对钻孔灌注桩工程质量事故的分析

兰　：　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　工程技术　对钻孔灌注桩工程质量事故的分析　杨威　ｆ广东省湛江市１　摘要：近年来，在广东地区，钻孔灌注桩越来越普遍地应用于高层建筑的桩基础工程中。无论是使用传统的回旋钻机（如黄河钻机），　还是使用近年来从国外引进的旋挖机，如设备使用不当或施工Ｚ－艺掌握不好，钻孔灌注桩常常会发生质量事故。本文以广东省湛江市　某工程为例，介绍了钻孔灌注桩常见的质量事故类型，并提出了防治措施与建议。　关键词：钻孔灌注桩；质量事故；防治措施　中图分类号：ＴＵ４４　文献标识码：Ａ　、常见事故及原因分析　筒三者不在同一轴线上，又没有及时检查校　当或停放时间过长造成坍落度损失过大等。　ｌ、塌孑Ｌ事故　正：　２）初疑时间太短。国家标准规定的水泥　可分为三类：一类是成　Ｌ中塌孑Ｌ、埋钻事　（４）钻杆弯曲或连接不当，使钻头钻杆中　初凝时间是＞Ｉ４５ｍｉｎ。如果使用初凝时间短　故；二类是混凝土浇筑前塌孔，造成孑Ｌ底沉渣　心线不同轴；　（但是合格）的水泥配制混凝土，很可能因混　超厚事故；第三类是浇筑过程中塌孔，形成缩　（５）土层软硬差别大，或遇障碍物。　凝土初凝时间短而造成堵管。这类实例已在　颈、夹泥。三类事故处理方法不同，但塌孑Ｌ原　３、孔底沉渣过厚　几个工地都出现过。　因相似，主要有以下几个主要原因：　其主要原因是：　３）砂率太低而造成混凝土流动性差，不　（１）没有根据土质条件选用合适的成孔　（１）清渣工艺不当，清渣不彻底；　宜用来浇筑水下混凝土。　工艺和相应质量的泥浆；　（２）清孔后泥浆密度过小，孑Ｌ壁坍塌，或　５、桩身夹泥、断桩　（２）护筒埋置太浅，或护筒周围填封不　孔底泥砂漏人；　主要原因有：　严，漏水、漏浆；　（３）清孑Ｌ后，停歇时间过长，造成石屑、碎　（１）孔壁坍塌；　（３）未及时向钻孔内加泥浆或水，造成孔　渣沉淀量增加；　（２）导管提出混凝土面；　内泥浆面低于孑Ｌ外水位；　（４）放置钢筋笼、混凝土导管堵塞，混凝　（３）浇混凝土中产生卡管停浇；　（４）遇流砂、淤泥、松散土层时，钻进速度　土浇筑被近停止。　（４）用商品混凝土浇灌时，混凝土供应不　太快；　常见原因有以下几类：　及时等。　（５）钻杆不直，摇摆碰撞孔壁；　（１）隔水栓堵塞。常见原因有隔水栓尺寸　６、混凝土强度不足、桩身出现蜂窝、孔洞　（６）清孔操作不当，供水管直接冲刷孔壁　偏大或偏小（指栓高小于导管内径），隔水栓　主要原因有：　导致塌孑Ｌ；　选材不当，木制隔水栓使用前未浸透水等；　（１）混凝土原材料不良、配合比不当；　（７）清孑Ｌ后泥浆密度、粘度降低，对孔壁　（２）混凝土在导管内停留时间过长。常见　（２）混凝土制备、运输、浇灌方法不当造　压力减小；　原因是混凝土开始浇筑后，因供料系统故障，　成离析，坍落度损失太大；　（８）提升、下落冲锤、掏碴筒和放钢筋笼　造成混凝土不能连续补给，导致不能及时提　（３）导管漏水；　时碰撞孔壁：　升导管；　（４）新浇混凝土受超、孔隙水压冲刷，或　（９）浇混凝土导管碰撞孔壁：　（３）导管埋人混凝土太深。常见原因是成　地下水含有侵蚀性介质。　（１０）用爆破法处理孔内孤石或障碍物　桩过程中，导管埋深及管内外混凝土面高差　７、钢筋笼质量事故　时，炸药量过大等。　的测量控制不严，造成未能及时提升导管。还　主要原因有：　２、钻孑Ｌ偏移倾斜　有少数施Ｔ操作人员怕提升导管后，拆卸Ｔ　（１）制作、堆放、起吊、运输过程中钢筋笼　其主要原因有：　作带来麻烦，而减少提升拆卸次数，也会造成　变形过大；　（１）建筑场地土质松软，桩架不稳，钻杆　导管埋设过深；　（２）吊放钢筋笼不是垂直缓慢放下，而是　导架不垂直；　（４）混凝土性能不良：　倾斜插入：　（２）钻机磨损严重，部件松动；　１）坍落度太小。常见原因有配合比不良，　（３）钢筋笼过长或过短；　（３）起重滑轮边缘、同定钻杆的卡孔和护　配料计量控制不严，以及混凝土运输方法不　（４）钢筋笼需分段安装时，连接焊缝尺寸　后将挂篮主桁后退至墩顶位置，按拼装时的　（２）浇筑后高程观测；　直、混凝土内实外美，无错台、麻面现象；　相反顺序拆除挂篮主桁杆件，拆除时两端对　（３）预应力张拉后高程和轴线观测；　挂篮的底篮要有足够的刚度，防止发生　称地进行。　（４）合龙前，相接的两个悬臂最后２～４段　大的变形而影响质量；　２．２．５、箱梁测量控制　在立模时必须进行联测，以便互相协调，保证　挂篮定位要反复调整吊带，确保定位准　２．２．５．１、线形控制　合龙精度；　确，防止发生扭转；　大跨径箱梁悬浇法施Ｔ中挠度控制极为　（５）最后一段箱梁悬浇段立模标高须考　施工过程中精轧螺纹钢应远离电焊，以　重要，影响梁段标高的因素很多，主要有挂篮　虑施工荷载的变化、合龙束张拉、体系转换等　防形成缺陷，产生应力集中；　的变形、箱梁的自重、预应力大小、施Ｔ荷载、　影响。　混凝土初凝时间控制在１２小时左右，以　结构体系转换、混凝土的收缩徐变、日照和温　结束语　防混凝土浇筑过程中开裂。模板与老混凝土　度变形等。挠度控制将影响到合龙的精度，故　通过南番大道海怡大桥Ｔ程的施工实　的接缝处应用拉杆拉紧，以防新老混凝土产　必须对挠度严格控制。　践，并与现有各式及同类挂篮比较，本丁程挂　生错台；　２．２．５．２、立模标高确定　篮施Ｔ要点、特点为：　预留孔做到不漏埋，不歪不斜。吊点受力　立模标高视纵向束张拉后的情况确定，　挂篮采用液压千斤顶模拟最不利工况施　均匀。　其值为箱梁设计高程、浇筑梁段引起已浇悬　臂的弹性变形、挂篮变形、徐变影响、日照温　丁荷载进行预压试验，０＃块施工时需安装反　参考文献　度修正值和施丁荷载引起悬臂的弹性变形各　力架预埋件，预埋件应设置钢筋网片与０＃块　钢筋网连接：　【１１周瑞泽．预应力连续箱梁悬臂浇筑施工技　项的代数和。　术卟铁道标准设计，２００７（８）：６９—７０．　挂篮前移采用牵拉法施工，与常规顶推　２＿２．５３、施　ｒ中测量控制要点　ｆ２１Ｙ－昌将，等．悬臂浇筑预应力混凝土连续梁　法比较，操作简便，行走过程安全快捷，行走　浇筑混凝土前挂篮各控制点观测：　桥［Ｍ】．北京：人民交通出版社，２００４　（１）浇筑混凝土过程中的高程和轴线观　１个块段最快仅需１．５个小时，缩短了施工周　期；　测：　严格控制挂篮变形的观测，力保线形顺　中国新技术新产品　一９３—　：　Ｃｈｉｎａ　Ｎｅｗ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｎｄ　Ｐｒｏｄｕｃｔｓ　工程技术　载力为２２５０ｋＮ，其中摩擦力约占９０％；１０７号　原测得的桩顶混凝土假标高降低，是桩顶标　（５）钢筋笼成形时，未按２～２．５ｍ间距设　桩破坏荷载为６４００ｋＮ，容许承载力为　高不够的主要原因。其次，导管埋人混凝土太　２８００ｋＮ，摩擦桩作用。但二者均未达到　深，一次拔出后会造成混凝顶面下降。再者，　加强箍和撑筋；　不足，焊接质量差；　（６）孑Ｌ底沉渣过厚，导致钢筋笼放不到　４５００ｋＮ的设计要求，因此问题是严重的。　底。　新浇筑混凝土的侧压力大于淤泥孔壁压力，　也会逐渐排挤淤泥，形成桩身”鼓肚”而使混　２、原因分析　常见事故处理方法及选择，见表１　二、常见事故处理办法及选择建议　１）入岩程度的判断失误。本工程要求桩　凝土面下降。　尖进入中风化花岗岩层的深度不少于ｌｍ，方　５）桩身混凝土强度低。桩身混凝土用３２．　可认为钻孔全断面已进入设计要求层位，可　级水泥配制，配合比经试验确定，但有大量试　结　表１钻孔灌注桩常见事故处理方法及选择　＼＼序　＼　理　祛　号　事故原因＼　捞　＼、　钻　事故　打　成孔　导管　接　补　钻孔　大　△　改变　修改　斑ｐ口　施工　设计　结构　　构　其钻　Ｃ３０强度。其原因如下：（１）由于导管埋人混　事故　桩　桩　承　地　验　进人中风化层的５根桩，具　处理　处理　补强　厶　基　施　参数　荷载　算　进终孔采样已含有中风化颗　凝土深，孔内泥浆稠度大，造成混凝土灌人阻　０　√　０　桩身　扩　复　以停钻。而本工程抽芯检验未　块及部分钻探抽芯试样未达到设计要求的　Ｉ　钻孔中掉钻、埋钻　√　２　成孔时缩颈、塌孔、　ｏ　０　粒，但抽芯鉴定桩尖只是接近　力大，返浆困难。如３６号桩导管埋人混凝土　而未进入中风化层。由于过早　１８ｍ，混凝土要从导管底流出，必须克服上部　漏浆、孔斜　３　导管被卡、拉断或　√　０　０　０　０　外露　判断已进入中风化层并停止　４　混凝土强度低劣　√　０　ｏ　＿＿——　钻进，造成了失误。　５　桩深不足　０　√　０　ｏ　２）大直径深孔水下灌柱　６　沉渣过厚　０　√　０　０　０　７　错位严重　０　√　桩沉渣超厚是一个较为普遍　８　桩顶标高不足　√　的问题。本工程钻孔深，平均　三、工程实例　深度在４５ｍ以上，部分孔深接近５０ｍ。由于孔　１、背景资料　径大，平均扩孔系数约为１．１５，最大达１．６１，　广东省湛江市某工程为１５层综合楼，采　又采用正循环泥浆钻进，主泵泵量为１８０ｍｆｆ　用钻孔灌注桩基础。主楼部分为９９根　ｈ，即在深孔钻进时，泵人泥浆约径１５ｍｉｎ才　￣ｂｌ０００ｍｍ的桩，副楼为２３根（Ｉ）８００ｍｍ的桩，　能返回地面，相当于返浆速度约３．３ｍ／ｍｉｎ，显　设计单桩承载力分别为４５００ｋＮ和３２００ｋＮ。　然泥浆泵能力偏低。由于泥浆循环速度慢，排　设计桩长约４７ｍ，要求进人中风化花岗岩不　渣困难，而不得不加大注入泥浆密度至１．２～　少于ｌｍ。　１．３或更大，以增加泥浆的悬浮力，带走泥屑、　该工程场地从上至下主要土层为：新素　渣土。即是终孔停钻以后清孔时，也不可能降　填土，主要由未经压实的粉质黏土组成，厚　低泥浆密度至１．１，因而孔底清洗不干净，并　２～４ｍ；淤泥层，软～流塑状，高压缩性，厚２～　且从停止清洗提升钻具至下导管浇筑混凝土　４ｍ；淤泥质粉质黏土，软塑状，高压缩性，厚　前的一段时间内，会在孔底沉淀相当数量的　３～５ｍ；其下均为可塑性黏土层及少量砂层。　渣土。这就是造成本工程孔底沉渣过厚的主　地下水量较丰富，埋深２ｍ。　要原因。　施工采用黄河钻，正循环泥浆护壁钻孔，　３）桩芯破碎及断桩。本工程未严格控制　导管水下浇筑混凝土成桩。桩打完后，有２１％　浇筑混凝土管的埋管深度及一次拆管长度。　的混凝土试块试验未达到设计的强度要求。　为图省事，导管有时埋入混凝土过深，一次拔　采用稳态激振试验法对桩基质量进行检验，　出十几米长的导管，几节一起拆。有时导管埋　共抽测２５根ｄｐ１０００ｒａｍ的桩，其中有质量问　入混凝土深度不够，或只埋入混有泥浆的浮　题的本类桩（有局部断裂、泥质夹层、承载力　浆层（根据后期凿开桩头的情况看，浮浆层普　低）６根，占２４％，有局部问题的二类桩７根，　通接近２ｍ厚）。因此混凝土压力不够，被泥　占２８％。　浆挤入而造成桩身夹泥、混凝土松脆破碎及　开挖检查，在开凿桩头过程中，３６号及　断桩等桩身质量事故。　３９号桩在挖至一７．５ｍ桩顶设计标高处，未见　４）桩顶未达设计标高。由于钻孔及清孔　有混凝土（设计要求混凝土浇筑至设计桩顶　使用了过稠的泥浆，又因混凝土量大，浇筑时　标高以上０．５～０．８ｍ）。用钢筋探入，３６号桩　问长达６、７ｈ甚至１０ｈ，在浇筑混凝土过程中　在一１３ｍ处、３９号桩在一１　１．７ｍ处始遇硬物。与　泥浆不断沉淀，随着混凝土面的上升，上部的　施丁混凝土浇筑记录的桩顶标高差距很大。　稀泥浆不断被排挤出孔外，而下部的泥浆逐　为进一步查清桩身混凝土质量存在的问题，　渐浓稠，甚至形成部分稠泥团。当浇至桩的上　决定选７根桩对桩身进行钻探抽芯发现：（１）　部时，受到钢筋笼的阻滞，向上顶升的混凝土　有５根桩桩尖未进人中风化花岗岩层，只进　往往一时难于挤入钢筋笼与孔壁间被稠泥浆　入强风化或接近中风化层；（２）有５根桩桩孔　团所占据的狭长的５ｃｍ间隙，因此形成了大　底沉渣超厚，占７０％；（３）４根桩有一处以上　体以钢筋笼为边界的暂时性假桩壁，如图一　桩芯破碎不连续，占５７％，（４）３６号桩为断　所示。所以在刚浇筑完混凝土时，以测锤测得　桩，占１４％；（５）局部含泥、砂、骨料松散，混入　的混凝土标高是一个不稳定的假标高。由于　泥浆。　混凝土密度比泥浆大，在其初凝前，因两者侧　上述检验结果说明这些桩的质量很差，　压力差Ａｐ所造成的对假桩壁与孔壁间隙中　达不到设计要求。为确认桩的承载能力，对问　稠泥浆团的挤压，使大部分泥浆逐渐没空隙　题较严重的３１号及１０７号桩进行单桩静荷　向上排出桩顶（小部分仍滞留在钢筋笼与混　载试验。３１号桩压至５４００ＫＮ破坏，允许承　凝土体之间）。混凝土侧向挤出充填间隙，使　一９４一　中国新技术新产品　混凝土自重３００ｋＮ左右，则导管内的混凝土　柱平衡重力仅２０ｋＶ。此外，尚须克服桩内泥　浆重及混凝土流动阻力，因此混凝土没有很　大的流动性是根本无法灌下去的。所以在搅　拌混凝土时不得不随意加大混凝土的水灰　比，降低其稠度，增加流动性，以便浇筑。这就　是混凝土强度等级降低的主要原因。（２）由于　混凝土水灰比高，从高处灌注时极易产生离　析现象，钻孔抽芯可见桩的许多部分是没有　粗骨料的砂浆，个别芯样抗压强度只有　１６．８ＭＰａ。（３）部分桩身混凝土内混有泥浆，降　低了强度。　３、处理措施　对桩基部分进行加固处理：　１）在钻探抽芯前，３６～３９号桩挖深至桩　顶新鲜混凝土，支模板接桩至设计标高。　２）通过钻探抽芯孔，以特制带钢刷钻头　扫孔，用清水高压清洗桩身混凝土灌注相邻　承台间隙，使全部承台及承台梁连接成一个　整体，以使桩、承台及承台梁共同工作，调整　不均匀沉降。　由于相当数量的桩未进入设计要求的中　风化花岗岩持力层，桩底沉渣过厚，极大地降　低了桩的端承力。按照不计端承力的纯摩擦　桩计算的桩基承载能力与按垂直静荷载试验　提供的２２５０ｋＮ单桩容许承载力结果大体相　当；再加上其他原因，决定上部减低为１Ｏ层。　桩基部分经加固处理，可以满足减层后的设　计要求。　结束语　桩基工程，一定要认地质勘探、设计、施　工、检测及验收等各个环节认真把关，才能避　免或减少质量事故的发生。　参考文献　ｆ１】ＩＧＪ１０６—０３．建筑基桩检测技术规范【Ｓ】　【２］ＧＢ５０２０４—０２．混凝土结构工程施工质量验　收规范【ｓ】．　［３ＪＪＧＪ９４—０８．建筑桩基技术规程【ｓ】．