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浅谈钻孔灌注桩施工中常见问题的防与治

2010-08-15赵丽会

科学之友 2010年7期
关键词:断桩清孔灌注桩

赵丽会

(山西振兴公路监理有限公司,山西 太 原 0 30006)

随着中国交通基础设施建设的快速发展,作为基础承力普遍采用的一种形式——钻孔灌注桩,以其适应性强、成本适中、施工简便、无挤土效应、无震害、无噪声、承载力高等优点被广泛地应用于公路桥梁及其他工程领域。但由于其施工影响因素多,工艺环节多,一环不慎,便会有质量事故发生,小到塌孔、缩颈、堵管、夹泥、少灌,大到断桩报废,给国家财产造成重大损失,所以必须高度重视并运用科学、实用的施工工艺,严格控制钻孔灌注桩的施工质量,尽量避免发生事故及减少事故造成的损失,以利于工程的顺利进展。

1 施工前的准备工作

(1)场地平整、清除杂物,查清地下管网情况,迁走桩位上的地下障碍物。

(2)设置闭合导线网并达到规范要求精度,保证桩位点的偏差符合要求。

(3)挖泥浆池、沉淀池、储物池,准备合格黏土或膨润土。

(4)埋设护筒。护筒四周应夯实,位置正确,与坑壁之间应用黏土填实。

(5)桩架就位对中,比较易忽视的是钻机底座的水平问题,特别是在水上搭设平台,平台本身即与水平面不平行,致使钻杆夹具无法保持水平,引起钻杆的不垂直。尽管此时钻头中心与护筒所标设的桩中心重合,而实则桩位已偏斜。

2 钻孔

在钻孔过程中,要适当控制进尺速度,由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度,当软地层变为硬地层时,要少加压慢钻进;在易缩径的地层中,应适当增加扫孔次数,防止缩径;对硬塑层采用大压力快速钻进,以提高钻进效率;砂层则采用中等压力,慢转速并适当增加泥浆比重和黏度。孔底承受的钻压不超过桩杆、钻锥和压块重量之和的60%,以避免和减少斜孔、弯孔和扩孔现象。初期钻进速度不要太快,在4.0 m以内,应≤2 m/h,以后应≤3 m/h;在覆盖层始终要减压钻进,钻进速度与泥浆排放量相适应,经常测试泥浆指标变化情况,并注意调整钻孔内泥浆浓度。钻至设计深度时,可使钻机空钻不进尺,射入较稀的泥浆,使孔中较浓的泥浆能置换出来,待泥浆比重降到1.15~1.20左右,才能允许提钻,并用测绳量测孔深(第一次清孔)。

钻孔应连续进行,因故停钻时,应提升钻锥至孔外以防埋钻,发现异常情况,如塌孔、进尺异常等问题,应仔细观察分析,查明原因位置,采用相应的对策。

遇到地质、地层情况而引起塌孔、涌水等现象,一般会采取回填黏土、筑岛等方法来处理,但也会遇到采用回填、筑岛处理不了的涌水、塌孔现象。

3 清孔

清孔主要是清沉碴与沉淀。沉碴是钻孔过程中钻机切削和孔壁塌落的岩土,主要是砂、砾石和碎石屑等;而沉淤则是比重大,稠度大的劣质泥浆由于空孔时间过长沉淀而成的流塑状混合物,沉碴与沉淤均在桩底形成软弱隔层,能导致端承载力丧失殆尽。沉碴的清除可采用正循环成孔、起举反循环清孔的工艺,此法现场只需要增加一台6M3的空压机即可,费用不大、简便易行、效果良好;沉淤方法是用换浆法清孔,提升钻锥20 cm~30 cm后继续循环,保持孔内泥浆面高于地下水位150 mm~200 mm防止塌孔。用相对密度较低的泥浆压入清孔。清孔过程中应注意保持水头,经常检测泥浆指标,一旦达标,迅速起钻,然后下钢筋笼,尽可能缩短浇筑前的操作时间,减少沉淀量。严禁用加深孔底深度的方法代替清孔,这将会极大地降低桩尖处土的极限承载力,也容易因泥浆相对密度过大而造成夹泥或断桩。

4 混凝土灌注

混凝土是最后一道工序,也是最关键的一道工序。灌注混凝土常用导管法。导管安装好后,利用导管需进行二次清孔,在混凝土灌注前需再次用测绳量测孔深、孔底沉碴厚度,符合要求后才能灌注。

浇筑过程中,最重要的就是控制导管的埋深。卸管前应准确测定混凝土面高度,计算导管埋深,从而确定导管拆卸的节数,保证导管埋深在2 m~6 m范围内。埋深过小使管外混凝土面上的泥浆卷入混凝土面形成夹泥;过大则使混凝土不易流出顶升,还可造成桩外周的混凝土出现骨料离析和空洞,减小桩的有效直径,亦可造成近导管处混凝土面高,远导管处混凝土面低,从而混凝土先顶升再水平扩散,出现死角区,使泥浆和混凝土物填实在死角区,造成钢筋的握裹力不足。

混凝土灌注中,当出现非连续性灌注时,漏斗中的混凝土下落后,应当牵动导管,并观察孔口返浆情况,直至孔口不再返浆,再向漏斗中加入混凝土,加强桩深与周边地层的有效结合,增大桩体摩擦阻力,同时加大混凝土与钢筋笼的结合力,从而提高桩基承载力。

故障排除:

(1)导管堵塞。灌注时间过长,而上部混凝土已接近初凝,形成硬壳,而且随时间增长,泥浆中残渣将不断沉淀,从而加厚了积聚在砼表面的沉淀物,造成砼灌注极为困难,造成堵管。应尽可能提高混凝土浇注速度,开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土,产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力;快速连续浇注,使混凝土和泥浆一直保持流动状态,可防止导管堵塞:浇注混凝土过程中,应匀速向导管料斗内灌注,如突然灌注大量的混凝土导管内空气不能马上排出,可能导致堵管,若管内空气从导管底端排出,可能带动导管拔出混凝土面、混凝土的质量是堵塞导管的主要原因,必须把好质量关,混凝土和易性不好或离析使石子聚集在一起流动性差,导致堵管。导管使用后应及时冲洗,保证导管内壁干净光滑。如发生堵管在导管上部可用钢筋疏通,在下部提取导管上下振击。

(2)断桩。断桩一般常见于地面下1 m~3 m不同较硬层交接处,其裂痕呈水平或略倾斜,一般都贯通整个截面,其主要原因有:桩距过小,邻桩施打时土的挤压所产生的水平横向抵力和隆起拔力的影响;软硬土层间传递水平力大小不同,对桩产生剪力;桩身混凝土终凝不久,强度弱,承受不了外力的影响。

避免断桩的措施有:①桩的中心距宜大于3.5倍桩径;②考虑打桩顺序及桩架行走路线时,应注意减少对新桩的影响;③采用跳打法或控制时间法以减少对邻桩的影响。断桩检查,在2 m~3 m深度内可用木锤敲击桩头侧面,同时用脚踏在桩头上,如桩已断,会感到浮振;亦可用动测法,由波形曲线和频波曲线图形判断桩的质量和完整程度。断桩一经发现,应将断桩段拔出,将孔清理干净后,略增大面积或加上铁箍连接,再重新灌注混凝土补做桩身。

(3)缩颈。缩颈的桩又称瓶颈桩。部分桩径缩小,截面不符合要求,其原因有:在含水量大的黏性土中沉管时,土体受强烈扰动和挤压产生很高的孔隙和压力。桩管拔出后,这种压力便作用到新灌注的混凝土桩上,使桩身发生不同程度的颈缩现象,拔管过快,砼量少或和易性差,使砼出管时扩散差等。施工中应经常测定砼落下情况,发现问题及时纠正,一般可用复打法处理。

灌注桩施工中如果不严格执行有关规范或施工方法不当,便很容易产生各种不良的质量事故,所以,必须严格执行灌注桩施工的有关施工规范和验收程序,从而达到施工中以防为主的目的;另一方面,一旦灌注桩施工中发生质量事故,必须根据不同情况采用有针对性的处理方案,方能达到良好的效果。

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