钻孔灌注桩施工质量控制要点
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作者: 李 娜
摘 要:着重就钻孔桩的施工工艺、准备工作、砼灌注过程的质量控制及常见的故障问题处理进行了简单分析,并提出了一些相应的措施。
关键词:钻孔灌注桩;施工;质量控制;故障处理
中图分类号:TU 文献标识码:A 文章编号:1672-3198(2010)06-0288-02
1 施工工艺流程及准备工作
1.1 施工工艺流程
施工前必须撑握钻孔灌注桩的施工工艺,现以反循环冲击式钻机成孔为例,其主要施工工艺流程为:平整场地→测量放样→埋设护筒→钻机就位→开钻成孔→第一次清孔→检孔→吊装钢筋笼骨架→安装导管→第二次清孔→水下混凝土灌注→拆除导管→成桩。
1.2 主要准备工作
(1)首先必须预审施工组织设计根据业主、设计要求施作钻孔灌注桩超前地质钻探,进一步探明地质状况,补充完善地质钻探资料,调整变更设计桩长及嵌岩深度,保证桩基工程质量。
(2)测量定位要求准确,测量定位是保证成桩质量的前提,关系到孔位的准确性及钻孔的垂直度。施工中须严格执行三检制,与监理方复核、验收相结合,控制偏差在设计或规范允许范围内。
(3)护筒、钻机安装准确、稳固。根据桩顶设计标高及自然地面高程,用人工配合机械平整场地,按钻孔平面布置修筑钻孔机械进出场道路。场地面积要满足摆放钻机、摆设泥浆池及沉淀池的位置。
护筒有桩位固定、钻孔导向、保护孔口土体坍塌和隔离孔内外表层水的作用。护筒要求坚固、耐用、不漏水、装卸方便和能重复使用等功能。一般采用钢质护筒,由3-5毫米厚钢板制作,在护筒外侧加焊劲肋增加刚度,防止变形。埋置时应保证平面位置正确,偏差不得大于5cm,且高出施工最高水位1.0-2.0m;在水下埋设的护筒应沿着导向架借助自重、射水、震动或锤击等方法将护筒下沉至稳定深度。
钻机是钻孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土的支架,要安装稳定、安全。施工中成孔中心必须对准桩位中心,钻机架必须保持平稳,不发生位移、倾斜和沉陷;安装就位时,详细测量后底座用枕木垫实塞紧,并在钻孔过程中经常检查,保证转盘面水平、机架垂直,进而确保桩身的垂直度和孔径。
2 质量控制
2.1 钻孔质量控制
根据桩型、钻孔深度、地层地质情况、泥浆排放等条件综合选定成孔机具及其工艺,对孔深大于30m的端承桩,宜采用反循环工艺成孔或清孔。在钻孔过程中,应采取减压钻进,以避免和减少斜孔、弯孔和扩孔现象。
在成孔时应尽量避免孔底沉渣过多、孔壁坍塌、扩径和缩径等不良现象来影响桩基承载能力。其控制方法如下:
2.1.1 桩底沉渣控制
孔底沉渣是影响桩承载能力的重要因素,水下砼灌注摩擦桩桩底沉渣厚度应≤0.5D,但在实际施工中,常有桩底沉渣不能满足要求的现象,主要原因是泥浆性能不符合要求(主要指标是泥浆比重和粘度)。实际施工时,要根据地质等情况来确定泥浆的比重和粘度,设置过稀,则携渣能力不够;若设置过稠,则孔壁会形成一层厚厚的泥皮,降低了摩擦桩的承载力。
清孔的目的是抽、换孔内泥浆,清除钻渣沉淀层,减少孔底沉淀厚度,防止桩底存留过厚沉淀层而降低桩的承载力;其次,清孔还为浇注水下混凝土创造良好条件,使测孔准确,浇注顺利。为了保证清孔质量,采用两次清孔,在保证泥浆性能的同时,必须做到终孔后清孔一次和浇筑前清孔一次。第一次清孔利用成孔结束时不提钻慢转反循环清孔,调制性能好的泥浆替换孔内稠泥浆与钻屑。第二次清孔利用导管进行,并在第二次清孔后25min内及时注入第一斗混凝土。
2.1.2 孔壁坍塌控制
出现不良地质的情况、钢护筒未按规定埋设、泥浆粘度不够、护壁效果不佳、孔口周围排水不良或下放钢筋笼及升降机具时碰撞孔壁等,都能产生孔壁坍塌、堆钻、卡钻事故。为解决和避免此类现象:首先,必须熟悉工程地质报告,掌握地质情况;其次,埋设好钢护筒,保证孔口排水良好;钢筋笼焊接牢固,吊装时保持顺直,防止偏斜。再次,出现特殊地层时采用优质冲洗液护壁,或用正循环钻进、反循环排渣来抑制不稳定段地层的坍塌。最后,地层不稳定不要过早换浆,可在下完钢筋笼后第二次清孔时替换高比重的泥浆,并及时灌注混凝土,减少沉渣时间,确保桩身质量。
2.1.3 扩径和缩径控制
扩径、缩径都是由于成孔直径不规则出现扩孔或缩孔及其它不良地质现象引起的。扩孔一般是钻头振动过大、偏位或孔壁坍塌造成的;缩径是由于钻头磨损过甚、焊接不及时或地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的。扩径会增加砼灌注量,缩径会减小桩的承载能力,故必须加以控制。为避免扩径现象:首先,应先保证钻机固定、平稳,采用减压钻进,防止钻头摆动或偏位,成孔过程中要徐徐钻进,以利形成良好的孔壁;其次,要始终保持适当的泥浆比重和足够的孔内水位,确保孔内泥浆对孔壁有足够的压力。为解决缩径现象,工作人员应及时详细了解地质资料,判别是否有遇水膨胀等不良土层。
3 砼灌注质量控制
3.1灌注前质量控制
3.1.1 原材料控制
在工程中所采用的原材料质量必须进行严格控制,砂细度模数符合规范要求;碎石要冲洗干净,级配符合设计要求;水泥要正规厂家生产,证件齐全。砂、碎石、水泥试验合格后,方可拌制混凝土。
3.1.2 钢筋笼制作与安装
骨架制作方法可用卡板成型法或箍筋成型法。集中制作,分节绑扎,每隔2m设置加强箍筋一道,纵向主筋采用焊接连接,整体或分节吊装入孔。在桩长不大、汽车吊臂够长时应尽量做成一节,在桩长很大时钢筋笼可根据吊车起吊高度分段制作。钢筋笼制作完后,要逐节进行检验。
为了防止钢筋笼放置偏心,保证混凝土保护层的厚度不小于50mm,在钢筋笼间隔的2m断面上,分别设置4-6个定位器,焊接在钢筋笼上。
钢筋笼搬运时要防止扭转、变形、弯曲。埋设放置钢筋笼时采用吊车整体吊装,对准孔位,吊直扶稳,缓缓下沉,避免碰撞孔壁。钢筋笼下放到设计位置后,马上检查钢筋笼的位置是否安装到设计位置,是否发生偏心,检查合格后,马上对钢筋笼进行固定。
3.2 灌注过程中的质量控制
3.2.1 混凝土坍落度控制
混凝土的坍落度对成桩质量有直接影响,坍落度合理的混凝土应是拌和均匀、和易性好、初凝时间长、润滑性好且有较好的触变性能,它可有效地保证混凝土灌注性、连续性和密实性,一般控制在18～20cm的范围内。根据经验,除首批混凝土数量满足埋深要求外,可适当增加一点水泥量及含砂量,以保证其和易性和流动性,使以后浇入的混凝土容易顶升;若首批混凝土的初凝时间早于灌注全部砼所需的时间,则首批混凝土中还得掺入缓凝剂,以保证质量。
3.2.2 导管埋深控制
为了保证水下混凝土的质量,贮斗内混凝土的初存量因桩径不同而不同,要保证首次浇筑时导管底端能埋入混凝土中1.5m以上。随着混凝土的上升,要适当提升和拆卸导管,导管底端要始终埋入混凝土面以下2～6m,每次下料后,都应准确测定混凝土面的上升高度,计算导管埋深,从而确定导管拆卸的节数并作好拆卸记录,防止导管拔出砼面而成断桩。
桩基混凝土浇筑必须连续进行,要控制最后一次混凝土的灌入量,应保证在桩顶设计标高以上增加浇注0.8～1.0m,以留出破桩头的长度,确保桩顶质量。
3.2.3 钢筋笼上浮控制
在混凝土浇至钢筋笼位置时,应放慢混凝土浇筑速度,使导管有较大的埋深,待混凝土表面进入钢筋骨架一定深度后,再提升导管口控制在最小埋深,使导管口高于钢筋笼底骨架一定距离继续灌注,防止钢筋笼被顶托上升。
3.2.3 桩顶质量控制
桩顶标高应预加0.5～1.0m,开挖基坑后凿除部分桩头,进而保证桩顶设计标高和桩身砼质量。
4 常见故障处理
在钻孔灌注桩施工中往往会遇到坍孔、卡管等故障,一般可分别采用回填重钻、淤泥吸拔等方法解除故障。下面将浅谈卡管及导管进水处理:
4.1 卡管处理
在灌注过程中,混凝土在导管中下不去为卡管,有两种情况:
初灌时隔水栓卡管,或由于混凝土本身的原因,如坍落度过小,流动性差,夹有粒径较大碎石,拌和不均匀以及运输途中产生离析,导管接缝处漏水,雨天运送混凝土未遮盖等,使混凝土中的水泥浆被冲走,粗集料集中而造成导管堵塞。
处理办法:可用长杆(可采用ф25以上的钢筋)冲捣管内混凝土,用吊绳抖动导管,或在导管上安装附着式振捣器等使隔水栓下落,如仍不能下落时,则须将导管连同其内的混凝土提出钻孔,进行清理修整,重新吊装导管,重新灌注。
机械发生故障或其他原因使混凝土在导管中停留时间过长,或灌注混凝土的时间过长,最初的混凝土已初凝,增大了导管内混凝土下落的阻力,混凝土堵在管内。
其预防方法是,灌注前检查设备性能,准备备用机械,发生故障时,立即调换机械,同时采取措施,加速混凝土灌注,必要时,可在首批混凝土中掺加缓凝剂,以延缓混凝土的初凝时间。
4.2 导管进水处理
导管进水一般是首批灌砼量不足或导管口提升过高以至无埋深或误测导致导管提升至砼面外。其处理办法:①第一种原因进水,用导管作为吸管,用空管吸泥的方法将孔内混凝土吸出,重新灌注;②第二种原因进水,若表面砼没初凝,可将导管重新插入砼中,用泥浆泵抽出管内的泥浆,重新浇灌砼;若表面砼已超过初凝时间,则作为废桩。
参考文献
[1]公路桥涵施工技术规范,JTJ041-2000.
[2]桩基工程检测手册[M].北京:人民交通出版社.
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