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河中钻孔灌注桩的施工流程及事故处理措施

本文主要对河中钻孔灌注桩的施工从钻孔准备、钻孔、清孔和灌注水下混凝土四个方面进行了简单介绍,并对一些容易发生的事故提出了处理措施。 

  【关键词】灌注桩;钻孔;护筒;泥浆 
 
  钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点,广泛应用于桥梁及其它工程领域,本文主要根据笔者在江阴市白屈港河道上的几座桥梁的施工,对河中钻孔灌注桩的施工情况作简要概述。 
 
  江阴市白屈港河道河水位受潮水和调水影响,水位涨落比较明显,高低水位差在1.0m左右,河水水深较大,最深处3.5米左右;地质条件较差,上层土(厚度8~12米)为近代沉积的较为松散的砂土及粉土,下部土层为粘性土和中密—密实状粉土。 
 
  一、钻孔准备 
 
  1.搭设平台 
 
  在河中,沿新建桥梁方向打入木桩,木桩小头直径不小于15cm,长度根据河中水深情况确定,横向间距1m左右,纵向间距(排距)3m左右,钻孔桩位处于两排木桩中间,木桩入土(原状土)深度不小于1.5m且用轻型锤锤击无明显下沉;木桩顶部应处于同一高度(高度不一致时,高出部分锯掉),且高出最高潮水位30cm左右,上用方木用铁扒钉联结,为了增加稳定性,排之间间隔3米左右也用同规格方木联结。在方木上原木桩位置再用木桩接高2.5m左右,上部再用方木联结,同样排间也用方木间隔3m左右联结,上铺5cm厚脚手板,同时,还需在河中打入抛撑,木桩间和排间增加剪刀撑,以保证平台牢固稳定,能承受工作时所有静、动荷载,并考虑钻机能安全进出。 
 
  2.孔口护筒 
 
  ①护筒制作 
 
  护筒为4mm厚钢板制作,内径128cm,单节长1.5m,为考虑护筒运输方便,护筒接长在现场进行,焊缝严密,不漏水,护筒外侧用Φ14钢筋加强。 
 
  ②护筒埋设 
 
  护筒埋设工作是钻孔灌注桩施工的开端,护筒平面位置与竖直度准确与否,护筒周围和护筒底脚是否紧密,不透水,对成孔、成桩的质量都有重大影响,埋设时,护筒中心轴线应对正测量标定的桩位中心,其偏差不得大于5cm;并应严格保持护筒的竖直位置。 
 
  根据桩位处水深确定需用护筒高度(护筒高度=最高潮位时桩位处水深+120cm+入土深度。入土深度一般≥200cm)。利用钻机,钻架或其他重物,配合千斤顶进行静压护筒,使护筒先下沉一部分,然后撤除静压物,再用振动锤震动使护筒下沉到位。在护筒下沉过程中,要保持护筒位置正确、垂直,护筒中心与桩中心偏差不得大于5cm,下沉时,如护筒倾斜,要及时用牵引器校正,每振动1~2分钟要暂停,校正护筒一次。护筒埋设到位后,用4只手拉葫芦在四个方位上拉紧固定好护筒,以防万一发生塌孔时,护筒沉落或偏斜。 
 
  3.护壁泥浆 
 
  钻孔泥浆由水、粘土和添加剂组成,泥浆作用主要是浮悬钻渣和护壁。开钻前应准备数量充足和性能合格的泥浆,泥浆数量根据地层土质决定,泥浆性能要求比重为1.20~1.40,粘度19~25,含砂率小于4%。为了回收泥浆原料和减少环境污染,应设置泥浆循环净化系统。 
 
  二、钻孔施工 
 
  钻机安装就位正确后,在护筒内倒入适量粘土,使护筒内水位比河水位高约80cm左右即可开钻。 
 
  钻孔作业应分班连续进行,经常对钻孔泥浆进行检测,不符合要求时,及时改正;注意土层变化,在土层变化处均应捞取渣样,判明土层,并与地质剖面图核对,交接班时应交待钻进情况及注意事项。 
 
  本桥位置因受潮汐和河道调水影响,护筒内水位控制至关重要,孔内水位过低或过高容易出现问题,水位差(护筒内水位—河水位)控制在80~120cm。 
 
  1.在上部较为松散的砂土夹粉土地层中钻进: 
 
  ①新制备的泥浆比重大于1.20,排出泥浆比重1.25~1.35,在钻进过程中,如果制备的泥浆不够循环时,需及时补充泥浆,并经常清除沉淀中砂渣。 
 
  ②在钻进过程中,勤测泥浆比重,粘度和含砂率等,时刻注意地层变化,并与地质剖面图对比。 
 
  ③控制钻进速度。因上部土质较差,钻进速度不宜过快,宜控制在每小时不超过3米,过快,孔壁未形成坚实泥皮,容易引起塌孔,且孔内钻渣量大,易造成糊钻。 
 
  2.在下部以粘性土和中密—密实状的粉土地层中钻进: 
 
  在该层土中钻进,泥浆可适当调稀,但泥浆比重不得低于1.10,宜控制在1.10~1.15之间,护筒口排出泥浆比重控制在1.15~1.25之间。在该层土中钻进时,可适当加快钻进速度,但不可自由进尺,以避免或减少斜孔、弯孔和扩孔现象。 
 
  三、清孔 
 
  清孔的目的是置换孔内泥浆,清除钻渣和沉淀层,尽量减少孔底沉淀厚度,防止桩底存留过厚沉淀土而降低桩的承载力,其次,清孔还为灌注水下混凝土创造良好条件,使测深正确,灌注顺利。终孔检查后,应及时进行第一次清孔,将钻锥提离孔底10~20cm,并保持泥浆正常循环,注入比重为1.10~1.20的泥浆,把钻孔内悬浮钻渣较多的泥浆换出。换浆时间根据钻孔直径和深度及换出泥浆性能而定,换出泥浆比重在1.20左右,含砂率小于8%,粘度18~20。钢筋笼、导管下好后,用导管进行第二次清孔,第二次清孔时间一般不小于30分钟,确定孔底沉渣厚度小于设计值时时,方可停止清孔。 
 
  四、灌注水下混凝土 
 
  第二次清孔检查合格后,应立即开始灌注水下混凝土。水下混凝土用刚性导管进行灌注,导管上口设置储料漏斗,导管底端至钻孔底间隙为30~40cm,首批灌注混凝土的数量应能满足导管初次埋置深度≥1.0m,在开始灌注混凝土时,应在漏斗底口处设置可靠的隔水设施,在灌注混凝土期间,仍须保持井孔水头,防止塌孔。 
 
  灌注开始后,应连续地进行,并应尽可能缩短拆除导管的间隔时间。当导管内混凝土不满时,应徐徐灌注,防止在导管内造成高压空气囊。 
 
  在灌注过程中,应经常探测井孔内混凝土面位置,及时地调整导管埋深,导管的埋深一般不宜小于2m或大于6m。 
 
  当井孔混凝土面接近或刚进入钢筋骨架时,宜使导管保持稍大的埋深,并放慢灌注速度,以减小混凝土的冲击力;当混凝土面进入钢筋骨架一定深度后,适当提升导管,使钢筋骨架在导管下口有一定的埋深。 
 
  在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高度减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,比重增大,出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆,并人工掏出部分沉淀土,使灌注工作顺利进行。在拔除最后一节长导管时,拔管速度要慢,以防止泥浆挤入导管下,形成泥心。灌注的桩顶混凝土标高一般应比设计高出1.0m左右,为减少以后凿除桩头的工作量,可在灌注结束后,混凝土凝结前,挖除多余的一段混凝土,但应保留20cm左右,以待随后修凿,接灌承台。 
 
  五、钻孔灌注桩常见事故及处理 
 
  1.塌孔:应仔细分析,查明原因和位置,刚开钻在上部时一般可用粘土回填至塌孔位置以上,下部采取改善泥浆性能,加高水头,埋深护筒和控制进尺速度等措施。2.扩孔:应采取防止钻锥摆动过大的措施。3.缩孔:采用失水率小的优质泥浆护壁,同时在缩孔处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径。4.偏孔:检查钻杆导架是否垂直、钻杆是否顺直等,回填粘土,控制钻速。5.护筒底漏浆:宜采取增加护筒沉埋深度,适当减小水头高度或采取加稠泥浆、倒入粘土慢速转动等措施。
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