大直徑鉆孔灌注樁施工常見事故處理與預(yù)防研究

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正文：

引言

鉆孔灌注樁因其單樁承載力高、施工工藝成熟、對(duì)周圍土體擾動(dòng)小、適用地層廣泛等優(yōu)點(diǎn)，在跨海橋梁、高層建筑和工業(yè)廠房等建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)中得到廣泛地應(yīng)用[1]。與此同時(shí)，隨著超高層建筑、海上風(fēng)電以及公鐵兩用橋等的建設(shè)發(fā)展，對(duì)樁的承載力要求越來越高，導(dǎo)致大于或等于2.5m的大直徑樁不斷出現(xiàn)。而大直徑鉆孔灌注樁在鉆進(jìn)成孔過程中會(huì)因施工工藝、地質(zhì)條件、操作不當(dāng)、機(jī)械故障等原因，發(fā)生斜孔、塌孔、埋鉆、卡鉆、串孔等常見質(zhì)量事故[2]，如處理不當(dāng)，不但會(huì)耽誤工期、造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而且給工程造成嚴(yán)重質(zhì)量缺陷。

1 斜孔事故

1.1 工程背景

某橋梁主墩樁的設(shè)計(jì)直徑2.8m，樁長為85m，共計(jì)18根。樁基下臥地層分別為：雜填土、粉質(zhì)粘土、粉土、粉砂、中砂、砂礫、全風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)泥巖、中風(fēng)化砂質(zhì)泥巖，基樁入巖深度達(dá)31.5m。鉆孔樁施工采用ZJD4000氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)，其中8#孔成孔后使用超聲波檢孔儀檢查發(fā)現(xiàn)從入巖面開始發(fā)生斜孔40cm，垂直度超標(biāo)。

1.2 事故處理

主要原因是①地層軟硬交界面，導(dǎo)致鉆頭向軟地層傾斜鉆進(jìn)。②配重配置不夠?qū)е驴椎讐毫Σ蛔?，使得鉆頭打偏。③操作人員責(zé)任意識(shí)不強(qiáng)，在鉆頭入巖時(shí)沒有注意到進(jìn)尺速度和鉆機(jī)扭矩變化，也沒有對(duì)渣樣進(jìn)行及時(shí)地分析，進(jìn)而未調(diào)整鉆進(jìn)參數(shù)。處理步驟：①適當(dāng)加大鉆頭直徑，把鉆機(jī)移動(dòng)位置后進(jìn)行掃孔,然后進(jìn)行檢測。②掃孔后檢測不合格，灌注混凝土至孔斜位置以上50cm，然后重新成孔并檢測。③后續(xù)施工鉆頭增加配重15t。預(yù)防措施主要有①鉆機(jī)進(jìn)場前對(duì)場地進(jìn)行加固或硬化處理，確保作業(yè)區(qū)域基礎(chǔ)穩(wěn)固；②護(hù)筒垂直度滿足設(shè)計(jì)和施工要求；③鉆機(jī)就位開鉆前做好“三點(diǎn)一線”的檢查，過程中定期每班校正；④鉆具入孔前，再次進(jìn)行檢查，對(duì)存在質(zhì)量缺陷或變形的鉆桿禁止使用，并對(duì)鉆頭焊縫部位100%檢查；⑤遇巖面斜理發(fā)育或裂隙發(fā)育地層、軟硬互層等地層，要輕壓慢鉆，待鉆頭體完全進(jìn)入下覆地層后，再進(jìn)入正常鉆進(jìn)。

2 埋鉆事故

2.1 工程背景

某橋主墩樁的設(shè)計(jì)樁徑2.5m，平均樁長約為68.35m，為嵌巖樁，共計(jì)28根。地層自上而下依次為淤泥、淤泥質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土、粉砂、粗砂、粉質(zhì)粘土、砂巖、灰?guī)r和花崗巖。樁基施工采用ZJD3500氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)成孔，其中5#樁孔在動(dòng)力頭彎管更換維修完成準(zhǔn)備循環(huán)時(shí)，發(fā)現(xiàn)不能正常上水循環(huán)，提拉鉆桿無反應(yīng)且不能旋轉(zhuǎn)，把測繩放入孔內(nèi)測得孔底沉渣覆蓋鉆頭配重之上約2.5m，判斷發(fā)生埋鉆事故。

2.2 事故處理

主要原因是①泥漿性能較差，含砂率高。②作業(yè)人員操作不當(dāng)，在停機(jī)維修時(shí)將鉆頭留置在孔底。③鉆具結(jié)構(gòu)配置不當(dāng)，設(shè)計(jì)孔徑2.5m，配重塊直徑達(dá)到2.4m，配重塊邊緣與孔壁間間距太窄，間隙填充沉渣后就不能上提鉆頭。處理步驟：①下導(dǎo)管進(jìn)行氣舉反循環(huán)清孔，清除配重頂端沉渣，同時(shí)開啟除砂器除砂，降低泥漿含砂率。②將配重頂面沉渣清除后，使用鋼制風(fēng)管沿孔壁插入配重塊與孔壁空隙，通過風(fēng)管送風(fēng)，將配重塊與孔壁間的鉆渣吹開，并用導(dǎo)管清渣，直至風(fēng)管下到鉆頭底部。③按步驟②依次將鉆頭周邊清理干凈。④再從鉆桿內(nèi)部進(jìn)行反循環(huán)清碴，將鉆桿內(nèi)沉碴清理干凈，并使鉆桿內(nèi)外貫通。⑤沉碴清理完畢后，啟動(dòng)鉆機(jī)，邊旋轉(zhuǎn)與提動(dòng)鉆桿，將被埋鉆頭提出孔外。預(yù)防措施主要有①針對(duì)不同的地層、選用合理的鉆進(jìn)參數(shù)、改進(jìn)鉆頭的內(nèi)頂角，調(diào)整泥漿指標(biāo)；②定期對(duì)泥漿性能指標(biāo)進(jìn)行檢查，嚴(yán)格控制含砂率、粘度和比重，控制護(hù)筒內(nèi)水頭比外部高不少于1.5m；③嚴(yán)防糊鉆，及時(shí)觀查出渣、出水情況，發(fā)現(xiàn)不正常，及時(shí)提出鉆錐檢查；④控制配重直徑，其至少應(yīng)比設(shè)計(jì)孔徑小15cm；⑤遇到坍方或其他原因造成埋鉆時(shí)，應(yīng)使用空氣吸泥機(jī)吸走埋鉆的泥沙，提出鉆頭，或者采用護(hù)筒跟進(jìn)的方式護(hù)壁、清渣提出鉆頭。

3 卡錘事故

3.1 工程背景

某大橋南岸主墩樁設(shè)計(jì)直徑2.5m，樁長均為65.5-85.4m，共計(jì)60根。樁基下臥基巖為花崗巖，入巖深度達(dá)9m，且?guī)r石傾斜角度較大。地層自上而下為素填土、淤泥、粉質(zhì)粘土、粉砂、粗砂、粉質(zhì)粘土、粗砂、砂質(zhì)粘性土、全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖、中風(fēng)化花崗巖。樁基成孔采用JK-16沖擊鉆正循環(huán)鉆進(jìn)，錘頭為五瓣錘，其中116-19#樁孔鉆進(jìn)至孔深68.8m后，開始提錘檢查，但在距離孔底1.1m處發(fā)生卡錘。

3.2 事故處理

主要原因是①錘頂?shù)霓D(zhuǎn)向環(huán)不靈敏，不能均勻地沖擊樁孔，造成孔型不圓。②巖石傾斜角度較大，沖程、沖擊頻率不恰當(dāng)，發(fā)生了斜孔。③泥漿含砂率大，沒有及時(shí)除渣，導(dǎo)致底部含砂過多,提鉆過程中孔壁對(duì)鉆頭產(chǎn)生較大的摩擦力。處理步驟：①首先進(jìn)行清孔調(diào)漿，采用鉆機(jī)嘗試向上提拉錘頭。②不成功后，使用導(dǎo)管對(duì)錘頭周圍的鉆渣進(jìn)行擾動(dòng)后再提拉。③仍不成功，采用小錘頭錘擊振動(dòng)使原鉆頭周圍土體松動(dòng)（也可增加輔助提升設(shè)備或采用孔底爆破方式），然后提出錘頭。預(yù)防措施主要有①熟悉地質(zhì)勘察資料，不同地層采用不同的鉆進(jìn)參數(shù)，特別是沖程的選擇。②錘頭維修后不能增加錘頭直徑，下放提升時(shí)緩慢進(jìn)行。③孔口進(jìn)行嚴(yán)格圍護(hù)，防止異物掉入孔內(nèi)。④防止塌孔。

4 串孔事故

4.1 工程背景

某大橋CB04段共計(jì)442根嵌巖樁。下臥地層主要為：軟土+粘性土+砂層+強(qiáng)風(fēng)化花崗巖+中風(fēng)化花崗巖。施工采用ZJD4000氣舉反循環(huán)成孔，其中5#樁已完成鉆孔工作，處于停機(jī)待檢狀態(tài)；相鄰3#樁鋼筋籠安放到位并開始混凝土灌注，當(dāng)灌注混凝土面至平臺(tái)18m處，孔內(nèi)水位急劇下降至平臺(tái)38m處。而此時(shí)5#樁孔內(nèi)水位瞬間滿出，使用測繩測量孔深，孔底距平臺(tái)僅48.56m，確定3#、5#樁孔發(fā)生串孔。

4.2 事故處理

處理方案：①3#孔采用間歇灌注完成。②待3#孔混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%后，采用沖擊鉆對(duì)5#樁重新成孔。預(yù)防措施主要有①采取跳打施工，相鄰施工樁孔距離應(yīng)大于3.5倍樁直徑。②控制好混凝土的灌注速度。③防止塌孔。

5 塌孔事故

5.1 工程背景

某大橋CB03標(biāo)32-3號(hào)樁于6月14日鉆進(jìn)至-87.3米時(shí)動(dòng)力頭氣封損壞，修理后重新鉆進(jìn)時(shí)發(fā)現(xiàn)上水不正常且鉆機(jī)蹩鉆厲害無法鉆進(jìn)，提鉆到護(hù)筒內(nèi)用測繩測孔深，發(fā)現(xiàn)只有-68米，塌孔事故。

5.2 事故處理

分析如下：①泥漿性能差，施工中比重下降到1.0，粘度16.7s；②泥漿漏失嚴(yán)重，施工人員未及時(shí)補(bǔ)漿，導(dǎo)致水頭下降達(dá)2m；③現(xiàn)場操作人員經(jīng)驗(yàn)不足。處理方案：①造漿和補(bǔ)漿后，采用導(dǎo)管進(jìn)行清孔換漿；②清孔中出現(xiàn)漏漿現(xiàn)象，采用鋸末、水泥、CMC纖維素等堵漏材料堆漏；③等孔內(nèi)穩(wěn)定后，重新鉆進(jìn)。預(yù)防措施主要有①護(hù)筒長度滿足要求且進(jìn)入穩(wěn)定地層不少于1m。②監(jiān)控泥漿指標(biāo)和泥漿液面高度。

6 結(jié)論

本文根據(jù)具體工程案例詳述了大直徑樁施工中常見事故的處理和預(yù)防措施，希望對(duì)事故預(yù)防和處理有所幫助，并期結(jié)合其它措施的有效落實(shí)，更好的杜絕或減少事故的發(fā)生。