泥浆护壁成孔灌注桩常见质量问题的预防及处理措施
2012-11-14王永利
王永利
(天津国土资源和房屋职业学院,天津 300270)
泥浆护壁成孔灌注桩常见质量问题的预防及处理措施
王永利
(天津国土资源和房屋职业学院,天津 300270)
随着近几年高层基础的不断扩大、深度的不断增加,钢筋混凝土灌注桩越来越多地应用到工程当中,因其属于地下施工中的隐蔽工程,成桩质量较难控制,一但出现质量问题较难弥补,因此对质量的要求更加严格。
灌注桩;质量通病;预防;措施
随着高层建筑的不断发展,深基础工艺也在不断完善,其中应用最多的还是桩基础形式,而泥浆护壁成孔灌注桩因其可以在现场使用机械和人工直接制作的特点,特别是在地下水位较高的地区(如天津地区)应用广泛,因此灌注桩的施工质量对基础承载力大小至关重要。一般情况下,泥浆护壁成孔灌注桩的施工流程是放线定位→埋设护筒→钻机就位→校正→成孔→清孔→放钢筋笼导管→二次清孔→浇筑混凝土→留取试块→成桩。其中在开始钻孔前需要泥浆制备,在钻孔施工时候配合泥浆循环系统。以下本文将从几个重要的施工环节中,对泥浆护壁成孔灌注桩施工中容易出现的质量问题和它的预防及处理方法进行阐述。
一、桩位常见的误差及防止措施
1.测量放线误差形成的主要原因有几个因素
(1)施工现场仪器设备的精确度不够;
(2)测量技术人员业务水平参差不齐;
(3)桩位辨认错误;
(4)桩点被扰动。
2.预防及处理措施
(1)测量前所有仪器设备全部要求经过市级以上技术监督检查单位检验合格后方可使用;
(2)施工前测量技术人员进行统一交底,绘制出桩位轴线控制网,在测量每一个桩位的时候认真填写好桩位测量定位记录表;
(3)桩位测量放线时应以建筑物控制测量坐标为依据,要求各桩位的测量误差控制在5 mm之内,以控制点和临时水准点为依据准确测出桩的中心点位置,施工前,根据桩的轴线,引出每个桩位的十字中心线,中心线用小钉钉牢在桩孔附近的木桩上,且标桩埋设牢固有醒目标记;
(4)测量完成后对桩点进行保护,不在附近动土和扰动,钻孔前自检和监理进行复测。
二、护筒常出现问题的原因及防止措施
1.形成的主要原因
(1)护筒周围的土体压实不密实;
(2)护筒内外水位差太大;
(3)实际操作中钻头提起或下落时碰撞引起护筒倾斜和移位,造成钻孔偏斜。
2.处理措施
(1)钻孔前应先埋设护筒。护筒的作用是固定桩孔位置,保护孔口,防止塌孔,增加桩孔内水压。
护筒埋设一般应高出地面30 cm~40 cm,或高出地下水位1.5 m以上(如图一所示);
(2)在护筒埋筒时,护筒四周用拌制良好的3:7灰土回填,分层夯实其厚度约40-45cm。这样可以防止护筒四周出现渗水现象(如图二所示);
图一
图二
(3)钻头提起和降落时,速度不宜过快,应防止碰撞护筒。如果在钻进时发现护筒严重下沉或移位时,
则应重新安装护筒。
三、钻机就位及校正
1.钻机就位时,首先要确定钻机的性能状态是否良好,确保钻机工作正常。
2.检查钻机工作地面基础稳固情况,如不稳固的则需加固处理。
3.钻头中心与控制桩十字线中心吻合,校正到规范要求范围以内,同时采用2台经纬仪双向控制确保垂直度要求。
4.钻杆垂直度偏差控制在0.2%以内,钻头对孔准确,钻头中心与护筒偏差不大于15mm。
四、成孔过程中坍孔现象和处理措施
1.桩孔孔壁坍陷形成的主要原因有几个因素
(1)土质松散,泥浆护壁不好,护筒周围未用粘土紧密夯实填封;
(2)护筒内部水位没达到要求;
(3)进尺过快;
(4)空钻时间过长、等待灌注混凝土时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。
上述几种情况均可造成在钻进施工过程中出现坍孔现象,实际操作中一但发现排出的泥浆中不断出现气泡,或泥浆突然漏失,则表示有孔壁坍陷迹象发生。
2.处理措施
(1)在松散易坍的土层中(如杂填土)适当埋深护筒,用灰土夯实封闭护筒四周,调制泥浆时候,适当提高泥浆的比重和粘度,保持护筒内泥浆水位高于地下水位;
(2)在搬运和吊装钢筋笼时防止变形,现场通常采用一定距离加焊加强箍的方法以增强整体刚度,这样在吊放钢筋笼
时保证其垂直度,减少其弯曲变形对孔壁产生的影响(如图三所示);
(3)钢筋笼安放对准孔位,垫块要固定牢固,避免刮碰孔壁,钢筋笼接长时要加快焊接时间,也可利用钢筋冷连接技术尽可能缩短沉放时间(如图四所示);
图三
图四
(4)钻孔完成后,等待灌注水下混凝土的时间一般不应大于3小时,确保混凝土连续灌注,并控制混凝土的灌注时间,在保证施工质量的情况下,尽量缩短灌注时间。轻度坍孔,加大泥浆密度和提高水位,严重坍孔,用粘土、泥膏投入,待孔壁稳定后采用低速重新钻进。
五、钻孔偏斜现象的形成和处理措施
1.形成原因有以下几种因素
(1)钻机安装就位稳定性差,作业时钻机安装不稳或钻杆在钻进过程中垂直度偏差或弯曲;
(2)实际现场土质不均匀;
(3)实际施工常常遇到倾斜的石板、孤石、老的棺木或其他硬物等。
上述几种现象会导致成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。
2.处理措施
(1)确保施工现场场地夯实平整,确保钻机就位安装要稳定牢固。经常检查使钻机始终处于水平状态工作;经常对钻杆进行检查,对弯曲的钻杆及时调整或更换;
(2)在不均匀地层中钻孔时,采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层、斜状岩层时,钻速要打慢档;
(3)在旧建筑物附近施工时,应提前做好探测,如探测过程中发现障碍物,或碰到孤石或其他硬物,应采用冲击钻进行施工。
六、沉渣过厚现象和处理措施
1.以下几种因素会造成成孔后桩底沉渣量过多。
(1)清孔过程不认真,未按照施工规范进行操作;
(2)泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于携渣;
(3)钢筋笼吊放过程中刮蹭或碰撞孔壁使泥土坍落桩底形成沉渣;
(4)清孔后,空置时间过长,致使泥浆淤积沉淀。
2.处理措施
(1)钻孔完成以后,将钻头提升距孔底10-20cm,同时保持慢速空转,保持循环清孔时间不少于30分钟;
(2)泥浆比重是携渣的关键,所以施工现场严格控制泥浆的比重、粘度、循环时间尤为重要,注意不要用清水进行置换;
(3)钢筋笼吊放时保持垂直度,尽量避免刮碰孔壁。尽量缩短高钢筋笼连接时间,也有利于减少孔底沉渣厚度;
(4)钢筋笼吊放完成后,测量沉渣厚度,如沉渣量超过规范要求,则应利用导管进行二次清孔,直到泥浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后方可灌注混凝土。开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离宜为30~40cm,应有足够的混凝土储备量,使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上,以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。
七、混凝土灌注过程中卡管现象及处理措施
1.造成卡管现象的有很多种因素,常见的有以下几种
(1)开始初灌时,隔水栓放置不当容易形成堵管;
(2)混凝土和易性、流动性差造成离析;混凝土中粗骨料粒径过大;
(3)机械故障引起混凝土浇筑不连续,在导管中停留时间过长而卡管;导管进水造成混凝土离析等。
上述各种原因均可造成灌注混凝土过程中,无法继续进行的现象。
2.处理措施
(1)使用的隔水栓直径与导管内径相匹配,同时具有良好封闭性和隔水性,能够保证顺利排出;
(2)开始灌注混凝土时,加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性,配合比应通过实验室确定,坍落度宜为18~22cm,粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4,且应小于40mm。为改善混凝土的和易性和缓凝,水下混凝土宜掺外加剂。确保导管连接部位的密封性,导管使用前应试拼装、试压,试水压力为0.6~1.0MPa,以避免导管进水。在混凝土浇筑过程中,混凝土应缓缓倒入漏斗的导管,避免在导管内形成高压气塞;
(3)在施工过程中,应时刻监控机械设备,确保机械运转正常,避免机械事故的发生。
八、混凝土灌注过程中出现断桩现象及处理措施
1.造成断桩的原因有很多种因素
(1)由于导管底端距孔底过远,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;
(2)受地下水活动的影响或导管密封不良,地下水浸入混凝土而改变砼水灰比,形成桩身中段出现混凝土不凝体;
(3)由于在浇注混凝土时,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,出现桩身中土渣或岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开的现象;
(4)浇注混凝土时,出现孔壁坍塌,无法清孔,或使用吸泥机清理不彻底造成混凝土种夹渣,形成断桩现象等。
2.处理措施
(1)成孔后,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,端承桩≤50cm摩擦桩≤150cm,冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定;
(2)灌注混凝土前认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次混凝土灌注量。在浇注过程中,注意随时控制混凝土面的标高和导管的埋入深度,提升导管要准确可靠,并严格遵守操作规程。确保配合比各个组分的比例,使其具有设计要求的和易性和流动性,坍落度损失应满足灌注要求。在地下水活动较大的地段要特别注意,事先要有预案和措施。(可以用套管或水泥等方法进行防水处理,止水后方可灌注混凝土。)
(3)灌注混凝土严格按照施工规范进行,要求灌注过程连续、快速,准备灌注的混凝土要足量,在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。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。
(4)参照第四个问题第(4)措施。
九、灌注桩混凝土强度质量控制及其措施
1.影响混凝土强度的主要因素
(1)混凝土的配合比、水灰比受到影响;
(2)各种材料组分自身的质量问题;
(3)施工工艺及检测手段。
2.控制措施
(1)确保混凝土配合比符合设计要求,保证混凝土的和易性,特别是水下混凝土的流动性指标,塌落度的要求为180-220之间,如:普通C30混凝土和水下C30混凝土配合比是不同的,通常是高出一个等级,这一点施工中尤为关键;
(2)混凝土各个组份材料的质量要符合标准,砂、石的含泥量要严格控制在规范规定的范围以内,水泥的品种用量和外加剂的参入量要准确计量,这样才能保证拌合物的质量;
(3)在混凝土灌注过程无论是商品混凝土还是现场搅拌的混凝土,都要坚持混凝土灌注桩试块留置的要求。一组标准养护,一组同条件养护。如果是冬季施工,再留一组转常温养护的试块。每拌制100盘,且不超过100m3的同配合比的砼,其取样不得少于1组。在同一检验批中,对灌注完成的桩体,在具有代表性的位置,随机钻芯取样取芯质量符合要求且公称直径为100mm,高径比为1:1的混凝土圆柱体试件。测定其强度指标(如图五、图六所示)。
图五
图六
上面论述是泥浆护壁成孔灌注桩在实际施工中,各个环节中容易出现的质量问题,以及处理措施。另外,加强施工员的技术培训、统一技术标准也是实际操作中非常重要的一环。对于相同的工艺在不同的环境下也有各自的不同调整,制定合理的施工方案以适合每一个工程现场的实际情况。百年大计,质量第一。对于一个桩基工程来讲,单桩质量的好坏是建筑物质量的根本保障。因此有必要了解和掌握一些施工环节上容易出现质量问题的地方,并对其采取相应的防范措施,一但出现问题,及时组织设计、监理研究制定安全可靠的补强处理方案。
[1]张雁.桩基工程手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2009.
[2]白锋.建筑工程质量检验与安全管理[M].北京:机械工业出版社,2011.
[3]张述勇.建筑工程质量事故与处理[M].北京:中国建筑工业出版社,1998.
Prevention and Solutions to Common Quality Problems in Slurry Bored Pile
WANG Yong-li
(Tianjin Land Resources and Housing Vocational College,Tianjin,China 300270)
With continuous expansion and increasing depth of high-rise building foundation in recent years,more cast-in-situ concrete bored piles have been applied to projects.But the quality of pile is hard to control,as it belongs to the hidden work of underground construction.Once quality problems arise,it's more difficult to make up for.Thus,the requirement for quality is getting stricter.
pile;common quality problems;prevention;measures
TU712.3
A
1673-582X(2012)09-0095-05
2012-04-15
王永利(1966-),男,天津市人,天津国土资源和房屋职业学院图书馆馆长,助理讲师,主要从事建筑施工类专业的教学与研究工作。