浅谈钻孔灌注桩施工常见事故及处理对策

论文关键词：钻孔 灌注桩 施工 事故 处理
   
    论文摘要：钻孔灌注桩作为桩基础中常见的一种基础形式，以其适应性强、成本适中、施工简便、工期短等特点在我国交通、城市基础设施以及房屋、水工建筑等工程领域当中得到广泛的应用。
   
   
    0 引言
   
    钻孔灌注桩施工种类繁多，技术含量高，影响因素多，一旦在施工当中稍有不甚或控制不严，很容易出现一些质量事故，使整个工程的基础受到影响，严重一点出现返工将带来较大的损失。常见的且危害性较大的事故主要有坍孔和断桩，此外还可能出现弯孔、斜孔、缩孔、梅花孔、卡钻、埋钻和掉钻等现象，为尽量减少事故，在施工过程中，必须做到分工明确，密切配合，操作规范，措施到位。下面结合本人的施工经验，就常出现的一些事故原因进行分析，并制定出相应的处理措施。
   
    1 坍孔
   
    坍孔主要出现在钻孔、下放钢筋笼和灌注混凝土三道工序当中，并且以钻孔中出现的坍孔为多见。
    1.1 钻孔坍孔 在粉性、砂性土等松散地基中进行钻孔时，很容易发生坍孔。坍孔主要表现为在施工过程中出现孔内水位骤然降落，并冒出细密的水泡，钻杆较难钻进，钻机负荷显著增加，甚至钻头运转不起来。其主要原因可能是：①护筒埋深较浅，或周围回填的粘土夯实不够，致使孔口土坍落；②护筒变形或形状不合适；③孔内水位高度不够，无足够的水头压力；④地下水位有较高的承压力；⑤在砾石层等处有渗流水或者没水，孔中出现跑水现象；⑥泥浆的稠度不够；⑦成孔速度太快，在孔壁中来不及形成泥膜；⑧用造孔机械在护筒底部造孔时触动了孔周围的土壤；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；⑩向孔内补水时，水流对孔壁有冲刷。
    针对上述原因，施工时应尽量注意防止出现这些情况。如果孔口发生坍塌，致使护筒倾斜，就应及时用粘土回填，扶正护筒，严重时应挖起护筒，重新按要求埋设后再钻孔。当孔内发生坍塌，如果情况不严重时，可用粘土回填至坍孔位置以上1-2米，并加大泥浆比重继续钻进，如果情况严重时，应将钻孔全部用砂夹粘土或小砾石夹粘土回填，经3-5天稍密实后，再重新钻孔。
    为防止孔壁坍塌，施工中必须注意以下事项:在施工前应进行地质调查，仔细学习地质资料，并搞清楚地下土层的分布情况、地下水的压力、出水量、水流方向以及是否存在流砂等问题。在有地下水时，还应特别注意钻孔地层中是否夹有不透水层。当下层的承压地下水的水头比上层的地下水位高时，必须维持孔内足够的泥浆压力。造孔泥浆应选用优质粘土，有条件时，可选用膨润土造浆，成孔时泥浆的相对密度以1.1～1.25左右为宜。施工时不间断地检测泥浆的比重，同时要根据不同土质调整泥浆相对密度，在成孔时，如果遇到砾石层等土层产生大量的漏浆时，应考虑是否改成其它施工方法(如加套管施工)。当中断成孔作业时，要严格监视漏水、跑浆的情况，与此同时还应准备应急用的贮水槽、大容量的给水泵等设备。在反循环钻孔法中的成孔阶段，如果成孔速度太快，在孔壁上来不及形成泥膜，就容易使孔壁坍塌。成孔速度视地质情况而异，对于淤泥质等非常软弱的地质，如果成孔太快，有时成孔后的桩孔将很不规则。另外对砂、砂砾等土层必须注意转台旋转不可过快，如过快有时将产生径向摆动，而当桩孔较深，又在孔底处遇到硬土层时，要注意有可能因钻杆自重过大产生弯曲而碰撞孔壁发生塌孔。另外，对于负压流量及流速的关系，曾有报告指出，如果孔内的水向下流速超过1.2m/min，在负压作用下，孔壁易发生坍塌。当孔径不足1m的桩钻孔时应特别引起注意。如在上述静态条件下产生的孔壁坍塌事故，若不及时处理而继续强行施工，就有可能使塌孔加剧。因此应认真查明原因，采取措施之后方可继续施工。当采取措施时，如果认为已不能排除静态因素所导致的塌孔事故，就应迅速将孔回填，否则严重点就有可能使地表产生坍塌或发生机械倾覆等重大的恶性事故。回填钻孔一般情况下用粘土掺片、卵石。坍塌的桩孔一旦回填之后，地层将呈现不稳定状态，应适当地停滞3-5日后再度施工为宜。
    1.2 下钢筋笼坍孔 在沉放钢筋骨架后也会产生孔壁坍塌，造成坍塌的原因可能是钢筋笼下放时用力过猛或钢筋骨架的垂直度不好或产生弯曲所致。所以，在沉放钢筋骨架时应特别慎重，钢筋笼下放速度应缓慢，上下两节焊接应处在同一轴线位置，并随时观察孔内水位情况。一旦出现孔壁坍塌，孔内水位就会发生变化。对沉放钢筋骨架之后的坍塌，一般可用浇注混凝土用的导管配合砂石泵抽出搅浑了的泥浆，此时应注意泵压力不能太大，以免使钻孔破坏加剧。
    1.3 灌注混凝土坍孔 在混凝土灌注过程中如果发现护筒内的泥浆水位突然上升并溢出护筒，随即下降并冒出气泡的现象，则估计是出现了坍孔，可用测探仪探头探测，如果探头测得的表面深度达不到原来的深度，则可断定是发生坍孔。坍孔原因可能是护筒底部周围出现漏水，孔内水位下降或是河流中水位上涨时，孔内水位差减小，不能保持原有静水压力，以及护筒周围堆放重物或机械振动等。一旦发生坍孔，应立即查明原因，采取相应的措施，如保持或加大水头，移开重物、排除振动等，然后用吸泥机吸出孔中坍落的泥土，如果坍孔停止，就可继续灌注混凝土，如果继续坍孔，且坍孔部位较深时，应将导管拔出，将混凝土钻开抓出，同时钢筋笼吊出，再用粘土掺砂砾回填。待回填土沉实稳定后，重新钻孔、下钢筋笼，再灌注混凝土。 2 断桩
   
    由于混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥渣土填充形成间断桩。造成原因及防治措施如下：①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，形成混凝土桩体与持力层之间被不凝固的混凝土填充。为避免这一质量事故的发生，桩孔钻成后，必须认真清孔，一般是采用冲洗液清孔，采用两次清孔方法，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。这就要求在灌注混凝土前，应认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。②导管密封不良，冲洗液浸入使混凝土水灰比增大，形成桩身中段出现混凝土不凝固。在地下水活动较大的地段，导管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。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，切勿起拔过多过快。如果导管提升过快，以致其下口拔离孔中的混凝土面时，易使桩中形成泥浆夹层。③在灌注混凝土时，因停电、待料等原因停灌混凝土而造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开的现象。施工中应明确规定，混凝土浇注过程中，一旦开始进行浇筑，一定要连续完成作业，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，应备足混凝土料，并合理安排好施工人员作业时间，在混凝土灌注量大时还应做到作业人员分班作业。④施工中还会发生灌注时混凝土没有从导管内灌入，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，个别孔段混凝土夹有泥浆而出现疏松、空洞的现象。因此，施工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，坍落度亦满足灌注要求。灌注混凝土必须从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要有足够量，避免埋下质量事故的隐患。断桩主要出现在水下混凝土灌注过程当中，如果混凝土灌注时导管提升过快，以致导管下口拔离孔中的混凝土面时，易使桩身混凝土中形成泥浆夹层而断桩。如果一个桩孔的混凝土未能连续浇注，两次浇注时间相隔较长时，由于孔中已浇混凝土表面凝固，而使桩身在该处出现断裂。对于这些事故，事实上只要施工人员能严格按操作规程办事，不疏忽大意，不急于求成，是完全可以避免的。一旦发生这类事故，可采取拔起导管，在已灌注的混凝土中，钻一个较小直径的钻孔，并另插一个较小的钢筋笼，然后再用导管灌注混凝土。
   
    3 弯孔、斜孔、缩孔、梅花孔
   
    在造孔过程中，要经常用探孔器吊入孔内检查。探孔器可用较粗钢筋焊接成梭状型，其外径等于桩的设计直径，长度约为直径的4-6倍。当探孔器不能沉到已钻的深度，或发现钻杆倾斜、吊绳偏移护筒中心，或锥头上提困难、转动不灵等情况，则可能发生弯孔、斜孔、缩孔、梅花孔等现象。造成弯孔、斜孔的原因有：钻孔内有探头石，钻进呈倾斜状的地层以及钻机安装不平或支承钻机的地面产生不均匀沉降等。形成缩孔和梅花孔的原因可能是钻锥在冲击时转动套不够灵活，或因泥浆太稠而影响钻锥转动。因此在钻孔过程中应经常检查钻杆和钻孔的竖直度。对探头石和缩孔，可用钻锥在孔壁凸出处上下升降，把探头石敲击掉或修削好缩孔。当发生严重弯孔、斜孔、缩孔、梅花孔时，则应回填，重钻修孔，必要时反复修几次；冲击法修孔，应回填小片石至偏斜处以上0.5m。