灌注桩成孔的质量通病及防治

钻孔灌注桩工程属于重要的隐蔽工程，其质量的好坏直接影响整个工程，很多文章都对灌注桩的混凝土浇筑过程进行讨论。

1、 孔底虚土问题

孔底虚土在灌注桩施工中属常见病 , 一般采取超过灌注桩设计底高程 0. 5 ～ 1. 2 m ，以消除虚土沉降对设计底高程的影响。这样虽然起到了一定的作用，但人为增加了施工成本。

1.1 孔底虚土的成因

(1) 土质 : 对地质情况缺乏了解 , 是造成孔底虚土不容忽视的因素。松散性质的炉渣、砂卵石层易于坍塌 , 尤其是孔底含卵石较多的砂层易于坍塌 , 形成虚土 , 难以取出。

(2) 钻杆及钻头 : 钻杆不直 , 使钻头在进尺过程中产生摆动 , 孔径增大 , 松土回落 ; 螺旋叶片坡角与转速不适应 , 或叶片磨损向下弯曲造成落土 ; 锥型钻头可钻碎瓦块或坚土 , 但取不净虚土。

(3) 钻孔工艺 : 钻到既定孔深时 , 有两种清底方法 :

a 、空转清底 , 停止回转 , 提升钻杆 , 称为静拔工艺 ;

b 、边拔钻杆边回转 , 随转随出土 , 称为动拔工艺。如两种工艺使用不当 , 将造成孔底虚土。另外 , 遇到碎砖瓦块、软硬交界层时 , 钻进速度快也易扩大孔径 , 造成虚土回落。

(4) 施工工序 : 成孔后没有及时盖好孔口板 , 放钢筋笼前没有安放好孔口护筒 , 翻斗车等施工机械在孔口附近行走等 , 都将造成地面及孔壁震动 , 致使虚土回落。

(5) 场地 : 场地不平整 , 使钻孔孔径加大 ; 钻杆叶片与孔壁不均匀摩擦 , 使壁土回落 , 形成虚土。

(6) 钻机自身 : 钻机在自身运转期间不规则抖动 , 对地面形成动荷载 , 产生震动 , 造成孔底虚土。

1.2 防治措施

机械进场使用前检修钻机、钻杆及叶片。根据地质勘测资料及试钻情况 , 选定钻头型式及施工工艺。试钻时确定是否需要二次投钻及方法。一般情况下 , 二次投钻可以减少虚土 , 土质较好时虚土厚度可以达到规定标准。对于粘性土或土中夹杂砖瓦时 , 采用动拔出土方法回落土较少 ; 对于砂性土 , 采用静拔出土法 , 可减少虚土。加强施工管理 , 成孔后立即对孔口进行保护 ; 安放钢筋笼时 , 注意垂直慢放钢筋笼 , 加强钢筋笼自身的架立强度 , 以防止起吊时变形 , 以致碰壁 , 避免孔口与孔壁土回落 ; 翻斗车等施工机械不得靠近孔口 ; 禁止翻斗车直接灌注混凝土 ; 当日成孔当日灌注混凝土。

目前清除孔底虚土的方法还有 : 用抓斗清孔底 ; 用套管旋转器清孔底 ; 用手摇式绞盘 , 悬挂 125 kg 铁锤锤击虚土 , 锤击高度 0. 8 ～ 1. 2 m , 锤击 10 ～ 15 次 , 效果也很好 ; 孔底先灌入水泥浆将虚土捣固 , 或用压力灌浆捣固 , 将孔底虚土固化。

2、 成孔垂直度问题

根据文献规定灌注桩成孔垂直度不得超过桩身长度的 1 % 。否则将影响桥体的荷载分布 , 进而影响整个桥梁的使用寿命。造成成孔垂直度超标的原因如下 :

(1) 筑岛土料碾压不实 , 或在雨后施工 , 钻孔机械施工由于振动致使机械发生倾斜。

(2) 场地不平 , 钻机钻孔前未进行超平 , 以至于钻杆不直 , 造成钻孔倾斜。

(3) 钻孔时钻机摇晃 , 钻头受力不均产生倾斜。钻孔工作是灌注桩施工质量的关键 , 钻机就位时必须保持平稳 , 不发生倾斜和移动 ; 钻机的转盘和底座应水平 ; 钻杆、卡孔和护筒中心三者应在同一铅垂线上 , 保证垂直度。针对以上原因 , 采取以下防治措施 : 作好场地平整工作 , 松软场地及时进行分层碾压处理 ; 雨季施工现场采取排水措施 , 防止钻孔处表面积水 ; 钻机左右两侧增加调整装置 , 开钻前从两个方向校正钻杆的垂直度 , 钻头尖部一定要对准桩位 , 对中误差严格控制在 d/ 6 , 且≥ 200 mm 。并在钻孔时 , 经常校正钻机的垂直度。

3、 成孔的扩径问题

关于成孔的扩径问题 , 在上述两个问题中均产生不同程度的扩径 , 值得补充的是地下流砂。地下流砂一般是在承压水的作用下 , 钻机破坏了原有的平衡系统使承压水带动细砂产生流动形成的 , 也是造成扩径甚至塌孔的主要原因。在实际施工中 , 要实地分析扩径的原因 , 采取正确措施。如果是地下流砂的原因 , 则通过采用反循环钻机 , 减慢成孔速度增加护壁泥浆的浓度以及外水头压力的办法 , 来预防孔壁坍塌造成的扩孔。

4、 成孔过程中易发生孔位偏差

4.1 分析原因

从钻孔的设备到地质条件 , 以及施工方法上考虑主要有以下几个方面 :

1) 钻机或钻架安装不平 , 长时间施工产生移位。

2) 地质条件出现软硬界面 , 钻头受力不均 , 岩面处倾斜钻进。

3) 钻孔遇较大孤石或探头石造成倾斜。

4) 钢筋骨架固定不牢产生偏差。

5) 施工放样误差。

2 、 预防措施

1) 每根桩首件开工前 , 由项目经理部进行边施工边实地详细的技术交底工作。

2) 桩位放样 , 采用标定精确的全站仪进行放样 , 并经技术负责人审核 , 监理工程师批准后方可实施 , 放样偏差控制在 5mm 以内。

3) 安装钻机时 , 要使转盘、底座水平 , 冲孔时经常检查钻机移位情况和孔位偏差 , 每班至少检查一次 , 并形成检查记录。

4) 终孔下骨架前 , 检查孔中心偏差在允许范围。

5) 骨架中心与桩位中心相重合 , 其偏差不得大于 1cm , 骨架要固定牢固防止移位。

6) 灌注混凝土过程中 , 下导管或提升导管时避免碰撞骨架。

7) 发生岩面倾斜或遇探头石时 , 应吊着钻杆控制进尺 , 低速钻进 , 或回填片石卵石 , 然后用冲锤冲击。