钻孔灌注桩施工中发生导管堵塞原因及二次灌注混凝土接桩的处理方法

一、前言
钻孔灌注桩作为一种有效的基础工程措施,在交通、水利、建筑工程中得到了广泛的应用,但由于钻孔灌注桩施工的特殊性及施工过程中自然和人为因素的影响,在施工过程中往往会出现各种意外情况,其中最为严重的一种质量事故,就是在全灌注过程中发生堵管,使诠无法继续浇注,从而造成断桩事故。在现有条件下,对断桩事故进行处理比较困难和昂贵,在经济上和工程质量上都将造成很大的影响。
二、发生导管堵塞的主要原因
1、配料过程中,加水量控制不当。
当加水量过大时,诠会发生离析,离析后的诠加入导管后,砂石骨料下沉,砂浆上浮。由于砂石骨料失去了流动性并和导管壁有很大的摩擦力,所以如果连续几盘料都发生离析,导管就会被某段沉积的砂石堵塞,使后续的诠无法继续灌注而发生堵管。
当加水量过小时,诠干硬、流动性小,加入导管后和导管壁的摩擦力大
在全浇筑过程中,导管理深困难,容易由于埋深小而造成夹泥现象。倘若遇上高温天气,在导管内停留时间过长,就会由于导管内过于干硬而发生堵管现象。
2、选用水泥品种的矿渣含量较大,拌和的诠和易性差,在配制高坍落度时,易发生离析,从而发生堵管。
3、由于导管密封圈老化或施工人员操作方法不当,导致导管拼缝不严密。浇筑过程中,在水压的作用下,导管拼缝处会发生漏水。导管漏水后,冲入导管的水将会造成接触面水灰比过大而发生离析,并且水流将带走水泥浆,使砂石料沉积而堵死导管。
4、在施工过程中由于突下暴雨,而导管口未加盖保护,致使料斗中的雨水流淌到导管中,从而造成积水过多。当继续浇筑诠时,就会造成诠离析,积水带走水泥浆,使砂石料沉积而堵死导管。
5、施工机械配置不当,缺乏备用机械和发电机组,当发生停电事故或机械故障时,由于等待时间过长,诠凝结而失去流动性,从而发生堵管现象。
三、防止堵管的几点预防措施
1、为保证全灌注顺利进行,防止发生堵管事故,在开钻前,要对机械设备认真进行维修保养,特别对拌和机控制加水量的水泵和时间继电器要认真维护。根据浇注诠数量配备足够的机械设备和人力,备好发电机组和备用设备,防止由于机械设备原因对诠施工造成影响。
2、在施工中,选用掺加粉煤灰的普通硅酸盐水泥,严格按配合化进行施工,根据砂石材料的含水率随时调整加水量,保证坍落度在
18cm22cm之间。加强对拌和质量的监测,随时抽检坍落度,对干硬的和已离析的诠要二次拌和或弃用。当气温较高时,要掺加缓凝剂,防止诠凝结
时间过短而造成堵塞。
3、加强导管拼装质量的验收,选用性能好的密封圈。在开钻前,导管要预先拼装,并做水密试验。在实际施工中,要预先将导管拼装成几大段,安装时将导管分段吊入桩孔内进行垂直拼装。在收紧导管螺栓前,要保证上段导管基本垂直,然后均匀收紧各个方向的螺栓,防止某个方向的螺栓因收不紧而造成漏水。
4、在开钻前准备好导管盖,在下大雨时盖住导管口,防止雨水进入导管内。
5、合理地安排工期进度,随时掌握天气变化的情况,尽量避免在不良气候条件下浇筑诠。在夏季高温时可在夜晚浇筑,浇筑前突下大雨可延迟起钻。这样做既避免了不良天气状况对诠拌和施工的影响,又改善了工人的外部劳动环境,降低了劳动强度,保证浇注施工连续不断地快速进行,降低堵管的风险性。
四、堵管的一般解决方法
发生堵管后,要立即操作导管上下剧烈地来回抖动,如果该种措施无法疏通导管,可使用导管卡来辅助。首先测准从钻架底盘到当前诠面的深度 H ,再根据当前导管的埋深,拆卸几节导管以减少导管埋深,然后在导管法兰盘下安好导管卡(操作方法示意图见附图一)。用卷扬机将导管提高后,突然放开刹车,使导管快速下坠,当导管卡被底盘槽钢挡住时,导管停止下坠,而导管内的仍保持惯性,利用惯性将导管内的甩出去,以达到疏通导管的目的。在堵管现象不十分严重的情况下,此种方法还是很有效的,但如果碰上了严重的堵管事故,本人结合自身的实际施工经验,总结出采用二次灌注进行接桩的方法。
五、二次灌注诠接桩解决堵管事故
1、桥梁施工规范处理堵管事故的规定和实际施工的处理方法
桥梁施工规范规定:当发生堵管后,可以将诠导管和钢筋笼拔出,然后吸出已灌注的,重新成孔后,安装钢筋笼和导管,再进行正常的浇筑。
在实际施工中,一般工地根本没有设备和能力将已灌注的诠吸出,更何况终凝的时间只有几个小时,即使有设备也难以将已凝固的砍吸出。所以在实际施工中的处理方法是:当发生严重的堵管事故并采用一般方法处理无效后,就不得不拔出导管。同时在钢筋笼埋入诠深度不大的情况下,要尽可能将钢筋笼拔除,然后回填桩孔,利用十字冲击锥来重新成孔,将原来浇注的硅凿除。成孔完成后,要重新组织验孔,合格后按正常程序进行灌注桩施工。
2、二次灌注接桩方法的具体内容和成功关键本人总结的二次灌注接桩的方法与现有的施工规范有所区别,但本人在实际施工中已取得了一些成功的经验,在这里提出来进行探讨。
二次灌注诠接桩解决堵管方法的具体内容是:虽然已经发生严重的堵管事故,但在延误的时间较短,桩孔内仍具有较大的流动性,导管埋深可达34m的情况下,迅速地清除导管内部的障碍物,然后利用正确的操作方法使二次灌注的和桩孔内的良好重新结合起来,恢复堵管前灌注的施工状态。
此种方法成功的关键是:如何在二次压浆排除导管内部的水后,操作导管成功地穿越浮渣层,使二次灌注的和桩孔内的重新接合,并且不产生断层或夹泥现象。
3、二次灌注接桩的具体实施步骤
在判断堵管已十分严重,采用一般措施无法疏通,但桩孔内的流动性较高,导管埋深较大时,就应该下决心采用二次灌注接桩的处理方法。具体的处理过程有以下几个步骤:
(1)重新测量桩孔内诠面的高度 H (保守地估计堵管时浮渣层厚度为2.0m),检查桩孔是否发生坍孔。然后充分利用钻架高度,每次以最大的长度拆除导管,拆除诠导管时,要封闭孔口,防止被拆卸导管内的诠落入桩孔内。堵塞段导管拆卸后,堵塞段以下的导管内的就会在大气压的作用下落入桩孔内,导管就会完全清空,此时应根据剩余导管的长度,计算落入桩孔内的体积,并根据桩径换算成桩孔内高度h1。对于堵塞段导管,可在脚手平台上用水枪和铁纤将导管内的堵塞物清理干净。
(2)根据堵管时诠面的深度 H 值计算二次灌注时导管的长度,实际拼装的导管长度值 L = H +3.0M。根据计算的导管长度重新拼装导管,拼装完毕后,将导管下口深度控制在卡管时面的高程处(即底盘向下 H 深处),再根据导管此时的长度计算出导管内水的体积,并根据钢护筒直径换算成护筒内水的高芳h2,然后在护筒水位以上h2处做好标记。
(3)准备工作就绪后,重新开始打料,首先拌和几盘砂浆,然后再增加水泥用量的情况下,打出符合要求的高坍落度。在储料斗上满料后,打开料斗阀门,就会在重力的作用下一泄而下。当观察护筒内水位上升至护筒上的标记并稍稍超过时,说明此时导管内的水已被完全压出,二次灌注的开始进入浮渣层,此时就立即松开卷扬机刹车,使导管迅速沉入到原有面以下3.m处(即 H +3.0M),直接插入良好内,导管上部露出护筒出水口0.5M以上。如果导管仍可下降,可在其上加接导管,把导管向下再深埋1.0m后,按正常灌注方法灌注。
(4)浇筑至桩顶部位时,不能仅比桩顶标高多灌注IM ,多浇筑高度应为疏通导管内落入桩孔的高度h1加上保守估计的浮渣层厚度2.0m(即h1+2.0m),一般情况下要多浇注3.0M以上,才能确保质量。利用此种方法,本人在数年的工作经历中已有过几次成功的实践,主要有沪宁高速公路唯亭特大桥9-12桩、204国道永红桥1-3桩和界港河桥2-3桩,所有采用二次灌注诠接桩处理堵管的桩基,均顺利地通过了相关资质检测单位的动测检验,结果均为 A 类桩,说明此种方法从技术角度来讲应该具有可靠性。
4、二次灌注诠接班的前提和要求
(1)导管堵管已十分严重,采用一般处理方法无法奏效。(2)桩孔内的浇筑时间不长,且流动性较高,导管在内上下抽动自如,埋深不少于3~4M
(3)堵管时面的深度较大,这样二次浇筑时的导管长度大,自重大,二次灌注压浆时冲击力也大,便于导管插入原有的诠面,保证连接质量。
(4)由于保证二次灌注接桩方法成功的制约因素较多,所以二次灌注接桩的方法只能作为在其他方法失效的情况下,不得已采用的一种补救措施,在目前施工规范尚无此种处理手段的情况下,不能将其视为一种常规的处理手段。
(5)在决定采用此种方法时要慎重,但也要果断。要求现场指挥人员能及时做出正确的判断,迅速地进行测量和计算,并组织足够的人力快速地进行各个环节的操作,防止延误时间过长失去流动性,从而造成接桩失败。
六、结语:
在正常的灌注桩施工中,只要我们能根据工程的具体情况和天气状况,周密地考虑施工方案,采用必要的技术保障措施,合理地调配人力和设备,在施工中操作人员能认真负责,严格按规范进行诠拌和钻机操作施工,我们就可以最大限度地避免堵管事故。一旦发生堵管事故,我们要迅速果断地采取正确的措施进行处理。只要条件充分,操作正确,就可以解决堵管事故,保证灌注桩桩身诠浇筑质量。

 


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