缺陷桩处理工程实例

1水下钻孔灌注桩缺陷的分析及处理工程实例1.前言我公司施工的某发电厂桩基B标，完成1号锅炉φ1000桩长50m的钻孔灌注桩147根。地层情况：第一层为素填土或粘土，层厚2~3m软塑状态，第二层为淤泥层，层厚16~20m流塑状态，下部为粘土和粉质粘土。根据地层情况我公司施工中成孔工艺采用旋挖钻机成孔，泥浆护壁，上部淤泥层采用下设长护筒（15~21m）护壁，防止孔壁坍塌。1号锅炉桩基施工用钻机自身下设、提拔护筒。由于钻机自身施工能力及现场施工人员经验不足，对此工艺施工钻孔灌注桩的最后一道工序提拔护筒控制不严格，造成了基坑开挖后，低应变检测发现11根Ⅲ类桩。2.检测情况桩基检测由业主委托土木研究所测试中心进行，对1号锅炉φ1000钻孔灌注桩进行低应变检测，共发现Ⅲ类桩11根，分别为1JZ393、1JZ390、1JZ391、1JZ371、1JZ387、1JZ467、1JZ417、1JZ430、1JZ424、1JZ412、1JZ490。Ⅲ类桩数量约占1号锅炉施工桩数的7.5%。3.桩身缺陷情况分析3.1桩身缺陷1)从土木研究所测试中心低应变检测结果看，Ⅱ、Ⅲ类桩桩身缺陷分布在桩顶下6~7m间，且缺陷程度不同；2)缺陷桩在1号锅炉均匀分布，没有相对集中的现象；3)发现缺陷桩后，我公司组织力量对缺陷桩(Ⅲ类桩)进行了钻芯取样，取出钻芯完整度95%，没有发现明显桩身缺陷。3.2施工工艺介绍2由于地层上部为20m厚的流塑淤泥层，所以必须下设20m左右的钢护筒来防止孔壁坍塌，1号锅炉钻孔灌注桩采用的是BG钻机自身下护筒、自身提拔护筒的工艺，工艺介绍如下：该施工方法的基本原理是先利用钻机的护筒驱动器下设护筒至软弱覆盖层的层底，防止该层土塌孔，并以水平尺测定护筒的垂直度；然后用短螺旋钻头取土，并通过操作钻机上的纠偏液压油缸调整钻杆的垂直状况，以控制成孔精度。在钻至设计要求孔深后，用旋挖钻具清除孔底浮土，以提高桩的承载力，然后放入钢筋笼，进行混凝土浇注，最后钻机利用护筒驱动器拔出护筒。本工艺特点是充分利用BG钻机功率大、扭距大的特点，利用自身能力，完成护筒埋设及提拔，占用其它机械少。3.3缺陷桩施工情况汇总缺陷桩施工情况汇总如下：步骤一步骤二上覆软弱层上覆软弱层步骤三步骤四下卧硬层上覆软弱层下卧硬层上覆软弱层3桩号施工机组灌注时间混凝土浇注量(m3)充盈系数11JZ3915#2h40min451.12521JZ3931#3h10min44.61.1231JZ3711#3h40min481.1441JZ3902#2h20min481.1851JZ3875#2h10min471.1861JZ3855#2h45min471.1571JZ4303#2h30min461.1981JZ4241#3h45min47.51.291JZ4127#3h11min481.15101JZ4173#3h48min451.15111JZ4672#2h20min441.104.发生桩身缺陷的原因分析结合施工工艺、施工情况及桩身缺陷检测情况分析，桩身缺陷集中分布在桩头以下6~7m间，且施工机组相对分散，缺陷形成位置为第二节护筒联接位置，即为提拔完第一节护筒后，第二节护筒的护筒底的位置。分析可知：缺陷形成的原因为提拔第二节护筒时，钻机在此位置提拔护筒发生移动或护筒发生倾斜或移位，再者或是提拔此节护筒时，混凝土发生初凝。造成这种情况的主客观原因分析如下：1)管理人员经验不足，没有及时发现施工中的异常情况，没有对可能发生问题的环节进行控制，对BG钻机下设及提拔护筒工艺的要点没有掌握。a)钻机施工过程中，出现过由于出力过大而发生机身前倾、护筒阻力过大提拔困难等情况，现场管理人员没有及时通过现象发现问题，制定有效措施避免问题的发生；b)管理人员质量意识淡薄，忽视了施工中最后一道工序的管理，没有根据施工中出现的新情况及时调整施工方法，没有及时发现施工中的设备操作中存在的问题；c)没有对施工中存在的问题及时发现及时反馈及时调整。2)操作人员没有在施工过程中及时地发现新情况进而改善施工方法或提出建议，而是质量意识4淡薄，一味追求进度，出现钻机前倾等情况，仍进行操作，甚至是护筒埋住后仍坚持提拔，造成了桩身缺陷的形成。3)对钻机操作人员培训工作做得不到位，操作人员对起拔护筒工艺要点及重要性掌握不够。4)BG钻机自身下设护筒、提拔护筒的工艺存在缺陷：a)对钻机操作人员要求较高，要求操作人员熟练地操作钻机并能充分利用钻机的能力；b)对于孔口配合人员要求能熟练地指挥钻机、熟练地配合施工作业，一旦出现差错，就会直接造成质量事故；c)对施工场地要求较高，由于钻机频繁地移动及提拔护筒，要求场地土坚硬，若提拔护筒时表层土发生移动，则会出现桩身缺陷。5)本次φ1000钻孔灌注桩使用C30混凝土，试验室砼配合比试验报告单配比显示初凝时间大于6小时，而钻机提拔护筒时间一般为3.5~4小时，据施工记录记载钻机提拔护筒时间均小于6小时。5.补救措施此事故发生后，项目部积极努力，积极与设计院联系，对事故采取补救措施，力争采取有效可行的措施，积极的行动，减少业主及兄弟单位的损失。发生问题后，敢于面对问题，积极提出有效方案，对缺陷桩进行补强处理，争取以最短的时间、最好的补强措施，对缺陷桩进行修补，保证修补后的桩是合格的，满足设计要求的。Ⅲ类桩补强措施通过对1#锅炉钻孔灌注桩施工工艺进行分析及现场钻芯取样判断，桩身缺陷为BG钻机起拔护筒时引起的微裂缝。经设计院同意，对以上缺陷桩采用灌浆补强及重要部位加插型钢的方法进行桩身补强处理。具体方法如下：R45R45.5图1：钻孔布置图R300R4551)1JZ393、1JZ390、1JZ391、1JZ371、1JZ387、1JZ467，采用100型地质钻机钻孔灌浆进行补强。钻孔直径91mm，每桩3孔，钻孔孔深为桩顶以下6~7m，灌浆材料选用PO42.5水泥配制的水灰比0.5的水泥浆，灌浆压力0.5~0.8MPa，钻孔分布如图1示。2)1JZ417、1JZ430、1JZ424、1JZ412，采用100型地质钻机钻孔灌浆进行补强。a)钻孔直径110mm，每桩5孔，钻孔孔深为桩顶标高以下8m，先用水灰比0.5的水泥浆进行压力灌浆，灌浆压力0.5~0.8MPa，修补桩体缺陷；b)灌浆完成后，孔内插入8号槽钢组合，选用BY-40灌浆料对型钢进行锚固；c)型钢组合体标高高出桩顶50cm(-3.90m)，钻孔分布及型钢埋设如图2示；d)型钢肋采用间隔800mm加焊6mm厚钢板进行加强，如图3示。R55R55R55R55槽钢组合R300图1：钻孔布置图图2：槽钢组合加强示意图R556mm厚钢板@8008号槽钢焊缝806060超宽肢切除焊缝6焊缝2525焊缝6.2.11JZ393、1JZ390、1JZ391、1JZ371、1JZ387、1JZ467补强处理1)1JZ393、1JZ390、1JZ391、1JZ371、1JZ387、1JZ467，采用100型地质钻机钻孔灌浆进行补强，钻机选用φ91金钢石钻头钻进；2)钻孔直径91mm，每桩3孔，沿桩中心半径300mm圆均布，钻孔分布如图1示。3)钻孔孔深为超过低应变检测指示缺陷位置500mm，一般为桩顶以下6~7m；4)灌浆材料选用PO42.5水泥配制的水灰比0.5的水泥浆，水泥浆搅拌时间单盘不小于3min，灌浆压力0.5~0.8MPa；65)拌浆用水采用场内施工用水，严禁用海水拌制；6)灌浆前先用淡水洗孔，直到不见沉碴上返止，埋管并下注浆塞，进行静压灌浆；7)灌浆压力首先控制在0.5MPa，将水灰比0.5的浆液灌入，若出现下列情况可停止此孔灌浆：a)浆面不下降，增大灌浆压力，保持在0.8MPa，并保持10min；b)水泥浆不断灌入，桩体周围土体发现浆液上返；c)水泥浆不断灌入，并在同桩钻孔中发现浆面不断上升。8)灌浆完成后，将浆管插到孔底，进行封孔灌浆，直至浓浆返出止；9)对其它灌浆孔重复此过程，完成桩体灌浆工作。6.2.21JZ417、1JZ430、1JZ424、1JZ412补强处理(1)1JZ417、1JZ430、1JZ424、412，采用100型地质钻机钻孔灌浆进行补强，并插埋型钢进行补强，钻机选用φ110金钢石钻头钻进；(2)钻孔直径110mm，每桩5孔，沿桩中心半径300mm圆均布，钻孔分布如图2示；(3)钻孔孔深为超过低应变检测指示缺陷位置1000mm，孔深确定为桩顶以下8m；(4)灌浆材料选用PO42.5水泥配制的水灰比0.5的水泥浆，灌浆压力0.5~0.8MPa，灌浆控制过程R55R55R55R55槽钢组合R300图2：钻孔布置图图3：槽钢组合加强示意图R556mm厚钢板@8008号槽钢焊缝焊缝806060超宽肢切除6650焊缝7同3.1；(5)灌浆完成后，孔中立即插入型钢，型钢长8.5m，制作如图3示；(6)同时拌制好BY-40灌浆料，灌入孔中，对型钢进行锚固。6.2.3技术要求(1)灌浆水泥浆选用PO42.5水泥拌制；(2)搅拌用水为检测合格可用为混凝土搅拌用水的场地施工用水；(3)灌浆泵采用2缸灰浆泵；(4)水泥浆搅拌采用灰浆搅拌机；(5)BY40灌浆料加水量为其建议值4kg/25kg；(6)BY40灌浆料搅拌后须在30min内用完，防止初凝；(7)型钢组合采用8号槽钢及6mm钢板焊制，材质为Q235；(8)型钢组合为场外加工，按钢结构焊接要求进行。6.补强结果经过历时9天对11根不同程度缺陷桩的补强，经土木研究所测试中心的测试结果显示：这11根缺陷桩的R55R55R55R55槽钢组合R300图1：钻孔布置图图2：槽钢组合加强示意图R556mm厚钢板@8008号槽钢焊缝焊缝806060超宽肢切除焊缝6焊缝25258自身缺陷完全消失，其测试波形同一类桩。7.结束语本工程实例给了我们在从事隐蔽工程的水下钻孔灌注桩出现缺陷桩时的一种新的处理方法，这种方法较以前的补扁担桩的方法无论是在施工工期还是经济投入上都要好得多，同时保证了工程质量。