钻孔灌注柱断柱的形成与控制分析

论文摘要：钢筋混凝土钻孔灌注柱在施工过程中：易产生断柱。其影响因素有，导管距孔底过远、导管提升过快，密封不良，灌注混凝土料时，有待料现象等原因。针对钻孔灌注桩断桩现象，改进了施工案，加强各个环节的监控管理消除了断桩产生。
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    一、工程概况
　　交通枢纽站工程位于牡丹江市光华街南，火车站东。基础设计为钻孔灌注桩，桩的总数为1800根，混凝土采用C25，桩直径Ф400，柱尖入持力层为园砾层下1.00m，地下水位为-4.30m，园栎层为-10.30m。
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) s7 h* n8 w5 r$ H0 H( q    二、断桩的形成和原因
　　在钻孔灌注桩施工中，由于操作失误，设备不良及水文地质条件等的影响，极容易发生断桩现象，造成重大工程事故。因此，找出失误原因。一般而言，常见的断桩形式有以下四种：
) {5 A7 I8 o3 \　　１、混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土软件充填。原因是，由于导管下距孔底过远，混凝土被冲洗液稀释，使水灰比增大，造成混凝土不凝固。
　　２、桩身中段出现混凝土不凝体。原因是受地下水活动的影响或导管密封不良，冲洗液浸入使混凝土水灰比增大。
* R+ g! m: ^# r2 Q: Q! Y# ]　　３、桩身中岩渣沉积成层，将混凝土桩上下分开。原因是由于在浇注混凝土时，导管提升和起拔过多，露出混凝土面，或因停电、待料等原因造成夹渣。
　　４、桩身出现空洞体。原因是未采用“回顶”法灌注，而是采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土，产生离析造成凝固后不密实坚硬，个别孔段产生疏松、空洞现象。
　　
    三、钢筋混凝土钻孔柱的控制工作
　　1、钢筋混凝土灌注桩的监控
　　钻孔灌注桩成孔的工序是：定桩位—护筒埋设—钻机就位—终孔—第一次清孔—下放钢筋笼—接人导管—第二次清孔，每个环节环环相扣，相互影响，都不能忽视。
# w& a. C6 }4 R2 t! v　　（1）对操作人员的监控
　　钻孔灌注桩施工受人为因素影响很大，要随时检查现场人员特别是质检人员的在岗情况及有无作钻孔记录，要及时做好工序的检测验收工作。
　　（2）关于垂直度的控制
/ {; g, Y6 W6 _4 P( a5 n2 U' J; a0 }( Y　　垂直控制主要依靠钻机就位的平整垂直，在钻进过程中应作必要的检测，特别是钻进过程中碰到孤石、坚土时更应及时复查。
　　（3）孔内水位及泥浆比重应及时的控制
2 X8 F, g5 C9 h　　为了防止坍孔，孔内水位必须高出地下水位1m以上，钻进过程中适时控制泥浆比重，一般控制在1.1—1.3m范围内。
　　（4）终孔
( W) B  y# @; N+ k6 X　　终孔的确定主要参照三个因素，即设计这深度、钻速及浮渣取样，原则上应由地勘单位派出有经验的技术人员进行鉴定。后经抽芯取样证实，入岩深度均控制得较好。
　　（5）清孔
　　清孔分两进行。当确定可以终孔时，先进行第一次清孔，浇注混凝土前应再进行第二次清孔，并及时做好检测及记录。目前通常使用垂法测定孔底沉渣，此工作全靠手感，应由有经验的人员测定。
　　2、水下混凝土施工监控
　　水下砼施工隐蔽性强，很容易产生质量问题，是钻孔灌注桩施工质量监控的关键环节。在并行灌混凝土前必须做好各项准备，关键环节如第一次浇灌的混凝土量、中间过程提管拆管的高度要现场即时核定，混凝土灌注应连续施工，中途的停工将对桩质量产生极大的隐患。
/ N8 ]0 P. W8 n% v9 M) j4 @, Q　　（1）原材料、配合比、坍落度的控制
　　碎石应注意控制不宜大于导管的L6，以20mm—40mm为宜，水泥宜采用标号不低于425#的转窑普通硅酸盐水泥，骨料应合理级配，令混凝土有良好的各易性，坍落度宜控制在18cm—22cm之间。
) j( t$ m& I0 n, \2 R5 d5 P　　（2）控制第一批混凝土量
　　混凝土导管的第一节底管应不小于4m，第一批混凝土量应能令导管埋入混凝土1m以上，监控应根据桩径予以核定。
　　（3）提升及拆管的监控
" N: M6 n3 g2 |0 t  @/ S. ^% s% S　　混凝土应连续灌注，随着桩内混凝土面的不断升高，需适时提升、拆卸导管，拆管前须用测绳测定混凝土面的高度，以确定提管高度即拆管节数，埋管深度宜保持在2m—3m，过多则影响灌注速度或造成塞管，过少则易造成浮浆或泥巴夹层。
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    四、断桩的预防
: ~1 E3 |, a3 X6 l, Q. g6 @" l" {　　对断桩的预防，是完全应该做得到的，而且，也是能够做得好的。桩孔成孔后，必须认真清孔。一般是采用冲洗液冲孔，冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定。冲孔后要及时灌注混凝土，避免孔底沉渣。
  ~7 n; J+ [/ |5 ?4 P5 D, Y: a( m　　灌注混凝土前认真进行孔径测量，准确算出全孔及首次灌注孔段的混凝土需要量。特别要注意到基岩中的孔径扩展情况，避免首次灌注量不足。
　　1、首次混凝土灌注量要满足把导管下端埋设0.8米以上的要求。
# q. f; {+ g4 v& q0 }- O' H　　首次灌注时，起始部分或第1—2斗投料需采用水泥砂浆，并尽量做到一次性灌入孔内。
　　灌注导管口径下限应控制在200毫米以上。导管下端应尽量光滑。其连接处要加放“O”形密封圈，防止冲洗液浸入。导管使用前要进行清洗，除掉污垢与残渣。导管下端距孔底宜为0.5米。导管内水泥隔水塞应加放橡皮板，以增强隔水效果。
  r! h+ W0 E* n+ U" ^8 C' y　　2、混凝土配合比应合理，应严格控制其塌落度。
1 p3 P2 k+ ^* D/ _2 v　　在改变水泥标号、品种及生产厂家时，必须先做好配合比试验，按配合比控制质量。
$ h, n$ R3 X5 U- y' W　　3、在地下水活动较大的地段，事先要用套管或水泥进行止水处理，止水成功后方可灌注混凝土。
　　采用从导管内灌入的“回顶”法进行灌注。
2 Q2 L" [- a4 Q" X　　4、准备灌注的混凝土要足量，在灌注过程中应避免停水、停电。
　　5、根据导管内外混凝土的上升高度，合理掌握导管的拆卸长度，在正常情况下应保持导管下端被埋２—３米，切勿起拔过多。
9 Z7 b0 \3 U% S9 [' d8 R. V/ E　　6、在灌注混凝土过程中，要定时测量导管内外混凝土的深度，并绘制曲线，以监视断桩是否出现。在正常情况下，导管内外混凝土界面的距离是开始大，然后逐渐缩小，最后重合。若发现管内外混凝土灌注曲线距离拉大，并且导管外混凝土曲线变平，而管内混凝土曲线变陡，则是断桩预兆，应查明原因，尽快处理。
6 h7 }% L0 `0 _' d! L　　总之，钻孔灌注桩的质量监控工作主要依靠和事中控制，至于事后控制—桩基检测，由于目前在检测手段的代表性及可靠性方面尚存在许多问题，要结合现场千变万化的情况来理解及执行规范，就要依靠现场施工人员灵活掌握。