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试论冲击成孔灌注桩质量通病的成因及其预防

2019-10-21侯棋森

名城绘 2019年4期
关键词:冲击预防

侯棋森

摘要:冲击成孔灌注桩可以穿越各种土质或软硬变化较大的土层(如各类粘土、砂土、碎砾石土、卵石层、风化层及多夹层的岩层)对地基进行加固处理,其对承载力的适应范围广(为300-2000KN)施工机具简单,施工安全性好等到诸多优点,因而在地基加固工程中得到广泛的应用。但由于冲击成孔灌注桩的施工工序较多,技术要求高,工艺复杂,需要在一个较短的时间内快速地完成水下砼的隐蔽工程。

关键词:冲击;孔灌注桩;预防

一、冲击成孔灌注桩常见的质量通病

冲击成孔灌注桩在承受垂直荷载的时候,由于桩身的摩擦阻力使桩位置所受的荷载最大,下部承受的荷载相对较小。但由于冲击成孔灌注桩的成桩工艺限制,往往桩上部分砼的强度较低,中下段的砼的强度较高,若不严格控制,容易出现桩上段砼强度达不到质量要求的情况。除此之外,还容易出现缩颈、孔壁塌落、孔底沉淤、桩身空洞、蜂窝、夹泥等质量缺陷,造成桩基承载力下降,影响工程结构的安全。

二、影响成桩质量的原因分析

(一)影响桩身上部强度的原因分析如下

(1)按照施工规范的规定,钻孔后要彻底清除孔底的淤泥,但在实际施工过程中,很难将淤泥彻底清除。灌注桩浇注砼时采用顶升法,砼面从下往上頂升,这使孔底沉积的淤泥必然后混入砼中,先灌入的砼混合了底部的淤泥等到杂物后,被顶升至桩的上部,这样容易出现桩上段强度较低的现象。

(2)浇灌砼时,若导管插入砼之内过深,浇注速度又较快,则容易出现在孔体深部沉积较多的粗骨料,造成桩顶浮浆较多且浮浆高度较大,使桩体上下强度不均,易导致桩体上部强度较低的问题出现。

(3)清孔不净或未进行二次清孔,泥浆比重过小或泥浆注入量不足难于将孔底沉渣浮起;钢筋笼吊放过程中未对准孔位,碰撞孔壁使泥土坍落至桩底;清孔后,待灌注时间过长,致使泥浆沉积,造成桩底沉渣量过多,从而影响桩上部砼强度。

(二)影响桩身质量的原因分析

(1)砼浇注施工中,若导管插入砼内过浅(<1.5米),则成桩过程中砼的上升过程不是顶升式的,而是摊铺式的。这时泥浆、泥块就容易混入砼中,进而严重影响到桩身的质量。除此之外,若设计的桩身直径过小,则砼上升时会受到孔壁的限制,从而使桩体产生空洞、蜂窝缺陷。

(2)在冲击成孔、循环清孔、停止循环、吊放钢筋笼、浇注水下砼的全过程中,施工工序多,如浇注前等待时间过长,会在孔底淤积较多的淤泥或沉渣,从而影响成桩质量。静置的时间越长,淤积的越多,对桩顶、桩身质量影响越大。

(3)在水下浇灌的砼过程中,砼的流动性、初凝聚时间、粘聚性能会变得很差,很容易产生空洞、蜂窝、离析、夹泥等质量问题,如浇注过程不连续,甚至会造成断桩等质量事故。

三、成桩质量的控制

(一)桩上段强度的保证措施

为保证桩上段强度达到要求,应从下述几方面采取相应的质量保证措施:

(1)依据桩径和桩底的浓度,正确确定出第一斗砼的体积,一般可取1.5~2.0立方米,也可以按桩身设计体积的10%加以控制。

(2)成桩质量与桩身的浇注高度有关,一般控制成桩高度高出设计桩顶标高0.5-1米。待凿去高部分的砼后,剩余部分不应有夹泥和浮浆,砼标号应符合设计要求,否则要返工重浇。

(3)导管插入砼内的长度应适宜,一般为2-6米,长桩可相应有所增加。

(二)桩身质量的保证措施

(1)工程施工前,应先做2个以上的试验钻孔,通过检测钻孔的孔径、垂直度、孔壁稳定性和孔底沉淤等指标,用以核对所选设备,工艺方法是否符合要求。检测时,孔壁的稳定时间应不小于12小时,检测数量不小于2个,对一些重要工程,可视情况相应增加测径数量。

(2)护壁用的泥浆应满足要求,液面需高出地下水位0.5米以上,有条件时宜高出地下水位2米以上,若护壁的泥浆胶体率低,砂率大,这时不仅护壁性能差,而且因其容量较大,势必会产生沉淀速度过快的问题。一般来讲,当在粘土或亚粘土层中成孔时,可注入清水以原土造浆形成护壁。并控制泥浆的相对密度在1.1-1.2之间;当在砂性土质或有较厚的夹砂层中成孔时,应控制泥浆的相对密度在1.1-1.3之间,在砂夹卵石或容易坍孔的土层中成孔时,应控制泥浆相对密度在1.3-1.5之间。施工过程中,应经常测定泥浆的相对密度、粘度、含砂率、和胶体率等指标。使浇注前孔底500㎜以内泥浆的相对密度不大于1.25,含砂率不大于8%,粘度不大于28Pa.s。对一些直径小于1米的小直径桩,在泥浆停止工作循环期间,孔内要保持合理的泥浆液面高度。

(3)在砼灌注前的一段时间里,须保证孔壁的稳定性,不能有缩径或孔壁塌落现象发生。为保证孔底沉渣厚度达到规范的技术要求,以免影响桩的承载力,钻孔到设计持力层以后,要对泥浆进行循环稀释来降低相对密度,以清除泥浆中悬浮的砂子、石渣。除此之外,还要使用真空泵通过管道伸向桩底吸走端部沉渣,要求严格时,在安放钢筋笼后,下放导管之前仍要进行吸渣处理。

(三)砼灌注施工的技术要点

因为水下砼施工的隐蔽性强,很容易产生松散、离析、缩颈等砼质量缺陷。因此必须着重控制水下砼的浇注质量,包括选好原材料,做好配合比,改进工机具,严格按操作规程施工等方面。

(1)完成钻孔到砼浇灌过程的作业时间要紧凑,不宜过长,砼的浆体浓度要恰当,浇灌量不得低于设计值,不然会降低泥浆的置换率造成夹泥。

(2)导管口距孔底要保持400㎜左右的距离,旋转时要精确测量,反复校核。当球塞被压出导管并灌下一定数量的砼后,应导管缓慢下降100-200㎜,使灌注初期导管被砼埋入深度尽可能加大,以保证底层的砼质量。

(3)在灌注过程中,要严格把握施工进度和时间,经常地略微提升导管,以使砼均匀注入。导管埋入砼的深度一般控制在2-6米之间且不得小于2米,每间隔15-20分,要对砼面和导管沉入深度进行一次测量和校核。

(四)终身质量的验收

灌注桩质量的检验内容和方法应符合规范的规定,通常检测承载力采用桩荷试验,而检验桩身质量一般是通过对钻芯或超声波进行检验,抽查数量不少于总桩数的10%,若工程需要时,还可相应增加检验数量直至逐根检查。

四、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。

(作者单位:辽宁日升水利工程有限公司)

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