浅谈钻孔灌注桩施工工艺
2011-03-21郭心平
郭心平, 田 华
河南省第一建筑工程集团有限责任公司(450014)
钻孔灌注桩作为一种常见的基础施工形式以其适应性强,成本适中,施工简单,成桩后承载力高等特点,广泛地应用于各种工程领域。但是,钻孔灌注桩大多都是水下进行的,其施工过程无法观察,成桩后不能挖开验收,因此质量检查相当困难,它又是最容易出现质量问题的一种基础形式。根据多年来从事钻孔灌注桩的施工经验,本文分析了钻孔灌注桩施工工艺和过程中可能存在的质量问题以及相应防范措施,旨在为类似工程提供借鉴。
1 钻孔灌注桩的施工工艺
1.1 埋设护筒
平整好施工场地,根据桩位预埋护筒,护筒采用4mm的钢板卷制加工,应有足够刚度。开挖前用十字交叉法将桩中心引至开挖区外,作四个标记点,并做好保护(直到成孔后)。通过定位的控制桩把钻孔的中心位置标于坑底,然后旋挖机开始钻孔,钻至一定深度把护筒吊放进坑内,然后移动护筒,使护筒中心与钻孔中心重合。找出护简的圆心位置,用十字线定在护筒顶部,同时用水平尺或垂球检查,使护筒竖直。此后即在护筒周围对称、均匀地回填最佳含水量的黏土。回填时分层夯实,达到最佳密实度。夯填时要防止护筒偏斜。
1.2 钻机就位及钻进成孔
埋好护筒后,根据测量定出的桩孔位置立好钻架并调整和安设好起吊系统,将钻头吊起,徐徐放进护筒内。启动卷扬机把钻盘吊起,垫方木于钻盘底座下面,将钻机调平并对准钻孔。然后装上转盘,要求转盘中心同钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上,钻杆位置偏差不大于2cm。桩孔垂直度应小于1/150,桩位误差不得大于100mm。钻进成孔过程中,及时补充浆液量,保持对孔壁一定的水头压力以保证孔壁稳定,防止塌孔。
1.3 泥浆制备与循环
在钻孔灌注桩的施工过程中,为防止坍孔,稳定孔内水位及便于携带钻碴,采用膨润土制成泥浆进行护壁。钻机开始钻孔前需挖好泥浆池。在钻孔过程中应随时注意观测泥浆性能的变化情况,并根据不同的地层对泥浆性能的不同要求及时调整造浆和补浆。在钻进过程中试验人员严格控制泥浆稠度、比重等性能指标。
1.4 清孔
第一次清孔应在完成孔之后并在吊装钢筋笼之前立即进行。第一次清孔,采用钻机放慢钻速利用双底捞渣钻头将悬浮沉渣全部带出的方式进行;第一次清孔到使用井径仪检测时间约30min。在下放钢筋笼后,浇灌混凝土之前,必须进行二次清孔。清孔时采用流量为120m3/h的3PN泥浆泵将孔底沉渣清出。清孔结束3~5min后,在监理工程师监督下用标准测绳测量沉渣厚度。
1.5 钢筋笼制作
主筋钢筋可采用钢筋剥肋滚压直螺纹连接工法以加快对接速度,为导管水下灌注混凝土创造有利条件。加劲箍筋采用搭接焊,焊缝长度不小于10d,加劲筋在安装过程中安装在主筋的内侧,以便于后续工作的施工,加劲筋与主筋采用点焊;为控制钢筋笼顶标高、吊桩过程后阶段不发生变形,在钢筋笼顶部第一个加强环两边对称设置钢筋吊筋到施工地面标高,并焊接两个吊环。
1.6 吊装钢筋笼
钢筋笼吊装采用履带吊或汽车吊。吊放钢筋笼入孔时,应对准孔位徐徐下放至设计标高,若遇阻碍应停止下放,查明原因进行处理,严禁高起猛落式的强行下放。钢筋笼下放前,应先焊上钢筋笼吊筋以控制钢筋笼的桩顶标高。钢筋笼轻微变形或钢筋局部脱落时采取在孔口调直或局部补焊的方式处理,对采取补焊的点必须在补焊10min后方可下放钢筋笼;为防止吊点处钢筋焊点脱落,加T钢筋笼时对吊点处加固;钢筋笼吊装时由专人负责指挥、协调,以确保吊装安全运行;吊点加强焊接,确保吊装稳固。吊放时,吊直、扶稳,保证不弯曲、扭转。
1.7 设置导管、隔水栓
准备若干套的刚性导管,导管内径300mm,导管中间节一般长2~2.5m,下端节加长至6m左右。管上设置一漏斗,漏斗下端可焊接不长于0.5m的导管,以便漏斗与导管连接在一体。导管安装完毕,底口离桩底约50cm。灌注混凝土前需在导管内安设塑料球胆隔水栓。漏斗储满混凝土后,迅速打开料斗阀门,灌注水下混凝土;待隔水栓漂起后及时回收,避免埋入混凝土中,以确保桩身施工质量。
1.8 水下混凝土灌注
首批混凝土灌注时,导管下口至孔底的距离一般宜为0.5 m,导管埋入混凝土中深度不得小于1.5m。开始灌注前做好准备工作。保证浇筑的连续不间断。要经常探测孔内混凝土面位置,及时调整导管埋深。根据导管内混凝土柱和管外泥浆压力平衡,可按照以下公式计算管内混凝土柱与管外泥浆柱压力平衡所需高度HI:
其中,rw为泥浆密度;rc为混凝土密度;h为桩孔深度,m;H1为管内混凝土柱与管外泥浆柱压力平衡所需高度;h2为导管外混凝土面高度。
因此根据式(1),可计算出混凝土初灌量V(m3):
其中,d为导管半径,m;D为桩孔半径,m;K为混凝土充盈系数。
2 结语
钻孔灌注桩有许多优点,但由于施工环节多,工艺复杂,成桩质量有可能受到多种因素的干扰和制约,严重时会导致桩身承载力的明显降低,甚至造成病桩、断桩等重大质量事故。为了确保成桩质量和桩基工程的安全,必须对钻孔灌注桩的施工全过程进行严格的质量控制和检测,发现问题及时采取措施予以补救。
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