沖鉆孔灌注樁施工常見事故防治措施

1、 沖(鉆孔灌注樁施工常見事故防治措施 摘要本文對(duì)沖孔灌注樁施工中危害性最大的事故如坍孔、埋鉆、掉鉆、卡鉆、縮孔、斜孔、彎孔、斷樁、夾泥等提出了預(yù)防及一旦發(fā)生事故后處理的具體措施。 在沖(鉆孔灌注樁施工過程中,由于主觀、客觀等多方面的原因,往往會(huì)發(fā)生如坍孔、斷樁等常見事故,有時(shí)甚至是不可避免的。作為工程技術(shù)人員,如何盡可能地預(yù)防、減少事故的發(fā)生以及一旦發(fā)生事故后,怎樣迅速、準(zhǔn)確地分析、判斷事故形成的原因,然后在認(rèn)真分析地質(zhì)報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)施工條件后,采取相應(yīng)的既安全經(jīng)濟(jì)、又快速的處理方法是十分重要的。筆者根據(jù)多年來帶領(lǐng)學(xué)生進(jìn)行橋梁施工實(shí)習(xí)及高速公路施工監(jiān)理過程中的所見所聞,總結(jié)了大量工地處理沖(鉆孔灌

2、注樁施工常見事故的實(shí)際經(jīng)驗(yàn),并參考有關(guān)文獻(xiàn)及規(guī)范,歸納出如下幾點(diǎn),供同行們參考。1坍孔1.1孔口附近產(chǎn)生坍孔主要表現(xiàn)是:護(hù)筒(鉆桿傾斜、護(hù)筒下沉明顯;鉆頭吊繩偏離孔位中心;孔內(nèi)水位驟然下降并冒密集的小氣泡等。坍孔的主要原因是:護(hù)筒埋置深度不夠或護(hù)筒周圍回填的粘土分層夯實(shí)不夠;孔口附近地面受水浸濕泡軟(如泥漿沉淀池距孔口過近;孔內(nèi)水頭壓力不足;向孔內(nèi)補(bǔ)水時(shí)水流對(duì)孔壁有沖刷;開始沖孔進(jìn)尺過快;吊繩放松過長(zhǎng)致使鉆頭撞擊護(hù)筒或孔壁;泥漿稠度不夠等。處理措施:如護(hù)筒下沉過多或傾斜,應(yīng)及時(shí)扶正護(hù)筒,或者將護(hù)筒四周回填土清除,擺正護(hù)筒,用粘土分層回填夯實(shí)。嚴(yán)重時(shí)應(yīng)挖出護(hù)筒,重新按要求埋置后再?zèng)_孔;在護(hù)筒底腳

3、以下24m 范圍內(nèi)屬河床表層,通常比較松散,所以開始沖孔時(shí)應(yīng)采用粘土加礫石的稠泥漿小沖程,防止鉆頭撞擊護(hù)筒;補(bǔ)水管應(yīng)置于護(hù)筒中部,防止沖刷孔壁;保持孔內(nèi)有足夠的水頭壓力(孔內(nèi)水位比孔外地下水位高出2m 以上;在砂夾卵石及砂層中開孔時(shí),按1:1投入粘土和小片石,遇有軟土層時(shí),按2:1或3:1投入粘土和小片石,采用小沖程、高頻率反復(fù)沖砸到護(hù)筒腳下11.5m 處停下,回填到護(hù)筒底腳以上1.0m ,再繼續(xù)沖擊,使孔壁堅(jiān)實(shí),不坍不漏。一旦判明發(fā)生了坍孔,如情況不嚴(yán)重時(shí),可按1:1投入粘土和小礫石,回填至坍孔位置以上(或護(hù)筒底腳以上1.0m ,并加大泥漿比重繼續(xù)沖擊;如情況嚴(yán)重時(shí),應(yīng)將鉆孔全部用砂夾粘土或

4、小礫石夾粘土(1:1回填,經(jīng)35天密實(shí)后,再重新沖(鉆孔。1.2孔內(nèi)深部發(fā)生坍孔主要表現(xiàn)是:孔內(nèi)水位驟然下降并冒密集的氣泡;沖擊機(jī)或卷揚(yáng)機(jī)負(fù)荷明顯增加甚至鉆頭運(yùn)轉(zhuǎn)不起來;長(zhǎng)時(shí)間沖擊進(jìn)尺很小等(用測(cè)繩測(cè)得的孔深與理論計(jì)算值差距較大。深部坍孔的主要原因是:孔內(nèi)水位高度不夠,沒有足夠的水頭壓力(往往由掏渣后未及時(shí)補(bǔ)水或泥漿所致;泥漿稠度不夠;沖孔通過取土層有潛流或流速較大。產(chǎn)生對(duì)流,加之補(bǔ)水不及時(shí);鉆頭或掏渣筒吊繩放松過長(zhǎng)致使其撞擊孔壁;此外,在松軟砂層中進(jìn)尺太快(采用大沖程等。防止措施:沖孔過程中應(yīng)始終注意保持孔內(nèi)泥漿有一定的稠度;松散粉砂或流砂中沖進(jìn)時(shí)應(yīng)多加粘土與礫石,或者風(fēng)化片石等,將松軟土層

5、擠緊,同時(shí)加大泥漿稠度;保證孔內(nèi)有足夠的水頭壓力(水頭高于孔外2m 左右;控制進(jìn)尺;放松卷揚(yáng)機(jī)或沖擊機(jī)不宜過多。一旦判明發(fā)生了坍孔,當(dāng)孔內(nèi) 正護(hù)筒位置無誤后再重新沖孔。2埋鉆、卡鉆、掉鉆主要表現(xiàn)是:鉆頭提不上來或掉入孔中。產(chǎn)生原因是:埋鉆:通常是由于較大的坍孔或鉆頭沖入軟弱土層中太深所致;沖擊進(jìn)入粘土層時(shí),因土層本身可以造漿,應(yīng)采取小沖程、快速、勤掏泥的辦法逐漸降低泥漿稠度,否則會(huì)因泥漿過稠而造成埋鉆?？ㄣ@:一般是由于沖擊進(jìn)入風(fēng)化巖層或巖層中,采用較大的沖程沖擊,當(dāng)鉆頭吊繩放的太松,致使鉆頭下落后傾斜,頂住孔壁或沖擊進(jìn)入夾層的巖層中,造成卡鉆;孔內(nèi)有探頭石未鑿除或有大塊孤石坍落、孔口有雜物下墜

6、等。掉鉆:發(fā)生埋鉆或卡鉆時(shí)強(qiáng)行上提鉆頭,或者是由于缺乏檢查,吊環(huán)、吊繩斷裂;(吊繩自然磨損檢查時(shí)未發(fā)現(xiàn),特別是扒桿頂端及連接處磨損或擰斷;沖擊錐的轉(zhuǎn)動(dòng)套斷裂;吊繩放松過少而形成“打空錘”時(shí)使吊繩因受荷過大而斷裂;鉆桿與鉆頭松脫等。防治措施:無論發(fā)生埋鉆或卡鉆,都不得強(qiáng)行上提鉆頭,以免造成吊繩斷裂或坍孔。如埋鉆不太深,可用套繩、打撈鉤具勾住鉆頭,并與吊繩共同受力將其提上來;如埋的較深,打撈鉤具往往難以勾住,即使勾住時(shí)也可能提不上來。則應(yīng)采用空氣吸泥機(jī)或空氣壓縮機(jī)吹開埋鉆的泥砂,再提出鉆頭。判明是卡鉆時(shí),可先用打撈鉤具勾住鉆頭,同時(shí)給吊繩施加橫向力晃動(dòng)鉆頭,待鉆頭松動(dòng)后再將其提出;如仍不能提出,則

7、改用小鉆頭沖擊障礙物,將其打碎或壓進(jìn)孔壁。也可直接沖擊原鉆頭,使其松動(dòng)后吊起。一旦發(fā)生掉鉆,應(yīng)及時(shí)打撈。間隔時(shí)間愈長(zhǎng),鉆頭會(huì)埋得愈深,與周圍泥砂銹蝕也愈死。當(dāng)使用打撈工具無濟(jì)于事時(shí),比較有效的方法是采用空氣吸泥機(jī)或空氣壓縮機(jī)吹開埋鉆泥砂,然后再行打撈。3縮孔、彎孔、斜孔主要表現(xiàn)是:吊繩偏離護(hù)筒中心;鉆頭上提困難(機(jī)器載荷明顯增加;清孔后放入鋼筋籠時(shí)下不去或傾斜等。產(chǎn)生原因是:護(hù)筒以下有較厚的淤泥質(zhì)亞粘土、亞沙土夾層,而孔口地面又堆有較大的荷載(如震動(dòng)較大的施工機(jī)具、建筑材料等往往會(huì)造成縮孔;開始沖擊時(shí)地層較松軟,如果采用沖程較大、吊繩放得較松,往往會(huì)造成斜孔;鉆錐在沖擊時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)套不夠靈活、或因泥

8、漿太稠而影響鉆錐鉆轉(zhuǎn)動(dòng),會(huì)形成縮孔和梅花孔;孔內(nèi)有探頭石或障礙物,使鉆頭受力不均,也會(huì)造成彎、斜孔;鉆入呈傾斜狀態(tài)的硬土層、風(fēng)化巖層;鉆孔通過溶洞、孤石等;鉆架下的地基產(chǎn)生不均勻沉降,使鉆架傾斜,也會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生彎、斜孔。防治措施:在沖孔過程中,如出現(xiàn)上述產(chǎn)生縮、彎、斜孔的跡象,可用自制檢孔器吊入孔內(nèi)檢測(cè)。檢孔器應(yīng)按照樁內(nèi)設(shè)計(jì)鋼筋籠的直徑焊制。為使檢孔器較輕便,可先只焊4根主筋,且每隔2米焊一根加勁箍筋環(huán),長(zhǎng)度采用5m左右(約為46倍鋼筋籠的直徑,當(dāng)檢孔器不能下沉到已鉆的深度或檢孔器倒向一側(cè)孔壁時(shí),則可判明發(fā)生了縮孔、彎孔或斜孔。如探明已發(fā)生了縮、彎、斜孔,應(yīng)采用小片石、碎石回填至發(fā)生偏斜處以上1

9、m左右,重新修孔、沖孔。(采用小沖程、高頻率修孔不嚴(yán)重時(shí),可以調(diào)整鉆機(jī)或扒桿位置繼續(xù)沖孔。嚴(yán)重時(shí),應(yīng)全部用小片石、碎石回填該孔位,重鉆修孔,必要時(shí)應(yīng)反復(fù)修幾次。待孔全部沖完后,檢孔器再按設(shè)計(jì)鋼筋籠的主筋及箍筋數(shù)量補(bǔ)齊,作為樁中鋼筋籠使用之。4樁中出現(xiàn)夾泥層、斷樁我們都知道,在樁孔中灌注水下混凝土,通常都是采用儲(chǔ)料漏斗和導(dǎo)管完成的。形成樁中夾泥層乃至斷樁的情況一般有如下一些時(shí)機(jī):4.1由于計(jì)算失誤而使第一斗混凝土灌下(工地上稱為“撒鷹”后,未能封住導(dǎo)管下口,或混凝土面高于導(dǎo)管下口面不多(小于1m,在水壓力作用下使導(dǎo)管內(nèi)返水,不得不二次“撒鷹”時(shí),使兩次灌注的混凝土之間出現(xiàn)夾泥層;4.2在灌注水下

10、混凝土的過程中,導(dǎo)管焊縫或其接頭漏水;導(dǎo)管提升過多(孔內(nèi)產(chǎn)生了小規(guī)模的坍孔而未發(fā)現(xiàn)、計(jì)算失誤等使其下口拔離孔中的混凝土表面,都會(huì)造成導(dǎo)管返水而形成夾泥層;4.3當(dāng)一個(gè)樁孔由于停電、機(jī)器故障等原因未能保證混凝土的連續(xù)澆注時(shí),兩次澆注間隔時(shí)間較長(zhǎng),孔中混凝土表面已初凝,從而使樁身在該處產(chǎn)生夾泥層甚至斷樁。對(duì)于上述事故,如果施工人員能夠嚴(yán)格按照操作規(guī)程施工,不馬虎大意,實(shí)際上是完全可以避免的。如一旦發(fā)生了這類事故,處理措施有:4.4若是上述第一種原因,應(yīng)馬上拔出導(dǎo)管,將孔底的混凝土拌合物用吸泥機(jī)或抓斗清除,然后重新下管灌注;若是第二種原因,應(yīng)視具體情況拔換原管,或用原管插入混凝土中繼續(xù)灌注。但灌注前

11、應(yīng)將導(dǎo)管內(nèi)的水和沉淀泥吸出。如這二種原因處理不及時(shí),使孔內(nèi)混凝土已凝固,這就形成了斷樁。對(duì)于斷樁事故的處理,首先應(yīng)認(rèn)真分析、研究,查明事故形成的原因及斷樁部位的標(biāo)高,然后在充分分析地質(zhì)報(bào)告和現(xiàn)場(chǎng)施工條件后,選擇一種施工上安全可靠、費(fèi)用上經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)上簡(jiǎn)單可行的處理方法進(jìn)行處理。目前,斷樁事故處理的幾種常用的方法有:重新成孔法、沉入鋼護(hù)筒法、下沉井法、人工挖孔法等。4.4.1重新成孔法:利用沖擊鉆,待已澆注混凝土有一定強(qiáng)度后,先回填片石及膨潤(rùn)土,再將已澆注的混凝土全部沖掉;在沖進(jìn)過程中,用掏渣筒掏渣,并用磁鐵將沖斷的鋼筋打撈出來。沖進(jìn)深度比斷樁部位超過2030cm,然后按規(guī)范要求進(jìn)行清孔,重新

12、安放鋼筋籠后,澆注水下混凝土。(為了提高沖擊效率,可以在已灌注的混凝土中鉆眼,采用定向爆破法將混凝土炸碎,然后再進(jìn)行沖擊,可大大提高沖擊效率。不過,此法施工難度亦較大重新成孔法的特點(diǎn)是:優(yōu)點(diǎn):不需要復(fù)雜的施工機(jī)械,(只用常規(guī)施工機(jī)械如沖擊鉆、掏渣筒等施工工藝簡(jiǎn)單,安全,施工質(zhì)量易于保證。缺點(diǎn):由于樁孔中已放入了鋼筋籠,加之水下混凝土結(jié)硬后強(qiáng)度很高,往往使沖擊效果很差。同時(shí),由于鋼筋籠的影響,甚至還會(huì)引起卡鉆、掉鉆、坍孔等并發(fā)事故。特別是當(dāng)斷樁部位較高時(shí),沖掉一個(gè)斷樁往往費(fèi)工、費(fèi)時(shí),不但增加工程費(fèi)用,甚至還會(huì)延長(zhǎng)工期,造成工程損失。 適用范圍:斷樁部位發(fā)生在深部,澆注數(shù)量較小;或樁底部分無鋼筋籠

13、時(shí);樁位處地質(zhì)條件較好。(如硬粘性土、砂礫、角礫、強(qiáng)風(fēng)化巖層等4.4.2沉入鋼護(hù)筒法:根據(jù)斷樁部位發(fā)生深度,采用厚10mm 鋼板卷制一個(gè)直徑與樁成孔直徑相同,長(zhǎng)度比斷樁部位(即已澆混凝土表面標(biāo)高低0.5m 1m (地下水十分發(fā)育處應(yīng)采用下限值,可防止反水的鋼護(hù)筒,用振動(dòng)錘將鋼護(hù)筒沉至已澆混凝土表面以下0.5m 1m 處,清除孔內(nèi)土體和泥漿后,排干孔內(nèi)積水(如反水則進(jìn)行封底處理,鑿除頂面浮漿及松散混凝土,并將鋼筋清洗干凈,刷除表面銹飾后,繼續(xù)澆注混凝土接樁。沉入鋼護(hù)筒法的特點(diǎn)是:優(yōu)點(diǎn):此法為處理斷樁事故最常規(guī)的方法之一,施工工藝成熟,安全可靠,施工質(zhì)量完全可以保證;且不受地質(zhì)和水文條件的限制;鋼

14、筋籠不會(huì)受到破壞,可繼續(xù)利用。缺點(diǎn):所需施工機(jī)具復(fù)雜,如大型卷扳機(jī)、大噸位吊機(jī)、振動(dòng)沉樁錘等。這對(duì)于一般結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的橋梁施工工地來說,很難具備這些機(jī)具,從遠(yuǎn)處調(diào)運(yùn)或租用,經(jīng)濟(jì)上和工期上均不一定是最佳選擇。因此采用此法是有一定難度的。適用范圍:斷樁部位(即鋼護(hù)筒長(zhǎng)度一般不超過20m ,不受地質(zhì)和水文條件的限制。4.4.3下沉井法:將斷樁孔位再回填至地面,并進(jìn)行必要的處理后(如平整孔口地面、夯實(shí)、鋪20cm 30cm 沙礫墊層先預(yù)制好第一節(jié)沉井(沉井中心即樁位中心,一般一節(jié)長(zhǎng)度為2m 3m ,沉井內(nèi)徑比樁成孔直徑大10cm ,且上口內(nèi)徑比下口內(nèi)徑小10cm (便于接筑下一節(jié)沉井時(shí)支撐模板,井壁厚度8

15、cm 15cm ,待第一節(jié)沉井強(qiáng)度達(dá)到70%以上時(shí),即可挖土下沉。下沉到距地面0.5m 時(shí),停止挖土,再接筑下一節(jié)沉井,直至斷樁部位。待沉井下沉穩(wěn)定后,如涌水則進(jìn)行封底處理。然后清除斷樁部位的泥土,鑿除浮漿層及松散混凝土,再按接樁工藝進(jìn)行預(yù)埋錨固鋼筋。灌注混凝土?xí)r,因距地面較深,為確保灌注混凝土質(zhì)量和安全,應(yīng)采用水下混凝土灌注方法:即先在孔內(nèi)灌注1.5m 左右混凝土(無水灌注,并使導(dǎo)管埋入混凝土0.51.0m ,振搗密實(shí)后再灌清水,然后按水下混凝土進(jìn)行澆注。下沉井法的特點(diǎn)是:優(yōu)點(diǎn):不需要復(fù)雜的施工機(jī)械,施工工藝簡(jiǎn)單易行,安全,施工質(zhì)量易于保證,鋼筋籠不會(huì)受到破壞,可繼續(xù)利用。并經(jīng)工程實(shí)例比較,

16、該法比重新成孔法經(jīng)濟(jì),比人工挖孔法安全。缺點(diǎn):沉井節(jié)間連接、沉井與已澆注混凝土之間接縫處理技術(shù)要求高;要求施工人員有一定的沉井施工經(jīng)驗(yàn);工期較長(zhǎng)。適用范圍:要求斷樁部位位于較好的地質(zhì)層,如強(qiáng)風(fēng)化巖層,碎、礫、卵石層等,以利于沉井與該層面的連接;地下無涌水或涌水量較小。4.4.4人工挖孔法:先將斷樁孔位回填至地面(為有利于快速沉淀及挖孔,應(yīng)回填中、粗砂礫土、碎、卵石土等,經(jīng)24小時(shí)沉淀密實(shí)后,再進(jìn)行人工挖孔。挖回填土一米,割除鋼筋籠一米,做一米護(hù)壁(地質(zhì)條件較好時(shí),用噴射混凝土護(hù)壁法,該法施工速度快,工藝簡(jiǎn)單;地質(zhì)條件不好時(shí),用鋼模板澆注混凝土梯套法,該法施工工藝也簡(jiǎn)單易行,但施工速度較慢,必須

17、使所澆注混凝土梯套強(qiáng)度達(dá)到70%以上時(shí),才能挖孔并澆注下節(jié)梯套混凝土。依次直至斷樁部位處,鑿除浮漿層及松散混凝土,并將已澆注混凝土中的鋼筋籠鑿出2m ,然后下鋼筋籠與原有鋼筋籠焊接(注意同一斷面上接頭數(shù)量不超過鋼筋根數(shù)的20%;然后用導(dǎo)管澆注清水混凝土。或者鑿除浮漿層及松散混凝土后,在孔位中部再鉆一個(gè)較小直徑的孔,插入一個(gè)與小孔直徑相適應(yīng)的小直徑鋼筋籠,澆注混凝土并振搗密實(shí)后再灌水,用導(dǎo)管澆注清水混凝土。人工挖孔法的特點(diǎn)是:優(yōu)點(diǎn):不需要復(fù)雜的施工機(jī)械,施工工藝簡(jiǎn)單、靈活、經(jīng)濟(jì),施工質(zhì)量易于保證;經(jīng)工程實(shí)例比較,該法是以上所述四種方法中最為經(jīng)濟(jì)的。缺點(diǎn):由于大部分工作都需要工人井下作業(yè),施工時(shí)安

18、全隱患較多;工期較長(zhǎng)。原有斷樁部位以上的鋼筋籠被完全破壞,不能利用。適用范圍:斷樁部位距地面10m 以內(nèi),且地質(zhì)情況較好;地下無涌水或涌水量較小。5結(jié)語本文介紹了沖(鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工過程中常見事故的預(yù)防與處理措施,雖然屬于常見事故,但由于樁基礎(chǔ)是隱蔽性工程,許多問題是看不見摸不著的,一旦出現(xiàn)問題,處理不好或方法不當(dāng),便會(huì)直接影響到工程的經(jīng)濟(jì)效益甚至工程質(zhì)量。施工過程中,在應(yīng)用本文所介紹的方法處理事故時(shí),一定要結(jié)合工地的實(shí)際情況和設(shè)計(jì)單位所提供的資料,認(rèn)真分析、仔細(xì)研究地質(zhì)報(bào)告,判明事故發(fā)生的原因和部位,在確保安全和施工質(zhì)量、工期的情況下,選擇一種施工上安全可靠、費(fèi)用上經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)上簡(jiǎn)單可行的處理方法進(jìn)行處理。Accident for Defending and Dealing with Emergency of Rinsing Affusing Drilling Stake Construction Abstract This article puts forward material measures for defending and dealing wits emergeny to the most harmful accident