钻孔灌注桩施工及质量控制措施
2011-12-31郭利芳
郭利芳
摘 要:由于钻孔灌注桩施工的隐蔽性和不可预见性,施工工艺复杂,质量较难控制,结合钻孔灌注桩施工工艺特点,介绍钻孔灌注桩在成孔过程及混凝土施工过程容易出现的质量问题,详细分析和论述了施工质量控制及防范措施。
关键词:钻孔灌注桩;质量控制;措施
引言
钻孔灌注桩具有抗震性好、承载力大、施工噪音小、可以解决特殊地基沉载力等诸多优点。目前在国内公路桥梁基础工程领域中钻孔灌注桩基础已占据了重要地位,但灌注桩施工大部分是在水下进行的,其施工过程无法观察,成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题,都将直接影响整个工程的质量和进度,甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响,施工中必须严格监管质量。
成孔
成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分,其质量控制得不好,则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等,还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此,在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。
1、采取隔孔施工程序
钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同,打入桩是将周围土体挤开,桩深具有很高的强度,土体对桩产生被动压力。钻孔混凝土灌注桩则是先成孔,然后在孔内成桩,周围土移向桩身土体对桩产生压力。尤其是在成桩初始,桩身混凝土的强度很低,且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的,故采取较低的桩距对防止塌孔和缩径是一项稳妥的技术措施。
2、确保桩身成孔垂直精度
这是灌注桩顺利施工的一个重要条件,否则钢筋笼和导管将无法沉放为保证成孔垂直精度满足设计要求,应采用扩大桩基支撑面积使桩基稳固,经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施,并与成孔后放钢筋前作井径、井斜超声波测试。
3、确保桩位、桩顶标高和成孔深度。
在护筒定位后及时复核护筒的位置,严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm,并认真检查回填土是否密实,以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化,为准确地控制钻孔深度,在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并做好记录,以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校检成孔达到的深度。
虽然钻杆到达的深度已反映成孔深度,但是如果在第一次清孔时泥浆比重控制不当,或在提钻具时碰撞了孔壁,就可能会发生塌孔、沉渣过厚等现象,这将给第二次清孔带来很大的困难,有的甚至通过第二次清孔也无法清除塌落的沉渣。因此,在提出钻具后用测绳复核成孔深度,如测绳的测深比钻杆的钻探小,就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题,因其最大收缩率达1.2%,为提高测绳的测量精度,在使用前要预湿后重新标定,并在使用中经常复核。
4、清孔
终孔后,应将钻头提离孔底80~100mm空转,在保证护壁的前提下达到初步稀析泥浆,输入比重1.05~1.08的新泥浆,循环40~60min,具体时间应根据桩径和孔深掌握,尽可能将孔底岩屑、泥块打碎并随泥浆浮出孔外。下笼后安装导管进行二次清孔。泥浆性能指标在浇注砼前,孔底500mm以内的相对密度≤1.25,粘度≤28Pa.s含砂率≤8%.对清孔达不到沉渣厚度要求,坚决不能验收灌砼。
二、缩颈
缩颈是钻孔灌注桩最常见的质量问题,主要由于桩周土体在桩体浇注过程中产生的膨胀造成。针对这种情况,应采用优质泥浆,降低失水量。成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,在成孔一段时间内,孔壁形成泥皮,则孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片,在钻进或起钻时起到扫孔作用。另外,可采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。
三、 钢筋笼上浮
用全套管法成孔后,在浇筑混凝土时,有时钢筋笼会发生上浮,其原因及相应对策如下:
1、套管底部内壁黏附砂浆或土粒,由于管的变形,使内壁产生凹凸不平,在拔出套管时,将钢筋笼带上来。此时,应注意在成孔前,必须首先检查最下部的套管内壁,当堆积大量粘着物时,一定要及时清理。如确认有变形,必须进行修补,待成孔结束时,可用张大锤式抓斗,使其反复升降几次,以敲掉残余在管内壁上的土砂,确保孔底水平。
2、当钢筋笼的外径及套管内壁之间的间隙太小,有时套管内壁与箍筋之间夹有粗骨料时,会发生钢筋上浮现象,出现这种问题处理的方法是,使箍筋与套管内壁之间的间隙要大于粗骨料的最大尺寸的2倍。
3、钢筋笼自身弯曲,钢筋笼之间的接点不好、弯曲,箍筋变形脱落,套管倾斜等,使得钢筋与套管内壁的接触过于紧密时,也将造成钢筋笼上浮。在处理此类问题时,应注意提高钢筋笼加工、组装的精度,防止钢筋笼在运输工程中的碰撞等因素引起的变形。在沉放笼时要确认钢筋笼的轴向准确度等,不得使钢筋笼自由坠落到桩孔中,不得敲打钢筋笼的顶部,在贯入套管时,必须注意汽锤制度。
4、由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇注时间较长,已接近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定的握裹力,如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上,混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上升。当此类现象发生时,应立即停止灌注混凝土,并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消失。
5、钢筋笼放置初始位置过高,混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升。 钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间,或掺外加剂,防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小,混凝土接近笼时,控制导管埋深在1.5-2.0m。 除此之外,在浇筑混凝土之前,一定要将套管稍稍往上提一点,以确认钢筋笼是否存在上浮现象。
四、导管进水
在浇注混凝土过程中,有时会发生由于过量上提导管,使接头部分产生漏水等情况,将造成混凝土离析、流动等质量事故,在桩身上留下致命的质量隐患。因此要严格施工管理,不得发生泥浆水进入导管的质量事故。一旦生发上述事故,可采取如下的处理措施:
浇筑混凝土之前,若发现导管口出现漏水现象时,应立即提起到导管进行检查,对漏水部位进行严格的防水处理后,再重新放入桩孔中,建筑混凝土。
在任何情况下,都应该尽可能的将导管底部深深的埋在混凝土中,当发现导管上提明显过量时,应迅速将导管插到混凝土中,利用小型水泵或小口径的抽水设备,将导管中的水抽到之后,再继续浇筑混凝土。
五、断桩
由于混凝土凝固后不连续,中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。造成原因及防治措施如下:
1、施工中若发生导管底端距孔底过远,则混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充。
为避免质量事故的发生,桩孔钻成后,必须认真清孔,一般是采用冲洗液清孔,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定,冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定。这就要求在灌注混凝土前,应认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次混凝土灌注量。
2、 有时受地下水活动的影响或导管密封不良,冲洗液浸入混凝土水灰比增大,形成桩身中段出现混凝土不凝体。
在地下水活动较大的地段,事先要用套管或水泥进行处理,止水成功后方可灌注混凝土。帮扎水泥隔水塞的铁丝,应根据首次混凝土灌入量的多少而定,严防断裂。确保导管的密封性,导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定,切勿起拔过多。
3、在浇注混凝土时,由于导管提升和起拔过多,露出混凝土面,或因停电、待料等原因造成夹渣,出现桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开的现象。
施工中应明确规定,混凝土浇注过程中,一旦开始浇筑工序,一定要连续完成改作业,确保在混凝土初凝时间内连续浇注,在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。并随时控制混凝土面的标高和导管的埋深,提升导管要准确可靠,严格遵守操作规程。
4、施工中还会发生浇注混凝土时,没有从导管内灌入,而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土,产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬,个别孔段出现疏松、空洞的现象。
因此,施工要求中要严格确定混凝土的配合比,使混凝土有良好的和易性和流动性,坍落度损失亦满足灌注要求。灌注混凝土应从导管内灌入,要求灌注过程连续、快速,准备灌注的混凝土要足量, 避免埋下质量事故的隐患。
六.结语
本文根据钻孔灌注桩设计和施工经验,分析了影响钻孔灌注桩施工质量的几种因素,包括成孔、缩颈、钢筋笼上浮、导管进水、断桩等,并提出了相应的防范和处理措施。
参考文献
1、 朱世宏,钻孔灌注桩断桩事故及其处理。
2、 孙庆丰,钻孔灌注桩施工中常见问题及处理方法探讨。交通科技。
3、 孙力文,桥梁钻孔灌注桩施工质量缺陷产生原因和处治实践。浙江交通科技。
4、 丁先武,韦俊永。桥梁钻孔灌注桩发生断桩的原因及处理方法。建材技术与应用。
5、 蔡锦源,钻孔灌注桩施工的质量缺陷与措施,西部探矿工程。