堵管

CFG樁成樁期間，砼阻塞于輸料管或鉆桿芯管等部位，砼不能沿輸送通道運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)為堵管。堵管是長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁成樁混合材料工藝中經(jīng)常遇到的問(wèn)題，幾乎每一個(gè)工地都有這類(lèi)問(wèn)題發(fā)生。它直接影響工程施工進(jìn)度，造成材料浪費(fèi)，增加施工人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。若是故障排除不徹底，使已攪拌的CFG樁混合料失水或硬結(jié)，還會(huì)增加再次堵管的可能性，給施工帶來(lái)更大困難。如果處理不當(dāng)，還會(huì)引起斷樁，造成工程質(zhì)量事故。分析堵管的原因，對(duì)制定預(yù)防措施具有重畀的現(xiàn)實(shí)意義。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)，砼堵管的常見(jiàn) 原因主要有以下幾個(gè)方面： 

1 砼泵送量與提鉆速度不協(xié)調(diào)

當(dāng)提鉆速度遠(yuǎn)小于砼泵送量時(shí)，造成鉆頭閥門(mén)出口阻力增大，這時(shí)鉆桿內(nèi)和輸送管路上砼輸送壓力增大，在泵送壓力的作用下，砼容易發(fā)生泌水離析。對(duì)于失水失漿后的砂、碎石而言，管道或鉆桿芯管接縫、彎道和糙面都會(huì)使它的傳輸受阻，并很快擠壓密實(shí)，導(dǎo)致堵管�？朔�由于提鉆速度和砼泵送量不協(xié)調(diào)匹配而造成堵管的措施， 就是想法使提鉆速度和砼泵送量達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡， 即實(shí)現(xiàn)鉆頭同樁孔中砼料面相對(duì)位置的動(dòng)態(tài)平衡 (圖2)，也就是說(shuō)對(duì)于M米高的樁體，其等體積的砼需泵送時(shí)間應(yīng)該等于鉆桿提拔M米需要的提拔時(shí)間結(jié)合施工機(jī)理，不難得出下面公式：

該工藝中提鉆速度和泵送量一般均可調(diào)節(jié)。首先限定一個(gè)變量，然后根據(jù)式(1)或式(2)，經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)運(yùn)算，即可求得與之協(xié)調(diào)匹配的另一 個(gè)變量，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)上述平衡的動(dòng)態(tài)控制。

其次要掌握提鉆時(shí)機(jī)，當(dāng)鉆頭進(jìn)入土層預(yù)定標(biāo)高后停止鉆進(jìn)，開(kāi)始泵送砼，待輸送管及鉆桿芯管充滿(mǎn)砼后，應(yīng)及時(shí)提鉆，否則在泵送壓力作用下容易將鉆頭處水泥漿液擠出，同樣可使鉆頭閥處產(chǎn)生干硬性砼塞體，使管路賭塞。

2 管道接口處密封不嚴(yán)漏水、漏漿

砼在管道中的輸送靠的是泵送壓力，而泵送壓力靠其中的液相物質(zhì)傳遞。如果管道接縫處密封不嚴(yán)就會(huì)漏水或漏漿，從而使砼失水、失漿而使輸送阻力增大，導(dǎo)致堵管。所以在施工前和施工過(guò)程中要隨時(shí)檢査管道連接處的密封情況，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決。

3 鉆頭閥門(mén)設(shè)計(jì)不合理或類(lèi)型選擇不當(dāng) 

有些廠(chǎng)家生產(chǎn)的鉆頭其閥門(mén)密封不嚴(yán)，當(dāng)在飽和砂土或粉土層中虛工的螺旋葉片剪切液化形成的超孔隙水壓力，會(huì)使泥砂通過(guò)閥門(mén)接觸縫隙進(jìn)入鉆頭，形成一定厚度的砂塞，使砼無(wú)法正常下落，造成堵管。有的鉆頭閥門(mén)的長(zhǎng)度和開(kāi)啟角麼設(shè)計(jì)不合理，誥成閥門(mén)不能打開(kāi)到正常位置，也是浩成諸管的原因之一。

還有的鉆頭閥門(mén)不靈活，摩阻力過(guò)大，砼泵入鉆桿后因壓力小而無(wú)法打開(kāi)，造成堵管。所以購(gòu)買(mǎi)鉆頭時(shí)要檢查鉆頭閥門(mén)的密封性、靈活性和閥門(mén)長(zhǎng)度，開(kāi)啟角度的合理性。

目前長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁成樁混合材料工藝所用鉆頭，按其閥門(mén)的設(shè)置和開(kāi)啟方向分為兩種，一種為側(cè)開(kāi)門(mén)，另一種為底開(kāi)門(mén)。前者在鉆頭兩邊設(shè)計(jì)兩個(gè)拋物線(xiàn)型閥門(mén)，在鉆進(jìn)過(guò)程中兩閥門(mén)關(guān)閉，防止泥砂進(jìn)入鉆桿內(nèi)，造成鉆桿堵塞。當(dāng)泵送砼到達(dá)鉆頭底部時(shí)兩閥門(mén)打開(kāi)，由此將砼灌入孔內(nèi)。后者就是鉆頭閥門(mén)和鉆尖為一整體，向下鉆進(jìn)時(shí)密封，提鉆時(shí)閥門(mén)在砼擠壓下向下開(kāi)啟。與側(cè)開(kāi)門(mén)鉆頭相比，底開(kāi)門(mén)鉆頭的特點(diǎn)就是閥門(mén)在鉆頭底部，避免側(cè)向擠壓鉆頭使之打不開(kāi)的弊端。當(dāng)施工地層為飽和粉+或砂+時(shí), 如果使用側(cè)向閥門(mén)鉆頭，此時(shí)閥門(mén)外側(cè)除了承受土的側(cè)向壓力外，還要承受超孔隙水的側(cè)壓力，當(dāng)閥門(mén)內(nèi)側(cè)的混凝土側(cè)壓力小于閥門(mén)外側(cè)壓力時(shí)， 就會(huì)導(dǎo)致閥門(mén)打不開(kāi)而堵管，遇到這種地層時(shí)應(yīng)選用底開(kāi)門(mén)鉆頭。

4 彎頭排氣閥不能正常開(kāi)啟

砼泵送前和泵送過(guò)程中管內(nèi)充有空氣。為了使空氣排出，在導(dǎo)向彎頭與內(nèi)腔管的接合部位設(shè)置排氣閥，以排出砼輸送過(guò)程中管內(nèi)空氣。當(dāng)排氣閥損壞或被砼堵塞時(shí)，則因其不能正常工作而造成堵管。

5 輸送泵工作參數(shù)調(diào)整不當(dāng)

以D30型號(hào)的砼輸送泵為例，一般泵壓可調(diào)到16MPa，砼出口泵送壓力可達(dá)4MPa，如果輸送泵液壓系統(tǒng)壓力調(diào)設(shè)太低，就會(huì)造成堵管，另外， 換向閥處零件磨損卸壓、液壓元件發(fā)生故障，壓力達(dá)不到要求，過(guò)大過(guò)小都會(huì)造成堵管。

6 砼原材料和砼配合比選擇不當(dāng)

1) 砼原材料選擇不當(dāng)

實(shí)驗(yàn)表明，粗骨料粒徑過(guò)大容易堵管，但粒徑過(guò)小，砼強(qiáng)度較低。結(jié)合施工經(jīng)驗(yàn)，建議混合料中粗骨料采用卵石時(shí)，最大粒徑為25mm，采用碎石時(shí)，最大粒徑為20mm。

水泥應(yīng)具有良好的保水性能，使砼在泵送過(guò)程中不易泌水。CFG樁砼強(qiáng)度等級(jí)一般為C15〜 C25，普通硅酸鹽水泥或礦渣水泥都能滿(mǎn)足要求。其水泥強(qiáng)度等級(jí)一般選用P. 032. 5，如用髙標(biāo)號(hào)水泥配制，則會(huì)使水泥用量偏少，影響其和易性和密實(shí)度，容易堵管。

2) 砼配合比選擇不當(dāng)

在正確選擇砼原料后，砼的配合比合適與否 顯得至關(guān)重要，往往由于砼配合使用不當(dāng)造成堵管。主要是水泥用量少，砂率不適當(dāng)。造成這種現(xiàn)象的原因主要是實(shí)驗(yàn)室給出的配合比例不合理，或者原料計(jì)量不準(zhǔn)沒(méi)有按照正確的配合比配制砼。所以按照合適的配合比配制砼是保證砼順利輸送的重要環(huán)節(jié)之一。

3) 砼坍落度控制不當(dāng)

在CFG樁施工中砼坍落度過(guò)小或過(guò)大都會(huì)造成砼泵送困難和堵管。混凝土的輸送阻力隨坍落度降低而增大，所以坍落度過(guò)小，則可能使混合料的可泵性明顯降低，即不易泵送。但并不是坍落度越大越容易泵送，因?yàn)樘�落度過(guò)大會(huì)造成混合料發(fā)生泌水或離析，在砼輸送管內(nèi)水浮到上面， 在泵壓作用下，水先流動(dòng)，骨料與砂漿分離，粗骨料處于相互接觸的狀態(tài)，磨擦力加大，從而導(dǎo)致堵管。根據(jù)工程實(shí)踐，長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁砼的坍落度宜控制在160〜200mm。

竄孔

在飽和粉土和粉細(xì)砂層中施工時(shí)常遇到這種情況。當(dāng)施工完一根樁后，在鄰近施打另一根樁的過(guò)程中，隨著鉆具的鉆進(jìn)，發(fā)現(xiàn)已打樁樁頂突然下沉，粧頂下落數(shù)厘米，甚至達(dá)2m以上。當(dāng)新打樁灌注砼成樁后，已打樁下沉樁頂有所回升，有時(shí)也可回升到原樁頂標(biāo)高，這種兩樁之間的連通現(xiàn)象稱(chēng)為竄孔。如對(duì)竄孔發(fā)現(xiàn)不及時(shí)和采取措施不當(dāng)容易造成樁頂標(biāo)高低于設(shè)計(jì)標(biāo)高，樁身夾泥等質(zhì)量問(wèn)題。通過(guò)觀(guān)察發(fā)現(xiàn)已打樁樁頂下沉多數(shù)發(fā)生在新打樁提鉆過(guò)程中，這可能是由于新打樁在向下鉆進(jìn)時(shí)，剪切振動(dòng)使飽和粉土和砂土層中能量積累，使土層液化，而后打樁提鉆過(guò)程中，由于提拔的吸力，導(dǎo)致孔內(nèi)出現(xiàn)短暫的真空狀態(tài)，鉆孔中某一時(shí)刻為真空時(shí)，相當(dāng)于10m高的水頭差， 使兩樁之間液化土層向新打樁方向流動(dòng)，這樣就形成了竄孔。解決竄孔的主要方法是：采取大樁距的設(shè)計(jì)方案，避免新打樁對(duì)已打樁的剪切擾動(dòng)；調(diào)整打樁順序，采取隔樁或隔排跳打方法，跳打順序視樁間距和土層情況而定；改進(jìn)鉆頭，提高鉆進(jìn)速度，減少鉆進(jìn)對(duì)飽和砂土、粉土剪切擾動(dòng)和能量積累，減弱土體液化態(tài)勢(shì)。對(duì)于施工過(guò)程中容易竄孔的場(chǎng)地要及時(shí)清理鉆進(jìn)棄土，以便及時(shí)觀(guān)測(cè)到打新樁過(guò)程中周邊已打樁樁頂下沉情況，當(dāng)新打樁提鉆泵送砼到發(fā)生竄孔土層時(shí)，應(yīng)停止提鉆， 連續(xù)泵送砼直到竄孔樁樁頂恢復(fù)到原標(biāo)高。

樁身上部空芯或夾砂

長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁混合料成樁工藝有時(shí)在保護(hù)樁或保護(hù)樁以下產(chǎn)生樁身空芯或夾砂，淺的幾十厘米，深的1米多。例如在商丘某工地施工中有部分樁出現(xiàn)此類(lèi)現(xiàn)象。造成樁身空芯的主要原因可能是排氣閥堵塞不能正常將管內(nèi)空氣排出，導(dǎo)致粧體存氣，形成空芯，為避免樁身空芯，施工中應(yīng)經(jīng)常檢査排氣閥的工作狀態(tài)，發(fā)現(xiàn)堵塞及時(shí)清洗。

造成上部樁身中心夾砂的主要原因可能是在樁上部泵送時(shí)提鉆速度過(guò)快，鉆頭沒(méi)有埋在砼里， 兩側(cè)閥門(mén)排出的砼包裹了塌在孔里的流砂；另一 種情況是泵送過(guò)程中地層沒(méi)有塌陷而是閥門(mén)排出 的砼將浮漿包裹而成。

憋鉆

憋鉆就是指長(zhǎng)螺旋鉆在鉆進(jìn)過(guò)程中鉆桿向下鉆進(jìn)速度過(guò)快，致使螺旋葉片上的土來(lái)不及帶出孔外，而擠壓在鉆桿與孔壁之間，致使鉆桿突然停止旋轉(zhuǎn)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞動(dòng)力頭的電機(jī)。如果出現(xiàn)憋鉆，應(yīng)立即關(guān)掉回轉(zhuǎn)動(dòng)力電源，將鉆桿用最低提 升速度提起后重新施鉆即可。為了預(yù)防憋鉆事故 的發(fā)生，施工前應(yīng)組織施工人員，根據(jù)地層特征制定合理的施工方案。在施工鉆進(jìn)過(guò)程中，根據(jù)動(dòng)力頭工作電流值的變化對(duì)鉆桿旋轉(zhuǎn)速度和鉆進(jìn)速度進(jìn)行合理調(diào)整，一般常采用間歇式鉆進(jìn)方法，即鉆迸一空鉆一鉆進(jìn)，鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度后空鉆30〜 60s，待電流穩(wěn)定后停鉆。

鉆機(jī)定位不準(zhǔn)

樁位的布設(shè)是依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)定位軸線(xiàn)，將設(shè)計(jì)圖紙上的每一個(gè)樁位用一定長(zhǎng)度的竹簽定位在實(shí)地。由于長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁成樁混合材料施工時(shí)棄土較多（圖3)w，若棄土不能及時(shí)清運(yùn)，隨著棄土的增加，施工中找到已定樁位的標(biāo)志比較困難。所以解決的辦法是遠(yuǎn)距離參照定位，也就是在棄土外找到與施工樁位在同一直線(xiàn)上的兩個(gè)定位點(diǎn)，來(lái)確定施工樁位，認(rèn)真對(duì)照樁位 布置圖確定施工樁在圖紙上的位置及編號(hào)，做好施工記錄。

CFG樁施工對(duì)周邊環(huán)境的影響

長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁成樁混合材料施工在飽和砂土和粉土層中時(shí)對(duì)周邊環(huán)境的影響，越來(lái)越引起人們的關(guān)注，如果這個(gè)問(wèn)題不能得到妥善解決，就會(huì)制約其在這種地層中的應(yīng)用。長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁成樁混合材料施工時(shí)對(duì)周邊環(huán)境的影響，主要表現(xiàn)為施工場(chǎng)地內(nèi)地面沉降，地下水?dāng)y砂、帶泥，并造成周邊地面或路面及房屋墻面裂縫。通過(guò)對(duì)多項(xiàng)工程實(shí)例分析認(rèn)為主要是地層因素和施工因素。

1 地層的影響

飽和砂土和粉土是長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓 CFG樁成樁混合材料施工造成對(duì)周邊環(huán)境影響的內(nèi)因。鄭州市區(qū)具有這種巖土特征的地層多分布在鄭州東北部，地表下0〜17m范圍內(nèi)的粉土易失水、易被擾動(dòng)，具有輕微液化可能，深度14m左右存在較軟弱有機(jī)物粘土。場(chǎng)地范圍內(nèi)地下水位高，分成上層潛水和下層微承壓水，這種土受擾動(dòng)易產(chǎn)生液化、產(chǎn)生流變、造成臨近地基土向孔內(nèi)流動(dòng)，使得地面下沉或表層地基土變形過(guò)大，拉裂了路面或周?chē)�建筑物的墻面�?/p>

2 施工的影響

長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)栗壓CFG樁成樁混合材料施工時(shí)，在驅(qū)動(dòng)鉆具向下鉆進(jìn)過(guò)程中，螺旋葉片對(duì)孔周土具有剪切和振動(dòng)作用，促使土體液化，孔隙水壓力升高，當(dāng)提升鉆具時(shí)，抽吸作用形成孔內(nèi)短 暫的真空狀態(tài)，此時(shí)鉆孔周?chē)�一定范圍�?nèi)土體中的孔隙水?dāng)y帶泥砂向孔中滲流，從而孔周土逐漸向孔內(nèi)流動(dòng)，并向遠(yuǎn)處擴(kuò)展。這種施工對(duì)周?chē)�環(huán)境的影響機(jī)理在施工現(xiàn)場(chǎng)輕型井點(diǎn)降水過(guò)程中也得到了證實(shí)，在長(zhǎng)螺旋鉆孔管內(nèi)泵壓CFG樁成樁混合材料施工開(kāi)始前輕型井點(diǎn)抽出的水為滿(mǎn)足降水要求的清水，當(dāng)CFG樁開(kāi)始施工后，輕型井點(diǎn)抽出的水為含砂較大的濁水。

解決問(wèn)題的基本思路

1) 査明單樁施工對(duì)樁的影響，從而為設(shè)計(jì)部門(mén)提供最優(yōu)樁間距的設(shè)計(jì)參考值，并為施工單位選擇正確的施工順序提供參考。

2) CFG樁施工同基坑支護(hù)工程統(tǒng)一考慮，首先作基坑水泥土攪拌樁止水幕墻，直接阻斷孔隙水滲流的便捷通道，降低CFG樁施工對(duì)周邊環(huán)境的影響。

3) 探討有關(guān)施工參數(shù)的改進(jìn)。

施工過(guò)程中容易產(chǎn)生堵管、竄孔，鉆進(jìn)棄土大，造成鉆孔定位不準(zhǔn)，施工對(duì)周邊環(huán)境有影響等問(wèn)題， 針對(duì)這些問(wèn)題提出了有效的質(zhì)量控制措施，對(duì)類(lèi)似工程的施工有借鑒意義。同時(shí)應(yīng)該繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)這些問(wèn)題的研究，從而提高該工藝的應(yīng)用水平。