钻孔灌注桩基事故的处理与建议.docx

1、钻孔灌注桩基事故的处理与建议钻孔灌注桩基事故的处理与建议 桩基质量取决于勘察、设计、施工等许、多因素，销有不慎，就可能造成质量事故。对质量事故的分析与处理，是否正确，往往影响建筑物的安全使用，工程造价及工期，严重的甚至炸毁整幢建筑物。根据重庆地区的地质特性和我近二十年来在现场实践经验，认为造成桩基质量事故主要原因有以下几类。l 测量放线错误，使整个建筑物错位或桩位偏差过大。2 单桩承载力达不到设计要求。3 成桩中断事故。如钻孔灌注桩塌孔，卡钻。4 灌注桩成桩质量，包括沉渣超厚、混凝土离析、桩身夹泥、混凝土强度达不到设计要求、钢筋错位变形严重等。5 断桩。灌注砼施工质量失控，发生断桩事故6 桩基

2、验收时出现的桩位偏差过大。7灌注桩顶标高不足。常见的有三种，一是施工控制不严，在未达到设计标高时混凝土停浇；另一种 虽然标高达到设计值，因桩顶混凝土浮浆层较厚，凿出后出现桩顶标高不足。当桩基发生事故后，若处理不及时，结果给工程留下隐患。为了防止类似问题的发生，我总结历年来处理钻孔灌注桩基事故的一些经验，供同行参考。一， 钻孔灌注桩基事故分析处理的一般程序(略）二 桩基处理的一般原则(一)处理前应具备的条件1事故性质和范围清楚。2目的要明确，应有预定处理方案。3参加的人意见基本一致，并确定处理方案。4，设计人员认可签字。(二)事故处理应满足的基本条件l l对事故处理方案要求安全可靠，经济合理，施

3、工期短，方法可靠。2对未施工部分应提出预防和改进措施，防止事故的再次发生。(三)事故应及时处理，防止留下隐患1桩成孔后，应检查桩孔嵌入持力层深度，岩石强度，沉渣厚度，桩孔垂直度等数据必须符合设计要求，只要有一项不符合设计要求，就应及时分析解决，建设单位代表签字认可后，方能灌注砼、移动钻机，防止以后提出复查等要求而产生不必要的浪费。2基桩开挖前必须全面检查成桩记录和桩的测试资料，发现质量上有争议问题，必须意见；致后方能挖土，防止基桩开挖后再来处理造成不必要的麻烦。(四)应考虑事故处理对已完工程质量和后续工程方式的影响。如在事故处理中采取补桩时，会不会损坏混凝土强度还较低的邻近桩。(五)选用最佳处

4、理方案。桩基事故处理方法较多，但对方案要进行技术经济比较，选择安全可靠，经济合理和施工方便的方案。 三 桩基事故的常用处理方法常用方法有接桩，补桩，补强，扩大承台(粱)，改变施工方法，修改设计方案等。下面结合事故发生的原因分别介绍几种方法的应用情况。(一) 接桩法当成桩后桩顶标高不足，常采用接桩法处理，方法有以下二种。1 开挖接桩 挖出桩头，凿去混凝土浮浆及松散层，并凿出钢筋，整理与冲洗干净后用钢筋接长，再浇混凝土至设计标高。2，嵌入式接桩 当成桩中出现混凝土停浇事故后，清除已浇混凝土有困难时，可采用此法。(二) 补桩法桩基承台(梁)施工前补桩，如钻孔桩距过大，不能承受上部荷载时，可在桩与桩之

5、间补桩。(三)钻孔补强法此法适应条件是基身混凝土严重蜂窝，离析，松散，强度不够及校长不足，桩底沉渣过厚等事故，常用高压注浆法来处理，但此法一般不宜采用。l，高压注浆补强(1)桩身混凝土局部有离析，蜂窝时，可用钻机钻到质量缺陷下一倍桩径处，进行清洗后高压注浆。 (2)校长不足时，采用钻机钻至设计持力层标高；对桩长不足部分注浆加固。(四) 扩大承台粱法1 桩位偏差过大，原设计的承台(粱)断面宽满足不了规范要求，此时采用扩大承台(粱)来处理。 2 考虑桩上共同作用，当单桩承载力达不到设计要求，可用扩大承台(粱)并考虑桩与天然地基共同分组上部结构荷载的方法。需要注意的是在扩大承台(粱)断面宽度的同时，

6、适当加大承台（粱)的配筋。(五) 改变施工方法桩基事故有些是因为施工顺序错误或方式工艺不当所造成，处理时一方面对事故桩采取适当的补救措施；另一方面要改变错误的施工方法，以防止事故的发生。常用的方法有以下二种。1改变成桩施工顺序如桩布置太密不便施工时，可采用间隔成桩法。2改变成桩方法如成孔桩出现较大的地下水时，采用套管内成桩的方法。(六)修改设计1 改变桩型当地质资料与实际情况不符时，造成桩基事故，可采用改变桩型的方法处理，如灌注桩成桩困难时，可采用打预制桩。2 改变桩位 灌注桩出现废桩或遇到地下管线障碍，可改变桩位方法处理。如在江北区大石坝大庆村钻探基地8#、9#住宅就遇到地下5m左右处理有4

7、20天然气管线就是这样处理的。3 上部结构卸荷有些重大桩基事故处理困难，耗资巨大，只有采取削减建筑层数或用轻质材料代替原设计材料，以减轻上部结构荷载的方钻孔灌注桩施工质量控制技术余奕卫 廖理扬 肖华 深圳水库渡槽位于深圳水库大望桥上游，是水库东西侧两条输水隧洞互相联通的纽带。渡槽全长530m，设计净断面4.2mx4.2m，设计过水能力为24m3/s，上部结构采用6跨48m和5跨45m预应力混凝土简支梁构成，下部结构共有12个槽墩(台)，采用钻孔灌注桩基础，其中水下桩基为36根，陆地桩基为16根，桩截面分别为直径1.5m和1.2m两种。根据地质钻探成果，除l、2、5、11号墩处钻孔未揭露断裂之外

8、，其余各墩均有不同程度的断裂构造。桩基通过的地质构造从上往下大致为覆盖层、全风化层、强风化层、弱风化层，其中覆盖层厚度为1.59.15m不等。为了确保渡槽主体结构的质量安全，桩基础处理采用钻孔灌注桩技术。 1准备阶段 (1)施工人员对施工地点地质情况、桩位、桩径、桩长、标高等了解清楚。 (2)桩位放样。测量人员将4根直径400mm的钢管打入强风化层作为定位桩。 (3)将吊装工字钢焊接的钢围堰导向桩与定位桩分层联结固定，确保导向框位置准确。 (4)插打钢护筒。钢护筒壁厚12mm，根据各墩不同地质情况决定护筒长度，护筒下沉深度穿过覆盖层。 (5)插打钢板桩围堰。采用拉森型钢板桩沿导向框排列用Dz-

9、60Y型振动锤振动下沉，直至穿过覆盖层为止。 2.钻孔阶段 (1)安设钻机，使钻杆中心重合，其水平位移及倾斜度误差按规范要求调整。 (2)用冲击钻钻孔时，应待相邻孔位上已灌注好的混凝土凝固并已达到一定强度时，才能开钻。 (3)钻孔过程采用正循环回转钻进施工技术，在黏土层，适当少投泥土，靠钻进自行造浆，在砂土层则加大泥浆浓度固壁。钻进速度始终和泥浆排出量相适应。 (4)孔内始终保持0.2kg/cm2的静水压力，护筒内水位始终高于水库水位，遇松散地层时，适当增大泥浆相对密度和稠度，尽量减轻冲液对孔壁的影响，同时降低转速和钻压以满足施工质量控制要求。 (5)钻进过程严禁孔内掉进钻头、钻杆及其他异物，

10、经常检查钻头的磨损情况。 (6)钻进过程随时留取渣样，每米不少于1组，在离设计标高1.01.5m范围内，每30cm留1组，每根桩渣样不少于3组。 3清孔阶段 (1)清孔是钻孔桩施工中保证成桩质量的重要一环。通过清孔尽可能使沉渣全部清除，使混凝土与基岩接合完好，以提高桩底承载力。 (2)终孔后，将钻头提至距孔底的0.2-O.3m处，使之空转，然后将残存在孔底的钻渣吸出；必要时投入适量纯碱以提高泥浆比重和胶结能力，使沉渣排出孔外。 (3)当钢筋笼下沉固定后，再次复检孔深和沉渣厚度等。若沉渣超标，可用导管中附属的风管再次清孔，直至全部符合设计要求和工艺标准。 (4)清孔结束前，将泥浆比重调整到规定范

11、围，以保证水下混凝土的顺利灌注，同时保证成桩质量。 4.钢筋笼的制作及安装阶段 (1)进场的钢筋必须出具合格证或产品质量检验报告，同时还按现行钢筋检验标准取样试验，不符合质量要求的钢材严禁使用。 (2)在成孔过程中及时组织钢筋笼的加工制作。钢筋笼采用分节制作后搭接焊的方式，接头错开，在同一截面内，接头数不超过钢筋总数的50%，同时声测管固定在笼的内部，均匀分布在圆周的四个点上。 (3)起吊钢筋笼时，吊点准确，保证垂直度，然后对准孔位徐徐下放，吊装过程中，节与节之间进行焊接，必须保证焊接长度和质量，且要控制焊接时间不宜过长。 5灌注水下混凝土阶段 (1)灌注前对桩孔质量、回淤沉碴厚度、泥浆指标、

12、桩底标高进行一次全面检查，防止意外事故发生。 (2)灌注水下混凝土的导管逐节拼接，导管直径为25cm，每节长度为2m4m，以便调节高度。拼接后进行压水试验，合格后方可使用。 (3)混凝土的初存量应保证首次填充的混凝土入孔后，使导管埋入混凝土的深度大于1m，在灌注过程中，导管埋深不大于4m。 (4)每灌注一车混凝土后，用测锤测量混凝土面的上升高度，并作好记录，绘制单桩柱状图，根据此数据，换算该桩的桩径各段的扩孔率。 (5)钻孔桩灌注混凝土过程应连续灌注一次完成。 6质量检测 根据钻芯法检测混凝土强度技术规程、混凝土强度检验评定标准和深圳市工程质量监督检验站所发的大直径混凝土灌注桩质量验评方法等要

13、求，对灌注桩进行检验。通过抽取混凝土芯样进行检验，钻孔灌注桩混凝土强度满足设计要求。(作者单位：广东省深圳市东部供水网络工程指挥部)责任编辑 韦凤年网页制作 钻孔灌注桩单桩工程质量评定表表6.2.1单位工程名称单位工程编号分部工程名称分部工程编号单元工程名称单元工程编号序号检 查 项 目质 量 标 准检 验 结 果评定1施工程序符合规范要求2混凝土实际浇筑量不得小于计算体积序号检测项目允许偏差（mm）设计值实 测 值合格率（%）123451钻孔孔径偏差单排桩100mm群 桩150mm2桩（孔）径100mm50mm3桩（孔）斜率1%4桩（孔）深不小于设计孔深5清孔孔底淤积厚度端承桩10cm摩擦桩

14、30cm6孔内泥浆比重循环1.151.25gcm3原孔造浆1.1gcm37泥浆含砂率6%8钢筋笼制作安装主筋间距109箍筋间距2010直 径1011长 度10012保护层2013安置高程50续表6.2.1序号检测项目允许偏差（mm）设计值实 测 值合格率（%）1234514混凝土浇筑导管埋深1m埋深6m15钢筋笼安放符合设计要求16混凝土上升速度2mh或符合设计要求17混凝土坍落度1822cm18混凝土抗压强度符合设计要求19浇筑最终高度符合设计要求20施工记录、图表齐全、准确、清晰检测结果主要项目 点，其中合格 点，合格率 %。一般项目 点，其中合格 点，合格率 %。桩身完整性检测情况：桩的

15、承载力测试情况：施工单位自评意见及质量等级监理(建设)单位复评意见及质量等级年 月 日年 月 日检测员专职质检员监理工程师注：标有为主要检测项目锡澄高速公路江阴高架桥钻孔灌注桩静载试验吴凯【江苏省交通科学研究所南京210017】摘要：锡澄高速公路江阴高架桥为目前我省在建的最长的公路高架桥，通过两组四板钻孔灌注桩的静载荷 试验，单桩极限承载力均较设计提高30以上，为优化设计提供了可靠参数，从而节约了相当可观的投资。关建词：高速公路高架桥钻孔灌注桩静载试验概述.江阴高架桥简介锡澄高速公路江阴高架桥位于江阴市区东侧，北接长江大桥，向南跨越澄江路，滨江路、人民东路、澄张公路等条主干线，全长3982.2

16、3m，是我省目前最长的公路高架桥，桥宽216.25m，双向车道，设计时速100km/h，设计荷载：汽-超20、挂-120，155跨，1860根钻孔灌注桩（半幅桥单个桥墩承台下根钻孔桩）。.桩桩位、工程地质情况根据江阴高架桥桥位处工程地质复杂多变的特点，选取141#墩、29#墩两处作试桩。这两处桩位的工程地质士层包括了全线的他质土层，有很好的代表性（见图），.试验桩设计及施工情况（见表1）141#墩号、2号试桩设计桩长为40.8#；29#墩3号、4号试桩设计桩长为36.1m，设计桩径均为100cm，试桩砼设计强度等级为C25级，与工程桩设计相同。单根试桩设计加载量为1200t，单根锚桩的设计抗拔

17、力为1.252000KN，拉力全部由钢筋承担，砼不承受拉力，验算最大裂缝开裂宽度不超过0.25mm。试桩施工情况表序号项目1号试桩2号试桩3号试桩4号试桩1施工工艺潜水钻进潜水钻进正循环反循环2砼设计方法M3323229293砼浇注方量M333232832324成孔直径（CM）1021011041045沉淀层厚度CM30301006清孔工艺二次清孔二次清孔二次清孔二次清孔7试压块强度Mpa2782823738图12单桩竖向抗压静载荷试验2.1试脸方法试验采用“六锚一”锚桩反力梁法。2.2加、卸载等级、稳定标准及卸载条件2.2.1加载分级根据试桩桩位工程地质勘探资料，桩基础的设计资料以及有关规范

18、，分析估算承裁力后按911级加载。2.2.2测读桩顶沉降量的间隔时间每级加载后，隔5、10、15、15、15min测读一次，累计1h后，每隔30min测读一次。2.2.3沉降相对稳定标准每级荷载作用下，桩顶沉降量在每h内小于0.1mm，并连续出现两次，且每级荷载维持对间不少于2h，即视为稳定，可加下一级荷载。2.2.4终止加载条件根据JGJ94-94规范之规定，只要满足下述条件之一即可终止加载：（1）某级荷载的沉降增量大于前级等量荷载沉降增量的倍；（2）某级荷载的沉降增量大于前级等复荷载沉降增量的倍，且24h沉降仍不稳定；（3）己达到锚桩的最大抗拔力。.卸载对测的规定每级卸载值为加载值的倍，卸

19、载后隔15min读一次，读两次后，隔0.5h再读次，即可卸下一级纸荷载，全部卸载后，隔h再读次。.锚桩上拔量标准试验的锚桩将作为工程桩使用，其桩土体系的承载力特征等因素不得破坏，本次试验锚桩最大上拨量控制在mm以内。.测试结果与分析.测试结果根据试验所测荷载与沉降值S及试验记录的时间和对应的沉降位移S，用计算机绘制成PS曲线，SLG（P）（kN）曲线和SLG（t）曲线。因根试桩曲线均力陡降型，现摘录号试桩成果曲线（见图2）。图.成果分析（1）4号试桩极限承载力的确定：最大加载值：13000k桩顶最大竖向位移值：80.04mm卸载后残余沉降量：71.81mm，占总沉降量的89.7。残余沉降量较大

20、，其桩土体系已达破坏状态，卸载后桩顶回弹值：8.23mm，占总沉降量的10.3。观测历时：92.5h。根据“94-94”规程终止加载条件，第级荷载12000kN，沉降增量S11/S102，且经24h沉降仍不稳定，根据终止加载条件之（2）条规定、应该结束加载，但是加该级荷载对的总沉降量尚小，又加一级荷载以便进一步观察桩内各截面的应力和桩底反力变化情况。根据PS曲线或Slg（P）曲线显著陡降来确定极限承载力当号试桩在加载至11000kN后，PS曲线上出现明显下弯、及Slg（P）曲线出现明显的拐点、曲线陡降，确定极限承举载力为11000kN。根据桩顶下沉随时间发展的规律当号试桩在加载至12000kN

21、时，Slg（t）曲线的尾部出现明显转折，存在下弯段特征，取该级荷载的前一级荷载11000kN为该桩的单桩极限承载力。（2）极限摩阻力、极限端承力的椎算利用Slg（P）图，可以从极限承载力里将极限摩阻力和极限端承力分开，具体作法是将以极限荷载为起点的直线段延长与横坐标相交，其交点与坐标原点间的荷载值即为极限摩阻力、剩余部分为极限端承力。用儿何方法得到推算方程：fu=（Pu/Pmax）Pu=1/（Smax/Su-1）式中：fu为桩的极限摩阻力；Pu为桩的极限承载力；Pmax为桩的破坏荷载；Smax为桩的总沉降量；Su为桩的极限承载力对应的沉降量。.结论根据两组对比试验结果绘制出的PS、Slg（P）

22、以及Slg（t）曲线，两组试验桩的极限承载力取值建议如表。极限承载力推荐表表桩位试桩号单桩极限承载力（KN）推荐极限承载力141墩1号试桩8800141墩80002号试桩800029墩3号试桩1100029墩110004号试桩11000试桩应力测试.试验目的在试桩的加、卸载过程当中，对桩身轴力进行连续动态测试，目的在于分析桩一土系统桩侧阻力、桩尖瓜力的发挥请况及发展过程，同时利用桩顶位移观测资料、试块抗压资料及应力测试结果对试桩的各截面前位移发展进行分析。.数据处理3.2.1基本原理钢筋计的直接测读量为振弦的频率值f，单位Hz，按下式即可转换成钢筋计的应力gigi=（f-f1）A式中：gi测读

23、的钢筋应力（MPa）f一测读的钢筋计频率值（Hz）f1工作初频，单位Hz；A为钢筋计的率定参数。事实上由于部分钢筋计率走参数，在不同的荷载等级下有少许偏差，可采用分段内插的方法求取gi，以保证测试精度。当现场测试出钢筋计应力gi后，钢筋的测试应变g可由下式计算：式中钢筋计的弹性模量为Eg=2.1105MPa，钢筋砼的弹性模量Eght=Eh+（Eg-Eh）式中：Eh混凝土的抗压弹性模量（MPa）；Eght第i个截面钢筋砼的抗压模量（MPa）。因此，桩柱体任一测试截面Ai的轴力计算可用下式，即Ni=ghi*A4t其中当轴力已知时，可利用简单的静力平衡原理推出侧壁摩阻力的大小，Ni+1-Ni-Fi=

24、0其中Fi=i2RLi代入上式得：式中，Li为第i截面到i+1截面之间的间距（m）；Fi为Li段的桩侧摩阻力（kN），i第i段平均单位摩阻力，单位kPa。桩端反力计算可采用下式：G=Ni-RL0i式中为桩端反力，在这里i=1表示Ni为桩柱体第一测试断面处的轴力。桩柱体各测试断面的沉降位移按下式计算：其中：n是试桩的测试断面，在这里n=10；Si为第i个测试断面的沉降推算值（mm）；St为桩顶沉降，由位移计测出（mm）。.数值处理经过一系列复杂的数据计算和数据处理后得到了试桩断面轴力图、摩阻力图以及断面沉降图（见图）。.成累分析（1）1号、2号、3号及4号试桩侧阻力及桩端土反力见表。单位：KN

25、表桩位141墩29墩试桩号1号试桩2号试桩3号试桩4号试桩代表符fuRufuRufuRufuRu承载力（KN）855924176973031057842210143857比例%973964964928图图图图从表中实测数据可以看出，摩擦桩前桩端反力所占比例极小，远未达到依据桥规设计的桩尖承载力。（2）实测数据显示，桩侧库摩力大小与勘察报告提供的参数值及根据规范和土层分类、物理性质有出的测阻力不尽相同，主要表现力：桩柱体上部（约15m以内），各土层的极限摩阻力试验测试值与地勘报告值及规范值基本吻合；桩柱体中下部，各上层的极限摩阻力试验测试值较地勘报告值及规范值偏大，约大1520；桩柱体底部，侧阻

26、力测试值与地勘报告值及规范值基本吻合；个别测区（分布在中下部），侧阻力测试信明显高于地勘报告值及规范值。下同位置土层的侧阻力发挥与桩顶沉降之间的关系是上部土层侧限力发挥仅需较小的桩顶沉降，一般桩顶沉降在57mm时，侧阻力已充分发挥；而中下部侧阻力则随桩顶沉降是不断增加的趋势；桩端的侧阻力似乎在极限状态下，仍未充分发挥。（）桩端反力的测试值明显偏低，钻孔灌注桩在使用阶段工作状态下桩顶沉降很小，一般在2mm左右，砼处于弹性压缩阶段，而端阻力的完全发挥需要重大柱顶沉降，一般结构是不容许这样大的沉降。在这里就端部反力不能发挥的原因作如下分析：本次试验的桩细长比均较大、141#墩L/D=40.8，而29#墩L/D=36.1，这样大的细长比，对端阻力的发挥是有影响的。端部反力的发挥除了与该土层的性质有关外，钻孔后的沉淀层厚度（虚土厚度）对端反力的发挥也有较大的影响，本次试验的两个桩位，桩尖持力层十的性质是接近的，但141#墩的端反力明显小于29#墩，而29#墩号试桩施工采用了反循环钻机，沉淀层厚度较菏，其端阻力在极限状态对，比号试桩大了一倍。由此可见，采用反循环施工工艺对控制沉淀层