摘要:钻孔灌注桩基础属隐蔽工程,且影响其质量的因素较多,如不抓住重点进行有效防控,就有可能发生质量问题,甚至质量事故,对社会和施工企业本身都造成重大影响。本文对输电线路钻孔灌注桩基础的主要质量问题进行剖析,并提出主要的防范及处理办法,以供同行借鉴。 

    关键词:钻孔灌注桩  质量问题  分析  防范处理  办法 
        0 引言 
        钻孔灌注桩基础是一种能适应各种地质条件的基础形式,也是输电线路广泛运用的一种基础形式,施工工艺已较为成熟。该基础为直接在所设计的桩位上开孔,井孔内注满压力水,然后在孔内加放钢筋笼后,通过导管灌注混凝土而成。钻孔灌注桩基础属隐蔽工程,且影响其质量的因素较多,如不抓住重点进行有效防控,就有可能发生质量问题,甚至质量事故,对社会和施工企业本身都造成重大影响。本文对输电线路钻孔灌注桩基础的主要质量问题进行剖析,并提出主要的防范及处理办法。 
        1 钻孔过程中常见施工质量问题及其防治 
        1.1 钢筋笼上浮问题 
        1.1.1 原因分析 ①如导管在混凝土中埋入过深或钢筋笼放置初始位置过高,深埋的导管下口流出混凝土,推动导管外上部混凝土整体上升。此时下半节钢筋笼的主筋、箍筋与混凝土已半粘着,并由于坍落度的损失而粘着力较大,由于上升产生的顶托力之和大于钢筋笼的自重,因此推动钢筋笼与混凝土一起上浮;②如在混凝土灌至钢筋笼下时提升导管,灌注混凝土自导管流出后的较大冲击力,推动了钢筋笼的上浮;③如混凝土灌注到钢筋笼底板附近,混凝土的灌注却因断水断电机、械故障等原因中断,30分钟或者更长时间后才能重新灌注,此时桩孔内顶部混凝土产生坍落度的损失或局部初凝,致使混凝土流动性变差,当重新灌注时,混凝土托动钢筋笼整体上移,严重时可能断桩;④钢筋笼在制作、运输、堆放、起吊等过程中不符合规范要求,存在钢筋骨架内径与导管外壁间距过小,主筋搭接焊接头未焊平,粗骨料粒径太大等问题,在提升导管过程中法兰盘容易挂带了筋笼形成上浮。 
        1.1.2 防范及处理办法 ①要准确定位钢筋笼的初始位置并与孔口固定。导管下放时应确保导管在孔位的中心之上。混凝土接近笼时,将导管埋深控制在1.5~2.0m,同时注意导管的出口与钢筋骨架的底端不得平齐灌注混凝土,并随时掌握导管的埋深及混凝土灌注的标高,控制导管底口与钢筋骨架底端高差不小于1m,如混凝土埋过钢筋笼底端2~3m时及时将导管提高于钢筋笼底端;②保持和改善混凝土的流动性是灌注混凝土施工的基本原则,同时改进灌注工艺及把握好初凝时间也是施工控制的重要环节。配制混凝土要按配合比严格控制,灌注要保持快速连续进行状态,缩短灌注时间。也可以掺入适量缓凝剂,防止进入钢筋笼时混凝土的流动性变小;③做好混凝土灌注前的各项施工准备,检查及保证水电供给,检查机具、工器具能正常使用且准备齐全等,并安排轮流值班,做好好各种应急预案。开始灌注后,就必须保证灌注混凝土的连续性,最大限度避免中途停工;④防范因钢筋笼不符合施工要求,要在灌注桩的上部分增加钢筋件并设固定装置防止钢筋笼上浮,或者制作钢筋笼时有意让底部向外倾斜10~15mm,把一根箍筋焊接在钢筋笼最下面的主筋的端头上。在加工钢筋笼骨架时要严格控制质量,在运输时要做好保护尽可能防止变形。导管埋入时要控制好导管外壁与钢筋笼内筋之间的空隙,大于骨料最大粒径的2倍;⑤浇灌过程中,如出现钢筋笼随导管拔出而上浮的情况时,立即控制混凝土浇灌速度及浇灌量,单向旋转或反复上下摇动导管,及时处理好导管与钢筋笼的挂带问题;⑥如因导管埋入过深导致钢筋笼上浮的情况时,立即停止灌注。如检查出埋深超过9m,立即拆除多出部份导管把导管的埋深控制在3.0~8.0m以内,改善混凝土的和易性,在适当提高坍落度后方可重新灌注;⑦如无法控制钢筋笼上浮,立即停止浇灌混凝土,在拔出导管后回填粘土入孔内,问题桩作废桩处理,通知监理和设计后确定重新补桩。 
        1.2 断桩问题 
        1.2.1 原因分析 ①使坍落度不符合要求,当坍落度过大时,会出现离析现象,粗骨料相互挤压则会阻塞导管;当坍落度过小或灌注时间过长时,混凝土下落阻力则会加大而阻塞导管。两者均可导致卡管,终造成断桩;②浇注混凝土时,没有采用“回顶法”从导管内灌入,而是从孔口直接倒入的办法灌注混凝土,诱发混凝土离析而造成凝固后不密实坚硬,少数孔段出现蜂窝、疏松、孔洞,甚至断桩;③如灌注时间过长,混凝土与导管壁的摩擦力势必增大,同时导管提升和起拔过多,若仍采用提升阻力很大的法兰盘连接的导管,在提升时极易造成连接螺栓拉断或导管破裂,产生断桩;④如在清孔过程中未对孔内泥浆含砂率控制不严,监管不力,则会在灌注混凝土过程中造成混凝土上沉渣过厚,推动该部份沉渣难以被导管内混凝土压力推动,迫使混凝土浇注中断,易形成断桩。 
        1.2.2 防范及处理办法 ①灌注时严格科学地控制混凝土配合比、坍落度和粗骨料粒径。如更换水泥标号、品种或生产厂家,务必事先做好配合比试验,按科学配合比控制混凝土质量;②必须从导管内灌注混凝土,灌注过程必须连续、快速、有节奏,灌注混凝土要准备足量,且绑扎水泥隔水塞的铁丝要根据首次混凝土的灌入量而定量,严格控制防止断裂;③选用导管必须要有足够的抗拉强度,能承受其自重加上盛满混凝土的重量,同时内径最好在30cm以上的并保持一致,误差应小于±2mm,内壁无阻光滑。导管在组拼后须用球塞和检查锤做通过试验。导管最下一节长度一般为4米左右,且底端不得带法兰盘,否则在混凝土内会很难拔起。为了便于丈量长度,每节导管长度应统一,并作记录和标记;④清孔过程中要及时对孔内泥浆的相对密度进行调整,以保证清孔后泥浆的相对密度要达到设计要求。清孔后分别从孔的口部、中部、底部提取泥浆,以检测泥浆的各项指标是否达标;⑤成孔后必须使用冲洗液认真清孔,清孔时间应根据孔内沉渣情况而定,只有当孔底沉渣值小于规范要求时,方可进行混凝土灌注。 
        1.3 孔壁坍陷问题 
        1.3.1 原因分析 ①施工工艺控制不当,对地质条件关注不够,未根据土质实际情况采用合适的泥浆和成孔工艺,导致泥浆护壁质量差;②护筒埋设过浅,护筒的接缝和回填土不够密实出现漏水漏浆情况,造成孔内出现承压水或孔内液面高度不够,孔壁静水压力降低;③对清孔的冲洗液和孔底沉渣控制不严,导致泥浆粘度和密度降低,孔壁静水压力衰减,孔壁牢固度降低;④在松散砂土中钻进过快,或在某一处空转时间过长,或用给水管直接冲刷孔壁;⑤待灌时间过长没有及时灌注混凝土,或灌注时间过长;⑥吊装钢筋笼时,碰撞和损伤孔壁。  
        1.3.2 防范及处理办法 ①认真分析地层结构,成孔选择合适的方法和机具,如土质为松散砂黏土或流沙,应提高泥浆的比重和粘度,选用密度、胶体率、黏度相对较大的质量高的泥浆;②选择足够强度和尺寸的护筒,遇松散易坍的土层应适当埋深护筒,并用粘土密实填封护筒四周;③成孔后必须使用冲洗液认真清孔,清孔时间应根据孔内沉渣情况而定,清孔后分别从孔的口部、中部、底部提取泥浆,以检测泥浆的各项指标是否达标,只有当孔底沉渣值小于规范要求且孔壁牢固时,方可进行混凝土灌注;④加强钻孔的现场管理,钻进速度和空转时间要控制适宜,采用适当的方法保持水头的稳定;⑤成孔后待灌时间一般控制在3小时以内,并派熟练地技术人员控制好混凝土的灌注时间;⑥搬运和吊装钢筋笼时,应防止变形,安放要对准孔位,避免碰撞孔壁,钢筋笼接长时要加快焊接时间,尽可能缩短沉放时间;⑦发生孔壁坍陷,应暂停施工判明坍陷部位并认真分析原因。当坍陷的水量较小时,在坍陷部位上1~2m处回填粘质土混合物和砂后可继续钻孔,并严密监控坍陷数量变化。当坍陷无法控制时,立刻拆除护筒和钻机,待回填钻孔并重新埋设护筒妥善后再钻;⑧当钢筋笼吊装或清孔造成塌孔时,立即停止施工并将钢筋笼吊出,添加泥浆护壁将坍陷物清理干净,不再继续坍陷后重新安装钢筋笼和清孔。 
        1.4 护筒冒水问题。 
        1.4.1 原因分析 ①在埋设护筒时,护筒周围的原状土压实度不够;②埋设时护筒内外的水位差过大;③钻头起落时不慎碰撞和刮损护筒。
1.4.2 防范及处理办法 ①在埋设护筒之前,根据地质条件,选用最佳含水量的粘土将坑底与四周土壁分层夯实;②开孔时选好护筒适当的高度,护筒水头高度应保持在1.0~1.5m;③应派经验娴熟的技术人员进行钻头起落监控,尽可能避免碰撞和刮损护筒;④如发现护筒冒水现象,不可继续施工,须立即停止钻孔,以含水量佳的粘土将坑壁四周加实加固;⑤如出现护筒严重移位或下沉情况,则停止安装并重新安装护筒。 
        1.5 缩颈问题 
        1.5.1 原因分析 塑性土膨胀,使孔径小于设计尺寸。 
        1.5.2 防范及处理办法 ①选用密度、胶体率、黏度相对较大的质量高的泥浆,尽可能降低失水量;②将合适数量的合金刀片焊接于导正器外侧,起钻或钻进时可发挥扫孔作用;③成孔时加大泵量,提高成孔的速度,这样孔壁在成孔一段时间内会形成泥皮,孔壁则不会渗水和引起膨胀;④采用上下反复扫孔的办法扩大孔径消除缩颈。 
        1.6 钻孔桩身偏斜问题 
        1.6.1 原因分析 ①存在技术性失误,钻孔机械定位不准确,或施工人员放样有偏差;②钻孔时在土层遇到孤石或障碍物,或在岩石倾斜处和软硬土层交界处,钻头因受阻不均偏移导致桩孔倾斜;③钻杆连接不当或弯曲,导致钻头钻杆两点中线处于不同轴线;④钻架就位后未进行调平或场地本身不平整,导致钻机、底座、钻盘不平而产生偏斜;⑤开挖基坑时一次性挖土深度过大,由此产生土侧压力导致桩位错动,桩位偏差超出规范允许范围。  
        1.6.2 防范及处理办法 ①加强技术管理,减少人为的技术性失误,放样和机械定位须根据技术参数反复校核;②钻入斜状岩层、土质不均匀地层、孤石或碰到明显阻碍地层时,须调慢钻速,不能一味快进。在地质不均匀地层中钻孔时,宜使用钻杆刚度大、自重大的钻机;③钻孔前须平整场地,并夯实硬化,枕木应均匀着地尽量找平。钻机安装时钻架上吊滑轮与转盘中心在同一轴线,钻杆位置偏差控制在不大于20cm,此外安装导正装置也是防止偏斜的有效方法。④在松散易坍地层钻孔时,应尽可能加固地层,钻速不宜过快,注意观察钻杆角度和桩位偏差;⑤应对一般的偏斜情况,可用钻头上下反复扫钻数次削去硬土,如效果不佳,回填粘土至高出偏孔处0.5m以上重新钻入;⑥如偏差较大,应通知监理及设计人员鉴核,桩箱及桩筏基础必要时在基础底板内增设暗梁,单桩基础通常重新补桩。 
        1.7 桩底沉渣量过多问题 
        1.7.1 原因分析 ①未对准孔位,吊放钢筋笼时碰撞孔壁泥土坍落桩底;②泥浆注入量不足或泥浆比重过小难以把沉渣托浮;③未进行二次清孔,或清孔不干净,或清孔后待灌时间过长泥浆沉积。 
        1.7.2 防范及处理办法 ①吊放钢筋笼,桩中心与钢筋笼中心要保持一致,吊装速度不宜过快,应控制好不碰撞孔壁。建议使用钢筋笼冷压接头工艺,加快钢筋对接速度,减少空孔时间从而减少沉渣。钢筋笼置毕,检查沉渣量是否在规范要求控制之内,否则利用导管二次清孔,直到符合规范要求;②泥浆的质量要选好并控制好泥浆的粘度和比重,不能用清水替代。混凝土灌注时,导管底部至孔底距离最好控制在30~40mm,混凝土储备量充足,导管一次最好埋入混凝土面下超过1.0m,以利用混凝土的巨大冲击力清除孔底沉渣;③成孔后钻头在孔底10~20cm上保持慢速空转,循环清孔要超过30分钟。 
        1.8 卡管问题 
        1.8.1 原因分析 ①混凝土中粗骨料粒径过大;②初灌时隔水栓堵管;③混凝土流动性、和易性差造成离析;④灌注混凝土不连续,在导管中停留时间过长;⑤导管进水造成混凝土离析。 
        1.8.2 防范及处理办法 ①控制粗骨料的最大粒径必须小于钢筋笼主筋和导管直径最小净距的1/4并小于40mm;②隔水栓直径要与导管内径相配,同时兼顾良好的隔水性能以保证顺利排出。③灌注混凝土时必须加强对混凝土坍落度和混凝土搅拌时间的控制。坍落度宜控制在16~22cm,保证良好的和易性;④必要时可掺入适量缓凝剂,以改善混凝土的流动性、和易性和缓凝;⑤导管使用前应试拼装试压,试水压力为0.6~1.0MPa,以保证导管连接部位的密封性。在灌注过程中,为了避免在导管内形成高压气塞,混凝土要缓缓倒入漏斗的导管。 
        2 结束语  
        经总结国内输电线路钻孔灌注桩的部分施工质量事故案例得出,人为因素是导致事故发生的根本原因,因此重点抓好施工管理,加强现场监督,强化施工人员质量意识教育,规范施工工序流程,做好事前、事中、事后质量控制,就能避免极大部分的工程质量事故发生。 
参考文献: 
[1]《输电线路施工(第二版)》中国电力出版社,2007.