钻孔灌注桩施工质量事故分析

01、断桩的原因分析

1.1常见的断桩形式

在钻孔灌注桩施工中,由于操作失误,设备不良及水文地质条件等影响,极易发生断桩事故,一般而言,常见的断桩形式有以下4种。

1.1.1 混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土所充填,其原因是:由于导管下距孔底过远,混凝土被泥水稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固。

1.1.2 桩身中段出现混凝土不凝体,其原因是:受地下水活动的影响或导管密封不良,泥水浸入使混凝土水灰比增大。

1.1.3 桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开,其原因是在浇注混凝土时,导管提升和起拔过多,露出混凝土面,或因停电、待料等原因造成夹渣。

1.1.4 桩身出现空洞体,其原因是:未采用回顶法浇注,而是采用从孔口直接倒入的办法浇注混凝土,导致混凝土产生离析造成凝固后不密实坚硬,个别孔段产生疏松、空洞现象。

1.2影响断桩的因素

断桩是由于桩基混凝土的某一部分和全部端面段泥浆浸入,破坏了桩的整体性受力形态而形成。影响断桩的因素是各种各样的,但主要是由于材料、工艺不当造成的,归纳起来,这些影响因素主要有以下几点:

①水泥初凝时间过短;

②骨料粒径偏大,砂粒中有大卵石;

③水泥混凝土的和易性差,流动性差;

④清孔工作不彻底;

⑤导管埋得过深或过浅;

⑥导管进水;

⑦由于机械故障或施工机具配置、劳动力组织不合理,致使灌注时间过长。

1.3产生断桩的原因分析

断桩作为产生严重质量事故的重要原因,对于诱发断桩的因素,我们必须在施工初期就彻底清除其隐患,同时又必须准备相应的对策,预防事故的发生。分析起来,断桩产生的原因有以下几个方面。

1.3.1在灌注混凝土过程中,由于测定已灌混凝土表面标高错误,导致导管埋深过小,出现拔脱提漏现象,形成夹层断桩。特别是钻孔灌注桩后期,超压力不大或探测仪器不精确时,易将泥浆中混合的坍土层误认为是混凝土表面。因此,必须严格按照规程规定的测深锤测量孔内混凝土表面高度,并认真核对,保证提升导管不出现失误。

1.3.2在灌注过程中,导管的埋置深度是一项重要的施工指标。由于导管埋深过大以及灌注时间过长,导致已灌混凝土流动性降低,从而增大混凝土与导管壁的摩擦力,加上导管采用已很落后且提升阻力很大的法兰盘连接的导管,在提升时,因为连接螺拴拉断或导管破裂而产生断桩。

1.3.3产生卡管现象:由于人工配料的随意性较大,加之责任心又差,势必造成混凝土配合比在执行过程中的误差大,使坍落度波动大,拌出的混合料时稀时干。坍落度过大时会产生离析现象,使粗骨料相互挤压阻塞导管:坍落度过小或灌注时间过长,使混凝土的初凝时间缩短,加大混凝土下落阻力而阻塞导管。这些都会导致卡管现象,造成断桩。所以,要严格控制混凝土配合比,

缩短灌注时间,这是减少和避免此类断桩事故的重要措施。

1.3.4坍塌:由于工程地质情况较差,施工单位组织施工时重视又不够,有甚者分包或转包,施工人员没有经验,在灌注过程中,井壁坍塌严重或出现流砂、软塑状质时,造成类泥砂性断桩。这类现象断桩占有相当大的比例,较为严重,而且位置深、难处理,这也是导致工期无限延期及成本增加的重要因素。

1.3.5特殊原因:由于导管漏水、机械故障或停电造成施工不能连续进行,井中水位突然变化等因素,都可能造成断桩。因此,认真对待灌注前的准备工作,这对保证桩基的质量是十分重要的。

02、断桩的防治措施

2.1 桩孔成孔后,必须认真清孔。一般是采用冲洗液冲孔,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定,冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣。灌注混凝土前认真进行孔径测量,准确计算出全孔及首次灌注孔段的混凝土需要量。特别要注意基岩中的孔径扩展情况,避免首次灌注量不足。

2.2 首次混凝土灌注量要满足把导管下端埋住0.8m以上的要求,首次灌注时,第1~2斗投料需采用水泥砂,并尽量做到一次性灌入孔内。

2.3 灌注导管口径下限应控制在200mm以上。导管下端应尽量光滑,其连接处要加放密封圈,以防止泥水浸入。导管使用前要进行清洗,除掉污垢与残渣。导管下端距孔底宜为0.5m。导管内水泥隔水塞应加放橡皮板,增强隔水效果。

2.4 混凝土配合比应合理,应严格控制其塌落度(一般控制在16cm~20cm为宜)。改变水泥标号、品种及生产厂家时,必须先做好配合比试验,按配合比控制质量。

2.5 在地下水活动较大的地段,事先要用套管或水泥进行止水处理,止水成功后方可灌注混凝土。采用从导管内灌入的回顶法进行灌注。

2.6 准备灌注的混凝土所需的各种材料要准备足量。在灌注过程中应避免停水、停电。

2.7 根据导管内外混凝土的上升高度,合理掌握导管拆卸长度,在正常情况下应保持导管下端被埋2m~3m,切勿起拔过多。

2.8 在灌注混凝土过程中,要定时测量导管内外混凝土的深度,

并绘制曲线,以监视断桩是否出现。在正常情况下,导管内外混凝土界面的距离是开始大,然后逐渐缩小,最后重合。若发现管内外混凝土灌注曲线距离拉大,并且导管外混凝土曲线变平,而管内混凝土曲线变陡,则是断桩预兆,应查明原因,尽快处理。

03、断桩的处理方法

如不慎发生钻孔灌注桩的断桩事故,应进行及时补救,笔者认为一般补救处理措施主要有以下几种:

3.1二次造孔法

3.1.1若断桩位置在10m以下,钢筋笼被混凝土埋置较浅,且通过调试能将钢筋笼提升,应迅速将其整体提出孔外,然后用冲击钻重新钻孔,清孔后再就位钢筋笼,重新灌注水下混凝土。

3.1.2若断桩位置距地表10m以下且混凝土已终凝时,可使用直径略小于钢筋笼内径的冲击钻,在原桩位进行冲击钻孔,直至钢筋笼底口以下1.0m,然后将钢筋笼整体或一根根地吊出孔外,接着再进行二次造孔至设计直径,清孔后重新就位钢筋笼,灌注水下混凝土。

3.2开挖法(明挖法)

若断桩位置距地表5.0m以内,且地质条件良好,桩位处为旱地时,可采用开挖法接桩。当混凝土强度达到设计强度80%以上时,开挖桩基周围土方至断桩位置,将混入泥浆、孔底沉渣的桩头混凝土凿除,直至密实混凝土层,将表面混凝土凿毛,将钢筋笼表面的泥浆刷干净后,复核桩位、支立钢模、分层浇筑、振捣混凝土、拆模后盖上土养生。

3.3调整桩位法

若桩基工程量不大,且断桩为施工的第一根桩基础时,也可报监理、设计单位,同意后,通过调整桩位(中线不变)来进行解决。

04、结语

钻孔灌注桩工程是技术性很强的隐蔽工程,从钻孔、泥浆制备、钢筋笼吊装到混凝土浇筑各项工序应衔接紧密。影响成桩质量的因素和需要控制的环节很多,加强桩基工程检测是一个手段。要保证钻孔灌注桩的施工质量,其关键还在于人,强调现场管理人员要有高度责任心,以防为主,对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工。只有这样,桩基的质量控制才能得到保证。

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