钻孔灌注桩主要质量缺陷及预防措施

钻孔灌注桩主要质量缺陷及预防措施

陈志国

天津辰力工程设计有限公司施工管理部天津300400

摘要：本文结合工程实例，从钻孔灌注桩的施工准备及护筒埋设、护壁泥浆、钻孔、清孔、钢筋笼安装、导管安放、灌注混凝土、养护各施工环节的施工质量控制进行了阐述。对钻孔灌注桩精心施工、加强质量管理等问题进行了总结以推广钻孔灌注桩的广泛应用.

关键词：钻孔灌注桩；钻孔偏移倾斜；深度不够；孔内塌方；孔底沉渣过厚；夹泥；断桩；少灌混凝土；施工质量控制

1、概述

巴基斯坦EVTL低温乙烯罐区项目地点位于巴基斯坦卡拉奇的MOHAMMEDBINQASIN港口。该项目采用13000立方的平底拱顶双层罐（DOUBLEWALLSINGLECONTAINMENTG）储存低温乙烯给PVC厂提供原料，储罐的有效容积为为13000立方，储存的液体为7000吨。罐直径内罐为30.6米外罐为32.6米。基础工程中的桩基础施工工程设计采用泥浆护壁钻孔灌注桩，共185根，钻孔深度27.7m，桩径为760mm，砼的等级为：5000psi（相当于国内C60混凝土）。

本工程建设单位为：ENGROVOPAKTERMINALLTD.（EVTL）。

EPC总承包商为：中国天辰化学工程公司（TCCCNCEC）。

分包商为：中国化学工程第六建设公司（SCC）

泥浆护壁钻孔灌注桩在各类土木工程中广泛应用，具有抗震性好、承载力大、施工噪音小、可以解决特殊地基沉载力等诸多优点。但灌注桩地下施工不可预计因素多，工程质量较难控制，桩基施工既有机械操作，又有钢筋加工、混凝土拌制和灌注等多种工作，工序多，影响因素多，稍有不慎，就可能出现钻孔偏移倾斜、深度不够、孔内塌方、孔底沉渣过厚、吊脚桩、夹泥、断桩等质量问题，可能造成质量事故。必须防治在钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题，保质、保量地完成桩基施工任务。所以在施工时，应采取一定的预防措施。以下是泥浆护壁钻孔灌注桩施工过程中的主要质量缺陷及预防措施：

2钻孔过程中易出现的问题及防治措施：

1.1、钻孔偏移倾斜、深度不够：护筒倾斜和移位，造成钻孔偏斜，甚至无法施工。

造成的原因：钻机安装就位稳定性差，作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致；地面软弱或软硬不均匀；土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。

防治措施：先将场地夯实平整，轨道枕木宜均匀着地；安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线，钻杆位置偏差不大于20cm。钻孔机在就位时，必须保持平稳，不发生倾斜、位移，保证桩机的垂直度、平整度，用水平尺进行检测；为准确控制钻孔深度，应在机架上或机管上作出控制的标尺，以便在施工中进行观测、记录，防止钻孔过深或钻孔深度不够。

1.2、孔内塌方：钻进过程中，如发现排出的泥浆中不断出现气泡，或泥浆突然漏失，则表示有孔壁坍陷迹象。

造成的原因：孔壁坍陷的主要原因是土质松散，钻机在钻孔过程中扰动孔壁周围土壤形成塌孔；或泥浆比重不够起不到可靠的护壁作用，护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高；钻机钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长或灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。

防治措施：在松散易坍的土层中，适当埋深护筒，用粘土密实填封护筒四周，使用优质的泥浆，提高泥浆的比重和粘度，保持护筒内泥浆水位高于地下水位。钻孔时钻机钻孔速度不宜过快。钢筋笼接长时要加快对接时间，尽可能缩短沉放时间。成孔后，待灌时间一般不应大于3小时，并控制混凝土的灌注时间，在保证施工质量的情况下，尽量缩短灌注时间。

1.3、桩底沉渣

造成原因：清孔不干净或未进行二次清孔；泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起；钢筋笼吊放过程中，未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底；清孔后，长时间放置不进行浇筑混凝土，泥浆逐渐沉淀，导致孔底沉渣量过多。

防治措施：成孔后，钻头提高离孔底10-20cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于30分钟。采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度，不要用清水进行置换。钢筋笼吊放时，使钢筋笼的中心与桩中心保持一致，避免碰撞孔壁。下完钢筋笼后，检查沉渣量，如沉渣量超过规范要求，则应利用导管进行二次清孔，直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。开始灌注混凝土时，导管底部至孔底的距离宜为30-40mm，应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣，达到清除孔底沉渣的目的。

2、浇筑混凝土过程中易出现的问题及防治措施：

2.1、卡管水中灌注混凝土过程中，无法继续进行的现象。

造成原因：初灌时，隔水栓堵管；混凝土和易性、流动性差造成离析；混凝土中粗骨料料径过大；各种机械故障引起混凝土浇筑不连续，在导管中停留时间过长而卡管；导管进水造成混凝土离析等。

防治措施：使用的隔水栓直径应与导管内径相配，同时具有良好的隔水性能，保证顺利排出。在混凝土灌注时，应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性，配合比应通过实验室确定，坍落度宜为18-22cm，粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4，且应小于40mm。为改善混凝土的和易性和缓凝，水下混凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性，导管使用前应试拼装、避免在导管内形成高压气塞。

2.2、钢筋笼上浮钢筋笼的位置高于设计位置的现象。

造成原因：钢筋笼放置初始位置过高，混凝土流动性过小，导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升；当混凝土灌至钢筋笼下，若此时提升导管，导管端部距离钢筋笼仅有1m左右时，由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大，推动了钢筋笼的上浮；混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时，其上层混凝土因浇注时间较长，已接近初凝，表面形成硬壳，混凝土与钢筋笼有一定的握裹力，如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上，混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升，同时也带动钢筋笼上升。

防治措施：钢筋笼初始位置应定位准确，并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，缩短灌注时间，或掺外加剂，防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小，混凝土接近钢筋笼时，控制导管埋深在1.5-2.0m。灌注混凝土过程中，应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深，当混凝土埋过钢筋笼底端2-3m时，应及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m，不宜大于5m和小于1m，严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时，应立即停止灌注混凝土，并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高，提升导管后再进行浇注，上浮现象即可消失。

2.3、断桩：混凝土凝固后不连续，中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。

造成原因：由于导管底端距孔底过远，混凝土被冲洗液稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充；由于在浇注混凝土时，导管拔出高度过大或起拔过多，露出混凝土面，再接着浇筑混凝土时，导管未插入到下部混凝土中，导致桩身混凝土中夹有泥层；或因停电、待料等原因造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开的现象。

防治措施：灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中，应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深，提升导管要准确可靠，导管一次拔出高度不宜过大，应使导管始终插入混凝土中至少2m，并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比，混凝土应有良好的和易性和流动性，坍落度损失应满足灌注要求。灌注混凝土应从导管内灌入，要求灌注过程连续、快速，准备灌注的混凝土要足量，在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。确保导管的密封性，导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定，切勿起拔过多。

泥浆护壁钻孔罐注桩在工程中应用广泛，施工中的任何一个环节出现问题，都将直接影响整个工程的质量和进度，甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。认识到施工过程的主要质量缺陷，及时采取预防措施，加强施工过程中每道工序的控制，这对于钻孔灌注桩及基础承台的施工质量都能起到非常有意义的作用。不断摸索，不断总结经验，一定要确保泥浆护壁钻孔罐注桩基础施工过程中的施工质量。