浅析钻孔灌注桩混凝土灌注施工问题及处治措施

浅析钻孔灌注桩混凝土灌注施工问题及处治措施
黄 强
摘 要：混凝土钻孔灌注桩是桥梁及建筑结构物常用的基桩形式之一，在基础工程施工中已占据了重要地位。本文作者根据多年从事钻孔灌注桩工程施工的经验和体会，针对钻孔灌注桩混凝土灌注过程中钢筋笼上升、塌孔、卡管以及断桩等问题，探讨其成因和预防措施及处理方法，供施工过程中参考。
关键词：钻孔灌注桩 灌注施工 问题与措施
0 引言
在钻孔灌注桩混凝土灌注施工过程中，常常会出现如首批混凝土灌注量的计算失准、钢筋笼上升、卡管、塌孔、断桩等容易产生质量事故隐患的工艺、工序或事故等问题。保证桩基础钻孔灌注桩质量的关键是施工全过程控制，桩基础施工任一施工工序中均易出现质量隐患，必须及时采取措施补救。
1 钻孔灌注桩在混凝土灌注施工中常见问题分析及处理措施
1.1防止钢筋笼上升的简易方法
钢筋笼制作与吊装技术应严格按照《公路桥涵施工技术规范》执行，发生钢筋笼上升事故的原因有两种：
(1)对于非全桩式(一般指摩擦桩)的钢筋笼，在灌注过程中，下部的混凝土到达钢筋笼底部能把钢筋笼向上拱；
(2)导管不正，在提升导管时法兰盘挂住钢筋笼，把钢筋笼朝上提。
对于前者，可在钢筋笼就位前，算准深度，在钢筋笼下面用8号铁丝吊3～5块较大的片石块或同等标号混凝土块，当钢筋笼到位时，石块或混凝土块被混凝土压住起牵制作用。对于后者，就是在提升导管时，尽量保持导管在孔中心处，避免法兰盘挂住钢筋笼、把钢筋笼朝上提。
1.2 灌注时发生“气塞”的防治措施
在灌注混凝土过程中，特别是用吊车提升大斗灌注时，犹如一个密不透风的活塞朝导管内压下，管内的空气被压缩到一定程度，成为气包，顶住了混凝土灌注不下，形成了所谓“气塞”现象。为了预防此类事故的发生，方法有两种：
(1)吊车的混凝土料斗在放料时，不要完全对正导管中心，可以朝储料斗一旁靠，这样使混凝土进入导管可以有个前后错开的过程；
(2)在导管内挂一根长约3～5m有筛眼的钢管，弯成钩形，吊在储料斗上，但要防止掉入导管内。这根钢管既可让混凝土错开下入，又起透气作用。
2 导管进水的预防和处理方法
2.1 主要原因
(1)首批混凝土储量不足，或虽然混凝土储量已够，但导管底口的间距过大，混凝土下落后不能埋没导管底口，以致泥水从底口进入。
(2)导管接头不严，接头间橡皮垫被导管高压气浪挤开，或焊缝破裂，水从接头或焊缝中流入。
(3)导管提升过猛，或测深出错，导管底口超出原混凝土面，底口涌入泥水。
2.2 预防和处理方法
(1)对上述原因(1)引起的，应立即将导管提出，散落在孔底混凝土拌和物用反循环钻机的钻杆通过泥石泵吸出，或者用空气吸泥机、水力吸泥机紧急抓斗清出，不得已时需要将钢筋笼提出采取复钻清除。然后重新下放骨架、导管并投入足够储量的首批混凝土，重新灌注。
(2)对上述原因(2) (3)引起的，应视具体情况，拔换原管重下新管；或用原导管插入续灌，但灌注前均应将进入导管内的水和沉淀土用吸泥和抽水的方法吸出。如系重下新管，必须用潜水泵将管内的水抽干，才可继续灌注混凝土。由于潜水泵不可能将导管内的水全部抽干，续灌的混凝土配合比应增加水泥量，提高稠度后灌入导管内，灌入前将导管进行小幅度抖动或挂振捣器振动片刻，使原混凝土损失的流动性得以弥补。以后灌注的混凝土可恢复正常的配合比。
(3)若混凝土面在水面以下不很深：①未初凝时，可于导管底部设置用混凝土特制的防水塞，将导管重新插入混凝土内(导管侧面再加重力，以克服水的浮力)。导管内装灌混凝土后稍提导管，利用新混凝土自重将底塞压出，然后继续灌注。②若混凝土面已初凝，导管不能重新插入混凝土时，可在原护筒内面加设直径稍小的钢护筒，用重压或锤击方法压入原混凝土面以下适当深度，然后将护筒内的水(泥浆)抽除，并将原混凝土顶面的泥渣和软弱层清除干净，再在护简内灌注普通混凝土至设计桩顶。
3 塌孔
在灌注过程中如发现井孔护筒内水(泥浆)位忽然上升溢出护筒，随即骤降并冒出气泡，应怀疑是塌孔征象，可用测深仪探头或测深锤探测。如原系停挂在混凝土表面上测深锤被埋不能上提，或测深仪探头测得的表面深度达不到原来的深度，相差很多，均可证实发生塌孔。塌孔原因可能是护筒底脚周围漏水，孔内水位降低，或在潮汐河流中涨潮时，孔内水位差减小，不能保持原有静水压力，以及由于护筒周围堆放重物或机械振动等，均有可能引起塌孔。发生塌孔后，应查明原因，采取相应措施，如保持或加大水头、移开重物、排除振动等，防止继续塌孔。然后用吸泥机吸出塌入孔中的泥土；如不继续塌孔，可恢复正常灌注。如塌孔仍不停止，坍塌部位较深，宜将导管拔出，将混凝土钻开抓出，同时将钢筋笼抓出，只求保存孔位，再以粘土掺砂砾（或片石）回填，待回填土沉实后，重新钻孔成桩。
4 卡管
在灌注过程中，混凝土在导管中下不去，称为卡管。卡管有以下两种情况：
(1)初灌时隔水栓卡管；或由于混凝土本身的原因，如坍落度过小、流动性差、夹有超粒径大碎（砾）石、拌和不均匀；以及运输途中产生离析、导管接缝处漏水、运送混凝土未加遮盖等，使混凝土中的水泥浆被冲走，粗集料集中而造成导管堵塞。处理办法可用长杆冲捣管内混凝土，用吊绳抖动导管，或在导管上安装附着式振器等使隔水栓下落。如仍不能下落时，则须将导管连同其内的混凝土提出钻孔，进行清理修整(注意切勿使导管内的混凝土落入井孔)，然后重新吊装导管，重新灌注。一旦有混凝土拌合物落入井孔，须将散落在孔底的拌合物粒料等予以清除。提管时应注意到导管上重下轻，要采取可靠措施防止翻倒伤人。
(2)机械发生故障或其它原因使混凝土在导管内停留时间过久，或灌注时间持续过长，最初灌注的混凝土已经初凝，堵在管内。预防方法应在灌注前仔细检修灌注机械，并准备备用机械，发生故障时立即调换备用机械；同时采取措施，加速混凝土灌注速度，必要时，可在首批混凝土掺入缓凝剂，加快混凝土灌注速度，以延缓混凝土的初凝时间。当灌注时间已久，孔内首批混凝土已初凝，导管内又堵塞有混凝土，此时应将导管拔出，重新安设钻机，利用较小钻头将钢筋笼以内的混凝土钻挖吸出，用冲抓锥将钢筋骨架逐一拔出。然后以粘土掺砂砾（或片石）填塞井孔，待沉实后重新钻孔成桩。
5 钻孔灌注桩质量事故防治措施
5.1 灌注桩补强方法
灌注桩的各种质量事故，其后果均会导致桩身强度的降低，需要作补强处理。事前，应会同主管部门、设计单位、工程监理以及施工单位，共同研究，提出切实可行的处理办法，一般采用压入水泥浆补强的方法。其施工要点如下：
对需补强的桩，除用地质钻钻一个取芯孔外(用无破损深测法探测的桩要钻两个)，应再钻一个孔。一个用做进浆孔，另一个用做出浆孔。孔深要求达到补强位置以下lm，柱桩则应达到基岩。
用高压水泵向一个孔内压入清水，压力不宜小于0.5～0.7MPa，将夹泥和松散的混凝土碎渣从另一个孔冲洗出来，直到排出清水为止。
用压浆泵压浆，第一次压入水灰比为0.8的纯水泥稀浆(宜用42.5MPa水泥)，进浆管应插入钻孔1.Om以上，用麻絮填塞进浆管周围，防止水泥浆从出浆口冒出。待孔内原有清水从出浆口压出来以后，再用水灰比0.5的浓水泥浆压入。
为使浆液得到充分扩散，应压一阵停一阵，当浓浆压力至O.7～0.8MPa关闭进浆闸，稳压闷浆达20～25min，压浆工作即可结束。压浆工作结束后，水泥浆硬化以后，应再作一次钻芯，检查补强效果：如断桩夹泥情况己排除，认为合格后，可交付使用；否则，应重钻补桩或会同有关单位研究其它补救措施。
5.2 断桩的预防措施
断桩事故是钻孔灌注桩施工中最大的事故，造成断桩事故有人为因素与自然因素，而人为因素是主要的。人为因素：①责任心与管理体制问题；②技术水平问题。因此，只有采取综合措施才能防止断桩事故的发生。
(1)灌注混凝土时，专人负责，一桩到底；
(2)制作储料斗时，宁大勿小，对于第一次灌注，如用吊车上料，可多备一大斗混凝土，在灌注开始后迅速补进储料斗，宁多勿少；
(3)下导管前，对每一节导管进行认真检查，并按规范要求进行导管水密性试验，密封性不好的导管不能下入孔内；
(4)隔水栓应能顺利通过导管，隔水栓下可多垫几层水泥纸袋，以增强隔水效果；
(5)对于技术人员来说，灌进多少混凝土，桩内混凝土柱有多高，应心中有数，并要实测检验，以便确定提升导管的时间；
(6)每一次提升导管时，一定要测定孔内导管外侧混凝土柱的高度，导管提升后，导管口埋深至少lm；
(7)必须配有备用电源和拌和设备；
(8)混凝土配料与取样严格按设计要求办理；
(9)工作中密切配合，一环扣一环，一气呵成，做到准确、快速地灌注每一根桩。
6 结语
混凝土钻孔灌注桩是桥梁及建筑结构物常用的基桩形式之一，在基础工程施工中已占据了重要地位。这主要是由于桩能将上部结构的荷载传递到深层稳定的土层上去，从而大大减少基础沉降和建筑物的不均匀沉降，实践证明是一种极为有效、安全可靠的基础形式。但是，钻孔灌注桩属于地下隐蔽工程，出现施工质量事故较多。在钻孔灌注桩浇灌施工中，常常会出现如首批混凝土灌注量的计算失准、钢筋笼上升、卡管、断桩等容易产生质量事故隐患的工艺、工序、事故等问题。为了确保基桩施工质量，施工人员必须自始至终做好质量控制预防措施，发现质量事故隐患应及时采取补救措施，防患于未然。