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钻孔灌注桩埋钻事故处理

     【摘要】目前,泥浆护壁钻孔灌注桩在国内基础工程领域中已占据重要地位。钻孔灌注桩在成桩前后存在着各式各样的质量事故。针对不同的质量事故存在不同的处理方法。而同一类事故,由于对该事故处理方法不同,取得的成效也不同。本文对温州市瑞安市塘下镇B-8-1地块国际名都工程泥浆护壁钻孔灌注桩埋钻事故的处理方法过程及效果进行简单介绍。 

  【关键词】钻孔灌注桩埋钻;原因分析;事故处理 

  1.工程概况 

  温州市瑞安市塘下镇B-8-1地块国际名都工程工程分为A、B、C、D 4幢主楼地上30+1层,地下1层,框支剪刀墙结构。工程桩采用正循环泥浆护壁钻孔灌注桩,其中桩径700的有76根,桩径800的有780根,桩径900的有12根。设计有效桩长为82米,桩顶升入承台100mm,桩顶钢筋锚入承台45D(D为桩主筋直径),桩底沉渣必须小于50mm,距孔底50cm范围内的泥浆比重不大于1.20,并控制含砂率≤0.8%,粘度≤28s。清孔符合要求后半小时内必须灌注混凝土,整根桩的浇灌时间不超过4小时,如有间歇,不应超过半小时。桩身混凝土的灌注系数应控制在1.10~1.20。在保证桩身混凝土强度等级的前提下,桩身混凝土超灌高度不小于1.5米,混凝土初灌量不小于2m?,导管埋深宜为2~6米,严禁导管拔出混凝土面。桩身采用水下C35混凝土。 

  2.工程地质情况 

  根据岩土工程地质勘察报告,拟建场地位于温州海滨平原内。地形平坦,地貌单一。在勘探深度内,地层有杂填土、淤泥、深部粘性土、坡残积粉质粘土和风化基岩等7个工程地质层和12个亚层组成。 

  3.埋钻事故桩机施工概况 

  埋钻事故桩基为GPS-15型钻机法兰盘钻杆。单腰带三翼钻头。钻具总长92.10m(其中29根3m钻杆,共87m,立轴方杆3.60m,钻头1.50m)。施工桩基为锚桩。施工编号393#。正循环成孔。于2010年7月2日上午10时开孔。7月3日22:30终孔。终孔孔深90.34m。一清至3日上午9时。因现场材料不足,且已有3桩先于393#成孔等待浇砼。机组操作人员未采取措施自去休息。至晚上20:30,机组操作人员再循环一下孔内泥浆,钻杆内已不通水。操作钻机也不能提动钻具。下测绳测得孔深82.10m,埋钻约8.24m。当时立即强拔,使用钻机主卷扬机(约12吨)和20吨汽车吊同时拔,无效果。 

  4.原因分析 

  经检查施工记录,现场查看,核查设计图纸及地质勘察报告,发现存在以下问题: 

  4.1 7月3日8:20分一清完毕,测孔深90.34米,泥浆比重达1.27粘度22秒。用手指蘸泥浆轻捻,有细小颗粒感觉。机组等待休息未提钻。 

  4.2 第(6)层粉质粘土,层顶埋深-82.0米,属坡残积粉质粘土,灰黄,棕红色,含少量粉砂、碎石、呈软塑~可塑、中压缩性,有亲水性,遇水浸泡易崩解,丧失强度。 

  4.2 391#桩砼浇灌记录显示,391#桩砼理论方量为71.48m3,实际方量92.924 m3,充盈系数达1.3(施工开始至此充盈系数基本控制在1.1~1.2之间),因此该桩充盈系数较不正常。 

  4.3 391#桩与393#桩中心距离,按桩基础施工验收规范,桩垂直度偏差小于等于1%为合格,则桩底最小净距为3.2m, 

  由此分析: 

  (1)393#桩一清不彻底,孔内沉渣经长时间长的沉淀,导致393#桩埋钻。 

  (2)由于第(6)层粉质粘土长时间在水体的浸泡下崩解,丧失强度,呈软塑~可塑状态,导致先于393#孔终孔的391#桩在浇注过程与393#孔发生串孔,导致393#桩埋钻。 

  5.事故处理方法 

  根据事故原因的分析,先后选择了两种不同的处理方法,对该事故进行处理。 

  5.1透孔法 

  目的:在保持桩孔内状态完好的前提下把整套钻具(包括钻头)取出,使之符合设计要求。 

  方案:仍采用GPS-15型事故钻机,借用其余钻机钻杆。钻杆底部焊合金钻头Φ180(平底),通过前后左右移动杂记钻机,在被埋钻头内钻孔八个,使砼破坏,再用气举反循环,将被埋钻头内砼沉渣抽出,随后利用GPS-15钻机扭矩及20吨吊车强拔,将事故钻头及钻杆提出。事故处理过程中,保证孔内泥浆大于 1.30以上。 

  处理过程:此方案于7月4日开始实施。由于孔内钻具与所下钻具均为法兰连接,给起下钻杆造成困难(下钻时间约4小时)。于4日上午10时完成。第一个孔效果较为理想。抽上砼也较多(同时证明埋钻原因的分析是正确的)。6日,完成8个小孔,采用强拔无效。随后修改钻头,继续采用透孔法施工,并适时扩大钻头直径,以提高打散砼效果。至10日,仍无法将钻头取出,遂放弃。 

  5.2割管法 

  目的:放弃钻头,只取出整套钻杆,争取时间在满足设计总体要求,保证393#桩身质量的前提下处理好该事故。 

  方案:在Φ168mm钻杆内部下入Φ42mm钻杆,下接偏心钻头:Φ110mm偏心40mm。在孔内钻头腰带上部150mm处将钻杆割断,取出钻杆,再对该桩进行扫孔,下钢笼,割断钻头不取出,清孔后浇灌砼。 

  处理过程:该方案于7月12日经设计同意后开始实施。改用GPS-10钻机进行处理。在下钻杆过程中,严格控制钻杆尺寸,确保偏心钻头割管位置的正确,并将Φ168mm钻杆用铁线穿过法兰,分四个方向固定,防止了偏心钻头在割管过程中,Φ168mm钻杆摆动,削弱了割管效果。并每隔12小时检查一次合金刀片的磨损情况,并由偏心钻头焊接合金刀片的锯片边缘磨损深度,判断Φ168mm钻杆的割进深度。经过79小时的施工,经偏心钻头锯片边缘磨损深度判断Φ168mm钻杆割进深度约8mm~9mm,遂改用GPS-15钻机。利用其扭矩大的特性,将钻杆扭断。 

  6.其他 

  6.1扫孔:对该孔重新校对孔位,桩机对中,水平校验,重新扫孔为稳定孔壁,先预备浓泥浆1.45g/cm3,采取边扫孔边掺水泥的方法进行扫孔至割管位置。随后,起钻,安放钢筋笼。 

  6.2水下砼浇灌:经二次清孔后,开始浇注砼。浇注过程对砼的充盈系数按15m一段分别进行。计算其结果从上至下分别为1.18, 1.16, 1.2, 1.19, 1.17。 

  6.3经温州市岩土工程有限公司利用该桩进行锚桩法静载荷试验,测得该锚桩上拔量为4mm,为同组锚桩上拔量中值,在规范允许的范围内。 

  6.4经温州市建设工程质量监督检测中心采用ZK-7D(E)智能测桩仪进行发射波检测桩身完整性,推定该桩桩身正常。质量等级为I类桩。 

  7.体会 

  7.1经过施工过程一系列现象(沉渣有砼砂浆、割断钻杆下部法兰上有砼砂浆残留物),说明埋钻事故的原因分析是正确的,但对事故出来方法的选择不果断,迁延时日,浪费了人力和物力,因此对于事故的处理,不仅应考虑各种处理方法的可行性,更应注重效果成本和工期。 

  7.2现场施工技术管理应加强。对于钻进过程中的桩机临时停工,应拆卸1-2根钻杆,将钻头提离孔底,防止埋钻。 

  7.3在保证泥浆比重符合要求的条件下,孔壁可在较长时间内保持稳定,而不出现塌孔现象。

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