钻孔灌注桩的施工方法(通用7篇)
(一)、测定桩位
按照《桩基础平面布置图》将桩位精确定位到实地,定测方法使用轴线交汇,放线误差控制在10mm以内。钻孔前,沿轴线预埋十字定位龙门桩,将桩位沿轴线方向引离孔口,并用线坠、经纬仪随时检查钻孔垂直度。
(二)、护筒埋设
护筒采用4mm钢板卷制,护筒直径700mm,在护筒的上口边缘开设溢浆口。护筒坑采用机械开挖与人工清理,挖孔直径比护筒大0.4m左右,即本工程桩基的护筒坑直径为1.1m,挖孔深度以挖尽上部杂填土,坑底应平整。护筒埋设时,通过龙门桩的4个点进行调整就位,护筒中心与桩位中心重合,其偏差不得大于20mm,并应严格控制护筒的垂直度,护筒调整到位并固定稳后,周边用粘土均匀回填并分层夯实,以保证在钻孔过程中护筒稳定不下落以及周边不跑浆。
(三)、钻机就位
钻机安放前,先将桩孔周边垫平,确保钻机安放到位机身平稳,钻机就位时应确保机架的底盘、钻头中心及桩位中心在同一铅垂线上,其对中误差不得大于20mm;钻机就位后,测量钻机平台标高来控制钻孔深度,避免超钻或少钻。经自检合格后,填写报验单请监理工程师对钻机的对中、底盘水平、钻杆垂直度等进行检查,监理工程师检查验收合格后,方可开始钻孔。正式钻孔前,钻机要先进行运转实验,检查钻头的同心度和钻机的稳定性,确保后面成孔施工能连续进行。
(四)、泥浆制备及成孔
1、泥浆配制:本桩基工程用粘土泥浆,其粘土含胶体率不得低于95%,含砂率不得大于4%,造浆能力不低于2.5L/kg。制浆前,先将粘土打碎,使其易于成浆,缩短搅拌时间,粘土在水中浸透并搅拌均匀。针对本工程的地层特点,在施工过程中主要利用孔内粘土自成泥浆和再生泥浆,如果现场粘土造浆不能满足比重要求时,采用加入红土的方法造浆,泥浆比重由泥浆比重计控制。
2、泥浆管理:为了尽量减少场地占用和泥浆污染,沉淀池、循环池、调浆池合理布置,通过泥浆循环沟与桩孔沟通。泥浆池采用挖掘机就地开挖。成孔施工时,清水经胶管用泵打进钻头,随钻头钻进土层,钻头切削的粉土和水混合以后形成泥浆,在桩孔内溢满后经泥浆沟流进泥浆沉淀池,形成第一次造浆,造成的泥浆有一定储量并达到一定比重后,把清水改用泥浆,经沉淀后再到循环池,通过泥浆泵打入钻头,形成一个循环系统。在施工期间定期对泥浆池、循环沟进行疏通,确保泥浆循环畅通。沉淀池的沉渣和废浆由专门的泥浆运输车运出场地,保证泥浆池有足够的容积满足桩机成孔施工的需要,并及时对场地进行清洁、整理,保持现场卫生。
3、钻进成孔:成孔采用潜水钻机,边钻进边注入泥浆护壁。开孔前先轻压慢钻,钻进到2~3m后逐渐加大转速和钻压进入正常钻压和钻速。在钻进中经常检测钻机钻杆的垂直度、钻机平台的水平,并随时调整,做好详细记录。在成孔施工中还应根据不同的地层适时调整参数。在地层变化时,应减小钻压及转速,防止地质情况不均而产生钻孔倾斜。钻进中加接钻杆时,应先停止钻进,将钻头提高孔底200mm,维持泥浆循环1~3min,以清洗孔底和护壁.装杆时应拧紧上牢,防止工具及钻具掉入孔内。
4、清孔、拆杆、移机:通过钻机平台标高和钻杆的长度,判断钻孔深度。当钻孔达到设计要求的深度,停止钻进,将钻头提高孔底100~300mm,维持泥浆正常循环吸除孔底沉渣。起钻时应小心操作,防止钻头拖到孔壁,并及时向孔内补入泥浆,稳定孔内水头高度。
5、成孔检测:成孔结束后,对成孔质量进行检测。孔深不小于设计深度,沉渣厚度不大于100mm,泥浆比重以1.20为宜,以保证桩孔质量。
(五)、钢筋笼制作及安装
主筋:人工调直,机械连接,按图纸尺寸下料。加强箍筋:按图纸尺寸下料,单面搭接焊10d。螺旋箍筋:冷拉调直,钢筋弯曲机卷盘成卷待用。
钢筋笼成型:加强箍筋放置在主筋外侧,与主筋点焊成骨架,然后按图纸规定缠螺旋筋,螺旋筋与主筋100%点焊。钢筋保护层采用特制混凝土垫块。钢筋笼安装:钢筋笼整体制作完成后,使用专用架子车运至以成孔的桩孔附近,由吊车将钢筋笼下入孔内,下笼时要做到轻吊慢放,一旦卡住时要略吊起一些,人工轻晃钢筋笼,慢慢下入,严禁墩笼或踩笼。下至设计标高后,在孔口用钢管垫在事先焊好的双耳吊环内固定牢靠,防止钢筋笼上浮。由于桩埋头较深应设好压管。
(六)、下放导管
下放导管以前,检验导管的密封性,具体措施是密封导管一端在另一端打压,检查导管是否密封。导管应下至距孔底0.5m处。
(七)、混凝土浇筑 混凝土采用现场搅拌
混凝土要求:混凝土强度等级C30,混凝土含砂率为40%~50%。坍落度为180—200mm。
水下混凝土浇筑:浇筑时计算好初灌量,加工好料斗,要求有一定的冲击能量,能把导管下沉渣挤出,并能把导管下口埋入混凝土,深度不少于0.8m。混凝土浇筑连续进行,随浇随拔管,中途停息时间不超过15min,以免中途停顿造成断桩事故。在整个浇筑过程中,导管在混凝土中埋深2~6m,利用导管内外混凝土的压力差使混凝土的浇筑面逐渐上升,上升速度不低于2m/h,在浇筑接近结束时,在孔内注入适量清水,使槽内泥浆稀释并排出槽外,并使管内混凝土柱有一定的高度(2m以上),要保证泥浆全部排出。拆卸导管时应严格控制好导管上拔量,防止导管突然拔出混凝土面。
关键词:钻孔灌注桩,桥梁,施工
在现代建筑工程中, 钻孔灌注桩基础具有很高的普遍性, 它对地质状况的适应性极强, 因此大、中、小型桥梁均可使用。
冬季是个不易施工的季节, 而钻孔灌注桩则是冬季基础施工的一种好方法。桩的施工方法简单, 施工面积小, 减少了大量的土方运输, 施工工期快, 承载力高, 桩身强度计算一般不难满足要求, 是一种质量好, 效益高, 进度快的施工方案。
1 灌注桩的施工方法
1.1 施工程序
场地平整→桩位放线→钻孔就位→终孔验收→下钢筋笼→罐注混凝土→桩自然养护。
1.2 施工准备
①设备进厂前必须做好一切准备。做好行车路线安排和桩序排列, 做好桩位记录。②做好桩位的保护工作准备, 在场外安全地方引施工控制点, 以便随时进行校核。③准备好检查工具, 代把、小镜子和钢尺。④做好标高控制, 用水平仪跟随测定标高, 并做好大于承台到自然地面距离, 钢筋勾做钢筋笼的固定。⑤准备好砼施工的机具, 准备搅拌机和运输车。⑥准备好抗冻早强剂。⑦成孔后马上用准备好的木盖盖好。⑧准备好φ300夯, 夯实虚土。
1.3 钻孔施工
机械就位后, 按排列顺序将钻头放置在测好的孔位上, 并使钻头接触地面再开动机器, 在钻进过程中, 每钻1.0~2.0m要检查一次成孔的垂直情况, 如发现偏斜, 应立即停止进行纠偏。在出土时要派专人作好每根桩的出土量汇载, 并观察土的数量, 土质变化等情况。
钻孔完成后要进行终孔验收。即要求孔深符合要求, 孔斜率小于1%孔径不小于设计桩径, 用小镜反光检查孔内壁及桩底虚土情况;终孔验收后将虚土夯实及时下钢筋做好与它浇注准备工作, 成孔后及时浇注混凝土, 免得塌方影响桩的质量。
2 钻孔灌注桩故障的处理措施
在混凝土灌注的过程中, 其水下混凝土灌注是成桩的关键工序, 我们知道地下水温和地质情况是非常复杂的, 加上施工的机械、人员配合等不确定因素较多, 因此极易发生导管进水、卡管、坍孔、钢筋笼上升等事故。这就要求整个灌注过程要分工明确、密切配合、统一指挥, 做到快速、连续, 并采取相应的预防和处理措施。
2.1 钻孔灌注桩灌注中发生的导管进水
造成的原因是导管的接头不严, 接头间橡皮垫被导管中高压气囊挤开;也有的焊接破裂, 水从接头或焊接中流入;还有的导管连接不好, 提升时造成提断, 导管提升过猛;测深出错, 造成导管底口超出原混凝土面, 底口涌入泥水。
该种事故根据具体情况, 要么拔换原管下新管;要么用原导管插入混凝土以下50cm继续灌注, 这需要在灌注前将进入导管内的水和混凝土用吸泥和抽水的方法吸出。为了防止抽水后导管外的泥水穿透原混凝土压入上部凝固层导管内, 续灌的原混凝土配合比应增加水泥量, 提高稠度后灌入导管内, 灌入前将导管进行小幅度上下抖动或挂振捣器使原混凝土恢复流动性。以后灌注的混凝土可恢复正常的配合比。
上面的处理过程一定在首批混凝土初凝前完成, 如果首批混凝土初凝前, 导管不能插入混凝土, 这时混凝土面在水面以下不深时, 可在原护筒内加设直径稍小的钢护筒, 用重压或锤击方法压入原混凝土面以下适当深度, 然后将护筒的水 (泥水) 抽出, 并将原混凝土顶面的泥渣软弱层清除干净, 再在护筒内灌注混凝土至设计桩顶。
若混凝土面在水面以下较深处, 且由于时间过长, 孔内首批混凝土已初凝, 则应将导管拔出, 重新填埋钻孔。
2.2 钻孔灌注桩中发生的卡管
2.2.1在钻孔灌注桩灌注中初灌时隔水栓卡管, 要么是由于混凝土本身的原因, 如坍落度过小、流动性差、级配不合理、拌合不均匀、以及运输中产生离析、导管接缝处漏水、雨天运送混凝土没有加遮盖等, 使混凝土中的水泥将被冲走, 粗集料集中而造成导管堵塞。处理方法可用长杆冲捣管内混凝土, 将导管进行小幅度抖动, 或在导管上安装振捣器等使隔水栓下落。如仍不能下落时, 则应将导管边同其内的混凝土提出钻孔, 进行清理修整。然后重新安装导管, 重机关报灌注。如一旦有混凝土拌和物落入井孔, 须将散落在孔底的拌合物粒等予以清除。
2.2.2由于孔较深, 混凝土在导管中下落时产生离析造成粗集料集中导管口附近, 造成局部混凝土流动性较差, 后续混凝土重量不足以推动其流动。处理方法类似首批混凝土灌注, 加大一次混凝土灌注量, 并加高导管, 增大底部压强、在灌注同时适当提升导管。
2.2.3机械发生故障或其它原因使混凝土在导管内停留时间过久, 或灌注时间持续过长, 最初灌注的混凝土已经初凝, 增大了导管内的混凝土下落阻力, 混凝土堵在管内, 造成卡管。由于灌注时间已久, 孔内首批混凝土已初凝, 导管内又堵塞有混凝土, 此时应将导管拔出, 重新填埋钻孔。
2.3 钻孔灌注庄灌注中发生的坍孔
各种钻孔方法都可能发生坍孔事故, 在灌注过程中如发现井孔内水位忽然上升溢出, 随即骤降并冒出气泡, 出渣量显著增加而不见进尺, 钻机负荷也显著增加, 这就应怀疑是坍孔征象, 可用测探仪探头或测探锤探测。其坍孔原因是护筒底脚周围漏水, 孔内水位差减小, 不能保持原有静水压力;由于护筒周围堆放重物或机械振动等。发生坍孔后, 应查明原因, 采取相应的措施, 如保持水头或加大水头, 移开重物或机械振动等。然后用吸泥机吸出坍入孔中的泥土。如不继续坍孔, 可恢复正常灌注。如坍孔仍不停止, 坍塌部位较深, 应将导管拔出, 重新填埋钻孔。
2.4 钻孔灌注桩灌中发生的钢筋笼上升
钢筋笼上升, 主要原因是由于混凝土表面接近钢筋笼底口以下3~1m时, 混凝土灌注的速度过快, 使混凝土下落冲出导管口向上反冲, 其顶托力大于钢筋的重力。
为了防止钢筋笼上升, 应将钢筋笼上端焊固在护筒上, 可以承受部分顶托力, 具有防止其上升的作用;当导管底口低于钢筋笼3m至高于1m之间, 且混凝土表面在钢筋笼上下1m之间时, 应放慢混凝土灌注速度, 允许的最大灌注速度与桩径有关, 当桩长为20m以内时可参考下表处理。灌注桩的混凝土表面靠近钢筋笼底部时允许最大灌注速度见表1。
当钢筋笼上升现象发生时, 必须停止灌注, 回填井孔, 待沉实后重新钻孔。
以上各种事故如处理不当, 由于灌注时间过长, 首批混凝土已凝固, 流动性降低, 而后续混凝土冲顶层上升形成夹泥层, 均易形成断桩。对已发生或估计可能发生的断桩, 应钻芯取样作深入探查, 或使用无破损检测, 对其质量进行判定。视其结果, 做出补强、加桩或废弃重新钻孔等处理办法。
关键词:钻孔;灌注桩;施工
中图分类号:F40文献标识码:ADOI:10.3969/j.issn.1672-0407.2012.02.004
文章编号:1672-0407(2012)02-011-02收稿日期:2012-01-9
一、钻孔施工准备
1.整平场地
对于施工场地用推土机与人工的配合进行施工,保证施工的地面平整。施工过程中的人员以及工作量的调配要求两周内进行排水沟的施工完毕,并进行施工场地的放样和对于施工进程过程中的准备工作。
2.桩基的放样
在详细勘察过地形之后,桩基的就位工作应及时的开展,并对桩位进行进一步复核,发现专为偏差及时地进行处理,根据设计的资料进行现场布置的控制和施工的水准点调控,用全站仪采用坐标法直接放样至每个桩基的中心。在钻孔的中心点用钢卷尺量出距离并做好记录保证中心位置的不偏离。
3.埋设护筒
根据桥梁工程的水文地质情况进行分析,护筒主要采用钢护筒。相对于孔径的大小以及钢板的厚度根据桩径进行。护筒的内径必须大于桩径300mm。将护筒吊装入孔后进行定位,并在四周用粘土进行填充,以避免护筒的中心位置偏离,导致桩基不符合施工的规范以及规章要求。护筒顶端高程,应高出地面0.3或水面1~2m。一般情况埋置深度宜为2~4m,特殊情况应加深以保证钻孔和灌注砼的顺序进行。
4.搭设钻孔平台
在平整施工场地后,在每个桩位的相隔出铺设一根枕木,铺设的长度要比钻机稍长点,对于铺设枕木的偏差主要控制在2cm之内进行。当场地条件较差的时候,可以采用几层的枕木进行纵向与横向的铺设,调整平稳并进行试机,保证钻孔的施工质量。
二、钻孔施工
桥梁的上层主要为种植土、粘土,下层为弱风化灰岩。钻机主要采用新型的冲击钻、泵吸反循环钻进。在钻孔安装完毕之后,将泥浆循环系统连接好,并确认各项工作正常运行的情况下,方可开始钻进。
钻进的作业应分班进行,并按照交接班制度,做好记录工作。先向孔内运送泥浆,再开动钻机。泥浆从护筒口流人,然后从钻头的钻杆下吸进,通过钻杆中心排至沉淀池内,泥浆在沉淀池内沉淀后再流入孔内,如此循环反复。初钻时,应慢速以小冲程钻进,待导向部位或钻头全部进入地层后,方可加速钻进。
根据不同的地质情况选择不同的钻进冲程,以便达到预定的最佳效果。在通过坚硬密实卵石层时采用高冲程,在通过松散砂、砾类土或卵石夹土层中时宜采用中冲程,以防止冲程过高,对孔底振动过大,引起塌孔。在易坍塌地段采用小冲程,并提高泥浆的粘度和相对密度。在整个过程中,随时注意孔内的水位,经常测量泥浆的相对密度和粘度,保持稳定流量。在通过漂石或岩层时,如表面不平整应先投入粘土、小片石,将平面垫平,再冲击钻进,防止坍塌的事件发生。
1.成孔
先用回转钻机扫去覆盖层,到达护筒底口后,改为冲击钻,在护筒底口分层抛填粘土、片石。反复冲填(3次以上)以护好护筒底口,防止渗水、漏砂、塌孔,该过程越仔细越好。进入岩层后,视岩石硬度情况确定冲程,若岩石强度较低,冲程应略低(2.5~3m左右)。穿越溶洞顶板时,应低冲程进尺,防止打空锤。派专人观察孔口液面,一旦发现漏水,溶洞顶板打穿,应立即补水,快速抛填足够的片石、粘土填充封堵,待液面稳定后继续冲击。
斜面开孔、溶槽、石笋等情况,也应抛填强度比岩石稍高的片石,反复冲击处理,保证成孔垂直度。
整个冲进过程中均应严格加强管理,经常观察,防止冲成十字孔。绳卡,吊杆等关键部位每隔一小时应提钻检查一次,防止掉钻、卡钻。严密的施工组织管理是成败的关键。钻孔过程中,试验室应及时实地做好钻孔芯样采集工作。
2.清孔
钻孔达到设计规定深度后,且成孔质量符合设计要求应立即进行清孔。清孔时,孔内水位应保持在地下水位或河流水位以上1.5~2m,以防止钻孔内的任何塌陷。
A---1 成孔质量的控制
成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分,其质量如控制得不好,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。
1.1 采取隔孔施工程序。
钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同,打人桩是将周围土体挤开,桩身具有很高的强度,土体对桩产生被动土压力。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动压力。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,故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。
1.2 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。为了保证成孔垂直精度满足设计要求,应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固,经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施,并于成孔后下放钢筋前作井径、井斜超声波测试。
1.3 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作好记录,以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。
虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度,但是如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,就可能会发生坍孔、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坍落的沉渣。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。
为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象,除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外,还根据不同土层情况对比地质资料,随时调整钻进速度,并描绘出钻进成孔时间曲线。当钻进粉砂层进尺明显下降,在软粘土钻进最快0.2m/min左右,在细粉砂层钻进都是
O.015m/min左右,两者进尺速度相差很大。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小,在施工过程中要经常复核钻头直径,如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。
1.4 钢筋笼制作质量和吊放
钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料,检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上,这是由于钢筋吊笼放后是暂时固定在钻架底梁上的,因此,吊环长度是根据底梁标高的变化而改变,所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度,以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。在钢筋笼吊放过程中,应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量,对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。同时,要注意钢筋笼能否顺利下放,沉放时不能碰撞孔壁;当吊放受阻时,不能加压强行下放,因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象,应停止吊放并寻找原因,如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的,应提出后重新垂直吊放;如果是成孔偏斜而造成的,则要求进行复钻纠偏,并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼接长时要加快焊接时间,尽可能缩短沉放时间。
1.5 灌注水下混凝土前泥浆的制备和第二次清孔
清孔的主要目的是清除孔底沉渣,而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣,使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态,再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔,最终将桩孔内的沉渣清干净,这就是泥浆的排渣和清孔作用。从泥浆在混凝土钻孔桩施工中的护壁和清孔作用,我们可以看出,泥浆的制备和清孔是确保钻子L桩工程质量的关键环节。因此,对于施工规范中泥浆的控制指标:粘度测定17—20min;含砂率不大于6%;胶体率不小于90%等在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制,不能就地取材,而要专门采取泥浆制备,选用高塑性粘土或膨润土,拌制泥浆必须根据施工机械、工艺及穿越土层进行.配合比设计。
灌注桩成孔至设计标高,应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔,直到孔口返浆比重持续小于1。10—1.20,测得孔底沉渣厚度小于50mm,即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。沉放导管时检查导管的连接是否牢固和密实,以防止漏气漏浆而影响灌注。由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部,最终不能被混凝土冲击反起而成为永久性沉渣,从而影响桩基工程的质量。因此,必须在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔。当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后,应立即进行水下混凝土的灌注工作。成桩质量的控制
2.1 为确保成桩质量,要严格检查验收进场原材料的质保书(水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告),如发现实样与质保书不符,应立即取样进行复查,对不合格的材料(如水泥、砂、石、水质),严禁用于混凝土灌注桩。
2。2 钻孔灌注水下混凝土的施工主要是采用导管灌注,混凝土的离析现象还会存在,但良好的配合比可减少离析程度,因此,现场的配合比要随水泥品种、砂、石料规格及含水率的变化进行调整,为使每根桩的配合比都能正确无误,在混凝土搅拌前都要复核配合比并校验计量的准确性,严格计量和测试管理,并及时填入原始记录和制作试件。
2.3 为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象,在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度,混凝土坍落采用18cm—20cm,并随时了解混凝土面的标高和导管的埋人深度。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2m—4m,不宜大于5m和小于1m,严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注至距桩顶标高8m—10m时,应及时将坍落度调小至12cm—16cm,以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中,要控制好灌注工艺和操作,抽动导管使混凝土面上升的力度要适中,保证有程序的拔管和连续灌注,升降的幅度不能过大,如大幅度抽拔导管则容易造成混凝土体冲刷孔壁,导致孔壁下坠或坍落,桩身夹泥,这种现象尤其在砂层厚的地方比较容易发生。在灌注过程中必须每灌注2m3左右测一次混凝土面上升的高度,确定每段桩体的充盈系数,《建筑施工操作规程》规定桩身混凝土的充盈系数必须大于l。同时要认真进行记录,这对日后发现有问题的桩或评价桩的质量有很大作用。
钻孔灌注桩的整个施工过程属隐蔽工程项目,质量检查比较困难,如桩的各种动测方法基本上都是在一定的假设计算模型的基础上进行参数测定和检验,并要依靠专业人员的经验来分析和判读实测结果,同一个桩基工程,各检测单位用同一种方法进行检测,由于技术人员的实践经验的差异,其结论偏差很大的情况也时有发生。通过十几年来几十个钻孔灌注桩工程的施工实践,得出这样一个结论,即加强桩基工程检测是一个手段,要保证钻孔灌注桩的施工质量,其关键还在于人。强调现场管理人员要有高度责任心,以防为主,对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工,只有这样桩基的质量控制才能得到保证。
B----钻孔桩施工工艺
钻孔前的准备工作
钻孔前的准备工作主要包括桩位放样,整理平整场地,布设施工便道,设置供电及供水系统,制作和埋设护筒,制作钻孔架,泥浆的制备和准备钻孔机具等。
§3.2.1-1 场地整理
施工前,施工场地按不同情况进行处理。对于处在水中的钻孔桩基础都必须搭设施工平台,桩基处在旱地时,清除杂物后夯压密实即可。
§3.2.1-2 本标段钻孔桩均使用钢护筒,采用3mm-5mm钢板制作。为保证其刚度,防止变形,在护筒上、下端和中部外侧各焊一道加劲肋。本合同段的钻孔桩直径为ф120cm和100cm。根据钻孔桩直径,我们所做的护筒直径为145cm和125cm。护筒埋设时,其轴线对准测量所标出的桩位中心,护筒周围和护筒底接触紧密,保证其位置偏差不大于5cm,倾斜度不大于1%。
§3.2.1-3 泥浆的制作
制浆前,先把粘土尽量打碎,使其在搅拌中容易成浆,缩短成浆时间,提高泥浆质量。制浆时,可将打碎的粘土直接投入护筒内,使用冲击锥冲击制浆,待粘土已冲搅成泥浆时,即可进行钻孔。多余的泥浆用管子导入钻孔外泥浆池贮存,以便随时补充孔内泥浆。§3.2.1-4 钻机就位
埋设好护筒后,即可进行钻机就位,本标段使用的钻机为卷扬机牵引式冲击钻和冲抓钻。
就位时,只要使钻锥中心对准测量放样时所测设的桩位即可,其对中误差不得大于5cm。§3.2.2 钻孔工艺
§3.2.2-1 冲击钻钻孔工艺
A.开钻前应注意的事项
开钻前,在护筒内多加一些粘土。地表土层松疏时,还要混和加入一定数量的小片石,然后注入泥浆和清水,借助钻头的冲击把泥膏、石块挤向孔壁,以加固护筒角。为防止冲击振动使邻孔坍塌或影响邻孔已灌注砼的凝固,必须等邻孔砼灌注完毕并达到一定的强度后方可开始钻孔。
冲击钻孔时宜用小冲程,当孔底在护筒脚下3-4m后,可根据实际情况适当加大冲程。在钻孔桩上部淤泥段,考虑采用冲抓钻:一方面可防止坍孔,另一方面可以适当加快施工进度。
B.钻机安装处事先整平夯实,以免在钻孔过程中钻机发生倾斜和下陷而影响成孔的质量。钻机必须固定牢固,严禁在钻孔过程中钻机移位。钻孔时,随时察看钢丝绳的回弹情况,耳听钻锥的冲击声,以判别孔底情况,掌握勤松动,少量松绳的原则;孔内水泥浆水平面须高出护筒脚至少0.5m以上,以免泥浆面荡漾损坏护筒脚孔壁,但比护筒顶面低0.3m,防止泥浆溢出;冲击过程中勤抽碴,勤检查钢丝绳和钻头的磨损情况,预防安全质量事故的发生。
C.抽碴时应注意的几个问题
(1)及时向孔内补浆或补水,如向孔内投放粘土自行造浆,在抽碴后随着冲击投放粘土,不宜一次倒进很多,防止粘结。
(2)抽碴筒放到孔底后,要在孔底上、下提放几次,使用权其多进些钻碴,然后提出。
(3)钻头刃口在钻井中不断磨损,直径磨耗不得超过1.5cm,每班开钻前检查钻头直径、及时补焊,不宜中途修补,以免卡钻。准备备用钻头,轮换使用和修补。
§3.2.2-2 回转钻钻孔工艺
A.初钻
先启动泥浆泵和转盘,使之空转一段时间,待泥浆输进一定数量后,方可开始钻进。接、卸钻杆的动作要迅速、安全,争取在尽快时间内完成,以免停钻时间过长,增加孔底沉淀。
B.钻进时操作要点
a.开始钻进时,进尺应适当控制,在护筒刃脚处,应低档慢速钻进,使刃脚处有坚固的泥皮护壁。钻至刃脚下1m后,可按土质以正常速度钻进。如护筒土质松软发现漏浆时,可提起钻锥,向孔中倒入粘土,再放下钻锥倒转,使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙,稳住泥浆继续钻进。
b.在粘土中钻进,由于泥浆粘性大,钻锥所受阻力也大,易糊钻。易选用尖底钻锥、中等转速、大泵量、稀泥浆钻进。
c.在砂土或软土层钻进时,易坍空孔。易选用平底钻锥,控制进尺,轻压,低档慢速,大泵量,稠泥浆钻进。
d.在轻亚粘土或亚粘土夹卵、砾石层中钻进时,因土层太硬,会引起钻锥跳动和钻杆摆动加大及钻锥偏斜等现象,易使钻机超负荷损坏。宜采用低档慢速,优质泥浆,大泵量,两级钻进的方法钻进。
e.钻进过程中,每进尺2~3m,应检查钻孔直径和竖直度,检查工具可用圆钢筋笼(外径D等于设计桩径,高度3~5m)吊入孔内,使钢筋笼中心与钻孔中心重合,如上下各处均无挂阻,则说明钻孔直径和竖直度符合要求。
§3.2.3 检测孔深、倾斜度、直径和清孔
钻孔完成后,必须检测孔深、直径和倾斜度,其中孔径和孔深须达到设计要求,倾斜度不得大于1%。清孔就是在吊放钢筋笼之前,对孔内的石碴、泥浆进行必要的清理,做到孔
内含泥量、含碴量和孔底沉渣符合设计及图纸要求。
§3.2.4 泥浆排放
对钻孔、清孔、灌注砼过程中排出的泥浆,根据现场情况引入到适当地点进行处理,以防止对河流及周围环境的污染。
§3.2.5 钢筋笼的制作和吊装就位
§3.2.5-1 材料:制作钢筋笼所使用钢筋的种类、型号和直径符合设计图纸的规定。其Ⅱ级钢筋的力学性能符合《钢筋砼用热轧带肋钢筋》(GB1499-91)之规定;Ⅰ级钢筋的力学性能符合《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》(GB13013-91)之规定。
§3.2.5-2 钢筋笼的制作
本标段所用钢筋笼均进行整体安装,不做另段吊装组合。制作钢筋笼时,对钢筋的调直、除锈、截断、弯折与焊接均按设计图纸和技术规范要求进行。钢筋笼的主筋尽量为整根,需要对接时,宜采用搭接焊接头,搭接的长度不小于5d,末端不设弯钩。成品钢筋笼保证其顺直、尺寸准确,其直径、主筋间距、箍筋间距及加强箍筋间距施工误差,均不大于20mm。§3.2.5-3 钢筋笼的安装
(1)为保证钢筋笼外砼保护层的厚度符合设计要求,在其上下端及中间每隔2m在一横截面上设置四个钢筋“耳环”。
(2)钢筋笼吊装之前,先对钻孔进行检测。检测使用的探孔器直径和钻孔直径相符,主要检测钻孔内有无坍塌和孔壁有无影响钢筋安装的障碍物,如突出尖石、树根等,以确保钢筋笼的安装。
(3)钢筋笼吊装时对准孔位,尽量竖直轻放、慢放,遇障碍物可慢起慢落和正反旋转使之下落,无效时,立即停止下落,查明原因后再安装。不允许高起猛落,强行下放,防止碰撞孔壁而引起坍塌。
(4)入孔后牢固定位,容许偏差不大于5cm,并使钢筋笼处于悬吊状态。
§3.2.6 灌注砼
§2.2.6-1 砼材料要求和导管、漏斗、储料斗的制备
(1)组成砼的碎石、砂的级配良好,最大颗粒尺寸的选择以适合结构物尺寸,钢筋间距及砼拌和、装卸、浇注及操作为准。集料中的杂物含量,符合规范要求,必要时清洗和过筛,以除去有害杂质。
(2)拌制砼用水在使用前做水质化学分析,试验按JTJ056-84规定进行。
(3)砼所用水泥符合GB175-85的规定,所有水泥都必须经合格分供方评定后,从批准的厂家进货;水泥进场时,必须附有水泥出厂合格证,并且经本单位中心试验室(国家认可的)检验合格。
(4)导管、漏斗和储料斗的制备
导管是灌注砼的重要工具,用3mm厚钢板卷制焊成,其直径按桩长、桩径和每小时需要通过的砼数量决定,不得小于250mm,导管分节长度应便于拆装和搬运、并小于导管提升设备的提升高度,中间节一般长2m左右,下端节可加长至4-6m,漏斗下可配长约1m的上端节导管,以便调节漏斗的高度。中间节两端焊有法兰、以便用螺栓互相连接。法兰厚度10-12mm,法兰边缘比导管外壁大出40-50mm、直径12-16mm、螺栓孔6-8个。在一端法兰附近焊有小吊耳一对,备栓挂钢丝绳用,上下两节法兰间垫以4-5mm厚橡胶垫付圈,其宽度外侧齐法兰盘边缘,内侧稍窄于法兰内缘。
漏斗用2-3mm厚的钢板制成圆锥形或棱锥形,在距漏斗上口的15cm处的外面两侧对称地焊吊环各一个,圆锥形漏斗上口直径取800mm,高为900mm;锥形漏斗结构尺寸为1000×1000×800mm,插入导管的一般长度均设15cm。
储料斗采用3mm厚钢板及加劲肋制做,底部做成斜坡,出口设闸门,活动溜槽设在储
料斗出口下方,溜槽下接漏斗。
根据计算确定,本合同段所有桥梁钻孔桩使用的漏斗和储料斗均按2.5m3考虑。§3.2.6-2 砼的拌合本合同段钻孔桩所使用砼标号为25号,配合比设计时坍塌落度取18-22cm之间,骨料采用机制碎石,粒径0.5-3cm,最大不超过4cm,水灰比用0.5-0.6。每立方米砼水泥用量符合试验要求,实配标号比设计标号高10-15%。
拌制砼前,先精确称量每盘砼所需的砂石材料,拌合用水以体积称量,袋装水泥按每袋50kg计算,散装水泥以料斗来配。搅拌时间从所有材料进鼓加水到排出,不小于2~2.5分钟,在下盘材料装入前,搅拌机内的拌合料全部倒完。如果搅拌机停用超过30min时,将搅拌机彻底清洗后才能拌合新砼,为保证灌注砼的连续性,在灌注钻孔桩时,备用一台应急搅拌机。
§3.2.6-3 钻孔桩砼灌注
砼灌注工作开始后,必须连续不断地进行并且每斗砼灌注间隔时间尽量缩短,拆除导管所耗时间严格控制,一般不超过15min,不能中途停工;在灌注砼过程中,随时探测砼高度,及时拆除或提升导管,注意保持适当的埋深,导管埋深一般保持在2~4m,最大埋深不大于6m。注砼注意的几个问题:
(1)导管下端距桩底控制为0.3~0.4m;在一切工作就绪,经量测孔底沉淀层超标时,采用射水(射风)管冲射3-5min。
(2)导管埋入砼的深度在任何时候不小于1.0m。
(3)水下灌注砼的实际桩顶标高应高出桩顶设计标高0.5m左右。
(4)严禁导管漏水或导管底口进水(即封不住底)而造成断桩事故,保证施工质量。
(5)当砼灌注完毕后,待桩上部砼开始初凝,解除对钢筋笼固定措施,保证钢筋笼随着砼的收缩而收缩,避免粘结力的损失。
§3.2.7 清理桩头
钻孔灌注桩具有适应性强,施工操作易,设备投入小,承载力大等许多优点,已被广泛应用于各类工民用建筑中。但钻孔灌注桩施工工艺环节较多,容易出现各类质量问题,给施工方造成一些不必要的经济损失。在此,我将结合工作实际,对钻孔灌注桩施工质量控制要点做一个小结。
同其它种类的桩基础一样,钻孔灌注桩的质量控制重点也应放在桩位控制、标高控制、桩体质量的控制上。对这几个方面的控制效果将直接影响到施工方的经济效益。
一、桩位控制
1.1施工前期准备
施工前做好场地内的除障工作,清除施工场内旧基础,管线和其它各类较大障碍物。平整好施工场地。
1.2测量定位
施工前应对施工蓝图仔细校对,有问题集中及时解决。对测量数据的演算应以蓝图为主,电子图辅助校对。对于测量数据及控制网点,应由多人进行多次复核检查。
1.3护筒埋设
挖护筒前,应先在距桩位较远处埋设好十字定位桩。待护筒挖好后,通过定位十字线,准确放置护筒,并在护筒中心打上定位钢筋,复测时将定位钢筋顶端固定在准确位置上(桩位),并保证桩位与护筒内壁间距大于桩的半径,并不得超过5cm。
1.4桩机就位
桩机移上桩位后,应用十字垂线法定位磨盘中心,并调平桩机磨盘,保持钻杆、磨盘中心、和桩位在同一垂线上。并固定好桩机走管,防止钻进时振动导致桩机偏移。
1.5钻进
浅部钻进时应抵挡慢速钻进,并用浓浆护壁,防止护筒下浅部十块塌落。钻进中还应经常校对磨盘的水平情况,以保证桩体的垂直度。
二、标高控制
2.1标高控制点的引测
利用高程闭合路线网从已知高程引点至场内。
2.2开孔
熟悉图纸,正确编写开孔通知书,对于场地内地坪标高起伏较大的区域应单独测量地面标高。
2.3钢筋笼下放
下放完钢筋笼后,根据吊筋固定位置准确计算吊筋长度,并保证吊筋固定到正确位置。
2.4灌砼
灌砼过程中应注意是否有浮笼现象,当导管口在笼底以下时,不应快速上提灌浆斗,以防止混凝土有过大的向上冲击力而导致浮笼;当导管口在笼底以上较高位置时,浮笼不宜发生。当泥浆太厚或砼的和易性差时易产生浮笼,这时应慢灌注勤减管。浮笼后,应反复提拉导管并减管可有效减轻浮笼现象。
灌砼完成后,用测针和测绳测定混凝土标高,以保证至少1.5-2m的浮灌量。
对于10m左右空孔的桩可自制捞渣器来测定混凝土浮灌面位置。此外,每次灌砼前应测定混凝土塌落度,一般控制在18-20cm的范围内,这样既防止和易性差导致的堵管或浮笼,还防止塌落度过大导致的混凝土面下沉大。
三、桩体质量控制
钻孔灌注桩桩体质量的控制涉及钻进、清孔、下放钢筋笼、灌注等多个环节,这里将就这些环节中易出的质量问题和防治措施进行总结。
3.1钻进过程中出现的施工质量问题及防治措施
3.1.1护筒偏移
挖护筒的面积过大,易使护筒倾斜移位,造成桩位偏移,甚至无法施工。挖护筒时,尽量减少护筒挖掘面与护筒面的差值,护筒最好大于桩径10cm,护筒四周应以粘土回填夯实。钻头起落时应不碰撞护筒。
护筒埋设后,长时间未施工,护筒周围填土的应力变化可能造成护筒产生较大偏移,必要时应在钻机对位前重新校核护筒位置。
3.1.2孔壁塌陷
钻进中遇到不良地层,泥浆护壁不好,钻进速度过快,提钻后,待灌时间过长都会的的导致孔壁塌陷。
在不良地层中钻进,应提高泥浆比重和泥浆粘度,同时慢速钻进并保持泥浆在孔内循环。钻进完成后应尽快地完成钢筋笼下放和混凝土的浇注。此外应在钢筋笼的下放时应加保护块,尽量减少对孔壁的刮擦破坏。
3.1.3 缩径
钻头磨损过大或在钻进中遇到塑性膨胀土或粘土泥岩地层时容易产生缩径,进而影响钢筋笼的下放,并降低桩的承载力。
开钻前检查钻头直径是否过小,合金刀片磨损过大应及时加焊合金刀片增加钻头直径。
在容易缩径的地层钻进时,调好泥浆,保证泥浆护壁后不渗水,减小膨胀土的膨胀效应。同时应加大泵量,加快成孔速度。对于易缩径地层应上下反复提钻提钻扫孔。
3.1.4钻孔偏斜
钻进时钻机安装不稳,钻杆弯曲,地面软硬不均匀,土层呈斜状分布或土层中含夹大的孤石或其他较大障碍物都将导致钻进过程中钻杆的偏斜。
首先应保证场地平整坚实,开钻前调平并固定好钻机,使得钻杆、磨盘、桩位在同一铅锤线上。钻进中机台振动可能造成磨盘面不再水平,应用水平尺检查磨盘是否水平,及时校正。
在有较多障碍物的区域应选择自重大、扭矩大、钻杆刚度大的钻机。在较浅处遇到孤石是应低档慢速进尺,上下反复扫孔以削去硬土直至钻杆垂直。当钻进较深,有孤石落入孔底时,应使用小钻头低速扫孔。达到设计桩底标高后,改用大钻头重新钻进。对于纠偏无效的重新回填粘土至偏斜处0.5m以上,重新钻进。
3.1.5桩底沉渣
桩底的沉渣厚度极大的影响桩的承载力,对于抗压桩而言,控制好沉渣厚度尤为重要。
一清应保证足够的清孔时间,使得孔底泥块被充分拌碎,保证泥浆比重不易过小,直至无泥块排出。
钢筋笼制作弯曲,下放钢筋笼刮擦孔壁都将造成沉渣过厚,且二清时不易
清出孔外。下放钢筋笼时应缓缓笔直下放,并加保护块,尽量减少不必要的孔壁刮擦。
二清时应先用粘度较高的浓浆清孔,提高泥浆的携砂力。后改用较低浓度的泥浆清孔,降低孔壁泥皮厚底,提高桩体摩擦阻力。
灌注混凝土时,灌注漏斗中必须加放隔水板,导管底部距离孔底不易大于30—50cm保证砼的初灌量,使得混凝土有足够的冲击力将孔底泥浆挤到混凝土上表面。
3.2水下混凝土灌注过程中易出现的质量问题
3.2.1断桩
浇注混凝土过程中,减管过多或导管提升过多,导致导管底部提出混凝土面,进而引起堵管形成断桩。因此,每次减管前应用测绳测定混凝土面深度,并计算减管数量,导管埋入混凝土面应有2—6m,但实际操作中应考虑到泥浆和浮浆造成的测量误差,应保守减管。
导管密封性差造成漏水,也易引起堵管。因此,使用导管前应做好水密性试验。经常性检查导管接头的密封性,并加密封圈。
灌注过程中浇注不连续,混凝土等待时间过长,引起混凝土离析堵管或初凝,都会造成断桩。这时应多活动导管可适当延长混凝土的初凝时间。
3.2.2烂桩头
一次清孔不好,导致孔内存有大量孔底沉渣,浇注混凝土时导管减管不及时,浇注困难并频繁提升导管,致使桩头内含有过多夹泥。
初灌时导管离孔底距离过大,致使初灌混凝土接触大量泥浆,从而导致混凝土上段含有较多夹渣、泥块。
四、结论
钻孔灌注桩是通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔, 并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。在钻孔灌注桩相关新标准和相关规范出台之后, 这些标准和规范不仅在施工过程中指导我们设计与施工, 更成为我们施工技术人员评定施工质量的重要依据, 更加推动了钻孔灌注桩的研究与发展。由于桩属隐蔽工程, 施工后成品质量往往不可见, 所以在钻孔灌注桩施工过程中我们应充分重视施工过程中的质量控制。
1. 长螺旋钻孔灌注桩的优点及其缺点:
钻孔灌注桩的主要优点有桩径大 (目前国内混凝土钻孔灌注桩桩径可达3m) 、桩的承载力高、施工成本低、施工方便、适用范围广 (在各种地基上均可使用) , 同时钻孔灌注桩的施工噪音低、振动小, 对环境的污染小。这些优点都使得它在当今的桩基础施工中被广泛应用。钻孔灌注桩在施工过程中得缺点也不容我们忽视, 由于桩施工属于隐蔽工程, 在施工过程中质量控制难度大;可能会产生大量的泥浆垃圾, 处理难度大, 对环保要求高;对现场道路的通行标准有有要求。
2. 长螺旋钻孔灌注桩的施工工艺与方法:
2.1 施工工艺流程:
平整场地→桩位放线→复核桩位→铺设工作平台→钻机安装并定位→钻进成孔并浇筑水下混凝土→下放钢筋笼→成桩。
2.2 施工方法:
2.2.1 施工前要进行场地准备, 进行三通一平工作, 即通水、通电、通路、平整场地。
2.2.2 场地清理完毕后, 根据已有控制点对桩位进行放样, 并且根据工程的施工顺序安排桩得测放顺序, 陪同监理复验桩位无误后方可进行下步施工。
2.2.3 钻机就位后, 调整好钻杆的垂直度。
使钻头尖与桩位点垂直对准, 如发现钻尖离开点位要重新调整, 重新稳点, 直到钻头尖对准桩位为止。桩机技术员确认后方可开钻施工。
2.2.4 施工成孔工序:
1) 为防止砼泵送过程中输送管出现堵塞, 首先应将砼泵的输送管以及钻杆内的残渣清除干净, 应先在地面上预打砂浆将管路疏通。
2) 开钻时钻头插入地面不应小于100mm, 钻机启动空转大概10秒后下钻, 但下钻的速度要保持平稳。
3) 钻进过程中技术人员应随时观察地下土层的变化, 是否地质勘察报告中情况相符, 如发现异常情况 (例如:不良地质情况或在地下遇到障碍时应立即停止钻进) , 等待相关建设单位与设计单位、地质勘察单位共同协商, 解决处理后方可进行继续施工。
4) 根据图纸中设计桩长以及场地标高, 确定钻进深度并在钻机塔身相应位置作上醒目标示 (作为施工时控制桩长的依据) , 当动力头底面到达标示位置后, 桩长即满足设计要求。
5) 钻机钻到设计孔底标高之后, 将钻机提升0.2m-0.5m并泵送砼, 一边提升钻机一边泵送砼, 并始终保持灌注砼面高出钻头1m-2m。
6) 钻机钻桩孔过程中产生土方应及时进行清理。
注意:在钻孔的过程中, 钻机不宜反转或者提升钻杆。
2.2.5 钢筋笼子的制作和安装
1) 钢筋笼加工与钢筋焊接
事先将钢筋笼加工场地平整、硬化好。钢筋进场后保留炉牌, 按规格分别堆放整齐。根据设计, 计算螺旋筋用料长度、主筋分布段的长度, 将所需钢筋调直后用切割机成批切好备用。如果有切断待焊的主筋、加强筋、螺旋筋的规格尺寸不尽相同, 注意分别摆放, 防止错用。
钻孔桩钢筋笼主筋焊接的接头形式、焊接工艺和质量验收按国家现行标准《钢筋焊接及验收规程》 (JGJ 18—2003) 有关规定执行。钢筋焊接前, 根据施工条件进行试焊, 合格后方可施焊。
2) 钢筋笼的安装
利用吊车将钢筋笼吊起, 移至桩孔上方, 并将吊起的钢筋笼对准桩位中心, 将钢筋笼下入孔中, 边下边控制垂直度, 并来回旋转下入孔内, 用水准仪确定标高, 最终将钢筋笼固定在设计笼顶标高处。如果钢筋笼下放不到位, 可在桩孔内放入振机或外力将钢筋笼压入桩孔内。
注意:下放的钢筋笼在固定时, 钢筋笼要保证主筋保护层厚度。在桩砼初凝前要确保桩孔内无虚土掉入。
2.2.6 砼的浇筑
1) 地泵的放置位置应合理, 输送砼的管应尽量减少弯管, 砼输送泵管宜保持水平, 砼地泵与钻机之间的距离不宜超过60m。
2) 桩身砼的泵送应连续进行, 当钻机移位时, 砼地泵料斗内的砼应连续搅拌。泵送砼时, 砼地泵料斗内砼的高度不应低于400mm。
3) 钻头钻至设计标高后, 应先泵压入砼并停顿10s~20s, 再缓慢提升钻杆。钻杆的提钻速度应根据土层情况而确定。
4) 桩浇筑完成后, 应及时清除钻杆及泵管内砼的残留, 应用清水将钻杆、砼地泵和泵管清洗干净。
3. 长螺旋钻孔灌注桩质量控制与预防措施:
3.1 质量控制:
施工过程中为了保证无质量事故、无质量投诉, 并且分项工程合格应做到以下几点:
1) 根据地质情况以及工程特点, 编制施工组织设计, 并严格按审定的施工组织设计进行施工。开工前组织全体施工人员学习施工方案及相关规范, 并要认真做好图纸会审与技术交底。
2) 严格执行复检制度:施工钻孔中的桩位经技术人员复核后方可开钻施工。
3) 钻机开钻前应校正桩机架垂直度 (规范要求小于1%) , 如果不符合要求要进行调整, 调平后方可进行施工。
4) 要注意建筑充盈系数 (实测浇筑砼量与设计砼量之比) 要满足规范要求。
5) 钢筋笼制作要符合设计要求, 钢筋笼下端500mm处主筋宜向内侧弯曲15—30度。
6) 搬运和吊装钢筋笼时, 安放时对准孔位, 避免碰壁。
7) 冬、雨期施工:
冬季施工时:冬季施工前, 应制定相应的冬季施工方案。当在0℃以下进行桩砼浇灌混凝土时, 应采取加热保温措施, 浇灌时砼的温度按冬施方案规定执行。注意:在桩顶未达到设计强度50%以前不得受冻。雨季施工时:雨季施工时应坚持随钻随打砼, 雷雨天不能进行钻孔施工, 施工现场必须有效的排水措施。
8) 成品保护
桩主筋要进行妥善保护, 不得弯折或压断。为防止桩头破损, 在桩头混凝土强度没达到5Mpa时, 不得辗压桩头。
3.2 质量通病及预防措施
1) 缩径与断桩:控制钻杆的提钻速度, 提钻过程始终保证砼面高于钻头1m-2m。
2) 桩头强度不够:砼浇筑实际量应超过桩顶设计标高100mm。如果砼回落过大需要进行二次补填时, 补填前桩头应清理干净。
3) 钢筋笼下放不到设计标高位置:在长螺旋灌注桩施工过程中, 如果出现钢筋笼下放不到设计标高的情况, 要继续加深钻孔深度, 直至钢筋笼下到设计笼顶标高为止;如果出现连续出现钢筋笼不到位的情况, 要及时停止施工, 并报建设单位、监理单位和设计单位, 待相关单位确定情况并制定相关方案后, 方可继续进行施工。
在现今的基础工程施工中, 长螺旋钻孔灌注桩在小口径桩的施工方面, 由于其施工投入少、经济性好还是受到了广泛应用, 希望本文可以对采用长螺旋钻孔灌注桩进行施工的同行提供参考。
参考文献
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[2]ISKANDER M, ROY D, KELLEY S, etal.Drilled shaft defects:detection, and effects on capacity in varied clay[J].Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 2003, 129 (12) :1128-1137.
钻孔灌注桩在各类土木工程中广泛应用,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。但灌注桩地下施工不可预计因素多,工程质量较难控制,桩基施工既有机械操作,又有钢筋加工、混凝土拌制和灌注等多种工作,工序种类繁多,影响因素多,水下混凝土施工要求严格,稍有不慎,就可能出现孔底沉泥、缩颈、夹渣、断桩等,可能造成质量事故。因此,施工中必须严格监管质量。
质量控制的定义是:质量管理的一部分,致力于满足质量要求。钻孔灌注桩施工的质量控制,是指为保证工程合同规定的质量标准对钻孔灌注桩施工进行的质量控制。由于施工阶段是使业主及工程设计意图最终实现并形成工程实物的阶段,也是最终形成工程实物质量的系统过程,所以施工阶段的质量控制也是一个经由对投人的资源和条件的质量控制(事前控制)进而对生产过程及各环节质量进行控制(事中控制),直到对所完成的工程产出品的质量检验与控制(事后控制)为止的全过程的系统控制过程。本文从工程施工角度,对钻孔灌注桩施工的三个阶段质量控制进行分析和讨论。
1.事前质量控制
事前质量控制即施工前准备阶段的质量控制。
(1)对施工人员的控制。检查灌注桩施工人员的技术资质与条件是否符合要求,选择分包商承担灌注桩施工时,要审查合同是否允许进行分包,确认承包商的技术能力和管理水平能保证按要求完成工程施工,方可允许分包商施工人员进场。
(2)对施工方案、工艺的控制。施工方案包括施工技术方案和施工组织方案。
1)施工程序的安排;主要是各桩的施工成桩先后次序。
2)施工机械设备的选择:
①适应地层特点和施工工艺的要求;成孔机械必须与现场土质、桩径、桩深等要求相适应。
②适应施工现场的场地大小、场内搬迁、工期要求、供水、供电条件等。
3)灌注桩施工工艺:主要是成孔、成桩各工序的操作工艺,它是施工方案的核心。钻孔灌注桩成孔、成桩的一般工艺流程:测量放线定桩位、埋设护筒桩机就位、调整平整度成孔、第一次清孔、混凝土搅拌、废泥浆排放、泥浆沉淀、拌制护壁泥浆、钢筋笼制作、灌注水下混凝土、二次清孔、沉渣测定、安放导管、吊放钢筋笼、质量检测、成桩质量检测。
(3)做好施工准备。
1)施工前首先要做好场地平整,探明和清除桩位处的地下障碍物,按平面布置图的要求做好施工现场的施工道路、供水供电、泥浆池和排浆槽等泥浆循环系统、施工设施布置、材料堆放等有关布设。
2)施工前应逐级进行图纸和施工方案交底,并做好原材料质量检验工作。
3)护简位置应埋设准确和稳定,旱地、筑岛处护筒与坑壁之间用粘土分层回填夯实,护筒与桩位中心线偏差不得大于50mm,倾斜度不大于1%,高度宜高出地面0.3m或水面1.0~2.0m。护筒埋置深度应根据设计要求或水文地质情况定,旱地、筑岛处一般超过杂填土埋藏深度0.2m,在粘性土中不宜小于lm,在砂土中不宜小于1.5m,同时应保持孔内泥浆面高出地下水位lm以上。有冲刷影响的河床,沉人冲刷线不小于1.0~1.5m。
4)试成桩:目的是核对地质资料,检验所选设备、机具、施工工艺及技术要求是否合适。试成孔过程中,应根据持力层情况,决定选用钻头型式,选择合适的清孔方式。成孔结束后应检验孔径、垂直度、孔壁稳定和沉渣泥浆密度等指标是否满足设计要求,如满足,试成孔的施工工艺参数即为施工时选择工艺参数的依据。
2.事中、事后质量控制
事中质量控制是对测量定位、终孔、清孔,下放钢筋笼、浇灌混凝土等工序作为重点设立质量控制点。
2.1成孔
(1)从轴线控制点施测桩位,检查桩位对中,选多个角度检查磨盘的平整度;同时检查机架枕木基础是否稳定,在钻孔过程中随时复查垂直度及磨盘平整度,对偏差要及时调整。
(2)按照试成孔的工艺参数组织钻进施工,根据钻进过程中各土层的情况,安排对泥浆比重进行检测。
(3)合理确定是否入岩,应根据勘探报告所揭示的持力层等高线与孔深比较,加强巡查、记录,结合钻具自重大小、吊挂松紧程度等,观察在界面钻进过程以及进入持力层钻机的反应情况,并加强取样,对照试成桩时确定的岩样为准,最终判定入岩或终孔,确保桩基进入持力层的深度。
2.2清孔
(1)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40min~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。
(2)下笼后安装导管进行二次清孔。泥浆性能指标在浇注混凝土前,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。
2.3钢筋笼
(1)钢筋笼宜分段制作,连接时50%的钢筋接头应予错开焊接,对钢筋笼立焊的质量要特别加强检查控制。
(2)钢筋笼人孔时,应保持垂直状态,对准孔位徐徐轻放,严禁强制性下放钢筋笼,造成钢筋笼变形,孔壁塌孔。钢筋笼就位后,还应将钢筋笼上端焊固在护筒上,可减缓混凝土上升时的顶托力,防止其上升。
2.4混凝土灌注前的准备工作
混凝土浇灌二次清孔验收合格后,现场初灌料斗、混凝土隔水栓(或沙包)、人员等应及时准备到位,在砼到场后方可停止清孔,进行料斗等安装。混凝土灌注前必须检查砼坍落度是否满足,一般宜控制在180~220mm。检查孔内导管的长度及离孔底的距离;根据导管内外混凝土的压力平衡法计算首灌混凝土量,确定采用的料斗容量,保证首灌后导管底埋人混凝土中大于lm以上。在料斗内放满混凝土后,剪断铁丝,隔水栓埋人底部混凝土。此时后续混凝土浇捣必须及时跟上,保证混凝土连续施工。浇捣过程中,检查导管提升、拆除等必须保证管底在混凝土中的埋置深度,宜控制在2~6m,并应通过测量确定,不能盲目估计,避免拔空。在混凝土面上升将要接近钢筋笼底部时,应放慢浇捣的速度,减少导管埋深以降低混凝土上升的冲击力。桩基质量检测与验收对已完工的钻孔灌注桩进行质量检测与验收,也是对其进行事后质量控制。质量检测可检验钻孔灌注桩成桩后承载力能否达到设计要求。这里仅指桩身结构完整性(即桩体质量)及桩承载力检测。桩身结构完整及桩的承载能力检测有钻芯法、动测法、声波透射法及射线法,以及静荷载试验法。静载荷法比较直观,得出的数据容易让人信服,但缺点是堆载的重量常常达到数百吨、操作不便、费工费时;动测法可通过波速检测出桩身的完整性及桩的长度,测出长度的误差一般在±300mm;取芯法缺点是取芯深度也有限;目前只有声波透射法,其机理明确,设备简单,使用方便,检测准确可靠,能测出桩身完整性、均匀性而被广泛应用。仅采用静荷载法不能保证施工后沉降达到设计要求;目前动测法还不能直接测出承载力值。因此,把静载荷法和动测法结合起来较为合理。
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