩壁以外,无法安排下道工序。同时,在钻机(可选用砼取芯机G-210型)钻孔取芯过程中,要对每节混凝土芯样进行认真分析总结,密切关注芯样的变化情况。
现场情况表明,该桩取芯到18m以上都完好无损,且无夹泥,混凝土的强度也较好,而在18m后无完整的混凝土,芯样中除蜂窝状夹带个别石料且很不成型的砂浆外,几乎就是中粗砂。这说明了两点,其一是小应变检测和实际是相吻合的,基本反映了工程的实际情况;其二证实了该桩钻孔深度达到了设计深度21m,只是在灌注第一盘砼时没有封住导管,加上沉淀过快,导管在砼开盘前已经被中粗砂砾淤埋,之后在操作导管时可能过提,没有被及时发现或重视,导致该底桩在3米范围内混凝土没有成型,发生断桩。
2.3孔底清淤
根据上述钻孔取芯结果,表明桩底淤积了中粗砂,决定采取清空桩底淤积中粗砂后灌注高标号水泥浆进行置换处理。
但是采用7cm的钻杆要将桩底约3.5m3的中粗砂清空是有很大难度的,尤其在中粗砂地质中钻进很容易发生埋钻事故,因此,要加大清孔频度。
为了防止埋钻事故的发生,根据清孔经验,先将钻头下到18.5m处不停地清孔,约半小时后有大量的中粗砂沿钻杆和孔壁陆续泛出。同时结合施工规范,根据清孔工作量准备足量纯碱(Na2CO3)和聚乙烯。纯碱的作用可使PH值加大,使土颗粒分散,使粘粒表面负电荷增加,为粘土吸收外界的正离子颗粒提供了条件,增加水化膜厚度,提高泥浆的胶体率和稳定性,降低失水量;聚乙烯的作用是提高泥浆的使用性能。用纯碱、聚乙烯加少量黄土配制成的泥浆用手抓粘而有滴的感觉,即可开始清孔。
在清孔过程中要安排专人对泛砂不停地进行排除清理,根据清出的中粗砂的总量统计,在清孔6小时后基本排尽了孔底3.5m3的中粗砂,之后孔口周壁泛砂已很少,且从孔口涌出大量呈白色的、和清孔时配制的泥浆几乎一样的泥浆,这就可以判定孔底基本排尽中粗砂。为了防止孔底周壁中粗砂的涌入,在压浆前不能停止清孔。
2.4压浆处理
为了保证压浆能一次性成功,应先计算压浆所需的525#水泥用量。在配制水泥浆时,尽可能按高标号配制,但水泥浆过稠会导致压注困难,通过多次配制压注实验,最后确定水泥浆配制比例为1∶1.刚开始压注时,将钻头埋设到桩底20.5m处,在压注过程中,特别要注意对孔口壁的封闭,不能让水泥浆外溢,只能有少许泥浆甚至清水流淌出来,直到无法压注为止。随后打开封闭的孔口壁,这时候如孔口壁处突然冒出大量水泥浆,与注入的配制水泥浆基本一致,补注水泥浆即可停止。为防止在17.5m处有新的断层或蜂窝现象产生,应将钻头定位于17.5~18m处进行二次补浆,直到压注不动为止,然后慢慢提钻并不断压浆到桩顶。经过2小时压注,压力达到2MPa,共用去约2.1m3的水泥浆。
配制水泥浆时留下试件取样,28天试件强度达到32.5MPa,超过桩体原设计强度。
注浆主要是通过挤密填充补强来保证桩体底部质量。为了减少因水泥浆收缩而产生孔隙,可以在配制水泥浆时适当加入膨胀剂(按1∶10000比例)。
2.5二次取芯验证
压注水泥浆属地下隐蔽工程,具体效果如何,只能通过再次取芯检测。为了减少二次取芯的难度和费用,待水泥浆终凝后12小时即在原孔位取芯验证。二次取芯验证的孔位确定要根据具体情况而定,二次取芯同样要注意钻杆的垂直度及17.5~18m处的芯样质量。经过观测,从桩顶到桩底21m处的芯样都完好密实。
待该桩底压浆强度成型后,再次安排对该桩进行小应变检测,检测表明桩长21.0m,且被判为质量较好的A类桩。
3、小结
从上述处理过程可以看出:
(1)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。建议对桩体采用三点压浆法(三点成等边三角形,若桩径1.2m,边长可取60cm布设)处理,以保证断层处通过取芯压浆后能够充分密实,达到桩体完好的程度,按此方案处理断桩至少有三个优点:一是质量可靠;二是保证工期,正常10~15天即可处理完毕;三是成本大大降低,如果报废一根桩,需要费用至少15万元以上,按此处理仅需15万元左右即可。但是如断层发生在桩体中部,则方案确定则应慎之又慎。
(2)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。在灌注过程中必须每灌注2m3左右测一次混凝土面上升的高度,确定每段桩体的充盈系数,确保桩身混凝土的充盈系数必须大于10。
篇2：桥梁钻孔灌注桩事故处理预防措施
一、前言
在桥梁工程施工中,钻孔灌注桩处于地下或水下,致使施工中工作人员无法直接接触到,使其施工难度加大,特别是在灌注桩基过程中,往往会由这样那样的疏忽或其它原因,造成严重的质量事故。为使这些事故的损失减少到最低,现根据工程实践经验就桩基灌注中常出现的问题及其处理方法、预防措施加以分析和研究。
二、施工中事故处理及预防措施
1、施工中成桩的几个关键
⑴在剪隔水栓时,漏斗及导管内要储存足够的混凝土。
⑵混凝土灌注时,导管的提拔和拆除中应防止管内进水。
⑶导管内混凝土不满时,混凝土应徐徐灌注,以防止导管内造成高压气囊,堵塞混凝土的下落。
⑷混凝土的运输对混凝土和易性的影响。
⑸整个灌注过程中,应对所有参加人员进行明确的分工,各个工种之间紧密配合,并设专人统一指挥,做到迅速、连续、有条不紊地进行。
⑹尽量使用先进的机械。
实践表明使用了先进的运输机械施工的桥梁桩基和人工运输施工的桩基,其桩基声测报告中就可以看到其差别。
2、导管进水
在灌注桩基过程中,导管进水较为常见,其主要原因有:
⑴剪隔水栓时,漏斗内和导管内混凝土的存储量掌握不好,造成混凝土下落后导管底与混凝土面有一定的间距,使孔内水浆上翻进入导管内。
⑵导管接头处橡胶垫有损伤,密封不严或橡胶垫老化,在导管内高压气囊的冲击下,造成破裂而进水。
⑶导管自身碰撞或长期使用,使导管壁漏水或焊缝开裂而进水。
⑷在提升导管和拆除导管过程中,提升太猛或量导管埋深时出错致使管底口超出混凝土面,造成水浆由管底口进入管内。
预防处理办法:
⑴经常派有经验的人员对橡胶垫及导管进行检查,发现问题及时更换与维护,加强施工、技术人员的责任心,避免错误计算、量深的发生。
⑵一旦出现类似情况,应及时分析情况并采取相应的措施加以补救:对于1类原因引起的,应提出导管,用空压机、抽沙泵或冲抓锥清除所灌注的混凝土,并重下导管重新灌注。
⑶对于2、3类原因引起的,拔出导管,将进水处换下来,重新插入混凝土中,并用抽沙泵将管内泥浆水抽干,方可继续灌注混凝土,对于新灌混凝土前两盘应适当加大水泥用量。
⑷对于4类原因引起的,导管应向下放置插入混凝土面1-2m左右,用抽沙泵抽干管内水浆,再继续灌注混凝土。
⑸对于重新灌注混凝土时,原灌注混凝土将要初凝,导管不能顺利插入混凝土。可在导管上方安置振动器,在振动导管的同时,利用重压使导管压入原混凝土面内,然后抽干管内水,继续灌注。对于已初凝的混凝土,在离设计标高距离较小时,可抽干孔内水浆,并清理原混凝土面至新鲜的混凝土时在护筒内灌注一般混凝土至设计标高。
3、导管“卡管”现象
在混凝土灌注施工中,由于隔水球密封不严造成导管进水,使管中混凝土在下落时石子、砂、水泥浆分离,导致粗集料集中将混凝土棚起,使混凝土无法下落,或由于机械故障和其它原因使混凝土在导管内已初凝,增大了混凝土在管中下落的阻力,堵塞了管道。
⑴将钢筋焊接起来,向管内冲捣使混凝土下落。
⑵上下抖动吊导管的吊绳,使管中混凝土在抖动的作用下下落。
⑶在导管靠近管口的地方,固定安放附着式振动器,依靠振动器的振动作用使混凝土下落。
如三种方法都无法凑效,则应立即拔出导管逐段拆除,并将管内混凝土清理干净,重新进行灌注工作。
对于混凝土已灌注大半的,在拔导管、清理干净导管后,重新下导管插入混凝土中,然后用抽沙泵将管内泥浆全部抽出,继续开始灌注。
4、桩基钢筋骨架上浮原因
⑴混凝土中粗集料粒径过大,配比不当,混凝土凝固速度太快,导管埋入太深。
⑵混凝土中粗集料粒径大,剪隔水栓时混凝土料处理量过多,造成混凝土下落冲力大使导管混凝土上翻力量过大。
处理措施:
在混凝土中加入适量缓凝剂,并控制混凝土中粗集料的粒径不要太大。缩短混凝土的灌注时间,防止混凝土在灌注中途凝固或塑性变小。当混凝土灌注面接近和进入钢筋骨架时,保持较深的埋管并放慢灌注混凝土下冲速度,减少混凝土浮力。孔内混凝土灌注面进入钢筋骨架1-2米时适当提升导管,但要保证埋深大于1米,以增加钢筋骨架在导管底口以下的埋深。钢筋骨架上端焊在护筒口上,以承受部分顶托力。
5、坍孔
在灌注混凝土过程中,还会出现坍孔现象。主要表现为孔内水位突然上升,并冒出气泡,原因有:井孔周围有机械振动,护筒内水位和泥浆护壁受损等,这种情况应及时查明原因,采取相应措施。首先向护筒内注水,或停止机械振动,并用抽沙泵吸出坍入孔内泥土。如不继续坍落,则可继续灌注施工;如坍落严重则应拔出导管,清出所灌混凝土,并提出钢筋骨架,重新用泥沙填井、钻孔。
6、桩基中加有泥沙
原因主要由以上几种现象造成的,这种现象应查明原因,采取压浆补强的方法进行处理。
对于有问题的桩基,钻两个孔,孔深应不大于补强位置0.5米以下,用高压水泵向一个孔压入清水,将加泥或加沙从另一个孔冲出,直至派出全部所夹的泥沙为止,然后用压浆机降纯水泥浆压入一个孔内,至另一个孔向外溢出水泥浆为止。水泥浆应先用较稀的(一般水灰比为0.8较宜),然后压入稠水泥浆(水灰比为0.45-0.5),并请有关质检单位再次检查其补强效果。
三、结论
各种事故主要以预防为主。由于灌注桩质量事故引发的后果十分严重,所以每个施工单位都应加强教育职工,增强职工的质量意识,强化职工责任心,并制定出相应的管理、监督机制和制度,将质量事故的发生和损失降到最低限度。
篇3：桥梁钻孔灌注桩:施工技术交底
一、护筒埋设及要求
1、护筒埋置深度:粘质土不大于1.0~1.5m高出地面0.3m。
2、护筒埋设采用挖坑埋设法,护筒底部及四周所填粘质土须分层夯实。
3、平面位置偏差小于5cm,倾斜度偏差小于1%。
二、泥浆性能要求
1、相对密度:1.05~1.20,粘度:16~22S,含砂率≤4%。
三、正循环回转法成孔
1、钻机就位:钻机调平对准钻孔,装上转盘,钻杆位置偏差小于2cm。
2、初钻:启动泥浆泵和转盘,空转一段时间,待泥浆输进钻孔中一定数量后开始钻进。
3、钻进时操作要点:开始钻进时,进尺适当控制,在护筒刃脚处,应低档慢速钻进。
4、泥浆补充与净化:钻进过程中及时检查泥浆指标,并适当调整每钻进2m或地层变化处,捞取钻渣样品并记录,与设计资料核对。
四、成孔检查
1、孔径检查:用笼式检孔器检查,外径等于设计孔径,长度为4.5m。
2、孔深和孔底沉渣检查:标准测锤检测。
五、常见事故处理
1、坍孔:回填砂和粘质土混合物到坍孔处以上1~2m,重新钻进。
2、钻孔偏斜:用检孔器查明钻孔偏斜位置,在偏斜处反复扫孔。
3、掉钻落物:用打捞叉、打捞钓等工具取出落物。
4、糊钻和埋钻:调节泥浆指标,增大泵量及向孔内投入砂石,严重糊钻时,停钻清除钻渣。
六、清孔(换浆法)
1、终孔后,停止进尺,稍提钻锥离孔底10~20m空转,保持泥浆正常循环,以中速将比重为1.03~1.10,纯泥浆压入,使孔内钻渣较多泥浆换出,清孔后泥浆含砂率<2%粘度17-20S,比重1.03~1.10。孔底沉淀土厚度小于10cm时,终止清孔。
2、沉淀厚=施工孔深——测量孔深。
七、钢筋骨架
1、钢筋骨架保护层厚6cm,砂垫块15×20×6cm,沿钻孔竖向每2cm设一道,圆周设4块。
2、钢筋接头采用搭接电弧焊,搭接端部预先折向一侧,使两钢筋轴线一致,焊缝长度大于10d,在35d接头范围内,同一钢筋不得有两个接头,配置在接头长度区段内受力筋,接头截面积占总截面积百分率为50%以内。
3、起吊骨架时采用两点吊,第一点设在骨架下部,第二点设在中点到上三分点之间,以保证骨架不变形。
八、灌注水下砼
1、灌注前,对孔底沉淀厚进行测定,如厚度超过规定,采用喷射法向孔底喷射3~5分钟,使沉渣悬浮。
2、剪球,将砼灌入孔底后,探测孔内砼面高度,计算导管埋置深首批砼灌注时导管离孔底25~40cm,埋置深大于1m,以后灌注时,导管埋深控制在2~6m之间。
3、导管提升保持轴线竖直和位置居中,逐步提升,拆除导管动作要快,一般不超过15分钟。
4、为防止钢筋笼上升,当导管底口低于钢筋笼3m至高于笼底1m之间,且砼面在钢筋笼底上下1m之间时,应放慢砼灌注速度。
5、为确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上加灌一定高度,以0.5~1.0m为宜,砼快灌注到设计标高时,将砼需要量计算出来,并通知搅拌站,以免浪费。
6、灌注结束后,约4H,挖除多余一段桩头,保留10~20cm接浇系梁及承台。
7、钢护筒在灌注结束,砼初凝前拔出。
篇4：桥梁工程进行钻孔灌注桩施工安全措施
在钻孔灌注桩施工中,施工顺序、机具位置,泥浆池及沉淀池出渣路线、操作人员位置,场内运输,供水供电线路等,都必须符合施工组织设计要求。
施工作业区应设置明显的标志且与非作业区严格隔离,严禁非作业人员进入施工现场。
陆上钻孔桩施工-律按规定采用硬地坪施工法,即钻机应置于地基处理坚实平整的混凝土地面上,确保钻机运转时平稳。
钻孔桩机在陡坡或水上作业时,必须按施工组织设计要求设置坚固稳定的工作平台,并经验收合格。
护筒埋设应严格按桩位中心轴线和垂直位置进行,埋设深度必须确保成孔过程中不发生筒边窜水造成坍孔事故。当桩孔附近有管线时,护筒的埋入深度宜超过管线深度。确保管线在钻孔桩成孔过程中的安全,埋设后的扩筒上应加盖。
钻机就位,机架不能靠在护筒上,以免机械振动引起护筒漏水导致坍孔,造成事故。
机械操作人员在施工操作中思想要集中,不准随便离开岗位,经常注意机械运转情况,发现异常及时纠正或停机,做到严格服从指挥信号,持证谨慎操作。
冲抓钻或冲击钻操作时,不准任何人进入落钻区,以防砸伤。
回转切削成孔机械,在装、拆钻杆时必须注意与吊、放操作工人之间的配合,以防伤人。在钻进过程中,若发生钻机突发卡钻震动迹象时,必须立即停机,排除孔内故障。
桩孔成型后,应尽快灌注混凝土,若因故不能灌注混凝土时,应在扩筒上加盖,以免掉土和发生人员坠落事故。
钢筋笼子的吊点必须焊接牢固,起吊时必须设专人指挥,不准斜吊或横向拖拉,确保钢筋笼垂直入钻孔。
除全套管钻孔施工法外,其他几种成孔方法,应注意孔内水位稳定;水位上下波动太大将会诱发坍孔;在潮汐地区或在河道中钻孔时必须有专人随时观测记录水位变化情况,及时调整护筒内的水位。
坍孔最容易造成灌注桩安全事故,严重时将危及操作人员的自身安全及周边管线或建筑物的安全。因此,必须采取切实措施,严格执行操作规程,从每根桩开钻至混凝土浇筑完成必须连续作业,禁止中间停顿。
钻孔桩施工的电气线路及设施,必须符合规范JGJ46-2005要求,设备的电源线必须是整根导线,不得有破皮、接头;钻孔桩机的控制电箱,严禁外接其他用电设备。
夜间施工,应配置足够的照明,照明灯高度≥3m,其金属外壳必须有可靠保护接地(零)。
钻机各类安全防护装置应齐全可靠有效。
延伸阅读:桥梁工程在进行模板安装时的技术要求。
安装侧模板时,应防止模板移位和凸出。基础倒模可在模板外设立支撑固定,墩、台、梁的侧模可设拉杆固定。浇筑在混凝土中的拉杆,应按拉杆拔出或不拔出的要求,采取相应的措施。对小型结构物,可使用金属线代替拉杆。
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