鉆孔灌注樁塌孔事故分析及處理

橋梁樁基常見問題處理方案一、工程地質(zhì)情況本項目規(guī)劃路線方案區(qū)域上位于閩西北隆起帶中浦城至洋源隆起與松溪至建西坳陷的交合部位北東端，浦城至永泰嵩口南北向、政和至大埔北東向大斷裂通過本區(qū)。長期的歷史演變，形成褶皺、疊加褶皺、韌性剪切變形、脆性斷裂、推覆構(gòu)造等構(gòu)造形跡，構(gòu)成了本區(qū)多類型、多層次、多級別錯綜復雜的構(gòu)造格局。浦城至永泰嵩口南北向大斷裂在本區(qū)的具體表現(xiàn)主要為：各斷層走向近南北（≤10°），多數(shù)傾角陡立（＞80°），以東傾為主、斷層走向延伸20km，寬度5～200m等，斷裂性質(zhì)以壓扭性為主，斷裂主要活動期為燕山早期。與線路在K55+600左右相交，對慈口隧道影響較大政和至大埔北東向大斷裂，為壓至壓扭性，總體走向北東20-30°，傾向北西，傾角60-80°，部分區(qū)段破碎帶寬約50-500m，與線路在BK40+500-BK40+600處相交。沿線斷裂帶在不同的地層巖性中表現(xiàn)形跡有所不同。一般情況下，侵入巖巖體表現(xiàn)為蝕變破碎帶、硅化帶、石英網(wǎng)脈帶、角礫帶等；沉積巖、變質(zhì)巖中的斷裂多以擠壓片理帶、裂隙密集帶、破碎帶及部分構(gòu)造角礫巖帶等出現(xiàn)。巖質(zhì)大多較堅硬，強度較高、穩(wěn)定，少部分角礫巖、斷層泥、糜棱巖等破碎松軟構(gòu)造巖，強度低，對隧道、邊坡開挖有影響，其危害程度應具體分析。此外，沿線次一級構(gòu)造也較發(fā)育。其特點為規(guī)模、強度相對較小。產(chǎn)狀大部分為北東走向，少部分為南北走向、北西走向及東西走向。構(gòu)造部位的巖石仍見強烈擠壓破碎，經(jīng)巖漿熱液上升交代充填膠結(jié)作用形成的構(gòu)造巖，對工程影響不大。而近期構(gòu)造破碎帶未膠結(jié)成巖的，對路線工程影響較大，以后施工遇到高邊坡的失穩(wěn)、隧道塌陷等，多處于未膠結(jié)破碎帶中。二、水文地質(zhì)情況本合同段內(nèi)，主要河流為東溪河，接受大氣降水及山間溪流補給，河床較寬，水流湍急，水量較大，河水暴漲暴落，北苑大橋沿其左岸階地縱向布設，橫向距離約100米，雨季河水暴漲時對橋址區(qū)有一定沖刷作用，其他路段以山間溪流為主，樹枝狀分布，水量較小，雨季匯集大量坡面散流，水量增大，均匯入東溪河。三、鉆孔過程中常見問題原因分析及處理1.1塌孔1.1.1塌孔的原因分析塌孔是一種最常見的事故，在鉆孔過程中或在成孔后都有可能發(fā)生，究其原因如下。（1）泥漿稠度小，護壁效果差，出現(xiàn)漏水；或護筒埋置較淺，周圍封堵不密實而出現(xiàn)漏水；或護筒底部土層厚度不足，護筒底部出現(xiàn)漏水，造成泥漿水頭高度不足，對孔壁壓力小。（2）泥漿相對密度過小，水頭對孔壁的壓力較小。（3）在松軟的砂層中進尺過快，泥漿護壁形成較慢，孔壁滲水。（4）鉆進時中途停鉆時間較長，孔內(nèi)水頭未能保持在孔外水位或地下水位線以上2.0m，降低了水頭對孔壁的壓力。（5）提升鉆頭或掉放鋼筋籠時碰撞孔壁。（6）鉆孔附近有大型設備或車輛振動。1.2.3鉆孔偏斜處理措施（1）當遇到孤石或障礙物時改用沖擊鉆沖擊成孔。（2）當鉆孔偏斜超過規(guī)范要求時，應回填粘土或片石，重新鉆孔。1.3縮孔1.3.1縮孔原因分析（1）地質(zhì)構(gòu)造中有軟弱層，在土的壓力下，向孔內(nèi)擠壓形成縮孔。（2）地層中有塑性土層，遇水膨脹形成縮孔。（3）鉆錘磨損，補焊不及時，鉆出的孔徑往往比設計樁徑小。1.3.2縮孔預防措施（1）根據(jù)設計部門的鉆探資料，若有軟弱層或塑性土時，注意要經(jīng)常掃孔。（2）當錘頭磨損嚴重時，要及時補焊，再進行掃孔治設計孔徑。1.3.3縮孔處理出現(xiàn)縮孔后，用鉆頭反復掃孔，直到滿足設計樁徑為止。1.4擴孔1.4.1擴孔原因（1）遇到極軟淤泥質(zhì)或粉細砂土層，造成孔壁塌落而擴孔。（2）在鉆進過程中鉆錘擺動過大而造成。1.4.2擴孔預防措施（1）鉆孔過程中平穩(wěn)進尺，防止鉆錘晃動過大。（2）經(jīng)常檢查鉆桿，及時更換不合格鉆桿。（3）采取減壓鉆進。1.4.3擴孔處理措施（1）遇到極軟淤泥質(zhì)或粉細砂土層造成孔壁塌落而擴孔時，應加大泥漿比重到1.3～1.4。（2）擴孔嚴重時，在孔內(nèi)填入粘土，待沉淀密實后重鉆。1.5卡鉆1.5.1卡鉆原因分析（1）孔內(nèi)出現(xiàn)梅花孔、探頭石或縮孔。（2）下鉆太猛，或鋼絲繩松繩太長，使鉆錘傾倒卡在孔壁上。（3）塌孔時落下的石塊或落下較大的工具將鉆錘卡住。（4）當出現(xiàn)縮孔后，補焊后的鉆錘尺寸加大，沖擊太猛，鉆錘被吸住。（5）使用沖擊鉆在粘土層中進行鉆孔時，沖程過大，或泥漿太稠，沖錘被吸住。1.5.2鉆錘被卡預防措施（1）上下輕微提動鉆錘，并輔以轉(zhuǎn)動，以便提起鉆錘。（2）下鉆時不可太猛。（3）鉆錘補焊時保證尺寸與孔徑配套，沖程量不宜過大，以防止錘頭傾倒造成卡鉆。1.5.3卡鉆處理（1）卡鉆后不宜強提，可上下左右試著輕提，將鉆錘提起。（2）可用小沖錘沖擊，或用沖、吸的方法將鉆錘周圍的鉆渣松動后提起。（3）必要時用小爆破或用滑輪組強提。2、水下混凝土灌注時常見問題原因分析與處理措施2.1導管進水2.1.1導管進水原因（1）首批混凝土方量不夠或?qū)Ч芸诰嗫椎椎拈g距過大，混凝土不能埋沒導管底口或?qū)Ч苈袢脒^淺造成泥漿從導管底口進入。（2）導管接頭不嚴，接頭間橡皮墊被導管高氣囊擠開，或?qū)Ч芎缚p破裂，水從接頭或焊縫處流入。（3）在灌注中，上下抽動導管過猛，導管接頭處橡膠墊破裂導致水流入導管；若導管為絲扣連接，導管被混凝土罐車撞擊彎曲，絲扣滑絲導致進水。（4）操作不當或機械制動失靈導致導管提升過猛，或測深搞錯，導管底口拔離混凝土面，底口涌入泥水。2.1.2導管進水預防措施（1）準備足量的首批混凝土方量，導管底口距孔底保持在30cm～40cm之間為宜。（2）使用質(zhì)量較好的橡膠皮墊，導管有破損的予以補焊或廢棄，安裝導管時嚴格把關，使導管水密性達標。（3）灌注時導管不宜上下抽動過猛，最好不要使用絲扣連接的導管。（4）拆除導管時，要仔細量測計算，確保導管有一定的埋深。2.1.3導管進水處理措施（1）導管進水，當為首批混凝土封底不成功時，應立即將導管提出，將孔底的混凝土用空氣吸泥機或抓斗清除，然后下導管重新灌注。（2）若導管拔出混泥土面，應立即組織施工人員依次將導管拆除并清洗干凈，迅速將裝有底塞的導管壓重插入原混凝土表面以下2.5m的深處，然后再繼續(xù)灌注，將導管提升0.5m，按照初灌混凝土的要求繼續(xù)灌注。（3）由于導管接頭原因進水，視具體情況，拔換原管重新下管后，將進入導管內(nèi)的泥漿用泥漿泵抽出，續(xù)灌時混凝土配合比適當增加水泥用量，以后可恢復正常配合比。2.2.堵管2.2.1堵管原因分析（1）灌注過程中因灌注時間過長，表面混凝土已初凝。（2）導管內(nèi)進入異物，導致混凝土在導管內(nèi)停留過久，或因混凝土離析而發(fā)生堵管。（3）塌落度過小，流動性差，或夾雜大塊石頭磚塊等異物。2.2.2堵管預防措施（1）灌注前，應對機械設備仔細檢修，并準備備用機械。發(fā)生故障立即更換備用機械，同時采取措施加速混凝土灌注速度。（2）拌合站原材料加強管理，不得混入大塊磚石。（3）嚴把混凝土質(zhì)量關，對塌落度小，流動性差，或離析的砼不得灌入，經(jīng)處理合格后再灌入。2.2.3堵管處理措施（1）堵管后視具體情況，若首批混凝土已初凝，將導管拔出，用吸泥機將孔內(nèi)表層混凝土和泥漿、渣土等吸出，重新下導管灌注。但灌注結(jié)束后，這根樁宜作斷樁再予以補強。另一種處理方法是將已灌注的混凝土作廢棄處理，孔內(nèi)回填片石粘土后重新成孔。（2）若孔內(nèi)混泥土尚未初凝，且流動性很好，迅速將導管連同堵塞物拔起，重新下導管配重壓入已灌注混凝土內(nèi)2m，用潛水泵將導管內(nèi)泥漿抽出，然后繼續(xù)灌注；另一種是重新下導管二次拔球重新灌注，做法是導管插入原混凝土面以下50cm，料斗內(nèi)放入足夠的首批混凝土量進行二次拔球灌注，當混凝土灌入足以置換完導管內(nèi)泥漿時，配重再把導管壓入原混凝土內(nèi)1m左右。后續(xù)正常灌注，為保證樁頭混凝土質(zhì)量需超灌2m以上。但該種處理方法樁基質(zhì)量難以保證。根據(jù)檢測結(jié)果需做補強處理。2.3埋管2.3.1埋管原因分析（1）導管埋入混凝土過深，導管內(nèi)外混凝土初凝使導管與混凝土間摩阻過大。(2)提升導管時過猛，將導管拉斷。2.3.2埋預防措施（1）加速灌注速度，嚴格控制導管埋深，灌注過程中每隔數(shù)分鐘上下抽動導管數(shù)次。（2）導管接頭螺栓事先檢查是否穩(wěn)妥，感覺導管已很難拔出，適當小幅度活動，不可猛拔。2.3.3埋管處理措施（1）若已成埋管故障，插入一直徑稍小的護筒至已灌注混凝土中，用吸泥機吸出混凝土表面泥渣，派潛水工下至混凝土表面在水下將導管齊混凝土面切斷，拔出安全護筒，重新下導管灌注，此樁需做補強處理。（2）若埋管后，混凝土已初凝，導管插不下去，按斷樁處理。2.4灌注過程中塌孔2.4.1灌注過程中塌孔原因分析（1）護筒底腳漏水。（2）潮汐區(qū)未保持所需水頭。（3）地下水超過原承壓水頭。（4）孔內(nèi)泥漿相對密度、粘度過低。（5）孔口周圍堆放重物或有機械振動。2.4.2灌注過程中塌孔預防措施（1）埋設護筒時夯壓密實。（2）潮汐區(qū)保持所需水頭。（3）孔內(nèi)泥漿保持一定的相對密度與粘度。（4）灌注時，孔口處避免堆放重物和機械振動。2.4.3灌注過程中塌孔處理（1）若塌孔程度不大，可用泥漿泵抽出混凝土表面坍塌的泥土，如不繼續(xù)塌孔，可恢復正常灌注。（2）如塌孔發(fā)生不斷，且有擴大之勢，應將導管和鋼筋籠拔出，孔內(nèi)回填片石，待孔位周圍地層穩(wěn)定后再重新成孔。2.5鋼筋籠上浮2.5.1鋼筋籠上浮原因分析（1）操作馬虎，提升導管時鉤掛鋼筋籠致使其上浮。（2）混凝土表面接近鋼筋籠底口，導管底口在鋼筋另底口以下3m至以上1m時，灌注速度過快，使混凝土下落沖出導