浅析混凝土灌注桩施工质量控制

2021-03-27李彦清康翔越武嘉祺王懂茹跟胜

家园·建筑与设计 2021年21期

李彦清康翔越武嘉祺王懂茹跟胜

[摘要内容]针对桩基工程对旋挖成孔灌注桩的主要施工方法及质量控制进行简要分析与介绍。

[关键词]旋挖成孔灌注桩;施工方法;质量控制;

一、引言

近年来随着我国经济的快速发展和人民生活工作需求的日益增长，建筑行业得到了大力发展。其中，整个社会对大跨度结构及高层建筑的需求也逐渐增加，对其承载力及安全性提出了更高的要求。为满足建筑物承载力的要求，旋挖成孔灌注桩将成为不错的选择。本文以自重湿陷性黄土地基条件下尺寸为φ1000mm×57m的灌注桩为例，介绍灌注桩在施工过程中常见问题原因的分析和处理措施。

二、施工要点

2.1化学泥浆配置

化学泥浆的配置直接影响灌注桩成桩的质量和施工成本的控制。化学泥浆的工作原理是在孔壁上产生静压力来平衡外部土与地下水对孔壁的压力，同时浆液把孔壁颗粒粘为一体在孔壁上生成泥膜，并且向外层深入10-15cm从而起到孔护壁的作用，可以有效防止孔壁坍塌。化学泥浆护壁应符合下列规定：

1、在灌注桩施工过程中孔内泥浆面应高出地下水位线不少于1m，若地下水位涨落较大时泥浆面应高出地下水位线不少于1.5m。

2、在清孔过程中应不断置换泥浆，直至灌注水下混凝土。

3、在灌注水下混凝土之前，距离孔底500mm以内的泥浆比重不应大于1.25;含砂率应小于8%;黏度应控制在28s以内。

2.2钻机就位

1、根据已完成放样的桩位，将旋挖机驾驶到对应位置，旋挖机与水平面的角度差应控制在4°以内。在钻机就位前应检查钻机的各项功能是否正常，同时做好其它准备。对旋挖机和地面承载力进行检查处理，保证在施工过程中旋挖机顶端不发生倾斜及不因为地面沉降使旋挖机发生移动。

2、在相邻灌注桩连续施工时，相邻灌注桩中心间距大于6倍桩径时互不影响，当相邻灌注桩的中心间距小于6倍时，施工间隔不应少于36小时。

3、旋挖机施工时，当场地承载力不满足时可铺设钢板或者垫板（路基板）。

2.3钻孔

旋挖机在钻进时施工人员要密切注意钻杆的垂直度，同时通过旋挖机内部的深度计数器严格控制成孔深度。刚开始钻孔时钻头转速不宜过快，保证桩位不发生偏差。待钻进至护筒以下3m时可以提高钻头转速。当成孔至护筒2米以下时，用泥浆泵将制备好的化学泥浆抽入孔内，泥浆灌注高度距离护筒底1米左右。

2.4水下混凝土浇筑

初灌前在装混凝土漏斗底设置可靠的橡胶隔水球或者隔离垫板，导管底部至孔底的距离宜为300～500mm，备足首盘封底混凝土数量开始灌注首批混凝土;为防止发生断桩现象，浇注首盘混凝土时，储料斗和提升斗中的混凝土量，应满足混凝土全部下落后，导管初次埋入混凝土不小于0.8m的要求;混凝土坍落度宜为180mm～220mm，初凝时间不宜小于8小时;管埋入混凝土深度宜为2～6m，严禁将导管提出混凝土灌注面;控制最后一次灌注，超灌高度宜为0.8～1.0m。

為满足导管的第一次埋置深度以及慢速导管底部填充的需求，首灌混凝土方量可以按照下式计算：

式中： ──首灌注混凝土方量;

──桩孔直径（m）;

──导管下口距离孔底距离，一般为0.4m;

──导管的第一次埋置深度（m）;

──导管内径（m）

──桩孔内混凝土达到埋置深度H2时，导管内混凝土柱平衡导管外（或泥浆）压力所需的高度（m），。

三、常见问题原因分析与处理措施

3.1塌孔

原因分析：护筒埋置深度不够，护筒周边未夯实，或护筒底部土层厚度不足造成漏水导致泥浆水头不足;泥浆比重不够，泥浆对孔壁的压力不足;钻进速度过快，泥浆护壁效果形成滞后，孔壁渗水;成孔时中途停止时间较长，孔内泥浆水头未能保持在2.0m以上或泥浆面至少高于最高水位1.5m以上，降低了水头对孔壁的压力;提升钻头或吊放钢筋笼时碰撞孔壁;附近有大型设备或车辆振动;孔内水流失造成水头高度不够;清孔后未能及时灌注混凝土，放置时间过长。

防治措施：

1、根据地勘报告所勘察地质特征，根据化学泥浆粉使用说明选用适宜的泥浆泥浆粘度和不同的钻进速度。

2、埋设护筒时，底部应夯填密实，护筒周围也要回填密实。

3、提升钻头或者吊放钢筋笼尽量要保持垂直，不碰撞孔壁。

4、若发生塌孔，轻微塌孔，立即增大化学泥浆粘度，并采用刷孔来保持孔径;塌孔不深时，改用深埋护筒，护筒周围夯实，重新开钻。

3.2成孔垂直度不符合标准

原因分析：旋挖机所处位置承载力不足，旋挖机在作业时由于机身下土层塌陷发生倾斜，导致成孔垂直度不符合标准;旋杆在作业过程中发生偏移，导致成孔垂直度不符合标准。

防止措施：旋挖机施工时，应保证机械稳定、安全作业、场地承载力不满足时可铺设钢板或者垫板（路基板）;旋挖机就位后校核旋杆，发现侵袭应该及时校正。

3.3钢筋笼移位

原因分析：下放钢筋笼时标高控制不到位;导管埋入过长，在提升导管时容易晃动，容易发生挂笼现象;导管提升过程中与混凝土下落的相对速度较大，混凝土下落至底部瞬时反冲力使钢筋笼上浮;

防治措施：保证灌注桩成孔和钢筋笼的质量;固定钢筋笼上口，加快水下混凝土浇筑，必要时可添加缓凝剂保证混凝土的塌落度在180～220mm范围内。混凝土接近钢筋笼底部时，控制导管埋入混凝土在1.5～2m范围内;在钢筋笼稳定埋入混凝土前做到浇一斗混凝土，测一次导管埋深。待钢筋笼稳定埋入混凝土后即可正常浇筑，导管埋入混凝土不宜大于6m。钢筋笼上浮时应停止浇筑，检查导管埋深，拆除部分导管，保持导管埋深为2～5m;导管挂笼时用先降后升，脱钩后上提导管。

3.4断桩

1、常见原因分析：

1）卡管导致断桩

当遇到土质不好的施工环境时，塌孔的可能性极大，塌孔后土使导管的埋置深度增加，严重的时候会导致导管无法拔出从而造成断桩。混凝土的塌落度过小也容易导致卡管。

2）导管进水导致断桩

导管在连接处一般都采用橡胶垫圈来进行密闭。桩孔底部水压力大，如果导管连接处没有拧紧，橡胶垫圈安装错误或橡胶垫圈老化失效都是造成导管漏水的原因。导管漏水可能导致孔内泥浆进入导管内部，泥浆一旦进入导管内部将会与混凝土混合在一起，从而形成密度较大的杂质混合物，孔内混凝土无法衔接，导致断桩。

3）堵管导致断桩

堵管现象主要分为两种，一种是气堵，当混凝土满管下落时，导管内混凝土（或泥浆）面至导管口的空气被压缩，当导管外泥浆压力和混凝土压力处于平衡状态时就出现气堵现象。另外一种堵管现象为物堵，混凝土施工性能不好，石子较多，或混凝土原材料内有杂物等，在混凝土垂直下落时，石子或杂物在导管内形成拱塞导致堵管。

4）混凝土浇筑不连续导致断桩

2、防治措施：

1）水下混凝土灌注时遵循上述2.4规定。

2）针对不同的地质条件采取不同的措施。塌孔严重时应严格控制钻進速度，适当加大泥浆比重。若是孔口塌方，说明护筒埋置太浅或护筒周围的土未夯实，开钻前应特别注意把护筒埋牢固，特别是护筒底部处的埋土要夯实。