泥浆护壁钻孔灌注桩施工工艺和质量控制

周峰 王芳

钻孔灌注桩是采用不同的钻孔方法,在地层中按要求形成一定形状的井孔,达到设计标高后,将钢筋骨架吊入井孔中,再灌注混凝土成为桩基础的一种工艺。目前,在国内基础工程领域中,钻孔灌注桩基础已占据了重要地位,广泛应用于房屋建筑、水工建筑和桥墩基础的施工,并向大直径、多样化方向发展。但在施工时,如果对混凝土钻孔灌注桩施工质量不做严格控制,就容易出现质量缺陷,据统计,国内灌注桩施工中桩身出现质量缺陷的概率达20%[1]。本文针对信阳市河区两个小高层泥浆护壁钻孔灌注桩施工过程中出现的质量问题进行分析,找出造成质量问题的原因,并提出如何采取防治措施[2,3]。

1 浅谈泥浆护壁钻孔灌注桩的施工工艺

1)成孔工艺流程。桩孔确定→护筒埋置→钻孔机就位与安装→泥浆配制方法及成孔泥浆性能控制→钻孔→检查质量→孔底清理→孔口盖板→移钻孔机。

2)浇筑混凝土工艺流程。移盖板测孔深、垂直度→钢筋笼制作与吊放→导管连接与下放→混凝土配制与搅拌→浇筑混凝土(随浇随振)→插桩顶钢筋。

3)桩孔确定方法。采用经纬仪和钢卷尺进行精确定位,桩机在施工过程中有可能碰撞桩位,使桩位发生错动,因此钻机在钻孔前技术人员应重新校对孔位,以确保桩位的准确性。

4)护筒的埋置。护筒内径应大于钻头100 mm;护筒位置应埋设正确和稳定,套管与孔壁之间应用黏土填实,套管中心与桩孔中心线偏差不大于50 mm;套管埋设深度:在黏性土中不宜小于1 m,在砂土中不宜小于1.5 m,并应保持孔内泥浆面高出地下水位1 m以上。

5)钻机就位与安装。钻孔机就位时,必须保持平稳,不发生倾斜、位移,为准确控制钻孔深度,应在机架上或机管上作出控制的标尺,以便在施工中进行观测、记录。

6)泥浆配制。要控制泥浆比重,并使泥浆循环利用。在砂土和较厚的夹砂层中成孔时,泥浆相对密度应控制在1.1～1.3;在穿过砂夹卵石层或容易坍孔的土层中成孔时,泥浆的相对密度应控制在1.3～1.5。

7)钻孔。钻进速度,应根据土层情况、孔径、孔深、供水或供浆量的大小、钻机负荷以及成孔质量等具体情况确定。钻孔时不要让泥浆水位下降,当钻至持力层后,设计无特殊要求时,可继续钻深1 m左右,作为插入深度(也即保证入岩深度至少1 m)。施工中应经常测定泥浆相对密度。

8)孔底清理。清孔过程中,必须及时补给足够的泥浆,并保持浆面稳定,成孔后必须保证0.5 h冲孔时间,以确保冲孔干净、无淤泥杂质。

9)检查质量。确保桩径满足设计要求,入岩深度至少达到1 m,实际孔深有效桩长满足设计要求,保证冲孔干净。

10)钢筋笼制作与吊放。钢筋笼的长度达到设计要求、箍筋间距满足设计要求、钢筋焊接严格按照规范要求保证不脱焊;钢筋笼吊放前应绑好砂浆垫块,吊放时要对准孔位,吊直扶稳,缓慢下沉,钢筋笼放到设计位置时,应立即固定,防止上浮;桩顶上的插筋一定要保持垂直插入,有足够锚固长度和保护层,防止插偏和插斜。

11)导管连接与下放。导管按先长后短,分节组装(导管底部距孔底30 cm～50 cm)。

12)混凝土的配制与搅拌。每批材料必须有出厂合格证和抽检试验报告,砂采用中砂或粗砂,含泥量不大于5%;石子采用粒径为0.5 cm～3.2 cm的卵石或碎石,含泥量不大于2%;水泥宜采用325号～425号普通硅酸盐水泥或矿渣硅酸盐水泥。混凝土严格按照实验室配合比进行配制,每盘搅拌时间不少于2 min,首次混凝土灌入量要保证导管埋入混凝土内0.8 m～1.2 m,随混凝土的灌注要及时提升和拆卸导管,保证导管埋入混凝土深度2 m～3 m,但不得大于 6 m。

2 如何控制钻孔的质量要求

1)确保桩孔垂直度、桩径。钻机就位时,现场技术人员应用水平尺测量,保证钻机安装时水平,不发生偏移倾斜,使桩孔垂直度偏差不大于1%。钻机开钻前用钢卷尺量测桩径,使桩径允许偏差在-0.1d且不大于-50 mm。

2)确定钻孔深度。通过测量钻杆长度来控制钻孔深度,钻孔深度=各钻杆长度+主钻杆长度-余尺-地面距钻盘的距离。

3)确定钻孔达到入岩深度。入岩三看:a.看是否达到等高线标高,根据地质勘察报告资料,绘制中风化基岩持力层顶板标高等值线,施工中钻孔深度要达到等高线附近方可进行辨别;b.看钻进情况,根据现场观察,入岩后往往钻进较平稳,不会出现跳钻别钻现象,钻进速率在强风化层中一般为20 cm/h～50 cm/h,在中风化中砂岩中小于20 cm/h,钻进速率一般与桩机型号、钻头种类及钻机磨损程度有关;c.看钻进返渣,强风化层岩样一般棱角不明显,多为次棱及圆棱,粒径一般为5 cm～12 cm,硬度较低,矿物风化蚀变较强,多见石英及长石颗粒;中风化层岩样多为棱角形及刀刃形,粒径3 cm～8 cm,硬度较高,矿物较新鲜,碎石层岩样一般成分较杂。

4)清孔控制。观察清孔过程中,必须及时补给足够的泥浆,并保持浆面稳定;观察成孔后钻机不钻进在原位进行空转清孔,钢筋笼吊装完毕后,安置导管或气泵管二次清孔,保证清孔干净。

5)钢筋笼的控制。观察钢筋表面是否光滑,不粗糙,无毛刺,是否锈蚀;用钢卷尺测量控制钢筋箍筋间距及锚固长度是否满足设计要求;用钢筋棍敲打焊接好的钢筋笼,以保证焊接牢固;观察钢筋笼的焊接是否满足要求(梅花形焊、焊缝宽、焊缝厚、是否焊透)。

3 根据信阳市红盾小区桩基工程实例浅谈泥浆护壁钻孔灌注桩

信阳市红盾小区1号楼,2号楼位于羊山大道与312国道交叉口东南角,两个工程均采用框架剪力墙结构,基础采用泥浆护壁钻孔灌注桩。两工程土质分层大致相同,但由于1号楼地势起伏不大,因此在钻孔过程中较容易钻进,而且以一根桩为圆心的周围其他桩达到入岩深度1 m之后,桩成孔深度不会发生太大变化,因此桩孔实际孔深较易控制。如:桩径均为600 mm,有效桩长14.00 m,钢筋笼长为有效桩径的 2/3(其中预留筋长 600 mm),主筋 8φ 16,加强筋 φ 10@2 000,螺 旋筋 φ 6.5@150,上部筋2.00 m φ 6.5@100,然而在施工过程中要特别加强冲孔时间,以保证成孔干净。

2号楼起伏较大,即使相邻的两根桩成桩,实际孔深也会发生明显变化,根据记录:2-210,钻成实际孔深19.05 m,有效桩长14.27 m,钢筋笼长度 10.2 m;2-221钻成实际孔深14.97 m,有效桩长10.19 m,钢筋笼长6.6 m。因此,为了确保工程质量,设计图纸和会审纪要中明确指出:此施工过程中的所有桩,必须达到入岩深度1 m,同时满足有效桩长最小为9 m,钢筋笼长仍为有效桩长的 2/3,桩径 600 mm,主筋 8φ 16,加强筋 φ 10@2 000,箍筋加密区φ 6.5@100,非加密区φ 6.5@150,但由于有效桩长的不同,造成钢筋笼的长短不一(6.6 m,9 m,10 m等),这造成钢筋加工的难度,影响钢筋焊接质量控制。

在灌注桩的施工过程中,我们经常遇到以下情况,当钻机钻到勘察报告推算出的深度时,根据现场钻机情况(从钻孔速度、返浆颜色、返浆颗粒大小)推知其并未达到中风化泥浆中砂岩,而且未满足入岩1 m的要求,原因是:根据勘察资料绘制中风化基岩持力层板标高等值线,由于等高线是根据钻孔资料推测绘制而成,当中风化岩面起伏较大时,可能相差很大,在施工过程中我们要根据现场情况具体问题具体分析,保证入岩深度,并采用双控施工方法。所谓“双控”即桩长和桩压力必须同时满足要求。

[1] 刘建萍,陈 伟.钻孔灌注桩在施工中的质量控制[J].山西建筑,2006,32(19):111-112.

[2] 张旭峰.灌注桩后压浆施工中应注意的事项[J].山西建筑,2006,32(4):127-128.

[3] 王建新.钻孔灌注桩施工的质量控制[J].山西建筑,2008,34(11):161-162.

[4] 肖 众.钻孔灌注桩的施工技术及质量控制研究[J].山西建筑,2008,34(35):233-234.

[5] 刁锋平.钻孔灌注桩施工过程的异常现象及防治措施[J].山西建筑,2009,35(6):154-155.