故冲击钻成孔灌注桩施工质量事故分析与预防

　　摘要：本文主要分析介绍了冲击钻成孔灌注桩施工中常见质量事故及预防措施
　　关键词：冲击钻成孔灌注桩，质量事故，预防措施
　　
　　
　　动态泥浆冲击钻成孔施工方法其基本原理是采用冲击式钻机或卷扬机带动一定重量的冲击钻头，使钻头提升一定高度后突然自由降落，利用冲击动能冲挤土层或岩层，将桩孔中的土石劈裂、破碎或挤入孔壁中，用动态泥浆悬浮出渣，使冲击锤能经常冲击到新的土（岩）层，然后再用淘渣筒或泥浆泵正循环将钻渣岩屑排出形成桩孔。
　　在施工过程中现场挖几个泥浆沉淀池，泥浆采取自然造浆和化学泥浆循环孔内，形成液体对桩周边地层的平衡。孔口埋设护筒用以固定桩位导向，稳定孔口土层、围水、提高孔内水位。护筒一般用6~8mm厚的钢板和加固角钢制成，直径通常大于孔径400mm左右，高1.5~2.0m。
　　冲击钻头通常采用十字钻头、三翼钻头及圆口钻头。钻头钻刃用T8号钢锻制或浇铸，锤重一般有500~3000Kg。
　　机械冲孔灌注桩具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。但是由于机械冲孔灌注桩的施工大部分是在地面以下进行，其施工过程无法直接观察，成桩后也不能进行直接开挖验收，它又是最容易出现质量问题的一种基础形式。分析机械冲孔灌注桩在施工过程中可能发生的事故，进行必要的防范是保证机械冲孔灌注桩成桩质量，确保基础工程安全的重要措施。
　　1.塌孔：
　　1.1．危害：冲孔锤被埋造成成孔无法继续。
　　1.2．成因：①粉土层、砂石层和淤泥层的整体性较差，比重低、粘度小的泥浆起不到护壁作用。②石灰岩地区地下溶洞裂隙发育，因泥浆漏失孔壁失去泥浆静压力的作用而坍塌。
　　1.3．预防措施：注意观察泥浆平稳情况，塌孔时一般泥浆面会忽然升高并大量溢出后又立即降低。
　　1.4．对策：立即将桩锤提起，根据《地质勘查报告》分析容易塌孔的位置并抛填小石块和粘土块，至判断塌孔位置以上1～2m，并待其沉积后重新反复冲击造壁。
　　2.偏孔(见本文案例第8点)：
　　3.缩颈：
　　3.1．危害：降低桩基的承载力。
　　3.2．成因：由于桩周土体在桩体浇注过程中产生的膨胀造成。
　　3.3．预防措施：①采用优质泥浆，降低失水量。②成孔时加大泥浆泵量，加快成孔速度。③在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片，在冲进或起锤时起到扫孔作用。④采用上下反复扫孔的办法，以扩大孔径。
　　4.钢筋笼上浮：
　　4.1．危害：降低桩基的抗拔、抗剪能力。
　　4.2．成因：①初灌时，混凝土流出时冲击力较大，推动钢筋笼向上浮动。②混凝土灌注时间过长。③提管时导管连接凸出部位钩挂钢筋笼。
　　4.3．预防措施：①将钢筋笼焊到钢护简上或用钢管套顶压钢筋。②控制好初灌注速度和导管的埋深。③缩短混凝土的整体灌注时间。④采用双螺纹连接导管。
　　5.桩底沉渣量过多：
　　5.1．危害：加大桩身沉降量，降低桩基的承载力。
　　5.2．成因：①未进行二次清孔。②泥浆比重过小或泥浆注入量不足。③钢筋笼吊放与孔壁碰撞产生泥土坍落。④清孔后，待灌时间过长。
　　5.3．预防措施：①成孔后将冲头提高孔底10-20cm，保持慢速空转，维持循环清孔时间不少于30分钟。②采用性能较好的泥浆，控制泥浆的比重和粘度。③钢筋笼吊放中心应与桩中心保持一致。④控制好初灌注速度和导管的埋深。⑤利用导管进行二次清孔，采用空气升液排渣法或空吸泵反循环法在下完钢筋笼后继续清孔。
　　6.卡管：
　　6.1．危害：浇注间断，严重时不得不停止灌注，造成断桩。
　　6.2．成因：①初灌时，隔水栓堵管。②混凝土和易性、流动性差造成离析。③混凝土中粗骨料粒径过大。④导管气密性不好。⑤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等。
　　6.3．预防措施：①使用具有良好的隔水性能的隔水栓，直径应与导管内径相配。②严格控制混凝土的质量。③确保导管连接部位的密封性，浇筑过程中，混凝土应缓缓倒入漏斗及导管，避免在导管内形成高压气塞。④时刻监控机械设备，确保机械运转正常。
　　6.4．对策：①已灌注混凝土厚度较小，不超过3m时出现卡管的，可采用吸泥机或振动器清出导管内混凝土，并重新清孔再灌注注。②已灌注混凝土厚度较大，重钻清孔不太可能，只能及时采取更换导管二次剪球重新灌注的办法。
　　7.断桩：
　　7.1．危害：失去承载力成为废桩。
　　7.2．成因：①由于导管底端距孔底过高，混凝土被泥浆稀释，造成桩基底端混凝土不凝固。②受地下水活动的影响或导管密封不良，泥浆中的水分浸入混凝土，形桩身中段出现混凝土不凝体。③初灌量不足、导管提升或起拔过多，超出混凝土面；或因机械故障、停电、待料等原因造成夹渣，出现桩身中岩渣沉积成层。④因成孔偏斜、灌注过程中卡管、堵管等引起灌注混凝土过程无法继续而断桩。
　　7.3．预防措施：①认真清孔，及时灌注混凝土，避免孔底沉渣超过规范规定。②认真测量和计算，使初灌满足导管埋深不小于1.5m，确保导管的密封性，准确控制导管提升。③严格控制混凝土的质量，注意骨料和砂率、水灰比的配比，使熟料具备良好的和易性。④做好检查和准备工作，确保灌注过程连续、快速，防止绑扎水泥隔水塞的铁丝断裂。⑤出现卡管或堵管时，应果断采取措施，或重新清孔重新灌注，或拔出导管，更换导管后进行二次灌注。
　　8.应用实例：福建三明地区某火电2×300MW机组工程
　　8.1．工程概况：工程场地位于已建4*100MW燃煤机组的西侧，其中210/7.0米钢筋混凝土单筒烟囱、烟道及引风机基础均采用Φ800冲孔灌注桩基础，共设计桩基236根，设计桩长约25m。持力层为⑩中风化岩层，桩端全截面进入持力层长度≥2.4m，单桩竖向承载力≥4500KN。
　　8.2．地层分布：（0）素填土①卵石②粉质粘土③粉质粘土④泥质粉细砂⑤卵石⑥粘土⑦漂卵石⑧粘土⑨强风化泥质粉砂岩、粉沙质泥岩⑩中风化泥质粉砂岩、粉沙质泥岩。
　　8.3．场地地下水：场地地下水主要为填土层中上层滞水及⑨强风化岩层中裂隙潜水，埋深2-3m，水量较小，受大气降水及地表沟谷等地表水体补给。
　　8.4．施工进度：冲孔桩基工程从2008年3月开始，2008年5月份顺利完成，共进场10台ZZ-5冲孔桩机。
　　8.5．施工过程不足之处：
　　8.5.1．2008年3月初出现偏孔、因导管漏气造成卡管等质量问题，因偏孔复打成桩10根。
　　8.5.2．对偏孔召开专题会议，原因分析：①同一地质结构层面倾斜度较大，因不同地质结构层土质软硬程度不同，冲击中易向较软土层偏斜。地层9～15m左右为粉质粘土层，该层为较软土层，钻头冲击过程中形成有规律的朝同一个方向的摇摆晃动导致成孔很快偏斜。②部分操作人员作业技术水平不足，未能很好地进行机械操作。③冲击机械在冲击过程中因震动等导致机台失衡或垫木松动下陷等造成机械不稳，加大冲击钻头孔内摇摆晃动而发生偏孔。
　　8.5.3．采取的主要措施有：①降低冲击冲程到中小冲程，特别是软土层中冲击成孔时采用小冲程；②冲击过程中随时注意观察钢丝绳的位置变化，增加检查成孔质量的次数，发现异常现象及时采取相应措施校正；③补充或更换部分冲击成孔施工经验更加丰富的操作人员；④定期检查机械的稳定性，发现机械不正常摇晃，及时对机械、机台进行检查并整修。⑤及时、详细、准确、真实填写施工记录。
　　8.5.4.纠偏效果：后续桩基成孔正常。
　　8.6工程检测及质量评价：①本工程开工前进行了基桩试验。②工程桩静载试验、高应变、低应变检测全部满足设计要求。其中5#、6#烟道，引风机基础及支架灌注桩工程检测Ⅰ类桩38根占79.2%，Ⅱ类桩10根占20.8%。烟囱桩基检测30根，Ⅰ类桩21根占70%，Ⅱ类桩9根占30%。