关于桥梁钻孔桩几个常见质量问题的探讨

发表时间:2020/12/30   来源:《建筑实践》2020年第22期   作者:张宝锋
[导读] 由于地质条件的不可见性和复杂性,以及施工人员经验不足、责任心不强
        张宝锋
        兰州昌通公路工程有限公司  甘肃省兰州市  730010
        摘要:由于地质条件的不可见性和复杂性,以及施工人员经验不足、责任心不强、工作不细致等原因,使得钻孔桩施工常常出现一些钻孔过程中的塌孔,桩身质量存在缺陷等问题,造成不必要的损失。处理不好甚至还会给工程留下安全隐患。本文和大家一起探讨钻孔桩施工过程中常见问题的几点预防措施。
        关键词:钻孔桩  质量问题  预防
        钻孔桩因其施工周期短,工艺相对简单,承载力大等优点,在桥梁工程中得到了广泛应用,目前钻孔桩施工技术已经很成熟。但是由于地质条件的不可见性和复杂性,以及施工人员经验不足、责任心不强、工作不细致等原因,使得钻孔桩施工常常出现一些钻孔过程中的塌孔,桩身质量存在缺陷等问题,造成不必要的损失。处理不好甚至还会给工程留下安全隐患。在施工过程中采取一定的措施,对于预防钻孔桩质量问题很有必要,下面就几个常见问题和大家一起探讨。
1、漏浆、塌孔
        漏浆是指在有泥浆护壁的钻孔过程中,由于地下岩层存在裂隙或溶洞等,出现短时间内泥浆面突然下降,一般护筒埋深较浅(一般护筒埋深3米左右,处于土质地层中),极易造成泥浆护壁失效导致塌孔。
        漏浆一般采用混合料回填或护筒跟进措施处理,也可使用混凝土回填。但混凝土回填成本高而且需要等强,周期长;护筒跟进效果好,成本低,操作简单,但如漏浆位置过深不易操作;混合料回填成本较低、操作方便、效果好,下面就混合料回填作以简单介绍,其主要处理措施:
        (1)准备充足的泥浆及水源,配备1-2台备用水泵及泥浆泵,在泥浆面下降时保证补充泥浆的原料及机具;
        (2)准备一定数量的黏土,可提前将黏土做成球状,在泥浆面下降时可直接将黏土球投入孔内,使黏土球随泥浆流至裂隙处堵住裂隙位置;
        (3)准备2-3T普通水泥;
        (3)准备一定数量片石,且大小极配良好,直径在5-20cm;
        (4)密切观察孔内泥浆面变化情况,如发现泥浆面迅速下降,应立即提出钻头,钻机驶离孔边,防止塌孔造成埋钻,或孔周坍塌过大使钻机倾覆;
        (5)及时补充泥浆,必要时启用备用泥浆泵同时往孔内加浆,并同时制备泥浆,保持泥浆面不低于护筒底部;
        (6)及时采用黏土和片石按大约1:1的比例投入孔内回填,直至孔内泥浆不再下沉为止,再重新开钻,采用小冲程冲击泥石混合物,使泥石混合物挤进裂隙或溶洞内,同时形成泥石护壁,保证泥浆不再外漏,能够正常钻进。如钻进至漏浆位置仍出现漏浆现象则继续采用上述措施反复操作,可在混合物中参入一定数量的水泥回填,直至泥浆不再外漏,安全穿过裂隙或溶洞为止。
2、桩头混凝土砂浆多,粗骨料少
        在钻孔桩施工完毕后,承台开挖破除桩头混凝土时,出现桩头砂浆层过厚,粗骨料少,影响桩身质量,严重时因需破除高度太大可能导致桩顶标高不足,需做接桩处理,对工期、成本、质量影响很大。桩头砂浆层过厚在混凝土灌注过程中必须加以预防,下面就防止桩头浮浆过厚提两点建议:
        (1)严格把控水下灌注混凝土的配合比,混凝土配合比的选定是反复试验的结果,是不容许随意改变的。首先在混凝土拌合过程中要严格按照试验室提供的配料单拌合,禁止操作手根据目测及经验随意调整配合比,其次混凝土运至现场后,现场测试混凝土坍落度不满足水下混凝土灌注要求时,可调整至其他施工部位浇筑,禁止在施工现场随意向混凝土运输车内加水搅拌。随意加水改变混凝土配合比可能导致混凝土粘聚性不好,粗骨料易与浆体分离,导致粗骨料下沉,砂浆上浮。
        (2)导管埋深不宜过深。导管是水下混凝土灌注的通道,为了使混凝土连续从桩低上翻,混凝土灌注过程中导管不得提出混凝土面,否则将会导致断桩,一般要求导管埋深2-6米。

但导管埋深却不是越深越好,导管埋深过深易造成混凝土上翻过程中顶部混凝土不能受到新灌入混凝土的冲击翻滚,而只受到底部向上的顶力,使桩顶混凝土在上升过程中,粗骨料下沉,砂浆上浮。
3、桩头夹砂、夹泥
        钻孔桩破除桩头时,常见桩头中心夹砂夹泥,而桩身四周混凝土完好,有些桩中心夹砂夹泥深度较深破除至完整桩身后,可能导致桩顶高程不足,同样需做接桩处理,对工期、质量、成本影响较大。下面就防止桩头中心夹砂夹泥现象提几点建议:
        (1)考虑混凝土运输及灌注用时长短,调整混凝土配合比,使用缓凝剂等措施,保证混凝土在灌注过程中流动性良好。使桩顶部分混凝土在整个灌注过程中与导管紧密结合,防止泥浆随导管升降时混入桩顶混凝土中。
        (2)控制混凝土灌注时间,使灌注用时尽量缩短,混凝土灌注时间过长易造成顶部混凝土流动性差,在导管反复升降过程中,使导管外壁与混凝土之间不能及时充分接触,泥浆随导管下降时混入桩身混凝土,导致夹砂夹泥。
        (3)混凝土灌注结束后,最后一次拔管不宜过快。混凝土灌注结束拔管过快易造成导管拔出后泥浆从导管拔出轨迹反灌,造成桩顶夹砂夹泥。最后一次拔管时宜速度均匀,且反复升降导管几次,带动导管四周混凝土流动,待导管拔出后,混凝土能够及时封闭导管轨迹,避免泥浆反灌导致桩头夹砂夹泥。
        (4)导管埋深过浅也是导致桩头夹砂夹泥的的原因之一,施工过程中准备测量混凝土顶面高程,保证导管埋深满足要求,也是预防桩头夹砂夹泥的措施之一。
4、缩颈、扩径
        缩径,是指钻孔桩的直径在一定范围内变小。扩径,是指钻孔桩的直径在一定范围内变大。无论缩径还是扩径都是不规则桩,扩径对桩的使用性能没有太大的不利影响,对于摩擦桩承载能力还有所增加,无特殊要求时,扩径桩不必进行处理,但却造成混凝土的浪费。缩径使桩的承载能力降低,严重的需进行处理。
        缩径一般由于地层中存在膨胀性土体或泥岩,在泥浆中侵泡时间过长土体膨胀形成,预防缩颈主要从以下几点入手:
        (1)钻孔前应先详细了解地质资料判别有无遇水膨胀的土层,如有应采用失水率小于3~5mJ./3Omm的优质泥浆进行护壁。
        (2)缩短成孔后空置时间,膨胀性土层在泥浆中浸泡时间越长其膨胀变形越大。
        (3)在安装钢筋笼前进行扫孔。
        扩径一般由孔壁局部坍塌引起,预防扩径应注意以下几点:
        (1)始终保持适当的泥浆比重和足够的孔内水头,确保孔内泥浆对孔壁有足够的压力。
        (2)吊放钢筋笼时,应尽可能使其居中,避免划破护壁。
        (3)成孔尤其是清孔后应尽快灌注水下混凝土,尽可能减少孔壁在小比重泥浆中的浸泡时间。
5、虚桩头高度控制
        钻孔桩施工中经常出现虚桩头高度远大于规范要求的0.5m-1.0m的情况,这不仅浪费混凝土,增加成本,也使桩头破除工作量大大增加,并且不符合国家“节能减排”要求。为此,在施工过程中对虚桩头的控制显得尤为重要。对虚桩头控制提几点建议:
        (1)制定奖罚措施,提高现场技术人员责任心,尽量准确计算终盘混凝土数量,且在混凝土面接近设计桩顶高程时勤测量,满足要求后立即停止灌注。
        (2)控制合理的导管埋深,导管埋深过浅或过深都对桩身质量有影响,埋深过浅容易夹砂夹泥,埋深过深导致桩顶砂浆多、粗骨料少,桩头高度不能准确控制。
        (3)严格控制孔底沉渣厚度,孔底沉渣过厚不仅影响桩基承载力,而且对桩头高度控制影响较大。
        (4)灌注过程中导管慢提慢放,避免导管螺旋接口挂压钢筋笼,引起孔壁局部坍塌,导致桩头高度不能准确控制。
        (4)严格控制混凝土性能,混凝土和易性不好导致桩顶砂浆层过厚,影响对混凝土顶面高度的测量,导致虚桩高度控制失效。
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