粉砂地质钻孔灌注桩塌孔埋笼处理方案

国洪光

粉砂地质钻孔灌注桩塌孔埋笼处理方案

国洪光

简单归纳了粉砂地质条件下钻孔灌注桩的塌孔埋笼事故,通过对钢筋笼实施防锈保护、孔内回填粘土、静置后再次钻孔、扫孔并更换钢筋笼的处理方案,成功解决了粉砂地质钻孔灌注桩塌孔埋笼问题,具有节约材料、节省工期、成桩质量有保障等优点。

钻孔灌注桩,埋笼,扫孔,钢筋笼

1 背景简介

在粉砂地质条件下桥梁基础设计中,钻孔灌注桩是最常采用的一种结构形式。施工中钻孔灌注桩受地质条件差、孔内泥浆面高度不够、孔内泥浆质量差、钢筋笼下放对孔壁的扰动、钢筋笼下放到位后等待混凝土灌注的时间过长等多个因素的影响,在混凝土灌注前出现了塌孔事故,同时钢筋笼被埋入孔内。为了快速经济有效地处理塌孔埋笼事故,需要研究一种切实可行的处理方案。

2 方案比选

1)将坍塌的孔内回填粘土,护筒底脚外围塌陷位置的土体采用插打小管桩挤密,并静置 15 d以上。再利用小钻头施钻清除钢筋笼内土体,利用自制的扫孔器将钢筋笼四围的土体清除,泥浆循环将钻渣携带出孔实现一次清孔,然后替换钢筋笼,二次清孔后灌注混凝土。2)将坍塌的孔内回填原样土并静置 15 d以上,再利用钻小孔注砂浆加固桩周土体,采用射水冲砂的方法,将孔内被扰动的土体清理出孔,更换钢筋笼,完成二次清孔后封孔。3)将坍塌的孔内回填原样土并静置 15 d以上,再利用冷冻技术冻结加固土体,并采用冲击钻砸孔,重新成孔、清孔、下放钢筋笼,完成二次清孔后灌注混凝土。4)申请变更设计,放弃问题桩位,在该桩旁边增设钻孔灌注桩,并在桩头处加系梁,代替原设计桩。方案比选见表 1。

3 最优处理方案详述

通过比选最终确定方案一最佳。详细处理步骤如下：

1)塌孔埋笼之后,首先做好现场安全围护工作。在坍塌的孔周围进行警戒围护,持续观察地表塌陷情况,明确要求非施工人员严禁靠近。2)安全围护完成以后,在钢筋笼上连接一个锌块,依据电化学腐蚀原理,暴露在潮湿空气中的锌块很快将形成阳级,这样就保护了钢筋笼、减少了锈蚀。钢筋笼提出后变形不严重的节段仍可再次使用,减少了原材料的浪费。3)利用装载机往孔内回填粘土,填土的高度至钢筋笼顶口以下 2m处。填土顶面以上的泥浆采用泥浆泵抽出护筒,有利于土体尽快密实,并方便施工人员在钢筋笼上焊接吊装钢筋。4)接长护筒,采用振动锤再次插打,直至贯入度达到首次插打时的控制值,将护筒刃脚下移以免后续扫孔时在原刃脚穿孔位置再次出现事故。护筒插打时对土体有较大的动动,同时也起到密实土体的作用,插打过程中密切关注土体二次沉陷情况,确保人员设备的安全。5)在护筒外周均匀插打数根小直径尖脚钢管桩,依靠动动及挤压来密实桩周土体。小直径尖脚钢管桩插打深度以其底脚低于目前护筒刃脚2m为宜,避免扫孔时在新的刃脚位置穿孔。6)静置 15 d以上,土体固化粘聚力加大,再次钻孔时孔壁稳定性良好。静置期做好下一步施工准备工作。7)利用原有钻孔设备和一个直径比设计钢筋笼内径小 20 cm的小钻头钻孔,利用特制扫孔器扫孔,钻孔和扫孔同步进行。扫孔器采用打散的钢丝绳固定在圆环钢板上,并整体固定在钻杆上。共采用 3排钢丝绳,钢丝绳直径由下往上递增,最下一层钢丝绳的直径与小钻头直径相同,最上一层钢丝绳的直径与设计孔径相同。小钻头可以将钢筋笼内的土体钻动,扫孔器能将钢筋笼上的土体及钢筋笼外壁的土体扰动、清除,根据施工进展可多次进行钻孔扫孔作业,最终可以做到成孔直径符合设计要求,钢筋笼与孔壁脱离。8)考虑到钢筋笼本身的变形,提升过程中钢筋笼要与孔壁发生摩擦,提升的力量将比其自重大。特在钢筋笼顶口增焊吊装钢筋,并在钢筋笼顶口焊接撑杆,防止钢筋笼顶口内缩。以钢护筒作为支撑点,在护筒顶口布设一根分配梁,上面设置一台千斤顶。将所有吊筋对半分为两组,分别挂在千斤顶上面的另一根分配梁两端,该分配梁与顶下的分配梁垂直放置。考虑到开始提升钢筋笼时,钢筋笼与孔壁之间有较大的摩擦力及咬合力,吊装钢筋、千斤顶、两分配梁的设计承载力均不得小于钢筋笼自重的 10倍。千斤顶加压提动钢筋笼,此时钢筋笼与孔壁土体间的约束已较开始提升时小很多,为加快提升速度可换用吊重能力为钢筋笼自重2倍的吊机将钢筋笼提起,提升过程中分节段拆除。9)钢筋笼提出孔位后进行第一次清孔作业,然后用测控仪检查孔径、孔深、成孔垂直度,合格后,再次下放一套钢筋笼。10)置换泥浆进行二次清孔,直至各项指标达到封孔前的要求,灌注水下混凝土。方案示意图见图 1。

4 工程实例

某黄河大桥,主桥 4号墩位于黄河主河道,地层以第四系河流相粉、细、中砂为主,其间多夹粉土、粉质粘土薄层或透镜体,该墩共有钻孔桩 24根,设计直径 2.0 m,相邻两排桩中心间距5.2m,桩长 95.0m。该墩 17号桩在钢筋笼下放后等待灌注的时间达到 20h,发现孔内塌陷,钢筋笼被埋住。随即采用了方案一进行处理,经过 1个月的时间,终于成功灌注该桩,混凝土超方量为10%。钢筋笼提出及成桩质量检测见图 2,图 3。

表1 方案比选表

该桩在后续桩基检测中被评定为 i类桩,质量良好。

5 结语

通过详细的理论论证及工程实践,可以认为采用以上方案对事故桩的处理是切实可行的。对以后类似事故的处理也具有一定的参考价值。

[1]高三娥.浅析钻孔灌注桩塌孔事故的预防与处理[J].内江科技,2009(4)：5-6.

[2]郭有福.粉质砂性土地质情况下的钻孔桩的施工[J].黑龙江科技信息,2010(17)：10-11.

[3]朱梦君,梁恒昌.滩涂区钻孔桩施工事故原因分析及处理[J].山西建筑,2010,36(10)：89-90.

Processing program for bore collapse and buried cage of cast-in-p lace pile under silt-loose geology condition

GUO Hong-guang

This paper briefly summarizes the bore collapse and buried cage accident of cast-in-place pile under silt-loose geology condition.Through implementing the processing scheme for the reinforcing cage including anti-corrosion protection,hole back filling clay,drilling again after static p lacing time,sweepinghole and changing reinforcing cage,it successfully solves the bore collapseand buried cage problem of cast-inp lace pile under silt-loose geology condition.Furthermore,ithas the advantages of savingmaterials,saving construction schedu le,and guaranteeing the quality of pile being,etc.

cast-in-place pile,buried cage,sweeping hole,reinforcing cage

TU473.14

B

1009-6825(2011)09-0099-02

2010-11-22

国洪光(1985-),男,助理工程师,中铁大桥局集团第一工程有限公司,河南郑州 450045