钻孔灌注桩施工中桩基础断桩问题的探讨

2009-08-19陈文建

中国新技术新产品 2009年14期

陈文建

摘要:文章中介绍钻孔灌注桩施工中桩基础断桩原因的分析及预防。

关键词:钻孔灌注桩;断桩;预防;分析

目前,随着施工机械的不断改进和施工工艺的不断进步,使桩基础在桥梁建设中的运用越来越普及。钻孔灌注桩应用十分广泛,而桥梁在使用阶段的破坏很多来自桩基础的破坏,而桩基础的破坏很大一部分是由于断桩引起的。在施工中,保证施工过程的连续性。应排除一切可能产生断桩的不利因素。

1 产生断桩的原因分析

1.1 桩身的截面强度不足

在设计中忽略冻胀力对桩的破坏作用,尤其是对土层较厚入土较深的钢筋长混凝土桩,只考虑桩身的整体冻拔而忽略了切向冻胀力与桩截面的强度关系,切向冻胀力大于桩截面的强度,将桩冻拔致断。

在施工中,水泥用量不足,混凝土配比不当不能满足混凝土设计强度。

钢筋混凝土桩的钢筋未经力学实验,品质低劣,钢筋的焊接不够规范达不到设计强度。

1.2 在混凝土施工过程中,混凝土施工灌注不连续,灌注时间持续长,是造成断桩事故的最主要因素

导管拆卸过程时间过长,起重吊装设备的作业能力小,导管内壁不够光滑,塌落度过大,混凝土流动性差,碎石或卵石粒径过大,沙子过粗或偏细,级配的细度膜数不好,拌和不均匀,混凝土产生离析现象,增大导管内混凝土下落阻力,而使混凝土在导管中下不去,造成卡管事故。

导管埋入混凝土中过深,导管外混凝土已初凝,导管与混凝土间的摩擦力过大,导管无法拔出或提升导管过猛,将导管拉断,造成埋管事故。

首批已浇混凝土初凝,流动性降低,而续浇的混凝土冲破顶层上升,在混凝土中夹有泥渣土,形成断桩。

1.3 导管或导管底口进水

导管的水密性、承压、抗拉性能不好,隔水设施差,而导致导管渗水,首批混凝土储备量不足,使导管底口进水。

1.4 由塌孔引起的断桩

因为灌注施工的紧张连续,忽略了水头高度,由于护筒底口漏水,孔内水位降低,使孔内水位差减小,不能保持原有静水压力。

1.5 接桩时没有认真处理好多余的那部分桩头

混凝土浇筑近结束时,没有考虑接桩时混凝土施工,接桩时处理不好或清理不好樁头,导致桩顶混凝土达不到设计强度。

2 断桩的预防

对断桩的预防,桩孔,必须认真清孔。一般是采用冲洗液冲孔,冲孔时间应根据空内沉渣清搅而定。冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣。灌注混凝土前认真进行孔经测量,准确算出全孔及首次灌注孔段的混凝土需要量。特别要注意到基岩中的孔径扩展情况,避免首次灌注量不足。

首次混凝土灌注量要满足把导管下埔埋设0.8米以下的要求。

首次灌注时,起始部分或第1-2斗投料需采用水泥浆,并尽量做到一次性灌入孔内。灌注导管口径下限应控制在200毫米以上。导管下端应尽量光滑,其连续处要加放“0”型密封圈,防止冲洗液侵入,导管使用前要进行清洗,除掉污垢与残渣。导管下端距孔底宜为0.5米。导管内水泥隔水塞应加放橡皮板,以增强隔水效果。混凝土配合比应合理,应严格控制其塌落度(一般控制在16-20厘米为宜)。在改变水泥标号,品种及生产厂家时,必须做好配合比试验,按配合比控制质量。在地下水活动较大的地段,事先要用套管或水泥进行上下水处理,止水成功后方可灌注混凝土,采用从导管灌入的回顶法进行灌注。准备灌注的混凝土要足量,在灌注过程中避免停水停电。绑扎水泥隔水塞的铁丝,应分首次灌注量多少选取规格,防折断。根据导管内外混凝土的上升高度,合理掌握导管的拆卸长度,在正常情况下应保持导管下端被埋2-3米,切勿拔超过多。

在灌注混凝土过程中,要定时测量导管内外混凝土的深度,并绘制曲线,以监视断桩是否出现。在正常情况下,导管内外混凝土界面的距离是开始大,然后逐渐缩小,最后重合。若发现管内混凝土灌注曲线距离拉大,并且导管外混凝土曲线变平,而导管内混凝土曲线变陡,则是断桩预兆,应查明原因,尽快处理。

2.1 对桩截面抗拉强度进行验算,保证材料质量及用量,保证截面设计强度

由于并不是所有的桥涵设计都经专门的设计单位进行设计。尤其地方道路工程中的中、小桥,在设计过程中很少考虑甚至不考虑冻胀力对桩身的危害作用,这就要求在设计中必须保证桩身强度,即按地基规范:

Q=(kt-p-g-f)/A≤[Q]

式中:Q为验算截面应力,kPa;k为结构安全系数,对于静定结构为1.2,超静定结构为1.3;T为总切向冻胀力,kV;P为作用于单桩上的恒载,kN;G为验算截面以上桩自重,;kN;F为验算截面以上暖土层对桩周的锚固力,kN;A为验算截面面积,钢筋混凝土为受拉钢筋截面积,;m2;[Q]为材料允许应力,kPa。

每m3混凝土用量一般不低于350kg,配比实际标号一般应超出设计标号10%～15%。

对于所用钢筋,使用之前一定要做力学性能实验,严把质量关,质量不合格的钢筋严禁使用,对于钢筋的焊接工艺,需要焊条级别,一定要坚持标准,按规范去实施。

2.2 严密施工组织设计,在施工前,把一切灌孔的设备工具都准备齐全,保证混凝土施工的连续性,尽量缩短浇筑时间

导管的分解长度应便于拆装搬运,并小于导管提升设备的提升高度,中节一般为2m左右,下端可加长至4～6m。

导管内壁光滑、顺直、无局部凸凹,各节内径应大小一致,偏差不大于±2mm,应严格控制拨导管、拆卸导管时间,拆卸导管时间不应大于15min,能缩短尽量缩短时间,一旦开始灌注,决不能中途停止。

为保证混凝土的流动性,严格控制塌落度,应保证在18～22cm之间,骨料尽可能选用卵石适宜粒径为0.5～3.0cm,使最大粒径不大于4.0cm,混凝土初凝时间不早于5h,如果必要,需加入一些外加剂,以延长初凝时间。

导管在混凝土中的埋置一般应小于2m,最少也不应小于lm,最大不应超过6m,埋深太大将不利于导管的提升,也给导管内混凝土的下降增加阻力,拔导过猛容易将导管拉断,另外,还会使导管在混凝土中埋深过小,易使泥浆涌入底口。

2.3 防止导管或底口进水,加强隔水设施

导管在灌注混凝土前应进行必要的水密承压实验和接头抗拉实验,严格检查接头是否严密,焊缝是否破裂,及时及早的进行修补。

应计算好首批混凝土的用量。既满足足够的埋深,同时又要充满导管,以保证混凝土施工连续性。

2.4 防止坍孔

在施工中,应有专人负责观察施工水位,观察护筒四周是否渗水,在水中钻孔桩施工中,因河流汛期,注意测量河流水位,如发现水位差降低,应及时采取措施,保证孔内水头高度,要注意不要让孔口震动过大并尽量减轻孔附近重量。