浅论钻孔灌注桩工程

　　摘要：近年来，钻孔灌注桩基础广泛应用于高速公路、城市道路及高层建筑等工程中。钻孔灌注桩是一项多工序作业、技术要求较高、循环周期短、风险性较大的基础工程，受人为因素影响较大。因此在施工中要建立严格的施工规范和管理制度，此外还必须加强现场施工的监督和监管工作，这对提高实际操作水平、完善施工工艺、消除质量事故隐患都是非常必要的。现结合施工过程中本辽高速公路的施工，就施工过程中易发生的事故隐患及处理措施作简要论述。

　　本文对钻孔灌注桩施工工艺作简单阐述，对施工过程中可能出现的事故隐患作简要分析，并提出处理措施。

　　关键词：钻孔灌注桩;事故隐患;处理措施

　　一、绪论

　　随着我国交通事业的发展,汽车载重量逐渐提高,公路运输交通量日益增长。为了适应交通运输事业发展的需要,越来越多的公路桥梁需要扩宽加固,也就要不断的修建高等级的公路及更高标准的桥梁。钻孔灌注桩基础以它的承载能力。适用范围广及施工比较方便而被广泛运用。

　　钻孔灌注桩由于其施工速度快,质量稳定,受气候环境影响小,因而被普通使用,但其施工前的准备工作十分重要,只有条件充分才能保证施工顺利进行。

　　二、钻孔灌注桩施工-----兰河大桥桩基础施工

　　兰河大桥地处河面较宽水流缓的地段,干旱季节河水较浅，便道铺设钢筋砼圆管排水。在桩位位置采用土筑岛。

　　2.1 施工前的准备

　　2.1.1 进行施工放样:用全站仪准确的放出各桩位中心及4个检查桩的位置，并测出桩中心的地面高程。

　　2.1.2 埋设护筒:在放好样的桩位处,开挖一个圆形基坑将钢护筒埋入，然后在护筒周围用粘土填紧夯实，并根据桩中心的高程算出护筒的顶高程，以确定钻孔的深度。护筒应坚实,不漏水,护筒内径比桩径稍大20~30cm,高出地面30cm。

　　2.1.3 制备泥浆:钻孔泥浆由水、粘土和添加剂组成。泥浆性能指标符合设计要求。

　　2.1.4 钢筋笼制作

　　在钻孔之前或钻孔的过程中要制作钢筋笼,以便成孔、清孔后尽快灌注砼,防止塌孔事故发生。钢筋笼应按图纸要求制作。

　　2.2 钻孔施工方法----冲击钻进

　　该设备由冲击钻头、三角立架、卷扬机三部分组成。该方法适用于沙砾石和岩石地层,工作原理:用卷扬机钢丝绳通过三角立架上的滑轮将重锤提起,然后放开卷扬机,使重锤自然下落,利用其冲击作用将砾石或岩石砸成碎末、细渣,靠泥浆将其悬浮起来排出孔外。锤体一般为圆柱形,用钢材制成,锤头呈"十"字形,利于破碎岩石。一般先用90cm的细锤头钻进,然后再用大锤头扩孔至设计孔径。

　　施工时应注意以小冲程开孔,使初成孔坚实、顺直并起导向作用,钻进深度超过钻锤全冲程后才可正常冲击,但最大不宜超过4~6m。钻孔过程中及时排除钻渣,并添加粘土造浆,防止塌孔和沉淀。

　　2.3清孔----掏渣清孔法

　　在钻孔至设计标高后,检查孔径、桩孔垂直度、桩底地层情况与设计是否相符,达到设计规范要求后,即应清孔。其目的是将孔内钻渣清除干净,保证孔底沉淀土层厚度满足要求。

　　2.4钢筋笼及导管吊装

　　2.4.1 钢筋笼:由主筋、加强筋、螺旋箍筋、定位筋四部分组成,其构造应满足设计要求,经检验合格后,用吊车吊起垂直放入孔内，然后利用定位桩进行定位，利用护筒顶高程确定钢筋笼的底高程，当钢筋笼的位置和底高程都满足设计要求后，在钢筋笼顶对称的位置焊接4根吊筋，用4根钢管分别穿入4个吊筋内，钢管上面用重物反压，防止在砼灌注过程中钢筋笼上浮和偏位。

　　2.4.2 导管:导管是灌注水下砼的重要工具,一般采用钢管。其内径为35cm,每节长2m,端头用法兰连接,接头垫橡胶垫圈防止密水。导管在地面上安装好，然后要进行密水性实验，当密水性能够满足要求以后再整体吊装到孔内，导管上口放置漏斗,导管应位于井孔中央,并在砼灌注前进行升降实验。

　　2.5 水下砼的灌注

　　灌注之前,应先测孔底泥浆沉淀厚度。如大于规定,要再次清孔,但应注意孔壁的稳定,防止塌孔。灌注的砼应符合要求，坍落度在18cm-22cm之间,如不符合要求,应进行二次拌和，再不符合要求就不能用于灌注桩。还要注意:(1)导管下口至孔底的距离为25~40cm;(2)初次埋置深度不小于1m，根据这个要求设计导管漏斗的大小。

　　首批灌注时应在导管漏斗底口处设置可靠的防水设施(一般放一个直径与内孔吻合的木球)。注意首批灌注砼的初凝时间不得早于灌注全部砼灌注完成时间。必要时加入缓凝剂，每灌一段时间，就要及时抽拔导管，导管埋入砼中的深度不能大于6m，但也不能小于2m，要根据砼的灌入量计算灌注高度，从而确定提升导管的时间、高度及卸去的导管节数。导管提升太快，若超过已灌注砼表面，就会形成断桩;若提升不及时，埋入过深，则有可能因为砼初凝，使导管不能拔出，造成工程事故。因此必须严格控制导管提升时间。

　　砼的灌注必须连续作业，提升拆除导管的时间要尽可能缩短。灌注的桩顶标高应比设计标高高出0.5~1.0m，待开挖基坑浇承台时凿除(俗称破桩头)，目的是将孔内泥浆全部排除，保证桩体成桩质量。

　　砼灌完后要拔除护筒，处于地面及桩顶以下的整体式刚性护筒，应在灌注完砼后立即拔除。

　　三、成孔过程中的事故隐患及处理措施

　　3.1 掉钻

　　表现为成孔过程中钻头脱落掉在正在钻进的孔内。

　　主要原因

　　(1)钢丝绳因长时间磨损断裂;

　　(2)施工人员操作不当。

　　处理措施

　　钻机操作人员应及时检查、维修设备，并要按照操作程序正常操作，没有安全系数的钢丝绳要及时更换。

　　3.2 井眼偏位

　　表现为钻进过程中或成孔后经检测发现井的倾斜度大于设计要求。

　　3.2.1 主要原因

　　(1) 钻机安装不水平或钻进过程中钻井的作业平台不均匀沉降;

　　(2) 护筒埋设不垂直或钻井工具弯曲变形;

　　(3) 钻井过程中钻头遇到大块石等地下障碍物。

　　3.2.2 处理措施

　　(1) 钻机定位准确，安装水平、牢固;

　　(2) 护筒埋设垂直，不使用变形钻具;

　　(3) 遇到障碍物时尽可能送钻均匀，采用小冲程钻进。

　　3.3 井孔坍塌

　　表现为孔内水位突然上涨，并且孔口冒细密的气泡，出渣量明显增加而不见进尺等。

　　3.3.1 主要原因

　　(1) 泥浆比重不够及性能指标不符合要求，孔壁未形成泥浆皮;孔内泥浆液面高度不够，水层渗水;

　　(2)地层条件不好，进尺太快;

　　(3) 吊入钢筋笼时碰撞孔壁;

　　(4) 成孔后待灌时间过长。

　　3.3.2 处理措施

　　(1) 使用优质泥浆提高泥浆比重和粘度，提钻后及时向孔内注满泥浆;

　　(2) 吊入钢筋笼时，应对准钻孔中心垂直插入，严格控制钢筋笼制作质量，弯曲变形的杜绝下井，入井要匀速，防止碰刮井壁;

　　(3) 做好浇注砼的准备工作，成孔后立即清孔，下放钢筋笼浇注砼，尽量缩短灌注时间。

　　3.4 扩孔

　　表现为局部孔径大于设计孔径。

　　3.4.1 主要原因

　　(1) 钻进过程中钻锤的摆动过大;

　　(2)泥浆性能较好，失水率小;

　　(3) 钻头直径稍大。

　　3.4.2 处理措施

　　(1) 使用适当的钻具，钻进过程中采用适宜的冲程;

　　(2) 调整泥浆比重和粘度。

　　3.5 缩孔

　　表现为局部孔径小于设计孔径。

　　3.5.1 主要原因

　　(1)泥浆性能欠佳，失水量大，引起吸水膨胀后使孔径缩小;

　　(2)相邻桩施工间隔时间太短或桩距太近;

　　(3) 钻头直径不足或钻锤损失严重焊补不及时。

　　3.5.2 处理措施

　　(1) 控制泥浆比重和粘度，采用失水率小的优质泥浆上下反复扫孔以扩大孔径;

　　(2) 当设计桩距小于4倍桩径时，应采用跳隔1~2根桩施工或间隔36h后钻进，避免引起井壁土层流变或窜桩现象;

　　(3) 正确选取钻具及时补焊钻锤。

　　3.6 沉渣过多

　　表现为井底残留泥砂过厚或井壁泥皮剥落，使沉渣超标。

　　3.6.1 主要原因

　　(1) 泥浆粘度低，岩屑携带不干净;

　　(2) 清孔泥浆比重过小，清孔时间短;

　　(3) 下放钢筋笼时碰刮井壁或待灌时间长，泥浆沉淀。

　　3.6.2 处理措施

　　(1)选取优质泥浆，加大排量;

　　(2)清孔时控制泥浆比重和粘度，一次清孔钻头提高井底10~20cm，定时活动钻具，清孔时间不少于30min;

　　(3)钢筋笼垂直缓慢下放入井，避免碰刮井壁。

　　四、成桩过程中的事故隐患及处理措施

　　4.1导管堵塞

　　表现为砼浇注过程中在导管内滞留，不能自由下落。

　　4.1.1 主要原因

　　(1)隔水塞及橡胶不规范或导管内有毛刺、已凝固的砼;

　　(2)粗石料粒径过大，坍落度不符合要求，流动性差;

　　(3)导管连接部位和焊缝不密封渗水，形成水塞;

　　(4)机械故障，致使导管内砼初凝，砼下落阻力增大。

　　4.1.2 处理措施

　　(1)确保导管密封，畅通;

　　(2)按要求选择合理的连续级配，漏斗口加放筛子;

　　(3)严格砼的配合比，使其具有良好的流动性，坍落度控制在18~22cm;

　　(4)确保机械运转正常，并配有备用搅拌机，必要时可在砼中加入缓凝剂。

　　4.2 钢筋笼上浮

　　表现为钢筋笼被砼顶托或被导管钩挂而高出设计标高。

　　4.2.1 主要原因

　　(1)砼的流动性过小;

　　(2)导管在砼中埋置深度过大;

　　(3)钢筋笼制作不直或变形，笼底钢筋向内弯折钩挂导管;

　　(4)导管提升过快，钢筋笼与孔口固定不牢或自重太轻。

　　4.2.2 处理措施

　　(1)提高砼灌注的速度，并可适当加入缓凝剂，以防止砼界面进入钢筋笼时流动性变小;

　　(2)砼接近笼底时，导管埋深控制在2~3m;当钢筋笼埋牢后方可恢复导管正常埋置深度;

　　(3)钢筋笼按设计要求制作平直不变形;

　　(4)吊车应缓慢匀速的提升导管，钢筋笼与孔口连接牢固。

　　4.3 断桩

　　表现为桩身两层砼中夹有泥浆渣土。

　　4.3.1主要原因

　　(1)砼的水灰比失调，水泥结块或粗集料含泥量大;

　　(2)砼灌注过程中孔内局部坍塌或导管提离砼表面;

　　(3)浇注时间间隔长，砼已初凝，流动性降低而续灌砼冲破顶层而上升造成两层砼中夹有泥浆渣土。

　　4.3.2 处理措施

　　(1)水泥要认真检验，受潮结块或过期失效水泥不准使用;

　　(2)确保水下砼的强度，严格按施工规范施工，认真执行操作规程，排除施工中的 事故隐患，避免断桩发生。

　　4.4 桩顶质量差

　　表现为桩顶未达到设计标高或桩顶周围砼疏松夹泥、断裂。

　　4.4.1 主要原因

　　(1)预灌注的砼量不足或测量砼界面标高偏差;

　　(2)导管内砼高度不够，使砼与泥浆的压差降低，而导管外泥浆及所含渣土稠度增加、比重增大，砼顶升困难甚至与泥浆接触掺混，造成夹泥、疏松、离析;

　　(3)随着导管的缩短，重量减轻，导管上下抽插困难;

　　(4)护筒起拔过快、过猛或不垂直，导致砼强度降低。

　　4.4.2 处理措施

　　(1)定时测量砼界面，并在桩顶设计标高以上加灌一定高度的砼(破桩头);

　　(2)井口加水稀释泥浆，降低泥浆比重;

　　(3)起拔护筒要等到砼达到一定强度。

　　五、结论

　　通过对钻孔灌注桩施工工艺的简单阐述，对施工过程中可能出现的事故隐患的简要分析以及提出的处理措施，我认识到钻孔灌注桩基础的施工是一道非常严密的施工工序，施工过程中的每一道工序都直接影响钻孔及成桩的质量。以后我们所从事的工作一定要严格要求!