桥梁灌注桩事故处理技术研究

　　摘要：基础工程是桥梁工程中的重要组成部分，钻孔灌注桩基础是桥梁的一种常用的基础类型，它具有承载力高，稳定性好，沉降量小而均匀等特点。但由于影响钻孔灌注的因素很多，出现的事故较多，像塌孔、掉钻头、埋钻、掉护筒、堵管、导管破裂、钢筋笼上浮、导管拨断、断桩夹泥等。本文就该桩型设计中涉及的问题进行分析。

　　关键词：灌注桩;桥梁;事故

　　1灌注桩基础

　　1.1基本原理及工艺流程

　　基本原理：灌注桩是钻头钻至设计持力层后，换上扩孔钻头进行扩孔，达到设计扩孔直径要求后浇灌混凝土而成。按其承载力性状属摩擦端承桩。通过扩大桩端直径，使单桩竖向承载力大大提高。施工工艺流程：放线定桩点-钻机就位-钻进成孔-验证持力层-换扩底钻头-扩底成孔-成孔检测-清孔-安放钢筋笼、导管-清孔-灌注混凝土成桩。

　　1.2有效扩孔直径

　　有效扩孔直径是指桩端满足扩孔斜面段岩土稳定及能有效提高单桩承载力的最大扩孔直径。单桩竖向承载力特征值估算由岩土条件和桩身混凝土强度两方面因素确定，两个因素必须同时满足才能确定承载力。根据桩顶竖向荷载的大小及场地岩土条件确定桩长、桩径及扩孔直径，受桩身承载力限制，各类桩径的桩依不同桩端持力层岩石。

　　2、桥梁灌注桩事故处理及处理

　　2.1 断桩

　　原因：①旋转钻强行钻岩层，钻杆扎断;②冲击钻断钢丝绳(打岩层进尺缓慢);③掉钻后不及时处理而埋钻。

　　处理方法：保证泥浆浓度和水头，绝对不能塌孔，然后打捞;若为埋钻，应加入粘土粉，增加泥浆浓度，用空压机或高压泥浆泵冲陶，管口向下，将钻头上及周围土清理，混入泥浆中，再用枕木千斤顶吊起。

　　2.2 堵管

　　堵管球已下至孔底，混凝土有埋管，但混凝土下灌停滞或停止。堵管原因分析：

　　①混凝土拌和物过于黏稠及较易离晰，加之超长桩施工混凝土下落100多米后容易在导管底口离晰影响正常灌注。

　　改进措施：改进剪球时首批海工混凝土配合比，提高混凝土的流动度及降低黏度。

　　②混凝土搅拌质量控制不到位，混凝土拌和物施工性能差，容易离晰。

　　改进措施：A.严格控制混凝土出料，特别是首批混凝土，对不符合性能要求的混凝土拌和物严禁泵送;B.加强集料含水量的抽检，及时控制混凝土塌落度;C.严格混凝土搅拌系统量具的定期校验，确保混凝土施工配合比称量准确。

　　③导管漏水，混凝土被冲洗而离晰。改进措施：定期对灌注导管进行密水试验，安装导管时加强接头螺母及O型密封圈检查。

　　④导管内存在高压气囊造成堵管，剪球前隔水球与导管内水位相差一定高度，约6m，剪球时混凝土球阻力比较黏的海工混凝土小，球比混凝土下落较快，而海工混凝土较黏的原因，是前端混凝土不能充满导管下灌而形成通道，使导管内空气沿通道上升最终形成高压气囊。改进措施：A.改进剪球时首批海工混凝土配合比，提高混凝土的流动度及降低黏稠度;B.控制隔水球安装质量。

　　总之，预防卡球堵管事故除了做好相关各个环节控制外，如何解决好海工混凝土的黏性问题是其重要一环。实践证明在保证海工混凝土相关技术标准的前提下，对剪球用首批混凝土稍微减少其矿粉等外加参量，增加其流动性能(近似于普通混凝土)可有效防止混凝土灌注卡球或堵管事故的发生。

　　2.3 导管破裂

　　原因：导管使用时间长，焊缝破裂现象：灌混凝土下时，管内混凝土不能下到水面以上，导管内进水。混凝土一进料，孔内泥浆水就上冒。处理方法：参照卡管的处理，但破管后重新下球灌注桩都要经检测再作补强(灌浆)处理或加桩。

　　2.4 钢筋笼上浮

　　若钢筋笼放置初始位置过高，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大，则钢筋笼就被混凝土拖顶上升。当混凝土灌至钢筋笼下，若此时提升导管，导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时，由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼的上浮。其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升。钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近笼时，控制导管埋深在1.5～2.0m。为防止钢筋笼上浮，当导管口低于钢筋笼底部2～3m，且混凝土表面在钢筋笼下lm左右时，应放慢混凝土浇筑速度，当混凝土面上升至骨架底口4m以上时提升导管使其底口高于钢筋笼底部2m以上，恢复正常的灌注速度。灌注即将结束时要预防短桩情况的发生，应仔细核对混凝土方量，混凝土应超灌0.5～1.0m。桩质量的好坏在很大程度上取决于混凝土的质量以及现场操作人员的技术水平。监理人员必须及时督促施工单位做好现场取样以及现场记录，并做好旁站监理记录和监理试块的抽检，以保存旁站监理原始资料。 导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2～4m，不宜大于5m和小于1m。当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的高程，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。首批混凝土数量不足，或导管距离桩底部空间过大，致使首批混凝土不能埋住导管，泥浆从导管底部涌入。此类事故，无法从技术上挽回。最好的方法就是拔出导管，重新清孔。清孔后应认真测量孔深，推算导管长度，准确计算料头、导管容量及首批混凝土量，并严格控制导管悬空的距离。首批混凝土的数量必须满足导管埋深≥1m以上。首批混凝土的所需数量可参考以下公式计算：

　　V≥πD2/4×(H1+H2)+ πD2/4×h1

　　式中：V-灌注首批混凝土所需数量，m3;

　　D-桩孔直径，m;

　　H1-桩孔底至导管底端的间距，m;

　　H2-导管初次埋置深度，m

　　d-导管内径，m;

　　图1 断桩处理立面示意图

　　h1-桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管混凝土柱平衡导管外泥浆所需混凝土的高度，m。灌注混凝土过程中，提升导管过高，导致导管底口高于混凝土顶面，以致底口涌入泥浆。这种情况，是因为测量导管埋深出现了失误。准确测量混凝土顶面的高程，将导管压入混凝土顶面以下0.5m，用水泵将导管内泥浆吸干，注入适量的混凝土，将泥水充分排出后，将导管下压，插入0.5m深左右，使导管埋深到1m。然后继续灌注混凝土，直至完成。第二次插入时导管底口以上的混凝土应视作浮浆，以后凿除。由于导管连接强度不够，在灌注混凝土时，受到向下的冲击摩擦力，造成某段导管接头不严密，螺栓不紧或法兰变形，胶垫被高气压冲破，导致焊缝开裂，泥浆从导管口涌人。这种情况比较复杂，很难判断水下混凝土的质量，往往水与混凝土混合从泥浆口流出，才感觉到出现了问题。所以必须提出导管进行清孔。如果灌注的混凝土数量很大，那应在混凝土初凝前，进行二次钻孔。

　　3、结论与评价

　　从上述处理方法可以看出：

　　1、钻孔灌注桩在施工过程中，发生断桩、短桩、离析、沉渣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，要对桩缺陷的位置、地质情况、钻孔取芯结果、成孔状况、承载力情况及当时施工原始记录综合考虑、认真分析，提出合理的处理办法。当缺陷情况复杂，一种处理方法难以满足使用要求时，可以综合几种方法同时使用，可以取得比较理想的效果。在处理完之后必须要再次进行验证，确认处理效果。

　　2、断桩处理方案研讨断桩事故发生后，工程指挥部、驻地监理、合同项目部都非常重视，多次召开断桩处理方案研讨会，并邀请专家咨询，对多种断桩处理方案进行论证。

　　旋喷桩在工业民用建筑工程软弱地基加固处理中广泛运用。“旋喷法”也叫“高压喷射注浆法”，采用高压水射流切割(土层)技术，以水泥为主要原料与土粒混合形成浆液，水泥土浆液凝固后，便在土层中形成一个圆柱形固结体(旋喷桩)，其质量高，可靠性好，具有增加地基强度，提高地基承载力，堵水防渗，防止砂土液化和降低土的含水量等多种功能。

　　参考文献

　　[1] 桑广飞. 旋挖钻灌注桩工艺浅谈[J]. 黑龙江科技信息. 2011(09)

　　[2] 粟建军. 钻孔灌注桩质量通病的成因及其预防[J]. 今日科苑. 2009(10)

　　[3] 李升. 钻孔灌注桩[J]. 科技信息(学术研究). 2008(08)

　　[4] 朱士军. 水下钻孔灌注桩的质量控制两点探讨[J]. 科技资讯. 2006(32)