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钻孔灌注桩断桩原因分析及预防措施

来源:中华铁道网 发表时间:2015-11-30 16:53:54 作者:

  摘要:钻孔灌注桩自问世以来,广泛应用于工业建筑、高层楼宇、水利水电及桥梁码头等工程建设中。同时,在这些工程实践活动中,钻孔灌注桩的设计理论和施工技术也在不断发展完善,预防断桩事故出现变的尤为重要。桥梁在使用阶段的破坏很多来自基础的破坏,而桩基础的破坏很大一部分是由于断桩引起的。对于诱发断桩的因素,必须在施工初期就彻底清除其隐患,同时又必须准备相当的对策,预防事故的发生或一旦发生事故及时采取补救措施。

  关键词:钻孔灌注桩;断桩;预防措施

  目前,钻孔灌注桩应用十分广泛,钻孔灌注桩系地下隐蔽工程,影响其质量的因素较多,而且控制难度较大,若忽视就可能产生质量问题和事故,造成经济损失和工期延误。

  1.产生断桩的原因分析

  断桩是指钻孔灌注桩在灌注混凝土的过程中,泥浆或砂砾进入水泥混凝土,把灌注的混凝土隔开并形成上下两段,造成混凝土变质或截面积受损,从而使桩不能满足受力要求。断桩是非常严重的质量事故。预防事故的发生或一旦发生事故及时采取补救措施。下面介绍断桩产生的几种原因。

  1.1灌注时间长,表层混凝土失去流动性,形成硬盖,而继续灌注的混凝土顶破硬层上升,将混有泥浆砂砾的表层覆盖包裹,是造成断桩事故的最主要因素导管拆卸过程时间过长,起重吊装设备的作业能力小,导管内壁不够光滑,塌落度过大,碎石或卵石粒径过大,沙子过粗或偏细,级配的细度膜数不好,拌和不均匀,混凝土产生离析现象,增大导管内混凝土下落阻力,而使混凝土在导管中下不去,造成卡管事故。首批已浇混凝土初凝,流动性降低,而续浇的混凝土冲破顶层上升,在混凝土中夹有泥渣土,形成断桩。

  1.2桩身的截面强度不足引起的断桩

  在设计中忽略冻胀力对桩的破坏作用,尤其是对土层较厚入土较深的钢筋长混凝土桩,只考虑桩身的整体冻拔而忽略了切向冻胀力与桩截面的强度关系,切向冻胀力大于桩截面的强度,将桩冻拔致断。灌注时测深不准或计算错误将导管提升过高,以至导管底部脱离砼层。在施工中,水泥用量不足,混凝土配比不当不能满足混凝土设计强度。钢筋混凝土桩的钢筋未经力学实验,品质低劣,钢筋的焊接不够规范达不到设计强度。

  1.3由于塌孔引起的断桩

  因为灌注施工的紧张连续,忽略了水头高度,由于护筒底口漏水,孔内水位降低,使孔内水位差减小,不能保持原有静水压力。在钻孔过程中如发现井护筒内水(泥浆)位忽然上升溢出护筒,随即骤降并冒出气泡,出渣量显著增加而不见进尺,钻机负荷显著增加,应怀疑是塌孔现象,可用测深仪探头或测深锤探测,工地现场一般采用测深锤。若在混凝土灌注中,原停留在孔内的测深锤不能上拔或放入测深锤,测得的孔深与原孔深相差较大,可证实属塌孔。

  1.4导管或导管底口进水引起的断桩

  导管的水密性、承压、抗拉性能不好,隔水设施差,而导致导管渗水,首批混凝土储备

  量不足,使导管底口进水。

  1.5接桩时没有认真处理好多余的那部分桩头从而引起的断桩

  混凝土浇筑近结束时,没有考虑接桩时混凝土施工,接桩时处理不好或清理不好桩头,导致桩顶混凝土达不到设计强度。

  2.断桩的预防措施

  对于断桩事故关键在于预防。灌注前要对各个作业环节和岗位进行认真检查,制订有效的预防措施。灌注中严格遵守操作规程,保证灌注作业连续紧凑,有条不紊;反复细心探测砼面,并用理论方法计算出砼面高度,比较后取砼面低的作为拆卸导管的标准;导管提升应匀速、平稳,慢慢起升;控制灌注时间在适当的范围内。要保证设备的正常工作,并有备用设备;灌注前通知配电部门,保证灌注时供应用电;要注意天气预报,合理安排灌注时间。

  总结以下几点具体预防措施:

  2.1严密施工组织设计,在施工前把一切灌孔的设备工具都准备齐全,保证混凝土施工的连续性,尽量缩短浇筑时间

  导管的分解长度应便于拆装搬运,并小于导管提升设备的提升高度,中节一般为2m左右,下端可加长至4左右。导管内壁光滑、顺直、无局部凸凹,事先在导管内擦抹润滑液,各节内径应大小一致,偏差不能过大,应严格控制拨导管、拆卸导管时间,拆卸导管时间不应大于20分钟,能缩短尽量缩短时间,一旦开始灌注,决不能中途停止。为保证混凝土的流动性,严格控制塌落度,应保证在18~22cm之间,骨料尽可能选用卵石适宜粒径为O.5~3.0cm,使最大粒径不大于4.0cm,混凝土初凝时间不早于5h,如果必要,需加入一些外加剂如缓凝剂,以延长初凝时间。导管在混凝土中的埋置一般应小于2m,最少也不应小于1m,最大不应超过6m,埋深太大将不利于导管的提升,也给导管内混凝土的下降增加阻力,拔导管过猛容易将导管拉断。另外,还会使导管在混凝土中埋深过小,易使泥浆涌人底口。

  2.2对桩截面抗拉强度进行验算,保证材料质量及用量,保证截面设计强度

  由于并不是所有的桥涵设计都经专门的设计单位进行设计。尤其是等级低的地方道路工程中的中、小桥,在设计过程中很少考虑甚至不考虑冻胀力对桩身的危害作用,这就要求在设计中必须保证桩身强度,即按地基规范:

  式中:为验算截面应力,kPa;K为结构安全系数,对于静定结构为1.2,超静定结构为1.3;T为总切向冻胀力,kV;P为作用于单桩上的恒载,kN;G为验算截面以上桩自重,kN;F为验算截面以上暖土层对桩周的锚固力,kN;A为验算截面面积,钢筋混凝土为受拉钢筋截面积,;为材料允许应力,kPa。

  每混凝土用量一般不低于350kg,配比实际标号一般应超出设计标号10%一15%。

  对于所用钢筋,使用之前一定要做力学性能实验,严把质量关,质量不合格的钢筋严禁使用,对于钢筋的焊接工艺,需要焊条级别,一定要坚持标准,按规范去实施。

  2.3防止坍孔

  在施工中,应有专人负责观察施工水位,观察护筒四周是否渗水,在水中钻孔桩施工中,因河流汛期,注意测量河流水位,如发现水位差降低,应及时采取措施,保证孔内水头高度,要注意不要让孔口震动过大并尽量减轻孔附近重量。塌孔不严重时,采取改善泥浆性能、加高水头后进行钻孔:当护筒底口发生塌孔时应采取护筒跟进、下内护筒等办法进行施工:当塌孔严重时,应尽快回填,采用粘土并加入适量的纯碱和水泥,回填高度应高于坍孔处2—4m,待其固化后,提高泥浆比霞快速穿过该地层。

  2.4防止导管或底口进水,加强隔水设施

  导管在灌注混凝土前应进行必要的水密承压实验和接头抗拉实验,严格检查接头是否严密,焊缝是否破裂,及时及早的进行修补。应计算好首批混凝土的用量。既满足足够的埋深,同时又要充满导管,以保证混凝土施工连续性。

  2.5多余浇灌及接桩

  为保证桩顶质量,在桩顶设计标高上应多灌一定高度,一般为O.5~lm,在初凝后终凝前挖除。但还应保留30cm以上,以待接桩或承台施工前凿除。接桩时,将多余部分混凝土凿除后用清水冲洗干净,然后方可接桩。

  3.利用超声检测断桩

  利用超声法对钻孔灌注桩进行检测,具有检测精度高,结果直观可靠,可以较详细查明桩身内部缺陷的性质、深度位置、范围大小及严重程度等优势,为控制钻孔灌注桩桩身完整性质量提供了一种有效的检测方法。通过实例证明超声波检测法能准确判断出桩身缺陷的位置,并能对缺陷严重程度做出定量分析,是检测灌注桩桩身质量的一种较好方法。

  4.结束语

  桥梁基础钻孔灌注桩质量事故引发的后果相当严重,因此制定科学的施工方案,排除一切可能产生断桩的不利因素,保证施工安全十分重要。只有严格按照规范、规程操作,加强监督检测,才能避免质量事故或把质量事故降低到最小限度。对已出现问题的桩基、断桩查找原因分析准确后,应掌握详尽而准确的现场资料,及时组织专家会诊,制定安全可靠而又经济的处理方案。严把钢筋材料的进料关,严格焊接工艺要求,严格按照科学的操作规程施工,断桩因素是可以预防的。

      

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