鉆孔灌注樁常見工程事故及預(yù)防措施(一)

1、鉆孔灌注樁常見工程事故及預(yù)防措施(一)    摘要:介紹了鉆孔灌樁常見的工程事故,包括:地質(zhì)勘探資料和設(shè)計(jì)文件存在的問題、孔口與鉆孔存在的問題、樁端持力層判別錯(cuò)誤、孔底沉渣過厚或開灌前孔內(nèi)泥漿含砂量大等,并提出相應(yīng)的預(yù)防措施,以供參考。關(guān)鍵詞:鉆孔灌注樁;工程事故;預(yù)防措施鉆孔灌注樁具有低噪音、小震動(dòng)、無擠土、對(duì)周圍環(huán)境及鄰近建筑物影響小、能穿越各種復(fù)雜地層和形成較大的單樁承載力、適應(yīng)各種地質(zhì)條件和不同規(guī)模建筑物等優(yōu)點(diǎn),在橋梁、房屋、水工建筑物等工程中得到廣泛應(yīng)用,已成為一種重要的樁型。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要,鉆孔灌注樁的樁長(zhǎng)和樁徑不斷加大,單樁承載力也

2、越來越高,同時(shí)也使單柱的設(shè)計(jì)成為可能。對(duì)于長(zhǎng)樁、大樁,其施工難度大,易發(fā)生質(zhì)量事故。而單柱設(shè)計(jì)對(duì)樁的質(zhì)量要求高,發(fā)生質(zhì)量事故后,加固處理難度大,且費(fèi)用較高。因此,有必要對(duì)鉆孔灌注樁的常見質(zhì)量事故加以分析,找出質(zhì)量事故發(fā)生的原因,研究相應(yīng)對(duì)策,盡可能防止質(zhì)量事故發(fā)生。1地質(zhì)勘探資料和設(shè)計(jì)文件存在的問題 地質(zhì)勘探主要存在勘探孔間距太大、孔深太淺、土工試驗(yàn)數(shù)量不足、土工取樣和土工試驗(yàn)不規(guī)范、樁周摩阻力和樁端阻力不準(zhǔn)等問題。設(shè)計(jì)文件主要存在對(duì)地質(zhì)勘探資料沒有認(rèn)真消化、樁型選擇不當(dāng)、峻工地面標(biāo)高不清等問題。因此,在樁基礎(chǔ)開始施工前,應(yīng)針對(duì)這些問題對(duì)地質(zhì)勘探資料和設(shè)計(jì)文件進(jìn)行認(rèn)真審查。另外,對(duì)樁基礎(chǔ)持力層

3、厚度變化較大的場(chǎng)地,應(yīng)適當(dāng)加密地質(zhì)勘探孔,必要時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充勘探,防止樁端落在較薄的持力層上而發(fā)生樁端沖切破壞。場(chǎng)地有較厚的回填層和軟土層時(shí),設(shè)計(jì)者應(yīng)認(rèn)真校核樁基是否存在負(fù)摩擦現(xiàn)象。2孔口與鉆孔存在的問題 2.1孔口高程的誤差孔口高程的誤差主要有兩方面,一是由于地質(zhì)勘探完成后場(chǎng)地再次回填,計(jì)算孔口高程時(shí)由于疏忽而引起的誤差。二是由于施工場(chǎng)地在施工過程中廢渣的堆積,地面不斷升高,孔口高程發(fā)生變化而造成的誤差。其對(duì)策是認(rèn)真校核原始水準(zhǔn)點(diǎn)和各孔口的絕對(duì)高程,每根樁開孔前復(fù)測(cè)1次樁位孔口高程1。2.2鉆孔深度的誤差有些工程在場(chǎng)地回填平整前就勘探地面高程較低,當(dāng)工程地質(zhì)勘探采用相對(duì)高程時(shí),施工應(yīng)把高程換算一

4、致,避免出現(xiàn)鉆孔深度的誤差。另外,孔深測(cè)量應(yīng)采用丈量鉆桿的方法,取鉆頭的2/3長(zhǎng)度處作為孔底終孔界面,不宜采用測(cè)繩測(cè)定孔深。鉆孔的終孔標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)以樁端進(jìn)入持力層的深度為準(zhǔn),不宜以固定孔深的方式終孔。因此,鉆孔到達(dá)樁端持力層后應(yīng)及時(shí)取樣鑒定,確定鉆孔是否進(jìn)入樁端持力層。2.3孔徑誤差孔徑誤差主要是由于工人疏忽用錯(cuò)其他規(guī)格的鉆頭,或因鉆頭陳舊,磨損后直徑偏小所致。一般對(duì)于樁徑8001 200 mm的樁,鉆頭直徑比設(shè)計(jì)樁徑小3050 mm是合理的。每根樁開孔時(shí),合同雙方的技術(shù)人員應(yīng)驗(yàn)證鉆頭規(guī)格,以減小孔徑誤差。2.4鉆孔垂直度不符合規(guī)范要求造成鉆孔垂直度不符合規(guī)范要求的原因:一是場(chǎng)地平整度和密實(shí)度差,鉆

5、機(jī)安裝不平整或鉆進(jìn)過程中發(fā)生不均勻沉降,導(dǎo)致鉆孔偏斜。二是鉆桿彎曲、鉆桿接頭間隙太大,造成鉆孔偏斜;三是鉆頭翼板磨損不一,鉆頭受力不均,造成鉆頭偏離方向;四是鉆進(jìn)遇軟硬土層交界面或傾斜巖面時(shí),鉆壓過高使鉆頭受力不均,造成鉆頭偏離方向?？刂沏@孔垂直度的主要技術(shù)措施為:一是壓實(shí)、平整施工場(chǎng)地;二是安裝鉆機(jī)時(shí)應(yīng)嚴(yán)格檢查鉆進(jìn)的平整度和主動(dòng)鉆桿的垂直度,鉆進(jìn)過程中應(yīng)定時(shí)檢查主動(dòng)鉆桿的垂直度,發(fā)現(xiàn)偏差應(yīng)立即調(diào)整;三是定期檢查鉆頭、鉆桿、鉆桿接頭,發(fā)現(xiàn)問題及時(shí)維修或更換;四是在軟硬土層交界面或傾斜巖面處鉆進(jìn)時(shí),應(yīng)低速低鉆壓鉆進(jìn)。發(fā)現(xiàn)鉆孔偏斜,應(yīng)及時(shí)回填黏土,沖平后再低速低鉆壓鉆進(jìn);五是在復(fù)雜地層鉆進(jìn),必要時(shí)

6、在鉆桿上加設(shè)扶整器2。2.5鉆孔塌孔與縮徑鉆(沖)孔灌注樁的塌孔與縮徑從表面上看是2個(gè)相反面,實(shí)際上產(chǎn)生的原因卻基本相同。主要是地層復(fù)雜、鉆進(jìn)進(jìn)尺過快、護(hù)壁泥漿性能差、成孔后放置時(shí)間過長(zhǎng)沒有灌注砼等原因所造成。其對(duì)策為鉆(沖)孔灌注樁穿過較厚的砂層、礫石層時(shí),成孔速度應(yīng)控制在2 m/h以內(nèi),泥漿性能主要控制其密度為1.31.4 g/cm3、粘度為2030 s、含砂率6%,若孔內(nèi)自然造漿不能滿足以上要求時(shí),可采用加黏土粉、燒堿、木質(zhì)素的方法,改善泥漿的性能,通過對(duì)泥漿的除砂處理,可控制泥漿的密度和含砂率。沒有特殊原因,鋼筋籠安裝后應(yīng)立即灌注砼。3樁端持力層判別錯(cuò)誤 持力層判別是鉆孔樁成敗的關(guān)鍵,

7、現(xiàn)場(chǎng)施工必須給予足夠的重視。對(duì)于非巖石類持力層,判斷比較容易,可根據(jù)地質(zhì)資料的深度,結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)取樣進(jìn)行綜合判定。對(duì)于樁端持力層為強(qiáng)風(fēng)化巖或中風(fēng)化巖的樁,判定巖層界面難度較大,可采用以地質(zhì)資料的深度為基礎(chǔ),結(jié)合鉆機(jī)的受力、主動(dòng)鉆桿的抖動(dòng)情況和孔口撈樣進(jìn)行綜合判定,必要時(shí)進(jìn)行原位取芯驗(yàn)證。4孔底沉渣過厚或開灌前孔內(nèi)泥漿含砂量過大 孔底沉渣過厚的原因除清孔泥漿質(zhì)量差、清孔無法達(dá)到設(shè)計(jì)要求外,還有測(cè)量方法不當(dāng)?shù)取Ｒ獪?zhǔn)確測(cè)量孔底沉渣厚度,首先需準(zhǔn)確測(cè)量樁的終孔深度,應(yīng)采用丈量鉆桿長(zhǎng)度的方法測(cè)定,取孔內(nèi)鉆桿長(zhǎng)度+鉆頭長(zhǎng)度,鉆頭長(zhǎng)度取至鉆尖的2/3處。在含粗砂、礫砂和卵石的地層鉆孔,有條件時(shí)應(yīng)優(yōu)先采用泵吸反循

8、環(huán)清孔。當(dāng)采用正循環(huán)清孔時(shí),前階段應(yīng)采用高粘度濃漿清孔,并加大泥漿泵的流量,使砂石粒能順利地浮出孔口?？椎壮猎穸确显O(shè)計(jì)要求后,應(yīng)把孔內(nèi)泥漿密度降至1.11.2 g/cm3。清孔整個(gè)過程應(yīng)專人負(fù)責(zé)孔口撈渣和測(cè)量孔底沉渣厚度,及時(shí)對(duì)孔內(nèi)泥漿含砂率和孔底沉渣厚度的變化進(jìn)行分析。若出現(xiàn)清孔前期孔口泥漿含砂量過低,撈不到粗砂粒,或后期把孔內(nèi)泥漿密度降低后,孔底沉渣厚度增大較多,則說明前期清孔時(shí)泥漿的粘度和稠度偏小,砂粒懸浮在孔內(nèi)泥漿里,沒有真正達(dá)到清孔的目的,施工時(shí)應(yīng)特別注意這種情況。    5水下砼灌注和樁身砼質(zhì)量問題 砼配制質(zhì)量關(guān)系到砼灌注過程是否順利和樁

9、身砼質(zhì)量?jī)纱蠓矫?要配制出高質(zhì)量的砼,首先要設(shè)計(jì)好配合比和做好現(xiàn)場(chǎng)試配工作,采用高標(biāo)號(hào)水泥時(shí),應(yīng)注意砼的初凝和終凝時(shí)間與單樁灌注時(shí)間的關(guān)系,必要時(shí)添加砼緩凝劑。施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)嚴(yán)格控制好配合比(特別是水灰比)和攪拌時(shí)間。掌握好砼的和易性及砼的坍落度,防止砼在灌注過程發(fā)生離析和堵管。5.1初灌時(shí)埋管深度達(dá)不到規(guī)范值我國(guó)JGJ 94-94規(guī)范規(guī)定,灌注導(dǎo)管底端至孔底的距離應(yīng)為300500 mm,初灌時(shí)導(dǎo)管埋深應(yīng)800 mm。在計(jì)算砼的初灌量時(shí),個(gè)別施工單位只計(jì)算了1.3 m樁長(zhǎng)所需的砼量,漏算導(dǎo)管內(nèi)積存的砼量,使初灌量不足造成埋管深度達(dá)不到規(guī)范值。同時(shí),施工單位準(zhǔn)備的導(dǎo)管長(zhǎng)度規(guī)格太少,安裝導(dǎo)管時(shí)配管困難

10、,有時(shí)導(dǎo)管至孔底的距離偏大,而導(dǎo)管安裝人員沒有及時(shí)把實(shí)際距離通知砼灌注班,形成初灌量不足,導(dǎo)致埋管深度達(dá)不到規(guī)范值。初灌砼量V應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)樁徑、導(dǎo)管管徑、導(dǎo)管安裝長(zhǎng)度、孔內(nèi)泥漿密度進(jìn)行計(jì)算,且VV0+V1。V0為1.3 m樁長(zhǎng)的砼量,V0=1.2×1.3D2/4(單位:m3);1.2為樁的理論充盈系數(shù);D為設(shè)計(jì)樁徑(m)。V1為初灌時(shí)導(dǎo)管內(nèi)積存的砼量,V1=(hd2/4)(+0.55d)/2.4(單位:m3);h為導(dǎo)管安裝長(zhǎng)度(m);d為導(dǎo)管直徑(m);為孔內(nèi)泥漿密度(t/m3);0.55為導(dǎo)管內(nèi)壁的摩阻力系數(shù);2.4為砼的密度(t/m3)。5.2灌注砼時(shí)堵管灌注砼時(shí)發(fā)生堵管主要由灌注

11、導(dǎo)管破漏、灌注導(dǎo)管底距孔底深度太小、完成二次清孔后灌注砼的準(zhǔn)備時(shí)間太長(zhǎng)、隔水栓不規(guī)范、砼配制質(zhì)量差、灌注過程中灌注導(dǎo)管埋深過大等原因引起。灌注導(dǎo)管在安裝前應(yīng)有專人負(fù)責(zé)檢查,可采用肉眼觀察和敲打聽聲相結(jié)合的方法進(jìn)行檢查,檢查項(xiàng)目主要有灌注導(dǎo)管是否存在小孔洞和裂縫、灌注導(dǎo)管的接頭是否密封、灌注導(dǎo)管的厚度是否合格。必要時(shí)采用試拼裝壓水的方法檢查導(dǎo)管是否破漏。灌注導(dǎo)管底部至孔底的距離應(yīng)為300500 mm,在灌漿設(shè)備的初灌量足夠的條件下,應(yīng)盡可能取大值。隔水栓應(yīng)認(rèn)真細(xì)致制作,其直徑和圓度應(yīng)符合使用要求,其長(zhǎng)度應(yīng)200 mm。完成第2次清孔后,應(yīng)立即開始灌注砼,若因故推遲灌注砼,應(yīng)重新進(jìn)行清孔。否則,可

12、能造成孔內(nèi)泥漿懸浮的砂粒下沉而使孔底沉渣過厚,并導(dǎo)致隔水栓無法排出導(dǎo)管外而發(fā)生堵管事故。5.3灌注砼過程鋼筋籠上浮若發(fā)生鋼筋籠上浮,應(yīng)立即查明原因,采取相應(yīng)措施,防止事故重復(fù)出現(xiàn)。引起灌注砼過程鋼筋籠上浮的主要原因:一是砼初凝和終凝時(shí)間太短,使孔內(nèi)砼過早結(jié)塊,當(dāng)砼面上升至鋼筋籠底時(shí),砼結(jié)塊托起鋼筋籠。二是清孔時(shí)孔內(nèi)泥漿懸浮的砂粒太多,砼灌注過程中砂?；爻猎陧琶嫔?形成較密實(shí)的砂層,并隨孔內(nèi)砼逐漸升高,當(dāng)砂層上升至鋼筋籠底部時(shí)便托起鋼筋籠。三是砼灌注至鋼筋籠底部時(shí),灌注速度太快,造成鋼筋籠上浮。5.4樁身砼強(qiáng)度低或砼離析發(fā)生樁身砼強(qiáng)度低或砼離析的主要原因是施工現(xiàn)場(chǎng)砼配合比控制不嚴(yán)、攪拌時(shí)間不夠和

13、水泥質(zhì)量差。因此,嚴(yán)格把好進(jìn)庫(kù)水泥的質(zhì)量關(guān),控制好施工現(xiàn)場(chǎng)砼配合比,掌握好攪拌時(shí)間和砼的和易性,是防止樁身砼離析和強(qiáng)度偏低的有效措施。5.5樁身砼夾渣或斷樁引起樁身砼夾泥或斷樁的主要原因:一是初灌砼量不夠,造成初灌后埋管深度太小或?qū)Ч芨揪蜎]有入砼內(nèi)。二是砼灌注過程拔管長(zhǎng)度控制不準(zhǔn),導(dǎo)管拔出砼面。三是砼初凝和終凝時(shí)間太短,或灌注時(shí)間太長(zhǎng),使砼上部結(jié)塊,造成樁身砼夾渣。四是清孔時(shí)孔內(nèi)泥漿懸浮的砂粒太多,砼灌注過程中砂?；爻猎陧琶嫔?形成沉積砂層,阻礙砼的正常上升,當(dāng)砼沖破沉積砂層時(shí),部分砂粒及浮渣被包入砼內(nèi)。嚴(yán)重時(shí)可能造成堵管事故,導(dǎo)致砼灌注中斷3。導(dǎo)管的埋管深度宜控制在26 m,若灌注順利,孔

14、口泥漿返出正常,則可適當(dāng)增大埋管深度,以提高灌注速度,縮短單樁的砼灌注時(shí)間。砼灌注過程中拔管應(yīng)有專人負(fù)責(zé)指揮,并分別采用理論灌入量計(jì)算孔內(nèi)砼面和重錘實(shí)測(cè)孔內(nèi)砼面,取兩者的低值來控制拔管長(zhǎng)度,確保導(dǎo)管的埋管深度2 m。單樁砼灌注時(shí)間宜控制在砼初凝時(shí)間的1.5倍以內(nèi)。5.6樁頂砼不密實(shí)或強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求樁頂砼不密實(shí)或強(qiáng)度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,其主要原因是超灌高度不夠、砼浮漿太多、孔內(nèi)砼面測(cè)定不準(zhǔn)。對(duì)于樁徑1 000 mm的樁,超灌高度不小于樁長(zhǎng)的4%。對(duì)于樁徑>1 000 mm的樁,超灌高度不小于樁長(zhǎng)的5%。對(duì)于大體積砼的樁,樁頂10 m內(nèi)的砼應(yīng)適當(dāng)調(diào)整配合比,增大碎石含量,減少樁頂浮漿。在灌注

15、最后階段,孔內(nèi)砼面測(cè)定應(yīng)采用硬桿筒式取樣法測(cè)定。6砼灌注過程因故中斷的處理辦法 砼灌注過程中斷的原因較多,在采取搶救措施后仍無法恢復(fù)正常灌注的情況下,可采用如下方法進(jìn)行處理:一是若剛開灌不久,孔內(nèi)砼較少,可拔起導(dǎo)管和吊起鋼筋籠,重新鉆孔至原孔底,安裝鋼筋籠和清孔后再開始灌注砼。二是迅速拔出導(dǎo)管,清理導(dǎo)管內(nèi)積存砼和檢查導(dǎo)管后,重新安裝導(dǎo)管和隔水栓,然后按初灌的方法灌注砼,待隔水栓完全排出導(dǎo)管后,立即將導(dǎo)管插入原砼內(nèi),此后便可按正常的灌注方法繼續(xù)灌注砼。此法的處理過程必須在砼的初凝時(shí)間內(nèi)完成。三是砼灌注過程因故中斷后拔除鋼筋籠,待已灌砼強(qiáng)度達(dá)到C15后,先用同級(jí)鉆頭重新鉆孔,并鉆除原灌砼的浮漿,再用500鉆頭在樁中心鉆進(jìn)300500 mm深,這樣就完成了接口的處理工作,然后便可按新樁的灌注程序灌注砼4。7結(jié)語(yǔ) 引起鉆孔灌注樁質(zhì)量事故的原因較多,各個(gè)環(huán)節(jié)都可能會(huì)出現(xiàn)重大質(zhì)量事故。因此,在樁基工程開工前應(yīng)做好各項(xiàng)準(zhǔn)備工作,