泥浆护壁是钻孔灌注桩施工技术关键之一。泥浆护壁的好坏直接关系到钻孔灌注桩的质量。泥浆护壁按土层的性质可以用原土造浆, 即钻孔时直接注入清水使之与原位的粘土混合成护壁泥浆, 也可用人工制备的泥浆。在砂层、砂夹层等易塌孔的土层中钻孔, 应当用人工制备的特殊泥浆。
所谓泥浆, 是钻进时应用的一种冲洗液, 一般用的都是膨润土, 和水混合后向泥浆一样, 所以叫泥浆, 当然施工现场也有不用专用膨润土而直接钻进的, 因为这类土层粘粒含量高, 可以自然造浆, 泥浆在钻进过程中主要有如下作用:形成泥皮, 保护孔壁, 实现平衡钻进 (因为膨润土中的粘粒具有吸附作用, 膨润土越好, 吸附作用越强, 且形成的泥皮越薄, 且护壁作用越好) ;冷却钻头;携带钻屑上返, 排出钻进时破碎的土体或岩体。
钻孔 (泥浆护壁) 灌注桩工艺标准适用于工业与民用建筑中地下水位高的软、硬土层泥浆护壁成孔灌注桩工程。
在成孔的过程中或成孔后泥浆向孔外漏失, 严重的会引起地表下沉, 护筒倾斜和移位, 造成钻孔倾斜。
埋设护筒的周围土不密实, 或护筒水位差太大, 或钻头起落时碰撞。
在埋筒时, 坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。确保护筒埋设的适当高度, 使护筒内保持1.0~1.5m的水头高度。钻头起落时, 应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时, 应立即停止钻孔, 用粘土在四周填实加固, 若护筒严重下沉或移位时, 则应重新安装护筒。
在成孔的过程中, 排出的泥浆中不断出现气泡, 或泥浆突然漏失。
孔壁坍陷的主要原因是土质松散, 泥浆护壁不好, 护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。
在松散易坍陷的土层中, 适当埋深护筒, 用粘土密实填封护筒四周, 使用优质的泥浆, 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。搬运和吊装钢筋笼时, 应防止变形, 安放要对准孔位, 避免碰撞孔壁, 钢筋笼接长时要加快焊接时间, 尽可能缩短沉放时间。成孔后, 待灌时间一般不应大于3h, 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。
钻孔偏移、倾斜或成孔后不直, 出现较大的垂直偏差或弯曲。
桩架不稳, 钻杆导架不垂直, 钻机磨损, 部件松动或钻杆弯曲, 接头不直;土层软硬不均匀;钻机成孔时, 遇较大孤石或探头石, 或基岩倾斜未处理, 或在粒径悬殊的砂卵石层中钻进, 钻头所受阻力不均匀。
安装钻机时, 要对导架进行水平和垂直校正, 检修钻孔设备, 如钻杆弯曲, 应及时调换或更换;遇软硬土层应控制进尺, 低速钻进;偏斜过大时, 填入石子粘土重新钻进, 控制钻速, 慢速上下提升、下降, 往复扫孔纠正;如有探头石, 宜用钻机钻透, 用冲孔机时用低锤密击, 把石块打碎, 如基岩倾斜, 投入块石, 使表面略平, 用锤密打。
桩孔局部缩颈, 孔断面形状不规则, 呈梅花形。
钻孔时转向环失灵, 钻机不能自由转动;泥浆太稠, 阻力太大;塑性土膨胀。
经常检查转向装置是否灵活;选用适当粘度和比重的泥浆, 适时掏渣。成孔时, 应加大泵量, 加快成孔速度, 在成孔一段时间内, 孔壁形成泥皮, 则孔壁不会渗水, 亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片, 在钻进或起钻时起到扫孔作用。如出现缩颈, 采用上下反复扫孔的办法, 以扩大孔径。
吊脚桩, 即成孔后桩身下部局部没有混凝土或夹有泥土。
清孔后孔底沉渣厚度仍超过设计图纸及施工质量验收规范的要求及清孔液的含渣量大于4%;钢筋笼吊放过程中, 未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底;清孔后, 待灌时间过长, 致使泥浆沉积。
成孔后, 钻头提高孔底10~20cm, 保持慢速空转, 维持循环清孔时间不少于30min。必须认真清孔, 一般采用冲洗液清孔, 清孔时间应根据孔内沉渣情况而定, 清孔后要及时浇灌混凝土, 避免孔底沉渣超过规范规定。采用性能较好的泥浆, 控制泥浆的比重和粘度, 不要用清水进行置换。钢筋笼吊放时, 使钢筋笼的中心与桩中心保持一致, 避免碰撞孔壁。可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度, 减少空孔时间, 从而减少沉渣。下完钢筋笼后, 检查沉渣量, 如沉渣量超过规范要求, 则应利用导管进行二次清孔, 直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。开始灌注混凝土时, 导管底部至孔底的距离宜为30~40mm, 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。
钢筋笼偏位、变形、保护层不够, 深度、放置位置不符合设计图纸要求。
钢筋笼过长, 未设加劲箍, 刚度不够, 造成变形;钢筋笼上未设垫块或耳环来控制保护层的厚度;桩孔本身偏斜或偏位;钢筋笼吊放未垂直缓慢放下, 而是斜插入孔内;孔底沉渣未清理干净, 使钢筋笼达不到设计深度;当混凝土面至钢筋笼底时, 混凝土导管埋深不够, 混凝土冲击力使钢筋笼被顶托上浮。
钢筋过长, 应分2~3节制作, 分段吊放, 分段焊接或设加劲箍加强;在钢筋笼部分主筋上, 应每隔一定距离设置混凝土垫块或焊耳环, 控制保护层的厚度;桩孔本身偏斜或偏位, 应在下钢筋笼前往复扫孔纠正;孔底沉渣应置换清水或适当密度的泥浆清除;浇灌混凝土时, 应将钢筋笼固定在孔壁或压住;混凝土导管应埋入钢筋笼底面以下1.5m处。
灌注过程中导管卡住钢筋笼, 引起钢筋笼上浮。采取措施:当混凝土面未达到钢筋笼时, 只需边转动导管边缓缓提升, 至钢筋笼与导管脱开为止, 钢筋笼会由于自重沉至原位;当混凝土面未达到钢筋笼后导管卡住钢筋笼时, 移动导管使两者脱开, 但由于有混凝土托着, 钢筋笼不会复位, 因此在混凝土进入钢筋笼后, 应尽力避免导管与钢筋笼相卡。
在混凝土接近钢筋笼底时, 如操作不当, 混凝土的冲击会托着钢筋笼上浮。采取措施:当首灌混凝土浇筑时, 钢筋笼应有定位钢筋, 并放慢灌注速度, 以减小管口混凝土对钢筋笼的冲击力;当混凝土面在钢筋笼里灌至4m以上时, 可一次性将导管提升到钢筋笼段, 要求保持1~2m埋管深度, 灌注速度仍要放缓;待钢筋笼埋深达到10m以上后, 一般不全上浮, 可用正常速度灌注。
混凝土凝固后不连续, 中间被冲洗液等疏松体及泥浆夹入桩芯混凝土中形成间断桩。
清孔后泥浆密度过小, 孔壁坍塌或孔底涌进泥浆或未立即灌混凝土;清渣未净, 残留泥渣过厚;吊放钢筋笼、导管等物碰撞孔壁, 使泥土坍落孔底;混凝土塌落度未满足设计规范要求;浇灌混凝土时, 导管提升和起拔过多。
做好清孔工作, 达到要求后立即浇筑混凝土;注意泥浆密度和使孔内水位经常保持高于孔外水位0.5m以上;施工中注意保护孔壁, 不让重物碰撞, 造成孔壁坍塌;混凝土塌落度应严格按设计规范要求控制;边灌混凝土边拔导管, 做到连续作业, 一气呵成, 灌注时勤测混凝土顶面上升高度, 随时掌握导管埋入深度, 避免导管埋入过深或导管脱离混凝土面。
钻孔灌注桩在整个工程中属于基础部分, 是隐蔽工程, 成桩的好坏直接关系到上层结构的安全和上层结构施工完成后建筑物的沉降, 在施工中应特别注意其质量。整个施工过程都必须严格按照规范要求施工, 做好人、材、机、法、环的管理, 确保钻孔灌注桩的成桩质量。
摘要：本文对钻孔 (泥浆护壁) 灌注桩施工中常见的七个质量问题进行了分析。
关键词：钻孔灌注桩,泥浆护壁,施工
