昌峡公路桥梁桩基施工质量问题分析及处理技术

'昌峡公路桥梁桩基施工质量问题分析及处理技术彭德清1王昭春2吴文清3（1江西省公路局科研设计所南昌330002）（2吉安市公路局吉安343000）（3新余市公路局新余336500）摘要：本文阐述昌峡公路上钻孔灌注桩施工发生的质量问题及处理措施，并就影响钻孔灌注桩施工质量的因素进行分析、提出相应的预防措施或处理时应注意的事项进行探讨。关键字：桥梁工程；钻孔灌注桩；事故；处理；预防0前言昌峡二级公路项目起于南昌市北京东路计划延伸段与尤氨公路交界处，途径南昌县的麻丘、塘南、泾口，建瑶湖特大桥跨越瑶湖，建三阳特大桥跨越青山湖至进贤县的三阳，再经军山湖堤、三里乡，建瑞洪特大桥跨越信江西大河至余干县的瑞洪（华林岗）、五都，建沙港大桥跨越信江东大河进入万年县境经齐埠至峡岭接206国道终止，路线全长约110Km。该项目总体走向为由西向东，地处鄱湖南岸湖滨，全线有4座特大桥，2座大桥，2座中桥，5座小桥，基础全都采用钻孔灌注桩，其中：φ120cm：长1186.84m，φ150cm：长4901.14m，φ180cm：长1717.9m，φ250cm：长109.5m。1孔斜事故沙港大桥桩基3#-1、9#-1在施工过程中均出现钢筋笼放不下去，初步怀疑缩孔或是孔斜造成的，后下放检孔器顺利，故断定属孔斜事故。1.1孔斜事故的处理1.1.1孔斜不严重时，一般可在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔，使钻孔修直；1.1.2孔斜严重或纠斜无效时，采用回填片、卵石到偏斜部位上部冲平后再重新钻进成孔。1.2孔斜事故的原因1.2.1钻孔中遇到较大的孤石或探头石；1.2.2在有倾斜度的软硬地层交界处或岩面倾斜处或粒径大小悬殊的砂卵石层中钻进时，钻头受力不均匀；1.2.3扩孔较大处，钻头摆动偏向一方；1.2.4钻机安装不合要求，钻进过程钻机产生不均匀沉陷或运转过程震动过大引起孔斜；1.2.5钻具弯曲或插接式连接钻杆磨损后间隙过大受压后钻杆发生弯曲而导致孔斜。1.3孔斜事故的预防1.3.1安装钻机时，机座安放在平稳坚固的地基上，钻机安装时要使转盘和底座水平，其重滑轮缘、固定钻杆的卡孔和护筒中心三者应在一条直线上，钻进中应经常检查校正；1.3.2钻具入孔前要仔细检查，发现弯曲的钻具严禁入孔内，发现插接式连接钻杆接头磨损严重间隙过大时要及时修复或更换；1.3.3在开孔、换层界面处或有倾斜的软、硬地层钻进时，应采用轻压慢转的操作规程，钻机遇到地下障碍物时应及时处理，严禁盲目加压；1.3.4要经常用检孔器进行检查，发现偏斜及时纠正。2桩位出现裂隙、溶洞的事故2.1裂隙、溶洞出现的位置及状况沙港大桥桥位区地质构造复杂，石灰岩孔隙度较大，岩溶发育完全，钻孔施工时，1、2、4、10墩钻孔桩均有漏浆情况出现。根据钻孔原始记录显示的地质资料发现，同一个墩的相邻两根桩的基岩面起伏较大，桥位区存在断裂带。5、7号墩钻孔施工时，发生严重漏浆。特别是位于水中的7#墩，当钻至标高-36.1m时，孔内水位急剧下降，造成护筒脚穿孔，护筒倾斜，并引起严重坍孔。5号墩钻孔桩由于溶洞影响，造成砼超灌100m3之多，经济损失严重。2.2遇到裂隙、溶洞的钻孔处理方案2.2.1当发现护筒内水面冒出气泡或浑水，孔内水头高度开始下降，但是下降速度缓慢，表示轻微漏浆，可以适当的加入粘土，或用袋装粘土直接投入，改善泥浆质量，继续钻进。钻进过程中应保持较小冲程钻进，待孔内情况稳定后，再恢复正常钻进。2.2.2 当气泡或浑水大量涌出，漏浆速度较快，虽经加入粘土后，钻至原标高处，仍然不能防止漏浆时，最好停止钻进。如果距离终孔标高不远，回填土方量太大，在保持泥浆质量的同时，必须注意保持孔内外水位差，以免造成坍孔。沙港大桥10#-2桩基，当钻至标高-36m时，发现较大漏浆，水位急剧下降，正常的水头高度已经无法保持，由于回填土量太大，且效果不好，故采取直接投入水泥后，仍继续钻进，同时保持一定的水头高度，提高泥浆比重，继续钻至终孔标高，未发现任何异常，灌注砼方量与设计相差不大。2.2.3钻孔桩施工时，一旦发生漏浆，极易发生坍孔。沙港大桥5号主墩刚钻至基岩面，便发生严重漏浆，泥浆面以平均2m／h的速度下降，由于孔内外水位差较大，致护筒筒脚发生穿孔，护筒倾斜下沉，并发生严重坍孔，孔深减小9m。由于漏浆速度太快，为防止继续坍孔，先向孔内注入大量水，保持孔内外水位差。由新钻探资料表明本处多为软弱夹层，溶洞发育完全，为防止钻孔过程中容易造成斜孔，经研究后，决定重整护筒，判明坍塌位置，回填片石和粘土混合物到坍孔处以上1～2m，继续钻进；片石不宜太大，钻进过程中速度不宜太快，待钻至原漏浆处标高以下时，再以较大的冲程钻进。2.2.4沙港大桥7号主墩位于水中，施工过程中多次发生漏浆，且发生严重坍塌。由于本处存在溶洞，漏浆情况较其他更为严重，在漏浆过程中，孔内泥浆水位迅速下降；孔内发生严重坍孔，护筒倾斜，处理较为困难。采用单一的处理办法很不实际，故决定采用全部回填，待回填物沉积密实后再行钻进；在维持孔内外水位差的同时，向孔内先投入水泥和片石，经小冲程冲砸后，再加入粘土，回填的次序不能随意。经多次观察发现，漏浆后，泥浆流失严重，孔内泥浆比重迅速下降，根本无法维持钻孔施工的正常进行。因此，必须先回填水泥和片石，待孔内水位稳定后，再加入粘土，防止泥浆再次流失。经处理后，成孔质量较好，灌注砼顺利，说明处理方法很有效。2.3处理时注意的事项在处理漏浆时，首先必须先维持孔内水位，其次再根据钻孔的原始记录及相关资料，判别本处的地质情况，是裂隙或溶洞?根据以上资料及漏浆的程度来判别采用什么材料进行回填。如漏浆轻微，但岩层为软弱夹层，就不能采用单一的回填粘土。因为在软弱夹层中钻进时极易发生斜孔，故在回填粘土的同时，还必须回填一定数量的片石。施工时，必须综合考虑施工环境及现场资料，处理的办法也应相应变动。3断桩事故3.1断桩事故产生的原因及处理措施3.1.1瑞洪特大桥桩基5#-1在砼浇注到15m时，无法拨动导管，导管挂在钢筋笼上造成断桩；打入1.9m直径的护筒到断桩以下3m处，注水泥浆封地下水，从侧面打井抽水降低地下水位，抽干孔内积水，人工用空压机凿除砼1.5m，清洗干净，并涂水泥浆，重新浇注至桩顶。3.1.2瑞洪特大桥桩基31#-2在砼浇注到7m时，突降暴风雨，雷电交加，并且桩位上空有一高压线通过，为保证人身安全，暂停施工3个多小时，砼已凝固造成断桩，用冲击钻冲掉已灌注的全部砼，清好孔后重新灌注。3.1.3泾口特大桥0#-4桩基，钻孔至28m时，由于吊车出现故障，延误拔管时间，致使导管被砼抱死，无法拔起，造成断桩。处理方案：先派潜水员潜入孔内对钢筋笼进行水下气割，取出钢筋笼22m，由于位置狭窄剩下5m无法割除。后用片石回填至剩下钢筋笼顶面50cm，然后用冲击钻重新冲孔。锤重须超过5t，将砼及钢筋冲碎，冲孔过程中应不断以强力磁铁将钢筋碎渣吸出。冲至原桩底标高以下20cm止，重新浇注桩基砼。3.1.4泾口特大桥12#-1桩基经超声波检测，距桩顶6.8m—7.0M处全截面无波速，估计在灌注过程中，导管提升过高，导管底部脱离孔内砼面形成断桩。处理方案：用小口径钻具在桩身上钻2—3个小孔至断桩部位，泵入高压水冲洗断桩部位。然后用1个小孔作压浆孔，其余小孔作返浆孔，用高压泵向孔内注入高标号的水泥浆，待返浆孔返浆后，堵塞返浆孔，继续向孔内注入一定量的水泥浆并保压—定时间。3.2断桩事故的预防3.2.1灌注前做好一切准备工作，保证灌注操作连续紧凑地进行。3.2.2灌注前注意天气预报，合理安排灌注时间3.2.3灌注过程控制导管埋置深度，保证导管埋深大于2m以上。3.2.4预先在砼导管上套装—个用1mm厚钢板制的锥形活动护罩，以护住导管法兰挂住钢筋骨架，护罩底部与法兰大小一致。3.2.5在灌砼时，边灌砼边拨导管，指定专人勤测砼顶面上升高度，决定导管上拨速度。提升应匀速、平稳，慢慢起升，并随时掌握导管埋入深度，避免导管埋入过深或导管脱离砼面。 3.2.6拌制砼要求严格按照规范要求控制水灰比、坍落度，保证砼的和易性，以防砼和易性差，造成导管堵塞，不得不拔出导管而造成断桩。4桩身砼离析、缩孔事故4.1桩身砼离析、缩孔产生的原因4.1.1泾口特大桥3#-1桩基经超声波检测，距桩顶21.8m—22.1m处砼强度偏低。经取芯验证。该部位存在离析现象，芯样表面有较大气孔，砂石胶结不密实。产生的原因可能是导管偏中，造成翻浆不均匀引起砂石离析；4.1.2泾口特大桥12#-2桩基经超声波检测，距桩顶21.8m—22.1m处砼强度偏低。经取芯验证，该部位存在较严重的离析现象，特别是芯样表面离析较严重，砂石胶结较松散。经分析，该桩位于抚河岸边，与河道暗流相通，护壁泥皮被暗流带走，砼浇注时水泥浆也被水稀释，造成离析。4.1.3K26+058处的小桥1#-2桩基在灌砼时，因操作不当，造成孔壁坍塌。开始未及时发现，浇注完后经超声波检测发现有缩孔现象。4.2桩身砼离析的处理措施4.2.1对桩身砼离析层。孔洞蜂窝缺陷，可采用小孔钻进到要处理的部位，用高压水清洗后再用高压泵向要处理的部位压入水泥浆。4.2.2砼灌注完成后经发现桩身缩孔，如位置较浅，则直接开挖对缩孔部位施工补救，如位置较深，且严重，则应考虑补桩。4.3桩身砼离析、缩孔事故的预防措施4.3.1导管入孔连接时一定要密封好，防止发生漏水现象。灌注过程严格控制导管埋深，避免浮浆的入浸。4.3.2预防地下水浸入引起水浸。5坍孔5.1坍孔事故产生的原因及处理措施瑶湖特大桥2#-1桩基在钻孔到18m时，由于赶工期，地基地质受到较大振动后，相隔较短时间钻孔，并且受瑶湖水位的影响，操作员没有控制好孔内的水位和泥浆浓度，造成严重坍孔，钻头被卡住，钻杆扭断，钻头无法拔出。处理措施：用片石和粘土混合料回填沉积密实后用冲击式钻机重新钻孔，钻头和钻杆被冲碎后，用磁铁吸出，直至清除干净并钻到孔底为止，再浇注砼。5.2坍孔的预防措施5.2.1桩基施工前，要认真研究地质勘察报告，确定护筒的埋置深度，预先备好足够的粘土，做泥浆护壁；5.2.2为防上连续钻孔机振动对地层造成大的影响，要合理安排钻孔时间和孔位，现场施工时采用跳打法施工，相邻桩孔不要连续施工。跳打时，必须等相邻成形桩砼浇注完两天后方可施工。6结语经过科学处理，全线钻孔桩基础施工顺利，按合同规定所有钻孔灌注桩均需检测。本工程委托江西省交通工程质量监督站试验检测中心，对每根钻孔灌注桩做声波及动测法检测，根据《桩基质量评定标准》进行分类，在所检测的桩中，A类桩占60％，B类桩占40％。各桩桩身质量完整，桩径均匀，强度符合设计要求，钻孔桩施工质量优良。在此感谢有关施工单位提供相关资料。参考文献[1]李世京等．钻孔灌注桩施工技术[M]．地质出版社，1990[2]董书彬．灌注时断桩的处理方法及工具[M]．探矿工程，1999(1)[3]王振福等．钻孔灌注桩质量事故的原因、预防及处理.陕西地质，2000、12[4]张美卿等．钻孔灌注桩常见质量事故的预防.山西建筑，2001、4'