混凝土灌注桩施工中常见的问题及解决策略.doc

郑州交 学院

毕 业 论 文

论文题目：钻孔灌注桩施工中常见的问题及解决策略

所属系别：交通工程系
专业班级：07 桥梁工程技术五班
姓 名：田
学 号：2 511
指导老师：
撰写日期：2010年3月

摘 要
钻孔灌注桩由于对各种地质条件的适应性、施工简单易操作且设备投入一般不是很大，目前灌注桩基础在桥梁工程中的广泛应用，工艺已日趋完善。灌注桩基础的施工质量关键是成孔与混凝土的浇注，但往往由于施工程序的不规范及人为操作失误，容易造成桩偏移倾斜、桩底沉渣量过大、缩径、钢筋笼上浮、桩顶段混凝土质量差、断桩与夹泥层、卡管等一些质量问题。因此，在混凝土灌注桩基的施工中，不仅要依靠先进的科学技术进行施工，还要根据丰富的施工经验对在施工中出现的问题进行及时处理，避免工程质量事故的发生。本文主要对混凝土灌注桩施工中桩基钻孔、桩基清孔及桩基混凝土灌注的施工过程等三个方面容易出现的问题及其相应的解决对策进行介绍。

关键词 ：钻孔灌注桩，质量事故，处理措施

Abstract
Bored as the adaptability of various geological conditions,construction is simple and easy to operate and equipment into the general is not great at present pile foundation of bridge engineering extensive application process has been increasingly improved.Pile foundation construction quality is the key hole and pouring concrete ,often due to procedural irregularities in construction and human operational errors ,easily lead to pile shift tilt,excessive sediment pile,reducing diameter,steel cage floating,pile top section of the poor quality of concrete,broken mud pile and layerfolders,card management and some equality issues.Therefore,in the concrete pile foundation construction,not only to rely on advanced science and technology for construction,but also under extensive construction experience on construction problems in the timely processing and avoide project quality accident.In this paper,piles of concrete bored pile construction,pile clean hole and pouring of concrete in the construction of pile foundation in three areas porne to problems and corresponding solutions are introduced.

Key words:pile,mass incidents,treatment measures

目 录
1 引言 1
2钻孔过程中出现的施工质量问题及解决对策 1
2.1钻孔偏斜及防范措施 1
2.1.1造成原因 1
2.1.2解决对策 1
2.2桩底沉渣量过多及防范措施 2
2.2.1造成原因 2
2.2.2解决对策 2
2.3钻孔过程中缩径及解决对策 2
2.3.1造成原因 2
2.3.2解决对策 2
2.4钻孔过程中壁坍塌及解决对策 2
2.4.1造成原因 2
2.4.2解决对策 3
2.5钻孔过程中护筒冒水及解决对策 3
2.5.1造成原因 3
2.5.2解决对策 3
2.6钻孔过程中卡钻及解决对策 3
2.6.1造成原因 3
2.6.2解决对策 3
2.7钻孔过程中卡钻及解决对策 3
2.7.1造成原因 3
2.7.2解决对策 3
3钻孔桩在清孔过程中出现的施工质量问题及解决对策 4
4水下混凝土灌注过程中出现的施工质量问题及解决对策 4
4.1水下混凝土灌注过程中卡管及解决对策 4
4.1.1造成原因 4
4.1.2解决对策 5
4.2水下混凝土灌注过程中钢筋笼上浮及解决对策 5
4.2.1造成原因 5
4.2.2解决对策 5
4.3水下混凝土灌注过程中桩顶段混凝土质量差及解决对策 6
4.3.1造成原因 6
4.3.2解决对策 6
4.4水下混凝土灌注过程中断桩与夹泥层及防范措施 6
4.4.1造成原因 6
4.4.2解决对策 7
4.5水下混凝土灌注过程中堵管及防范措施 7
5 结果分析与讨论 8
6 结语 8
参考文献 10
致 谢 11

1 引言
钻孔灌注桩的混凝土灌注是成桩的关键环节，其施工过程大部分是在水下进行的，施工过程无法观察，成桩后也不能进行开孔验收，若不注意对操作程序的重视，依然可能造成一些质量事故。主要出现的质量事故主要有： 卡管、桩偏移倾斜、桩底沉渣量过大、缩径、钢筋笼上浮、桩顶段混凝土质量差、断桩、堵管、夹泥、蜂窝、少灌等质量问题。因此，应选用科学、实用的混凝土灌注工艺，以确保工程质量。
本文就作者在石武客专河南段的钻孔灌注桩施工中遇到的一些问题以及平时搜集到的一些相关问题，进行探讨。河南省鹤壁市位于河南省东北部，属于典型的黄河下游冲积平原，由于黄河多年的冲刷淤积。土质覆盖层很厚。在这一段所修建的石家庄至武汉的客运专线（河南段）鹤壁特大桥，本工程的桩基础均为钻孔灌注桩 。桩径有Ф1.0ｍ；Ф1.25ｍ：Ф1.5ｍ三种形式，有效桩长为
18 -67ｍ，成孔采用正循环工艺施工；采用冲击钻成孔；原土制浆护壁；灌注混凝土采用导管水下混凝土浇筑施工工艺。
2钻孔过程中出现的施工质量问题及解决对策
2.1钻孔偏斜及防范措施
2.1.1原因：成孔后桩孔出现斜孔的现象。钻机安装就位稳定差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致；地面软弱或软硬不均匀；桩架不稳，钻杆导架不垂直，钻机磨损，部件松动，护筒埋设偏斜，钻杆弯曲，主动钻杆倾斜，遇旧基础或大弧石等地下障碍物，土层软硬不均或基岩倾斜。
2.1.2防治措施：开钻前护筒十字线一定要安放到位，报检人员一定要严格控制，确保钻头对中合格；场地要夯实平整，轨道枕木要均匀着地；安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于20cm。在不均匀地层中钻孔时，采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到弧石时，钻速要打慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方
法。钻孔偏斜时，可提起钻头，上下反复扫钻几次，以便消去硬土，如纠正无效，应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上，重新钻进。
2.2桩底沉渣量过多及防范措施
2.2.1原因：清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土塌落桩底；清孔后，待灌时间过长，致使泥浆沉积。
2.2.2防治措施：终孔后，钻头提离孔底1～20cm，保持慢速空转，维持循坏清孔时间不少于30min；清孔采用优质泥浆，控制泥浆比重和粘度下要直接用清水置换，钢筋笼垂直缓放入孔；避免孔壁在下完钢筋笼后，再检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，应进行二次清孔。采用导管二次清孔，冲孔时间以导管内侧量的孔底沉渣厚度达到规范要求为准；提高混凝土初灌时对孔底的冲击力；冲孔完毕时应立即迅速灌注混凝土；导管低端据孔底控制在30～50cm，初灌混凝土应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋如混凝土面以下1.0m以上，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔低沉渣，达到清除孔底沉渣的目的。二次清孔优点：可及时有效保证桩底干净。
2.3缩径
2.3.1原因：孔径小于设计孔径的现象。钻进过程中遇到塑性土土层，受水的浸泡，导致塑性土膨胀，使桩径变小。
2.3.2 防治措施：成孔时，应加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段时间，孔壁形成泥皮，孔壁不会渗水，亦不会引起膨胀，如出现缩径，采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。
2.4钻孔过程中孔壁坍塌及防范措施
2.4.1造成原因：钻进过程中，排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍塌现象。孔壁坍塌的主要原因是土质松散，泥浆护壁不好，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待钻时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。

2.4.2防治措施：在松散易坍的土层中，适当埋深护筒，用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和黏度，保持护筒内泥浆水位高于地下水位。搬运和吊装钢筋笼时，应防止变形，安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。成孔后，待灌时间一般不应大于3小时，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。
2.5钻孔过程中护筒冒水及防范措施
2.5.1造成原因：埋设护筒的周围土不密实，或护筒水位差太大，或钻头起落时碰撞。护筒外壁冒水，严重的会引起地基下沉，护筒倾斜和位移，造成钻孔偏斜，甚至无法施工。
2.5.2防治措施：在埋护筒时，坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。在护筒的适当高度开孔，使护筒内保持1.0-1.5米的水头高度。钻头起落时，应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时，应立即停止钻孔，用粘土在四周填实加固，若护筒严重下沉或移位时，则应重新安装护筒。
2.6钻孔过程中卡钻及解决对策
2.6.1造成原因：钻常发生冲击钻冲孔时，因先形成了梅花孔、十字孔、冲锤磨损未及时补焊、钻孔直径变小而新钻又过大、冲锤倾倒、遇到探头石或孔内掉入物件卡住等原因造成的。
2.6.2解决对策：卡钻锤后不宜强提，可用小锤冲击或用边冲边吸的办法将卡锤周围的钻渣松动后再提出。
2.7 钻孔过程中掉钻及解决对策
2.7.1造成原因：掉钻一般是由于钻杆与钻杆或钻杆与钻头磨损过甚、钻锤的钢丝绳磨损过甚或钢丝绳的卡口螺丝松动造成的。
2.7.2解决对策：掉钻是在桩基钻孔过程中经常发生的故障之一，每台钻机都应配备足够的打捞工具。加强接头连接质量检查，加强钻杆质量检查，每使用一次就全面检查一次，避免有裂纹或质量不过关的钻具用于施工中，如果不慎发生掉钻事故，掉钻后
应马上用打捞叉、打捞钩、绳套等工具打捞。如果由于打捞时间过长造成钻头被埋，应先清理泥沙，然后再使用打捞工具进行打捞。特别强调指出：初次掉钻头时，钻头在孔内一般是正立的，如果一次打捞不成功造成第二次或者多次掉钻，那么钻头掉在孔内就不一定是正立的，给打捞造成更大的困难。打捞要及时，不可耽搁，以免孔壁不牢，出现塌孔，故现场需准备用好偏心钩和三翼滑块打捞。
3钻孔桩在清孔过程中容易出现的问题及解决对策
清孔的目的是抽、换原钻孔内泥浆，降低泥浆的相对密度、粘度、含砂率等指标，清除钻渣，减少孔底沉淀厚度，防止桩底存留沉淀土过厚而降低桩的承载力。清孔还为灌注水下混凝土创造良好条件，使测探正确、灌注顺利，确保混凝土质量，避免出现断桩之类重大工程质量事故。
桩基在清孔过程中容易出现的问题有：塌孔、泥浆含砂率过大、沉渣过大等。
清孔造成塌孔的原因是由于换浆过快、较快地降低泥浆相对密度造成的。清孔造成塌孔时，要根据塌孔的严重程度采取不同的处理方法进行处理。塌孔不严重时，可采用加大泥浆相对密度等改善泥浆性能的措施后继续清孔。塌孔严重时，该孔需要回填重新钻孔；泥浆含砂率过大及沉渣过大都是由于清孔时加水过快、过多、换浆时不及时捞渣或捞渣不干净、没有使用二级以上沉渣池等原因造成的。泥浆含砂率及沉渣过大时都应加大泥浆相对密度继续清孔，边清边捞渣，等泥浆的含砂率符合要求后再把泥浆的相对密度降低至符合要求。
4水下混凝土灌注过程中出现的施工质量问题及解决对策
4.1水下混凝土灌注过程中卡管及防范措施
4.1.1造成原因：水中灌注混凝土过程中，无法继续进行，原因是导管法兰盘漏水（渗水）：导管内混凝土中间被水层隔离，这时导管内混凝土不能流动，导管被堵塞；导管内混凝土中间被气包隔离：同样出现导管内混凝土不能流动，导管被堵塞；导管裂缝：导管壁太薄在施工中扯动过激，使导管壁出现裂缝，出
现裂缝后孔内水压较大，水势必将管内混凝土稀释、离析。使混凝土失去流动性而增加混凝土对导管壁的摩擦力，从而出现堵塞问题；混凝土施工所用的砂、石等原材料级配不合格或水灰比不正确而出现混凝土离析，使石料与砂沉积在导管底端，水泥浆上浮；混凝土灌注过程不连续，间断时间过长，使已灌注的水下混凝土凝固，使导管堵塞；初灌时，隔水栓堵管；混凝土和易性、流动性差造成离析；混凝土中粗骨颗粒粒径过大；各种机械故障引起混凝土浇注不连续，在导管中停留时间过长等。
4.1.2防治措施：实用的隔离栓直径应与导管内经相配，同时应具有良好的隔水性能，以保证顺利排出。加强对混凝土搅拌时间和混凝土塌落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性，混凝土配合比应通过实验室确定，塌落度宜为160～200㎜，粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼最小间距的1／4，且应小于40㎜.为改善混凝土的和易性及达到缓凝效果，水下混凝土应摻外加剂。应确保导管连接部位的密封效果。导管实用前应拼装、试压（试水压力为0.6－1.0Mpa）。在混凝土浇筑过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗，避免在导管内形成导管气塞。在施工过程中，应随时监控机械设备情况，确保机械运行正常。
4.2水下混凝土灌注过程中钢筋笼上浮及防范措施
4.2.1原因：
1、当混凝土灌注至钢筋笼下，若此时提升导管，导管低端距钢筋笼仅有1m左右的距离时，由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼上浮。
2、 由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇筑时间过长，已近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如果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移。
4.2.2防治措施：
1、灌注混凝土时，应随时掌握混凝土浇筑标高及导管埋深，特别是第一次提升导管时，最容易发生混凝土冲击钢筋笼上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨
架底部1m左右时，应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时，提升导管使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复正常灌注速度；混凝土埋过钢筋笼底端2～3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。
2、混凝土灌注过程中，当发现钢筋笼开始上浮时，应立即停止浇注，并准确计算导管埋深和已浇筑混凝土标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消除。
4.3水下混凝土灌注过程中桩顶段砼质量差及防范措施
4.3.1 原因：没有勤测混凝土面，预加混凝土高度不足，上部压力小，混凝土密度；导管内混凝土高度减少，超压力降低，而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大，混凝土升顶困难，甚至与泥浆、浮浆接触掺混，造成夹泥、疏松、离析；导管缩短，重量减轻，导管上下串插图难，或串插程度不够；护筒起拔过猛，护筒起拔不垂直，使护筒粘带未初凝混凝土，导致混凝土抗拉强度底而掺入泥浆，形成夹泥或断裂面。
4.3.2防治措施：勤测混凝土面，并在桩顶设计标高以上加灌一定高度的混凝土，其最小高度不小于桩长的5％，且不小于2m，以保证设计标高以下的混凝土符合设计要求，孔口加水稀释渣浆，冲出部分稠浆，减小泥浆比重;导管重量减轻时，可以改为人工左右转动导管加压串插密实混凝土，护筒吊绳要周正，起拔护筒要稳、慢，混凝土疏松、夹泥、断裂，可采用压浆补强或补桩。
4.4水下混凝土灌注过程中断桩与夹泥层及防范措施
凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。
4.4.1原因：
1、泥浆过稠,增加了浇筑混凝提的阻力，如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块因此，在施工中常发现导管堵塞、流动不畅等现象，有时甚至灌满导管还是不行，最后只好提起导管上下振击，由于导管内储存大量混凝土，一旦流出其势甚猛，在混凝土流出的管出导管后，即冲破泥浆最薄弱处急速返上，并将泥浆加裹于桩内，造成夹泥层。

2、灌注混凝土过程中，引导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层和断桩的原因：(1)当导管堵塞时，一般采用上下振击法，使混凝土强行流出，但如此时导管埋深很少，极易提漏。(2).因泥浆过稠，如果估算或测混凝土面难，在测量导管埋深时，对混凝土浇筑高度判断错误，而在卸管时多提使导管提离混凝土面，也就产生提漏，引起断桩。
3、灌注时间过长，而已灌入的混凝土上部已接近初凝，行成硬壳，而且随时间曾长，泥浆中残渣不断沉淀，从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物，造成混凝土灌注极为困难，造成堵管与导管拔不上来，引发断桩。
4、导管埋的太深，拔时底部已接近初凝，导管拔上后形成空隙，而混凝土又不能及时冲填空隙，造成泥浆填入，形成夹泥层。
4.4.2 防治措施
1、认真做好清孔，一般采用冲洗液冲孔，冲孔后 及时灌注混凝土，防治孔壁坍塌；
2、尽可能提高混凝土浇注速度： (1).开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土，产生极大冲击力来克服泥浆的阻力。(2).加速连续浇注，使混凝土和泥浆一直保持流动状态，可防止导管堵塞。
3、 提升导管要准确可靠，特别是第一次提升导管前，要准确算出首次灌注孔段的混凝土需要量，首次混凝土灌注量要满足把导管下端埋设0.8米以上的要求，灌注混凝土过程中随时测量导管埋深，并严格遵守操作规程；
4、灌注水下混凝土前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷，特别要注意检查两节导管连接处的密封圈，发现问题要及时更换。
4.5水下混凝土灌注过程中堵管及防范措施
导管堵塞的几种处理方法：若刚开始灌注混凝土时，压水后发现导管有漏水现象，不要存在迁就施工的想法，应马上提出导管进行处理，并且要求重新清孔后再重新进行混凝土浇注，以免因小失大；若导管底端处在混凝土中深的部位时，导管堵塞，可以用提升导管减轻水压的办法或上下抖动导管也可以用附着式振动
器对导管进行振动，一般可以使管内的混凝土灌注下去；若灌水下混凝土不太深时例如（3～4米）发现导管阻塞，无法灌注混凝土，应尽快提升导管，清理出已灌注的混凝土，重新下新管后再进行混凝土浇注，不得已时需要将钢筋笼提出采取复钻清除原灌注的混凝土。不能强行灌注。以免出现断桩现象或是桩底的混凝土强度不够，影响整个桩的施工质量；若灌注的砼面距水面不太大的情况下（小于5米）出现导管阻塞混凝土无法灌注，混凝土未初凝时，应及时提出导管，在导管底部设置防水塞（应使用混凝土特制），将导管重新插入混凝土内（导管侧面增加重力，以克服水泥浆的浮力），导管内装灌混凝土后稍提导管，利用新混凝土的自重将防水塞压出，然后继续灌注。也可根据实地情况，调整护筒开挖护坡或围堰开挖等办法，直接抽水进行旱地接桩。
5结果分析与讨论
当地基的弱土层较厚（一般指4米以上），建筑物的荷载较大，采用浅埋基础不能满足强度和变形限制要求，做人工地基又没有条件或不经济时，常常采用桩基础，钻孔灌注桩基因其造价低、节省等优点，被广泛采用。施工中，注意对易发生的质量问题采取有针对性的事前、事中、事后控制措施，将会取得较好地效果 。施工过程中应注意以下事项：
(1)严格按施工工艺、施工操作规程、施工方案有关安全条款要求进行施工。
(2)夜间施工时，必须配置好照明设备，并在危险处设隔离栅，防护网等，确保施工人员和机械设备的安全。
(3)受自然环境限制，施工地点或拌合场必然临近居民区、学校等公共设施时，尽可能减少夜间施工，减少噪音干扰。
(4)除设计图纸或监理工程师同意外，临时设施建设不干扰或改变原有河流、水道、灌渠等排水系统，必须利用的相应设置小型涵管、便桥等设施保证水流畅通。
(5)定期进行环境检测，及时处理违章事宜，主动联系环保机构，请示汇报环保工作，做到文明施工。
（6）灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度，一般为：0.5～1.0m。

6结语
钻孔桩事故处理的方法很多，难度也较大，无论采取什么先进的办法处理都将对工程的进度、质量、施工企业的信誉带来不可忽视的影响。因此，在钻孔桩施工中必须做到每个工序严格按照规范操作，水下混凝土灌注统一指挥、紧张而有序，对可能出现的问题制定切实有效的防范措施，尽最大努力减少事故的发生。

参考文献
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[8] 许树森;;如何控制钻孔混凝土灌注桩的施工质量【J】.山西建筑;2006年02期

致谢
大学三年的学习生活即将结束，三年寒窗，所收获的不仅仅是愈加丰厚的知识，更重要的是在阅读、实践中所培养的思维方式、表达能力和广阔视野。很庆幸这些年来我遇到了许多恩师益友，无论在学习上还是生活上都给予了我无私的帮助和热心的照顾，让我在诸多方面都有所成长。感恩之情难以用语言量度，谨以最朴实的话语致以最崇高的敬意。本文能够成功的完成，要特别感谢我的指导老师张素梅老师的关怀和指导。同时还感谢三年来帮助和教育过我的夏天老师、张银峰老师、韩灵杰老师、刘淑敏老师、韩娟老师、……一路走来，从你们的身上我收获无数，却无以回报，谨此一并表达我的谢意。在学习中,老师严谨的治学态度、丰富渊博的知识、敏锐的学术思维、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范是我终生学习的楷模 。这三年中还得到众多老师的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！
最后，我要向百忙之中抽时间对本文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢！