冲孔灌注桩成孔常见问题及防治措施

2010-08-15王贵松

山西建筑 2010年7期

王贵松

冲孔灌注桩设备构造简单,适用范围广,操作方便,它除了能在黏性土、粉土、砂土、填土、碎石土及风化岩层施工以外,还能穿透旧基础、建筑垃圾填土或大孤石等障碍物。因此广泛地应用到基础工程施工中。但在冲孔灌注桩成孔过程中,如果操作不当往往会出现垂直度偏差超标、缩颈、坍孔、梅花孔等问题。本文就以上质量问题进行探讨,分析原因,提出预防措施。

1 垂直度偏差

根据《建筑桩基技术规范》规定,灌注桩的垂直度偏差控制在1%以内,当垂直度偏差超过1%,将影响桩身的荷载分布,从而影响桩基的质量,甚至影响上部建筑物。

1.1 造成垂直度偏差的原因

1)在软弱的土层上施工时,由于桩机自身的自重和冲孔过程中的振动造成机身的倾斜;2)基岩岩面较陡;3)冲击成孔过程中遇地下障碍物(探头石、较大的孤石)或软硬土层交接处,冲锤受到阻力不均匀,造成钻头偏离方向,导致桩孔偏斜。

1.2 采取预防措施

1)在软弱的土层上施工时,对地基进行加固处理,必要时铺上碎石并进行压实,同时适当的加大承重枕木的面积,在雨季施工时,做好排水措施,避免施工现场积水;2)开孔时,低锤慢打,当进入护筒下3 m～4 m,待桩孔扶正垂直后,改为正常钻进;3)保证冲孔桩机在整个作业过程的稳定性,避免产生倾斜,以致影响成孔的垂直度。在钻进的过程中,经常检测吊绳在孔口的居中情况,每进尺4 m～5 m检测一次,发现问题查明原因,及时纠偏;4)发现探头石后,应回填碎石或将钻机稍移向探头石一侧,用高冲程猛击探头石,破碎探头石后,再正常钻进;进入软硬不均地层,控制进尺,采取低锤密击,保持孔底平整,穿过此层后再正常钻进;倾斜基岩时,投入块石,使表面略平,用低锤密打;5)若发现孔斜,应回填片石或黏土至偏孔上方300 mm～500 mm,待沉实后,低锤或间断冲击进行纠偏,如偏孔严重时,应全部回填,待沉实后,重新钻进。

2 缩颈

缩颈是桩身直径小于设计尺寸,造成桩身混凝土的有效面积偏小,从而降低桩基的承载力,或钢筋笼的保护层厚度不足,影响使用寿命。

2.1 造成缩颈的原因

1)土层为塑性膨胀土、粉土粉砂层时,软黏土浸水后土体积膨胀产生缩孔;2)清孔后到灌注混凝土的时间太长;3)钻锤磨损,造成锤径偏小;4)桩间距太小,周边的桩基施工挤压造成缩颈。

2.2 防治措施

1)根据地质勘察报告确认每根桩在塑性膨胀土、粉土粉砂、软黏土层所处的深度范围低锤慢打,控制进尺速度,并应上下反复扫孔2次～3次,每钻进4 m～6 m下孔规检测;起钻时也应对该土层进行扫孔,以防虽不影响起钻,但影响钢筋笼安放;2)二次清孔完后,立即浇捣,避免停滞时间过长;如已下钢筋笼,但停滞时间太长,应将钢筋笼提起,上下反复扫孔,增大孔径,然后用孔规检测,直至满足设计要求为止;3)定期检查钻锤磨损情况,及时修复;4)合理组织施工顺序,当桩间距小于4D时,进行跳孔施工,如无法满足要求时,应等周边的桩基浇捣36 h后再进行施工。

3 坍孔

坍孔即孔壁坍塌,在成孔时或钢筋笼安装过程中孔口溢出的泥浆出现大量气泡,或孔内泥浆水平面突然下降;成孔后,发现孔底的沉渣突然增多。

3.1 原因分析

1)在粉砂土、流砂、淤泥松散土层施工时,由于该类土层壁立性较差,特别是在遇有流速较大的地下水时,未采取措施,进尺太快,造成坍孔;2)泥浆性能指标达不到施工技术要求,起不到护壁作用;地层变化时未及时调整泥浆相对密度;孔内水头高度不够,孔内泥浆面低于孔外水位造成坍孔;3)护筒埋置不规范,埋置深度不够,护筒周边未用黏土夯实,筒底与土层接触面有孔隙引起漏浆冲刷孔壁造成下端孔坍塌,提升、下落冲击锤,掏渣桶和下放钢筋笼时碰到孔壁造成孔壁坍塌。

3.2 采取措施

1)施工前认真研读地质资料,在粉砂土、流砂、淤泥松散土层施工时,特别是在具有较大承压水的松散土层施工时,开孔前采取预防措施,并作好物质准备(如黏土块、片石等),施工时投入黏土块和片石,控制进尺速度,确保成孔质量;2)严格控制好泥浆质量,根据地质条件,如自然造浆泥浆质量达不到要求应进行人工造浆,确保泥浆粘度为18 s～25 s,含砂率小于6%,泥浆比重控制在1.1～1.15之间,在土质较差部位可加大至1.2～1.3,现场施工员应跟踪检查泥浆质量;3)护筒直径应大出桩径100 mm,护筒埋置长度不小于1.0 m,护筒埋设时四周用黏土填封密实,护筒溢浆口位置应对着排浆沟;钢筋笼下沉时应采用对称的两根吊环,确保钢筋笼下沉时的垂直度,防止碰撞孔壁;提升、下落冲击锤,掏渣桶应直上直下,避免碰撞孔壁造成坍孔;4)发生坍孔时首先应保持孔内浆位,并适当加大泥浆比重进行护壁;如钢筋笼已经安放至孔内应将其提起,重新清孔;如坍孔严重,首先应探明坍孔位置,用碎石和黏土或黏土泥膏的混合物回填至坍孔部位上部1 m～2 m,等回填物沉淀密实后,再重新低速钻进;5)在灌注混凝土时,如发现孔口返水的颜色改变,并有大量的泥砂返出,说明已经发生坍孔,应停止灌注作业,探测孔内混凝土面的位置,提出导管,换用干净的泥浆清孔,排出坍落的泥土,护住孔壁,再用小一级的钻头钻孔,清孔后再放入导管灌注混凝土。

4 梅花孔

4.1 原因分析

1)钻头的转向装置失灵,冲击时钻头未转动;2)泥浆粘度过高,冲击转动阻力太大,钻头转动困难;3)冲程太小,钻头转动时间不充分或转动很小;4)当桩径较大时,而使用的冲锤头翼板少,翼片之间的距离较大,桩孔形成“梅花”状。

4.2 采取措施

1)经常检查转向装置的灵活性;2)根据不同的地层条件,实时的调整泥浆的粘度和相对密度;3)用低冲程时,每冲击一段换用高一些的冲程冲击,交替冲击修整孔形;4)当桩径大于1 200 mm时,应采用翼板较多的锤头,若采用四翼锤,下部应加宽;5)发现出现“梅花”状时,如出现在淤泥层或黏土层的“梅花”截面,可在冲锤下端外侧焊两圈 Φ 20～Φ 25钢筋环,其直径与桩孔设计直径相同,采用小冲程冲捣,直至冲锤能上下顺利通过为止;如在岩层出现“梅花”截面时,采用填石修孔法进行修复,往孔内填入片石,高于“梅花”截面段1 m左右,冲程加大到3 m左右。修孔完毕后,再用焊两圈钢筋环的锤头检查,以冲锤能顺利沉到底为宜。