钻孔灌注桩钻孔施工质量通病

    钻孔灌注桩作为一种基础形式,在我国工程建设的各个领域广泛使用。该施工方法可以变水下作业为水上施工,从而简化施工程序,缩短工期,而且设备较简单,操作方便,大大降低了工程造价。但其施工质量难于控制,发生事故后又较难处理。因此,如何在施工工艺上采取一些措施,尽量避免或杜绝质量事故的发生,以确保施工顺利进行,一直是工程技术人员所探讨的问题。

  摘 要:钻孔灌注桩因所需设备简单,操作方便,施工质量受控容易,在地基处理、基坑工程等方面得到广泛应用。在钻孔成孔过程中出现的坍孔、倾斜、缩孔、掉钻卡钻或埋钻、护筒冒水、钻孔漏浆、清孔后孔底沉渣超厚等问题是影响施工进度和质量的主要原因。笔者就上述问题提出防治措施,供探讨。

  关键词:灌注桩,钻孔,质量通病,预防措施

  一、钻进中坍孔

  在钻孔过程中,如果钻孔内水位突然下降,孔口冒细密的水泡,就表示已坍孔。此时出渣量显著增加而不见进尺,但钻孔负荷显著增加,泥浆泵压力突然上升,造成憋泵。一旦坍孔,钻孔便无法正常进行,易造成掉钻、埋钻事故。其预防措施如下。

  1.在松散粉土或流砂中钻孔时,应选用较大比重,黏度的泥浆。一般选用优质黏土制作泥浆,要求黏土中不得含有沙石等杂质,塑性指数大于22。并放慢进尺速度(钻孔进尺的平均速度一般控制在6~7米/h为宜),也可投入黏土掺片石或卵石,低锤冲击,将黏土膏、片石卵石挤入孔壁,稳定孔壁。

  2.根据不同地质,调整泥浆比重。确保泥浆具有足够的稠度,确保孔内外水位差,维护孔壁稳定。泥浆的比重控制在1.25~1.30,数量不少于单桩井孔体积的2倍。实践证明,高质充足的泥浆是确保钻孔灌注桩施工质量的关键之一。钻制井孔上段6~7米时,可不必向井孔内输入高压水,让钻渣自然形成浓稠的低质泥浆护壁,特别是护住护筒底脚处的井壁。

  3.清孔时,应指定专人负责补水,保证钻孔内必要的水头高度,中段6~7m可输入高压水,承压清孔。下段6~7m输入泥浆,如此作法,既可以有效地保证施工质量,又可以节省费用较高的黄泥用量。

  4.发生孔口坍塌时,可立即拆除护筒并回填钻孔,重新埋设护筒再钻坍孔部位不深时,可用深埋护筒法,将护筒周围土夯实填密实,重新钻孔。

  5.发生孔内坍塌时,判明坍塌位置,回填砂和黏性土(或砂砾和黄土)混合物到坍孔处以上1~2m。如坍孔严重时,应全部回填,待回填物沉积密实后再进行钻进。

  二、钻孔偏斜

  现场钻成的桩孔,垂直桩不竖直,斜桩斜度不符合要求的标准或桩位偏离设计桩位等称为钻孔偏斜。钻孔偏斜会使灌注桩施工时,钢筋笼难以吊入,或造成桩的承载力小于设计要求。造成钻孔偏斜的原因大致有五个方面:一是钻孔中遇有较大孤石或探头石;二是在有倾斜度的软硬地层交界处,岩面倾斜处钻进,或在粒径大小悬殊的卵石层中钻进,钻头受力不均;三是扩孔较大处,钻头摆动偏向一方;四是钻机底座未安置水平或产生不均匀沉陷;五是钻杆弯曲,接头不正。其预防措施如下。

  1.安装钻机时要使转盘、底座水平,起重滑轮轮轴,固定钻杆的卡孔和护筒中心三者在一条竖直线上,并经常检查校正。

  2.由于主动钻杆较长,转动时上部摆动过大,必须在钻架上增设导向架,控制钻杆上的提引水笼头,使其沿导向架向中钻进。

  3.钻杆、接头应逐个检查,及时调正。主动钻杆弯曲,要及时进行调直。

  4.在有倾斜的软硬地层中钻进时,应吊着钻杆控制进尺,低速钻进。或回填片石、卵石冲平后再钻。

  5.在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔,使孔正直。

  6.偏斜严重时,应回填砂黏土到偏斜处,待沉积密实后再继续钻进,也可以在开始偏斜处设置少量炸药(少于1kg)爆破,然后用砂石和砂砾石回填到该位置以上1m左右,重新冲钻。

  三、缩孔

  产生孔径小于设计孔径现象称为缩孔。缩孔产生钢筋笼的砼保护层过小及降低桩承载力的质量问题。产生缩孔主要原因有:第一,钻具焊补不及时,严重磨损的钻锥往往钻出比设计桩径稍小的孔;第二,钻进地层中有软塑土,遇土膨胀后使孔径缩小。其预防措施如下。

  1.经常检查钻具尺寸,及时补焊或更换钻齿。有遇到软塑土时,采用失水率小的优质泥浆护壁。

  2.采用钻具上、下反复扫孔的方法扩大孔径。

  四、掉钻、卡钻和埋钻

  钻头被卡住为卡钻,钻头脱开钻杆掉入孔内为掉钻。掉钻后打捞造成坍孔为埋钻。出现上述现象影响钻孔正常进行延误工期。造成人力和财力的浪费。产生此现象的原因是:第一,冲击钻孔时钻头旋转不匀,产生梅花形孔,或孔内有探头石等均能发生卡钻。倾斜长护筒下端被钻头撞击变形及钻头倾倒,也能发生卡钻;第二,卡钻时强提、强扭,使钻杆、钢丝绳断裂;钻杆接头不良、滑丝;电机接线错误,使不能反转的钻杆松脱,钻杆、钢丝绳、联结装置磨损,未及时更换等均能够造成掉钻事故。其预防措施如下。

  1.经常检查转向装置,保证灵活,经常检查钻杆、钢丝绳及联结装置的磨损情况,及时更换磨损件,防止掉钻。

  2.用低冲程时,隔一段时间要更换高一些的冲程,使冲锥有足够的转动时间,避免形成梅花孔而卡钻。

  3.对于卡钻,不宜强提,只宜轻提钻头。如轻提不动时,可用小冲击钻冲击,或用冲、吸的方法将钻头周围的钻渣松动后再提出。

  4.对于掉钻,宜迅速用打捞叉、钩、绳套等工具打捞。

  5.对于埋钻,较轻的是糊钻,此时应对泥浆稠度,钻渣,进出口,钻杆内径大小,排渣设备进行检查和计算,并控制适当进尺。若已严重糊钻,应停钻提出钻头,清除钻渣,冲击糊钻时,应减小冲程,降低泥浆稠度,并在粘土层上回填部分砂、砾石。如果是坍孔或其他原因造成的埋钻,应使用空气吸泥机吸走埋钻的泥砂。提出钻头。

  五、护筒冒水、钻孔漏浆

  护筒外壁冒水,护筒刃脚或钻孔壁向孔外漏泥浆的现象称为护筒冒水、钻孔漏浆。一旦漏浆,护筒内承压水头高并得不到保障,易引发坍孔,也会造成护筒倾斜、位移及周围地面下沉现象。产生上述现象的原因有:第一,护筒埋设太浅,周围填土不密实,或护筒接缝不严密,在护筒刃脚或其接缝处产生漏水;第二,钻头起落时,碰撞护筒,造成漏水;第三,钻孔中遇有透水性强或地下水流动的地层;第四,护筒内水位过高。其预防措施如下。

  1.埋设护筒时,护筒四周土要分层夯实,土质量选择含水量适当的黏土。外护筒一般采用钢制护筒,内径2米左右为宜,其主要作用是固定桩位,控制孔口有一定的水头,保护孔口塌陷,不穿孔。在旱地上埋设外护筒,一般采用挖埋法。埋置深度以进入好土1米以上为宜,并在护筒周围对称地、均匀地回填最佳含水量的黏土(最好选用黄土)要分层回填夯实,以达到最佳密实度。在水中埋设外护筒可采用振动加压下沉法。护筒底一定要下沉至硬土1米左右,否则易坍塌、穿孔。

  2.起落钻头,要注意对中,避免碰撞护筒。

  3.有钻孔漏浆相应情况时,可增加护筒沉埋深度,采取加大泥浆比重,倒入黏土慢速转动,用冲击法钻孔时,还可填入片石、碎卵石土,反复冲击增强护壁。

  4.适当降低护筒内的水头。施工中,严格控制好护筒内水位,一般情况下,以保持高于筒外施工水位1.5米为宜。水头过高易从护筒底脚处产生空孔现象,水头过低又会减弱井孔内的水压外渗护壁作用,易产生“反渗”现象。

  5.护筒刃脚冒水,可用黏土在周围填实、加固。如护筒接缝漏水,可用潜水工下水进行作业堵塞。

  6.如护筒严重下沉、位移,则应返工重埋护筒。

  7.钻孔孔壁漏水,可倒入黏土或填入片石、碎卵石土,以增强护壁。

  六、清孔后孔底沉淀超厚

  如只用掏渣法清孔,或采用喷射清孔法以及加深孔底深度的方法代替清孔,会使清孔后孔底沉淀超厚。清孔的目的是抽、换孔内泥浆,降低孔内水的泥浆相对密度。掏渣法、喷射法及加深孔底均未达到清孔目的,不仅使桩尖承载力降低,且易引起桩身砼产生来泥或有灰层,甚至发生断桩。产生孔底沉淀超厚的原因主要有:第一,掏渣法清孔只能去除孔底粗粒钻渣,不能降低泥浆的相对密度。灌注砼时,会有部分泥浆成分沉淀至孔底,使桩尖沉淀层加厚;第二,喷射清孔时,射水(或射风)的压力过大易引起坍孔,压力过小,又不能有效翻动孔底沉淀物;第三,加深孔底不能降低孔内水中泥浆的相对密度,同时加深孔底增加的承载力,不能补偿未清孔造成的承载力损失。其预防措施如下。

  1.清孔应根据设计要求、钻孔方法、机具设备条件和土层情况选定适应方法,应达到降低泥浆相对密度,清除钻渣、清除沉淀层或尽量减少其厚度的目的。

  2.对于各种钻孔方法,采用抽浆清孔法清孔最彻底。清孔过程中,应注意始终保护孔内流水头,以防坍孔。

  3.清孔后,应从孔口、孔中部和孔底部分提取泥浆。测定要求的各项指标。要求这三部分指标的平均值符合质量标准要求。

  4.柱承桩清孔后,将取样盒吊到孔底,灌注水下砼前取出样盒检查沉淀在盒内的渣土,其厚度不应大于设计规定。