[摘要:]对钻孔灌注桩施工全过程控制,是保证桩基施工质量的重要环节,分别进行探讨并提出相关处理方案。
[关键词:]钻孔灌注桩,施工,质量控制
随着经济发展,大跨结构物及高层建筑的修建,对基础要求愈来愈高。桩基础具有承载力高、噪音低、沉降小、施工便捷等优点,得到了大范围推广和应用,广泛应用于各类桥梁、城市高楼、港口码头等水下建筑物的基础中。但钻孔灌注桩深埋地下,具有隐蔽性,不能直接表观的控制其质量,特殊地质条件,如溶洞、深的软土地基,工艺和措施的复杂和难度增加不少,因此,严格控制工艺流程成为质量控制重中之重,否则在成桩后易出现各种质量缺陷。
通过收集、分析、总结钻孔桩基的施工成败经验,本文就其施工流程的全过程控制和要点做浅层分析和研究。
一、全过程控制
1 事前控制
事前控制是有效的控制手段,由于钻孔桩施工的隐蔽性及工序的不可逆性,前期工作的监控尤为重要。
1) 资质审查
资质审查是必不可少的工作:一是施工队伍的人员组成和组织架构、现场人员专业素质及相关经验的审查。二是到场施工机械的审查,施工机械及后备设备与现场施工条件、桩基要求相配套完善。
2) 完善施工方案
施工前实行严谨的、能清晰记录在案的技术交底,并编制完善的、操作性强的施工方案,及相应的应急预案和措施。
3) 查阅图纸和资料
查阅、分析图纸,发现其中疑问,及时沟通设计方,尤其对关键要点和重要原则,如桩基终孔原则,特殊地质条件下的应对措施等等,应清楚明了,确保正确理解执行设计意图。
2过程控制
2.1控制指标。
钻孔桩必须注重过程控制,其质量指标,如桩身成孔垂直度、桩径大小和孔深、护壁泥浆粘稠度、桩底沉渣厚度等等,如果控制不好,则可能发生塌孔、缩径、偏孔、断桩及桩承载力不足等质量问题,严重的导致废桩出现。
1)桩身垂直度
这是灌注桩后续工序,如钢筋笼吊装,砼灌注得以继续的重要条件。垂直度控制依靠钻机就位的准确性和平整性,以及在钻进过程桩锤的控制,特别是碰到孤石、陡峭岩面时,施工时要注意控制桩锤的下落高度,尽量轻击,多次锤击,保证桩锤不出现惯性偏孔,保证精度。
按照验收标准,偏孔允许误差为:群桩:100mm;单排桩:50mm。
2) 桩径及桩深
钻头大小决定桩基直径的大小,施工过程要经常观察钻头直径,发现其磨损超过10mm要及时补焊钻头。
桩基钻进过程,孔深要由卷尺进行定期复核,当到达终孔标高时,探孔器对桩径和孔深进行检验是必不可少的程序。摩擦桩和支撑桩深度的允许误差:
摩擦桩不小于设计规定;支承桩比设计深度超深不小于50mm。
3)护壁泥浆质量控制
在桩基施工过程中,泥浆作用是往上悬浮钻渣和护壁。为了防止坍孔,稳定孔内水压力以及便于反碴,泥浆比重是关键。宜采用比重小,粘度大,含砂率低的优质泥浆。同时,在钻进过程中,可以利用物理方法(如使用漩流出渣器)或化学方法(如加入Na2co3、NaoH、CMC、PHP等外加剂)来改善泥浆性能。
另外,应针对泥浆循环(正或反)方式,选择适当指标,使护壁泥浆皮薄而有韧性,使桩身与地层紧密接触,提高桩周与土层的摩阻力。
4)桩底沉渣厚度控制
不同受力要求的桩基,其桩底沉渣厚度的要求不同。一般来说,嵌岩桩和端承桩,沉渣厚度不得大于5cm,摩擦桩的则要求不大于15cm,特殊情况的,摩擦桩也会以前一数值要求。
2.2施工控制要点
2.2.1 隔孔施工
桩基成桩过程中,桩身周围土体对桩基始终有主动土压力作用,在成孔初期桩身强度很低,采取适当的施工距离—隔孔施工,可以减少相互间的土体扰动,防止坍孔和缩径。
2.2.2护筒埋置
水中钻孔灌注施工,护筒脚是最薄弱的地方,它位于护筒与泥岩相接处,易出现漏浆、塌孔现象。护筒下沉深度太小,将导致漏浆。因此,护筒应进入足够的粘土层深度,为此,往往采用钻孔后二次下沉护筒的办法。同时,护筒顶部高度上应不小于水头高度。
护筒要固定住,防止水流的波动使护筒外壁与土体之间产生空隙,导致漏浆发生。
2.2.3 漏浆处理
漏浆是常见事故,原因是水头过高或护筒脚有缺陷。当见到护筒外水面冒出气泡或浑水,意味着漏浆已经发生。如果漏浆轻微,可以加入适量水泥或其他外加剂,改善泥浆质量,继续钻进;当漏浆严重时,应停止钻进,或振动加深埋入护筒,或回填粘土,静置稳定后再继续钻进。如果回填量太大,可加入大量水泥或其他外加剂,同时,密切注意护筒内处的水位差,随着护筒外水位的涨落,往护筒内加入或抽出泥浆,保持“0”水头钻进成孔。
2.2.4 钢筋笼吊装
钢筋笼吊装过程易发生上浮现象,上浮多发生于灌注砼的导管位于钢筋笼底部,或已灌注的砼厚度较大时,此时钢筋笼靠自身重力和与孔壁的摩擦力抵抗砼上顶力、及泥浆的浮力,一旦失去平衡,钢筋笼就将上浮。预防措施是:在钢筋笼顶部施加竖向约束,如将钢筋笼顶部钢筋接长,焊于护筒顶部,限制其竖向位移。
砼灌入钢筋笼后,砼上升不宜过快,导管在砼内埋深不宜过大,严格控制在2-6m之间,提升导管时,不宜过快,防止导管钩钢筋笼,将其带上等。 发现钢筋笼上浮之后,应查明是否导管原因。
2.2.5 砼灌注
2.2.5.1 桩底沉渣厚度控制
一般钻孔灌注桩的沉渣厚度宜控制在50mm以内。沉渣过厚使桩底存在软弱隔层,导致端承力失效。控制措施为:
1)采用二次清孔工艺:1)采用二次清孔工艺:
终孔 第一次清孔 下钢筋笼 第二次清孔 灌注砼。
2)正循环清孔速度慢且不彻底,大比重泥浆还会影响砼的灌注和桩身摩擦阻力,建议最后一次清孔使用反循环清孔。
3)首灌宜采用大方量、超高压措施,确保首灌注砼的巨大冲力将沉渣溅除。使桩底砼跟基岩密贴。
2.2.5.2 导管准备与安装
导管宜选择25cm~35cm的直径,为了保证接头水密性,使用前应进行0.6~10Mpa压力水试压,保证不漏水。
2.2.5.3 首灌控制
施工中应使用质量合格的原材料。确保砼具有良好的和易性和流动性。灌注用导管应平直,内壁光滑不漏水。 砼储料斗下口应高于泥浆适当距离(4m以上),使其保持一定的超压力,要确保导管首埋在1m以上。
2.2.5.4 后续砼灌注
当导管内的砼不满,含有空气时,后续砼要徐徐灌入。避免在导管内形成高压气囊,使砼无法下灌,将导管间的橡胶垫挤破,发生漏浆,造成事故。
2.2.5.5 桩顶灌注
灌注桩顶砼时,由于导管内砼超压力降低,而导管外的泥浆及含渣土稠度和比重增大,使砼从导管内流出的速度降低,扩散上升困难。易造成桩头钢筋笼外侧无砼保护层,这时应稍提漏斗增大落差,反复抖动,以提高砼密实度并利于桩头砼的向钢筋笼外侧扩散。
2.2.5.6 灌注过程的事故处理
砼应连续灌注,不得中断,确保桩身质量。但由于某些原因,导管拨离砼面后,引起断桩。为了减少损失,施工中可使用二次剪球法。灌注过程中提管,拆管必须注意控制导管出口不被拔出夹渣面。灌注结束时,将砼灌高一定高度,确保夹渣面清除即可。
3 成桩后的检测和补救
砼灌注完成,待强度达标后,要进行超声波检测或抽芯检测,甚至要进行静载试验,以检验成桩质量。当桩基评定不合格,或废桩出现,则多采用加桩处理或重新冲孔灌注。
通常情况下,桩基质量事故出现较多的是桩底沉渣过厚,桩身夹泥或出现砼离析蜂窝现象,通常使用压浆补强法进行处理,具体是:用高压水枪切割破碎软弱夹层,并将其碎渣清理后,压注水泥砂浆,从而补强桩身软弱部位,或提高桩基地基承载力的目的。
二、结语
钻孔灌注桩施工属于隐蔽工程施工,在施工中对环节加强控制,不放松细少环节,就能基本保证桩基的质量,为建造合格优良工程打下牢固可靠的基础。
参考文献:
[1]凌志平. 基础工程[M]. 北京:人民交通出版社,1996.
[2]《桩基工程手册》编写委员会. 桩基工程手册[M]. 北京:中国建筑工业出版社,1995.