孔灌注桩基（精选七篇）
孔灌注桩基 篇1
桩基是桥梁的主要承载结构,其质量的好坏直接影响桥梁的使用功能和使用安全,如何确保桩基的安全性、耐久性和可靠性是施工桩基的重要因素。
1 桩基缺陷检测原理
目前高速公路桥梁桩基检测基本都采用声波透射法,其检测的基本原理为,由超声脉冲发射源向混凝土内发射高频弹性脉冲波,并用高精度的接收系统记录该脉冲波在混凝土内传播过程中表现的波动特性,当混凝土内存在不连续或破损界面时,缺陷面形成波阻抗界面。波到达该界面时产生波的透射和反射,使接收到的透射波能量明显降低;当混凝土内存在松散、蜂窝、孔洞等严重缺陷时,将产生波的散射和绕射;根据波的初至到达时间和波的能量衰减特性、频率变化及波形畸变程度等特征,可以获得测区范围内混凝土的密实度情况,测试不同侧面、不同高度上的超声波特征,经过处理分析就能判别测区内混凝土存在缺陷的性质、大小及空间位置。最终以声速临界值、声速低限值、波幅临界值以及PSD判据等进行综合判定。一般将桩身完整性按四类划分:
I类桩:桩身完整;
II类桩:桩身有轻微缺陷,不会影响桩身结构承载力的正常发挥;
III类桩:桩身明显缺陷,对桩身结构承载力有影响;
IV类桩:桩身存在严重缺陷。
2 桩基缺陷原因分析
2.1 检测管出现倾斜的原因
一是检测管管壁偏薄。容易变形,造成在钢筋笼安装过程中扭曲倾斜;二是检测管与钢筋笼焊接不牢,造成安装时焊缝脱落变形;三是由于在陡坎进行桩基施工,机械无法施工,桩基钢筋笼采用在孔口绑扎时,检测管安装困难,操作工人不重视,以及检查不到位造成。因为检测管倾斜,造成检测断面与实际理论计算出现差异。为保守起见,将检测结果进行降级评定。造成大多I类检测结果桩基在评定时定为II类桩基。
2.2 桩顶出现缺陷的原因分析
根据现场实际情况,桩顶出现缺陷的桩基,大都是露出地面部分和靠近地面线,主要原因一是地区气候干燥,雨水较少,地面表层相当干燥。施工完成后,由于无桩基养护先例而未及时进行养护或者养护不规范,造成混凝土质量缺陷;二是顶部混凝土施工时,操作工人由于长时间工作,较疲惫,加之将完工,麻痹大意,振捣不规范造成顶部缺陷。
2.3 桩底出现缺陷的原因分析
一是由于地下水影响,浇筑混凝土前未清除干净或者清除不彻底,造成混凝土离析,水灰比变大,强度降低;二是桩底残渣清理不彻底,与浇筑的混凝土混杂,出现缺陷;三是浇筑混凝土时孔内串筒悬挂过高(设计规范要求,不得超过200cm,实际施工时操作工人为图方便,任意加大串筒悬挂高度,造成混凝土离析;四是由于地形地势复杂,洞口运送混凝土的梭槽太长、太陡,又未设减速装置或者减速装置不够,造成混凝土到进口时已出现离析;造成混凝土在基底出现离析。
2.4 其他位置出现缺陷的原因分析
其他部位出现缺陷主要原因基本同桩底出现缺陷的原因相同。其中在其他位置出现缺陷的原因占比例较大的是岩层裂隙水的影响,因在浇筑混凝土时,裂隙水不断渗出,造成孔内泌水越来越多,如不及时处理,将造成严重缺陷。检测中的两根III类桩,均是由于裂隙水渗透的原因。
3 缺陷预防措施
3.1 加强混凝土质量的控制
首先加强原材料的管理和配合比的设计与验证。配合比设计应根据桩基不同的施工工艺和施工方法,配备相应的配合比以满足施工要求。第二是加强混凝土的拌制,确保拌和出的混凝土均匀、工作度符合施工要求。第三是加强混凝土的运输管理,一方面尽量缩短砼的运输长度和运输时间,另一方面采用的运输方式应与地形地势和混凝土浇筑方法相适应。
3.2 加强桩基基底的处理
对钻孔桩应严格进行清孔,保证孔底沉淀层厚度不超过规范允许值,在下放钢筋笼后,浇筑混凝土,应再次检测基底,应仔细清除基底残渣,对于采用干法浇注混凝土的还应清除积水,校正检测管道。
3.3 加强混凝土浇筑过程的质量控制
根据渗水量情况,分别采用水下灌注和干法灌注,采用水下灌注时应仔细测定导管的埋置深度,同时根据情况,对水量不够的桩基应及时补水,尽量加快混凝土的供应速度,保证混凝土浇筑的连续性,尽快成桩,桩基浇筑高度应比设计高度提高50~100cm,(根据情况清水桩采用较小值,混水桩采用较大值),以保证拨桩后顶部混凝土的密实。对于干法浇筑混凝土,首先应严格控制串筒的悬挂高度,确保混凝土面与串筒高度不大于2米,防止串筒过高造成混凝土离析。选择有经验的操作工人进行振捣,严格按“快插慢提”,防止漏振和过振,影响混凝土的均质性。同时加强孔壁周围及基底裂隙水的清除,清除裂隙水应采用人工清除,必要时基坑内备用水泥,出现少量渗水时及时采用干灰吸食,但应保证干灰全部湿润,严禁直接在有泌水处插入振捣棒进行振捣,应在较高混凝土处振捣使生水上压,而不触及生水,防止生水进入混凝土内,造成离析,同时应尽量加快混凝土的浇筑速度,尽快成桩。
3.4 加强砼的养护和检测管的保护
桩基浇筑完后,应及时进行养护,养护期不少于7天,尤其是出露地面的桩基部分,应引起足够的重视,设专人负责养护工作。同时应加强检测管的保护,首先加强检测管的焊接质量,提高操作人员的责任心,防止检测管在吊装过程中脱落、偏斜,对于挖孔桩在浇筑混凝土前,应再次对检测管进行检查,发现偏斜,及时校正,确保检测管的安设质量。
4 结束语
在进行桩基施工时应加强管理,从源头上进行控制,严格监理程序、严格按规范施工。只有对施工的全面质量控制,严格各道施工工序的质量管理,才能保证施工过程的质量安全,提高桩基的质量。
摘要：在挖孔灌注桩施工中,由于控制不严、操作不当、地质条件的特殊性等原因,易造成施工质量缺陷。如何保证挖孔灌注桩的施工质量,确保桥梁结构安全,显得尤为重要。本文就山区桥梁挖孔桩施工缺陷分析及防范措施进行探讨,以便有效控制桩基施工质量。
孔灌注桩基 篇2
旋挖钻斗钻成孔灌注桩基本原理
旋挖钻斗钻成孔施工法是利用旋挖钻机的钻杆和钻斗的旋转及重力使土屑进入钻斗,土屑装满钻斗后,提升钻斗出土,这样通过钻斗的旋转、削土、提升和出土,多次反复而成孔。
旋挖钻斗钻成孔法是20世纪20年代后期美国CALWELD公司改造钻探机械而用于灌注桩施工的方法。英文称“Earth Drill”(即土层钻孔机或土钻)。我国对此施工法有众多译名,有的音译为“阿司特利法”;意译名有:“土钻法”、“短螺旋钻孔锥”、“干取土钻”、“回转斗成孔灌注桩”、“旋转式钻孔桩”、“旋挖桩”、“静态泥浆法”及“无循环钻”等,同一方法,众多名称。笔者认为译成“旋挖钻斗钻成孔法”较为确切。
旋挖钻斗钻成孔法有全套管护壁钻进法和稳定液护壁的无套管钻进法2种,本讲只论及无套管旋挖钻斗钻成孔法。
旋挖钻斗钻成孔灌注桩优缺点
优点①振动小、噪声低。②最适宜在粘性土中干作业钻成孔(此时不需要稳定液管理)。③钻机安装较简单,桩位对中容易。④施工场地内移动方便。⑤钻进速度较快。⑥工程造价较低。⑦工地边界到桩中心的距离较小。⑧环境污染小。⑨成孔成桩质量高。
缺点①当卵石粒径超过100 mm时,钻进困难。②稳定液管理不适当时,会产生坍孔。③土层中有强承压水时,施工困难。④废泥水处理困难。⑤沉渣处理较困难,需用清渣钻斗。⑥因土层情况不同,孔径比钻头直径大7%～20%。
旋挖钻斗钻成孔灌注桩适用范围
钻斗钻成孔法适用于填土层、粘土层、粉土层、淤泥层、砂土层以及短螺旋不易钻进的含有部分卵石、碎石的地层,如采用特殊措施,还可嵌入强风化岩层。嵌入中、微风化硬岩层困难,工效低,钻头损耗大。
旋挖钻斗钻成孔灌注桩应用情况
表1为1993年日本基础建设协会对31家基础施工单位的日本三大类型灌注桩的10.09万根桩的调查结果。
旋挖钻斗钻成孔灌注桩由于高效率、低公害及低造价而成为日本建筑界灌注桩的主力桩型。据日本基础建设协会1993年对31家施工单位的10.09万根桩的调查,旋挖钻斗钻成孔法占66.6%。其中,以钻孔直径而言,直径介于1 000～1 400 mm桩占50%,1 500～1 900 mm桩占28%,2 000～2 400 mm桩占1 4%,
2 500～4 000 mm的桩占8%;钻孔深度主要集中在10～40 m之间,占到82%,其中又以15～35 m最多,占60%,45～70 m只占5%左右。
上述情况表明:旋挖钻斗钻成孔灌注桩在日本建筑界成为灌注桩的主力桩型,成孔直径多数为1 000～1 900 mm,钻孔深度多数为15～35 m,旋挖钻斗钻属于“土钻法”,故日本不考虑用该类型钻机进行岩层钻进。
旋挖钻斗钻成孔灌注桩施工设备
旋挖钻斗钻机由主机、钻杆和钻斗(钻头)3个主要部分组成。
主机
主机有履带式、步履式和车装式底盘,用于短螺旋钻进的钻机均可用于旋挖钻斗钻成孔。
旋挖钻机种类很多,国外生产厂家也很多。如日本加藤15H、20HR、20THB系列;日立建机U106A、TH55、KH75、KH100、KH125系列;日本车辆ED400、ED500、DH300系列;意大利土力公司SR-20～SR-100系列、STM20、STM30及RT3ST、SA25和SA40系列;德国宝峨BG12H～BG36H、BG20-BG42及BG25C、MBG24系列;其他还有意马、卡萨格兰特及迈特等众多系列。
近十年来,随着土木建筑规模快速增大,国内旋挖钻机的发展达到一个新平台,目前生产旋挖钻机的有以三一重机、徐工、山河智能、上海金泰、中联重科、南车北京时代、郑州宇通、福田雷沃、郑州川岛及鑫国重机等为代表的40余家制造商;旋挖钻机形成了08、12、16/15、18/20、22/23、25/26、30/31、36、40、42及45等大中小型系列产品,最大成孔直径可达3 000 mm,最大钻孔深度已超过100 m;配置各类钻斗可在各种土层和风化软基岩中进行成孔作业。2009年我国旋挖钻机产能约为1 500台,总销量达到1 200台,同比增长28%。
旋挖钻机按动力头输出扭矩、发动机功率及钻深能力可分为大型、中型、小型及微型钻机。微型钻机又称BABY钻机或MIDI钻机,动力头输出扭矩只有30～40 kN·m,整体质量约为3 000～4 000 kg。旋挖钻机按结构形式可分为以欧洲为代表的方形桅杆加平行四边形连杆机构的独立式钻机和以日本为代表的履带式起重机附着式钻机。旋挖钻机按钻进工艺可分为单工艺钻机和多功能(又称多工艺)钻机。
注:本表中百分比一列,按《基础工》杂志2005年2月福井次郎文中数字作了修正。
表2为根据国内近40家旋挖钻机制造商生产的旋挖钻机按其主要技术参数(扭矩、成孔直径和成孔深度)分为大、中、小3种类型的汇总表。
表2中成孔直径视主机底盘型号、钻进土层和岩层的物理力学性能及成孔时是否带套管有所不同;成孔深度视钻杆种类(摩阻式及自锁式等)及钻杆的节数有所不同。
由于国内生产旋挖钻机的厂家已逾40家,旋挖钻机的型号就有300余种,因篇幅有限无法列出有关旋挖钻机的技术特性参数。
旋挖钻机机型的合理选择应考虑下述因素:施工场地岩土的物理力学性能、桩身长度、桩孔直径、桩数、旋挖钻机的购进成本、施工成本及维修成本等。机型配置不当,往往会造成事倍功半的后果。如果“小马”拉“大车”,则施工效率低下,造成钻机较大疲劳,甚至还可能造成钻机的寿命大大缩短;反之,如果“大马”拉“小车”,则钻机发挥不了其应有的性能,收益低下,造成设备的浪费。因此,应尽量选择与工程相匹配的机型,充分发挥钻机的高效性。在多款机型均能满足工程使用要求时,应尽量选择输出扭矩低的机型。
钻斗(钻头)
钻斗是旋挖钻机的一个关键部件。旋挖钻机成孔时选用合适的钻斗能减少钻斗本身的磨损,提高成孔的速度和质量,从而达到节约能源和提高整个桩基施工效率的效果。目前常见的旋挖钻机,其结构形式和功能大同小异,因此,施工是否顺利,很重要的因素就是钻斗的正确选择。
旋挖钻斗种类繁多,按所装底齿可分为截齿钻斗和斗齿钻斗;按底板数量可分为双层底钻斗和单层底钻斗;按开门数量可分为双开门钻斗和单开门钻斗;按钻斗桶身的锥度可分为锥桶钻斗和直桶钻斗;按底板形状可分为锅底钻斗和平底钻斗;按钻斗扩底方式可分为水平推出方式、滑降方式及下开和水平推出的并用方式。以上结构形式相互组合,再加上是否带通气孔及开门机构的变化,可以组合出数十种旋挖钻斗。旋挖钻斗钻成孔时在稳定液保护下钻进,稳定液为非循环液,所以终孔后沉渣的清除需用清底式钻斗。
表3为部分钻斗的结构特点与适应地层。
一般说来,双层底板钻斗适应地层范围较宽,单层底板钻斗通常用于黏性较强的土层;双开门钻斗适应地层范围较宽,单开门钻斗通常用于大粒径卵石层和硬胶泥。对于相同地层使用同一钻进扭矩的钻机时,不同斗齿的钻进角度,钻进效率不同。在孔壁很不稳定的流塑状淤泥或流砂层中旋挖钻进时可采取压力平衡护壁或套管护壁。在漂石或胶结较差的大卵石层中旋挖钻进时,可配合“套钻”、“冲”、“抓”等工艺。黏泥对旋挖钻进的影响主要是卸土困难,如果简单地采取正反钻突然制动的方法对动力头、钻杆及钻斗的损坏很大,因此可采用半合式土斗、侧开口双开门土斗、两瓣式钻斗以及S形锥底钻斗等钻斗进行钻进。在坚硬岩层中钻进时,应根据硬岩的特性,采用多种组合钻头(例如斗齿捞砂螺旋钻头、截齿捞砂螺旋钻头及筒式取芯钻斗等)。
钻杆
对于旋挖钻机整机而言,钻杆也是一个关键部件。钻杆为伸缩式的,它将动力头输出的动力以扭矩和加压力的方式传递给其下端的钻具,其受力状态比较复杂(承受拉压、剪切、扭转及弯曲等复合应力),直接影响成孔的施工进度和质量。
对钻杆要求,具有较高的抗扭和抗压强度及较高的刚度,足以抵抗钻孔时的进给力而保证钻孔垂直度等要求;能够抵御泥浆和水等对其酸碱性的腐蚀;质量尽可能轻,以提高钻机功效,降低使用成本。
钻杆按其截面形式可分为正方形、正多边形和圆管形。方形钻杆制造简单,但不能加压,并有应力集中点,使用寿命较短。正多边形钻杆,其强度有所提高,受力较为合理。随着成孔直径越来越大,成孔深度越来越深,扭矩越来越大,圆管形钻杆因其受力效果最好,得到普遍使用。
钻杆按钻进加压方式可分为摩阻式、机锁式、多锁式和组合式。
表4为钻深与配置摩阻式钻杆节数的关系表。
表5为各类钻杆的技术特性参数。
在旋挖钻机成孔施工时,要根据具体的地层土质情况选用不同的钻杆,以充分发挥摩阻式、机锁式、多锁式及组合式钻杆的各自优势,制定相应的施工工艺,配合选用相应的钻具,提高旋挖钻进的施工效率,确保钻进成孔的顺利进行。
注:表中的钻杆节数及钻孔深度是以动力头输出扭矩为200～220 kN·m左右的中型旋挖钻机的情况。
主卷扬
主卷扬是旋挖钻机的又一个关键部件。根据旋挖钻机的施工特点,在钻机每个工作循环(对孔一下钻一钻进一提钻一回转一卸土),主卷扬的结构和功能都非常重要,钻孔效率的高低、钻孔事故发生的几率、钢丝绳寿命的长短都与主卷扬有密切的关系。欧洲的旋挖钻机都有钻杆触地自停和动力头随动装置以防止乱绳和损坏钢丝绳。特别是意大利迈特公司的旋挖钻机,主卷扬的卷筒容量大,钢丝绳为单层缠绕排列,提升力恒定,钢丝绳不重叠碾压,从而减少钢丝绳之间的磨损,延长了钢丝绳的使用寿命。国外旋挖钻机主卷扬都采用柔性较好的非旋转钢丝绳,以提高其使用寿命。
旋挖钻斗钻成孔灌注桩施工成孔前的准备工作
成孔前的准备工作包括:测量放线埋设定位辅桩;根据桩型、桩径、桩长与桩数及地层情况选用合适的机型及钻杆和钻斗;检查钻斗的直径,磨损情况;检查旋挖钻机及配套设备的完好程度;根据工程地质和水文地质条件选用合适的施工工艺。
施工程序
施工顺序:①安装钻机。②钻斗着地钻孔,以钻斗自重并加液压作为钻进压力。③当钻斗内装满土、砂后,将之提升上来,开始灌水。④旋转钻机,将钻斗中的土倾卸到翻斗车上。⑤关闭钻斗的活门,将钻斗转回钻进地点,并将旋转体的上部固定住。⑥降落钻斗。⑦埋置导向护筒,灌入稳定液。护筒直径应比桩径大100 mm,以便钻斗在孔内上下升降。按土质情况,定出稳定液的配方。如果在桩长范围内的土层都是粘性土时,则可不必灌水或注稳定液,可直接钻进。⑧将侧面铰刀安装在钻斗内侧,开始钻进。⑨钻孔完成后,用清底钻斗进行孔底沉渣的第1次处理,并测定深度。⑩测定孔壁。11插入钢筋笼。12插入导管。13第2次处理孔底沉渣。14水下灌注混凝土,边灌边拔导管,混凝土全部灌注完毕后,拔出导管。15拔出导向护筒,成桩。
施工特点
旋挖钻斗钻成孔法不用套管,在稳定液保护下钻进;因钻机结构决定,钻斗钻进时,每孔要多次上下往复作业。由于这两个施工特点,如果对护壁稳定液管理不善,就可能发生坍孔事故。可以说,稳定液的管理是旋挖钻斗钻成孔法施工作业中的关键。
稳定液
稳定液定义稳定液是在钻孔施工中为防止地基土坍塌,使地基土稳定的一种液体。它以水为主体,内溶解有以膨润土或CMC (羧甲基纤维素)为主要成分的各种原材料。
稳定液作用①保护孔壁,以防止从开始钻进到混凝土灌注结束的整个过程中孔壁坍塌(防止地基土坍塌的3个必要条件:钻孔内充满稳定液;稳定液液面标高比地下水位高,保持压力差;稳定液浸入孔壁形成水常规不能通过的薄而坚的泥膜)。②压抑地下水。③支撑土压力,能抑止有流动性的地基土层的流动。④悬浮钻渣,延缓钻渣沉降。⑤具有与混凝土不相混合的基本特性,利用其亲液胶体性质最后能被混凝土所代替而排出。
旋挖钻斗钻成孔法不采用循环法施工,一旦稳定液中含有沉渣,直至钻孔终了,沉渣也不能排出孔外,全部留在孔底。倘若能很好地使用稳定液,就能使孔底沉渣大大地减少。
配制稳定液的原材料稳定液的性质应适合于地基土的状况、钻机以及工作条件等,一般要用多种材料配制而成。稳定液的主要组成材料如表6所示。
施工要点
①为确保稳定液的质量,需用不纯物含量少的水。②设置表层护筒,护筒至少需高出地面300mm。③为防止钻斗内的土砂掉落到孔内而使稳定液性质变坏或沉淀到孔底,斗底活门在钻进过程中应保持关闭状态。④必须控制钻斗在孔内的升降速度。因为如果升降速度过快,水流将会以较快速度由钻斗外侧与孔壁之间的空隙中流过,导致冲刷孔壁;有时还会在上提钻斗时在其下方产生负压而导致孔壁坍塌,所以应按孔径的大小及土质情况来调整钻斗的升降速度。在桩端持力层中钻进时,上提钻斗时应缓慢。⑤为防止孔壁坍塌,应确保孔内水位高出地下水位2 m以上。⑥根据钻孔阻力大小,考虑必要的扭矩,来决定钻头的合适转数。⑦第1次孔底沉渣处理在钢筋笼插入孔内前进行,一般采用清底钻头(又名沉渣处理钻头);如果沉淀时间较长,则应采用水泵进行浊水循环。⑧第2次孔底沉渣处理,在混凝土灌注前进行,通常采用泵升法。此法比较简单,即利用灌注导管,在其顶部接上专用接头,然后用抽水泵进行反循环排渣。
旋挖钻斗钻成孔法有全套管护壁钻进法和稳定液护壁的无套管钻进法2种
旋挖钻斗钻成孔灌注桩由于高效率、低公害及低造价而成为日本建筑界灌注桩的主力桩型
旋挖钻机机型的合理选择应考虑下述因素:施工场地岩土的物理力学性能、桩身长度、桩孔直径、桩数、旋挖钻机的购进成本、施工成本及维修成本
对钻杆要求具有较高的抗扭和抗压强度及较高的刚度,足以抵抗钻孔时的进给力而保证钻孔垂直度等要求
钻孔效率的高低、钻孔事故发生的几率、钢丝绳寿命的长短都与主卷扬有密切的关系
孔灌注桩基 篇3
1.1 人工挖孔灌注桩是指桩孔采用人工挖掘方法成孔, 并在孔内安放钢筋笼, 然后灌注砼而形成的桩, 主要为端承桩。
人工挖孔灌注桩的特点是:成孔机具简单, 作业时无振动、无噪声, 对环境污染少, 对施工现场周围的原有建筑物影响小。同时施工速度快, 施工交叉干扰少, 可分别开挖, 必要时各桩孔也可同时开挖。当邻近建筑物密集, 施工场地狭窄时尤为适用。在人工挖掘成孔时, 便于直观检查分析地质情况。桩底还可根据承载力的要求扩大成为扩底桩, 桩底沉渣也能清除干净, 施工质量可靠。
1.2 人工挖孔灌注桩较适宜在地下水位以上施工, 但在覆盖层较深且具有起伏较大基岩面的喀斯特地区, 在有相应措施的情况下, 也可在地下水位以下施工。在喀斯特地区采用不同深度的挖孔灌注桩, 技术可靠, 受力合理, 目前在湖南湘西地区广泛应用。
由于是端承桩, 该类桩对持力层完整岩石的厚度要求较高, 在喀斯特地质构造区, 地下溶岩较丰富, 有时钻孔勘察不能完全反应岩石的实际情况, 在桩孔开挖入岩后, 往往出现裂隙等不是完整基岩的情况, 用加压灌浆的方法处理基岩下层部分裂隙, 是有效的途径, 笔者以工程实例为例进行探讨, 以期能达到减少施工难度, 消除质量隐患, 节约工程投资的目的。
2 问题引出
吉首大学某住宅建筑层次为18层, 采用人工挖孔桩基础, 共计42桩, 桩径为800mm~1400mm, 图纸设计以较完整灰岩为端承桩持力层, 桩端阻力承载力特征值为6000KPa。
其中29#桩在开挖达到桩底入岩要求后, 桩底经钻探查明已有5.4m厚的完整灰岩, 按设计持力层的厚度满足要求, 但桩底5.4m的完整基岩层下仍有4m深的洞隙发育。设计认为必须对此洞隙进行处理。为减少施工难度, 节约工程造价, 确保工程安全, 决定采用加压注浆方法对29#桩底持力层下洞隙进行充填加固处理, 消除29#桩持力层的安全隐患。
3 具体施工处理措施
3.1 工程地质条件。
在29#桩灌注砼后, 其工程地质条件为:0-7.4m桩芯混凝土, 7.40-12.9m为完整灰岩, 12.80-18.80m, 洞隙发育, 流塑泥沙充填, 18.80=25.50m为完整灰岩。
3.2 桩底持力层注浆处理。
依据工程地质报告及相关规范, 决定采用压力注浆, 注浆工序为: (1) 钻孔→ (2) 冲洗→ (3) 注浆→ (4) 待凝→ (5) 扫孔→ (6) 注浆→ (7) 封孔→ (8) 检查注浆效果。
3.3 注浆加因固钻孔的布置。
根据压力注浆的影响范围, 共布置3个孔, 编号为1#、2#、3#灌注孔, 见图1。
3.4 钻孔。
采用GY-200型地质回转钻机钻孔, 钻孔深度进入洞隙底以下0.5m, 钻孔垂直度偏差小于1%。孔径为Φ110mm, 用Φ110钢管护壁。
3.5 洗孔。
首先利用钻杆向孔内注入大量水, 对钻孔进行冲洗, 使钻孔中的泥土杂物、岩石碎屑通过孔口返出, 直至孔口返清水为止。
然后采用高压脉冲水对裂隙、夹层进行冲洗。首先关掉闭回浆管开关, 待孔内压力升至0.10MPa, 然后突然打开回浆开关, 使孔内压力迅速降至零, 将裂隙、夹层中的泥土碎屑带出钻孔, 如此反复冲洗, 直至返清水, 且无岩土渣返出, 结束洗孔。
如桩孔漏水, 升不起压力的时候, 利用大量水冲洗30分钟, 将孔内岩土渣冲洗至注浆范围之外即可。
3.6 制浆。
采用200L双层立式搅拌桶进行制浆, 注浆材料为PO42.5水泥, 水灰比按1:1, 0.8:1, 0.6:1三级配制浆料, 用比重计随时检查, 保证浆液质量。
3.7 注浆。
注浆施工顺序:先灌注1#孔和3#孔, 待1#孔和3#孔完成封孔后, 再灌注2#孔, 2#孔同时可检查1#孔和3#孔的注浆效果。
注浆材料:采用PO42.5普通硅酸盐水泥, 水泥应无受潮、结块等现象, 应有出厂水泥质量检验合格证或质量检验报告单。
注浆压力:注浆孔注浆压力为1.00MPa, 以孔口回浆管上的压力表读数为准。
注浆方法:本次桩底持力层加固注浆采用自孔口封闭一次性注浆法。
注浆段长:注浆段采用BW250泥浆泵送浆。利用高压泵将浆液注入钻孔, 水泥浆液的水灰比从稀到浓进行调整, 起始水灰比为1:1, 闭浆水灰比为0.6:1。注浆结束时, 注浆孔注浆压力不小于1.00MPa。
结束标准:在注浆压力为1.00MPa的情况下, 孔段的注入率不大于1L/min, 延续30min结束。
3.8 封孔。
注浆结束后, 将钢管插入钻孔底部, 用注浆泵经钢管向孔内压入0.6:1水泥浆, 将孔内积水顶出, 直至孔口冒浓浆为止。再用2:1细石混凝土填满, 捣实。
3.9 特殊情况处理。
3.9.1水泥浆注入率大时, 用水灰比0.6:1浓浆灌注, 同时加入5%的水玻璃, 并投入适量细砂, 灌注一定量后待凝, 第一次耗灰量控制为10吨, 第二次耗灰量控制为6吨, 待凝时间不小于8小时, 然后重新扫孔, 再进行注浆, 如此反复, 直到结束为止。3.9.2如升不起压力, 先用0.6:1水泥浆自流灌注, 同时加入5%的水玻璃, 并投入适量细砂, 灌注一定量后待凝, 第一次耗灰量控制为10吨, 第二次耗灰量控制为6吨, 待凝时间不小于8小时, 然后钻孔, 再灌, 如此反复, 直到结束注浆为止。3.9.3地面、桩底、孔壁冒浆, 则停灌待凝, 同时封堵冒浆处, 待凝时间不小于8小时, 然后钻孔, 再灌, 如此反复, 直到结束注浆为止。
3.1 0
注浆过程中, 管理人员及时做好注浆记录, 并及时报请工程监理工程师签证认可。
4 注浆效果检查
注浆加固效果采用钻孔抽芯检查, 检查水泥结石的充填情况、强度。以判定注浆加固效果。
注浆加固完成后28天, 由甲方、监理方指定位置进行钻孔检查, 采取洞隙位置的芯样进行检查, 填充密实度达到要求, 取芯样送检测中心测定水泥石的强度达到C25, 对检查孔进行压水试验, 透水率小于10Lu, 经检查评定注浆质量合格。
摘要：本文以工程实例, 阐述了用压力注浆的方法, 处理加固人工挖孔桩持力层的缺陷, 介绍了注浆处理的施工过程, 注浆施工工艺及故障处理方法, 注浆效果检查的方法及注意的事项, 具有实际应用价值。
关键词：人工挖孔桩,持力层,压力注浆
参考文献
[1]岩土工程勘察规范 (GB50021-2001) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[2]江正荣.建筑地基与基础施工手册 (第二版) [M].北京:中国建筑工业出版社, 2005.
旋挖钻成孔桩基施工控制细节 篇4
由中国路桥施工的大西客专渭洛河特大桥段的桩基位于渭河河滩,桩基主要直径1.25 m以及1.5 m,深度为44 m～58 m。地层1 m～6 m为粘质黄土,个别地方为泥砂,6 m～25 m为粉砂、细砂或者泥砂,密度较小,25 m～45 m为中砂,颗粒不均,含有少量砾石,密度自上而下逐渐增大,可达220 kPa。本地区一级阶地水位4 m～16 m,地下水量充沛,因此施工难度较大。
2 钻孔阶段细节控制
本工程桩基成孔采用旋挖钻成孔方式,根据现场施工经验,旋挖钻在钻进过程中需要注意以下几点。
2.1 入孔
开始钻进时在护筒地口以上需采用高挡位快速钻进:
1)可以缩短钻孔时间;
2)粘附在钢护筒上的泥皮、土体可以及时脱落。在钻头到达护筒底部时要减慢速度,以便土体和护筒相接的部位可以有效的结合,确保泥皮的粘结牢固。在钻进深度超过护筒底部1.2 m(钻头的高度)时即可正常钻进。
2.2 钻进
正常钻进时在比较松软的地层(地层承载力约为160 kPa)可以采用不加压靠钻杆的自重钻进。通过较硬的地层时可适当加压。钻进过程中需要随时注意旋挖钻主泵压力的变化,若出现异常或者发现桅杆剧烈晃动时应立即停钻,拔出钻头检查钻头内渣土是否有异常情况。然后根据实际情况进行下步施工。
2.3 主要细节控制
1)钻头出入孔要慢。
a.钻头入水慢:旋挖在钻头入水前必须慢,由于旋挖钻钻头与护筒的间隙为15 cm左右,若钻头入水太快,则孔内水压力迅速增大,造成孔壁内外水压力差过大,容易造成护壁的脱落,形成沉渣过厚。
b.钻头出孔慢:旋挖钻在出水前必须慢,旋挖钻头出水前,孔内压力处于平衡状态,若出水太快,则局部形成真空状态,易造成孔壁内外水压力差,即孔内压力变小,造成孔壁破坏。重则形成塌孔。
2)钻进深度:钻进深度应控制在钻头高度的70%。
a.若钻进过程中钻进100%时,容易造成卡钻,由于钻头形状为上小下大,若超钻,则砂容易逆出钻头,回流到钻头与护壁中间的楔形空隙,当钻头提出时形成卡钻。
b.在提钻过程中泥浆中的砂或者护壁脱落的砂可以回落到30%的钻头内,可以避免和护壁摩擦。
3 钻孔容易出现的问题分析与处理措施
3.1 卡钻
原因:根据本工程现场施工经验,卡钻的深度一般在深度37 m以下,主要现象为不能提钻,钻头转动困难,主泵压力显著增大。严重者出现钻头不能转动现象即可认为已卡钻。
主要原因有以下几点:
1)地质原因:因为本工程地质在超过37 m后多为较硬砂层,密度大,钻进过程需要钻头加压才能钻进,当钻进时遇到局部孤石或者由于钻头上部局部坍塌(一般不超过1 m范围),导致孔壁紧紧的包裹钻头,最终造成卡钻。
2)人为原因:由于钻进过程中个别司机疏忽大意,造成钻进深度超过钻头深度,引起泥砂从钻头上口溢出后回流到钻头与孔壁的楔形区域。在高压作用下把钻头紧紧的挤压在孔内,造成卡钻。
3)其他原因:在钻进过程中存在上部孔壁少量坍塌回填到楔形区域,造成卡钻。
处理措施:
1)当发生卡钻时,要立即停止钻进,快速反转钻头,转动钻头时要略微向上提钻头,当钻头上升30 cm时,可适当正钻,但是不可回落钻头使楔形区域内的泥砂逐渐顺着缝隙返回到钻头下部,最终提出钻头。卡钻后严禁正钻,由于正钻会增加楔形区域的泥砂。此时需要严密注意钻机主泵压力的变化,根据压力变化适当调整转速及提升力。
2)当发生卡钻后,按照1)若没有效果,则应在第一时间使用千斤顶提升法。具体做法为在钻杆上横向焊接两根Ⅰ45工字钢(工字钢与钻杆三角区域用三角形钢板加固,整个装置形成梯形)。工字钢下面两侧各使用一台200 t千斤顶,缓慢提升。根据实际情况,提升一段距离后要间歇1 h～2 h,然后继续提升。提升前要注意孔口要放置厚钢板作为千斤顶的底座。
3.2 埋钻
当钻机突然感觉钻进困难或者钻头不能转动,显示屏显示的钻进深度大于实际测量孔深时即可认为已发生塌孔埋钻。
主要原因:当钻孔通过松散的砂层时由于局部水压力比较大,或者砂层不密实等原因即可造成塌孔。另外由于个别施工人员不重视泥浆的比重与稠度,导致孔壁没有形成坚实的泥皮,造成塌孔埋钻。
处理措施:当出现埋钻后要立即检查泥浆的浓度,若浓度不足则应立即增大泥浆浓度循环孔内泥浆,增强护壁效果。然后使用反循环钻原理逐渐清理孔内坍塌的泥砂,当露出钻头后,按照卡钻的方式提钻。
4 钢筋笼声测管的制作及安装的细节问题
由于本工段桩基较深,均为50 m以上的深基础,钢筋笼长度为26 m～36 m。钢筋笼的孔口对接采用单面搭接焊形式,本处主要论述声测管的安装问题,由于声测管的安装好坏直接影响最终的检桩质量,严重影响工期。关于声测管安装的主要问题及原因如下:
1)声测管固定:
声测管在钢筋笼上必须采用2 m一道的铁丝十字绑扎牢固,在固定前必须提前确认声测管与钢筋笼主筋的相对位置,否则会造成在钢筋笼对接时声测管对接不上的问题。
2)声测管的对接:
声测管对接时须在专用平台上对接,对接必须保证丝扣的紧密,上紧后在丝扣缝隙处使用3字开头的焊条小心焊接牢固。
3)声测管的孔口对接:
对接前必须灌注清水,灌满后观察30 s,看水面是否下降超过30 cm,若超过说明底部声测管存在漏水现象,应提起钢筋笼找出原因。声测管孔口焊接时必须对接严密,丝扣不允许出现卡丝或者滑丝现象。对接完成后边下钢筋笼边检查声测管是否绑扎牢固。
5 灌注混凝土
1)导管悬空:
混凝土灌注时需要保证导管的悬空,根据实践经验悬空为50 cm左右最利于保证质量。若悬空太小则容易造成堵管等下料困难情况或者造成封底失败,底部混凝土不密实。若悬空太大则造成混凝土在导管底离析,并且也容易造成下料困难,混凝土不密实,此两种情况在检桩时均能探测出底部为Ⅱ类桩。
2)导管的埋深:
很多施工现场人员误认为导管的埋深越深越好,其实不然。假若埋深太大,由于下部混凝土的流动性变小,当提升导管时容易形成真空效应,导致导管提升困难或者提不出来。
3)封底混凝土灌注量:
封底混凝土要严格按照计算的数量控制,料斗的容积最好达到1.8 m3以上,这样可以保证在卡球后混凝土的压力顺利封底。
灌注过程中必须做到全过程控制,每车混凝土到达现场必须用罐车转动15 s以上,然后放出少量混凝土观察或者测试坍落度,坍落度达到18 cm～22 cm后方可灌注混凝土。当灌注间隔时间超过20 min,则应上下适当活动导管直至开始灌注。
在灌注混凝土过程中出现最多的问题是堵管,堵管后要第一时间精确计算导管埋深,然后适当提升导管,埋深要控制在0.5 m以上,若埋深达到0.7 m时,混凝土仍不下落,则应立即换大料斗,料斗下口的高度应尽量的抬高,以增加导管内压力,然后按照封底的方式重新灌注。若混凝土仍不下落,可以适当的提升导管,根据现场经验,使用此方法均可以正常灌注。
6 桩基泥浆液的使用
本段桩基施工主要采用近年来桩基市场出现的一种化学钻孔浆液,它的化学成分为一种有机物,主要性能为比重小(1.01 g/cm3～1.03 g/cm3,粘度可达28 s),流动性好,护壁效果好,沉渣小。缺点是比重太小,一般为1.01 g/cm3～1.03 g/cm3之间,对于比较松散的地带护壁效果不佳,容易造成塌孔。因此要随时注意浆液的比重,确保在1.02 g/cm3以上。
7 结语
通过以上的细节控制的施工段,桩基的质量均达到Ⅰ类桩。总之,桩基工程自钻孔到灌注必须做到全过程控制,全员控制,重视细节问题的处理,才能保证质量,减少不必要的人力、物力的浪费,进而达到效益最大化。
参考文献
[1]周建军,蒲来春.浅谈旋挖灌注桩成孔常见问题的分析及对策[J].山西建筑,2010,36(23):110-111.
浅析钻孔灌注桩基事故的处理 篇5
a.测量放线错误, 使整个建筑物错位或桩位偏差过大。
b.单桩承载力达不到设计要求。
c.成桩中断事故。如钻孔灌注桩塌孔, 卡钻。
d.灌注桩成桩质量, 包括沉渣超厚、混凝土离析、桩身夹泥、混凝土强度达不到设计要求、钢筋错位变形严重等。
e.断桩。提起导管过早、导管管节发生渗漏, 致使灌注砼施工质量失控, 发生断桩事故。
f.桩基验收时出现的桩位偏差过大。
g.灌注桩顶标高不足。
常见的有三种, 一是施工控制不严, 在未达到设计标高时混凝土停浇;另一种虽然标高达到设计值, 因桩顶混凝土浮浆层较厚, 凿出后出现桩顶标高不足。
当桩基发生事故后, 若处理不及时, 结果给工程留下隐患。为了防止类似问题的发生, 我总结历年来处理钻孔灌注桩基事故的一些经验, 供同行参考。
1 钻孔灌注桩基事故分析处理的一般程序, 如图1。
2 桩基处理的一般原则
2.1 处理前应具备的条件
2.1.1 事故性质和范围清楚。
2.1.2 目的要明确, 应有预定处理方案。
2.1.3 参加的人意见基本一致, 并确定处理方案。
2.1.4 设计人员认可签字。
2.2 事故处理应满足的基本条件
2.4 应考虑事故处理对已完工程质量和后续工程方式的影响。
如在事故处理中采取补桩时, 会不会损坏混凝土强度还较低的邻近桩。
2.5 选用最佳处理方案。
桩基事故处理方法较多, 但对方案要进行技术经济比较, 选择安全可靠, 经济合理和施工方便的方案。
3 桩基事故的常用处理方法
常用方法有接桩, 补桩, 补强, 扩大承台 (粱) , 改变施工方法, 修改设计方案等。下面结合事故发生的原因分别介绍几种方法的应用情况。
3.1 接桩法
当成桩后桩顶标高不足, 常采用接桩法处理, 方法有以下两种。
3.1.1 开挖接桩。
挖出桩头, 凿去混凝土浮浆及松散层, 并凿出钢筋, 整理与冲洗干净后用钢筋接长, 再浇混凝土至设计标高。
3.1.2 嵌入式接桩。当成桩中出现混凝土停浇事故后, 清除已浇混凝土有困难时, 可采用此法。
3.2 补桩法。桩基承台 (梁) 施工前补桩, 如钻孔桩距过大, 不能承受上部荷载时, 可在桩与桩之间补桩。
3.3 钻孔补强法
此法适应条件是基身混凝土严重蜂窝, 离析, 松散, 强度不够及校长不足, 桩底沉渣过厚等事故, 常用高压注浆法来处理, 但此法一般不宜采用。
高压注浆补强:
3.3.1 桩身混凝土局部有离析, 蜂窝时, 可用钻机钻到质量缺陷下一倍桩径处, 进行清洗后高压注浆。
3.3.2 校长不足时, 采用钻机钻至设计持力层标高;对桩长不足部分注浆加固。
3.4 扩大承台梁法
3.4.1 桩位偏差过大, 原设计的承台 (梁) 断
便施工时, 可采用间隔成桩法。
3.5.2 改变成桩方法。如成孔桩出现较大的地下水时, 采用套管内成桩的方法。
3.6 修改设计
3.6.1 改变桩型。
当地质资料与实际情况不符时, 造成桩基事故, 可采用改变桩型的方法处理, 如灌注桩成桩困难时, 可采用打预制桩。
3.6.2 改变桩位。灌注桩出现废桩或遇到地下管线障碍, 可改变桩位方法处理。
3.6.3 上部结构卸荷。
有些重大桩基事故处理困难, 耗资巨大, 只有采取削减建筑层数或用轻质材料代替原设计材料, 以减轻上部结构荷载的方法。
结束语
几年的工作经验总结, 结合现行的施工规范, 我觉得此次总结的钻孔灌注桩基事故的处理方法对于同行可能会有一定的帮助。
人工挖孔桩基础加固施工技术 篇6
某地区一教学楼为纯框架结构, 无地下室, 地上主体六层, 局部七层, 平面呈“[”形。框架柱网尺寸最大为5000mm×9000mm, 采用内走廊, 占地面积约3000m2, 建筑面积约13000m2, 抗震设防烈度6度。设计有一条伸缩缝, 在纵向中间。共计92根柱。
本工程所属地质条件较为复杂, 建筑整个场地经过人工回填, 回填前为岗丘冲沟, 局部为水库, 水库回填前未抽水, 设计人员根据地质条件, 将基础设计为主要是单桩单柱形式的人工挖孔桩基础, 持力层为第5全风化砂岩、6层强风化砂岩。除伸缩缝处为2柱一桩外, 其余为每柱一桩, 共计88根人工挖孔桩, 桩直径为900mm、1000mm、1200mm、1500mm等4种, 设计承载力最大的达6800kN。
2 人工挖孔桩检测结果及处理方案
2.1 施工技术及相应资料交底
应从以下4个方面进行交底工作: (1) 组织施工图纸设计交底, 认真熟悉设计图纸, 使施工方透彻理解设计意图;学习有关施工、验收规范, 掌握地质资料, 核查有关灌注桩方面的资料。 (2) 进行施工组织设计审查 (主要从审查该项目施工质量管理体系、技术和安全管理体系、质量保证体系等方面来体现) 。 (3) 对灌注桩在施工过程中可能会发生的问题进行分析后制订相应施工质量标准、验收实施方案并进行交底。主要包括测量放样方案、建材质量控制措施方案、成孔设备操作及成孔质量控制方案、钢筋笼制作与吊装方案、混凝土灌注方案、以及成品保护方案等的交底。 (4) 进行施工过程资料记录交底。包括建材质量保证资料的收集整理, 每根桩的成孔记录、钢筋笼制作与吊装记录、混凝土灌注记录等方面, 以便有效对桩基施工质量监控。
2.2 施工材料质检控制
(1) 严格检查验收与钢材同期进场的钢材质量保证书, 并立即现场监督取样复检, 如发现实样有质量缺陷或与质保书不符的应立即清场;对不合格或检测结果未出来之前的钢材, 严禁用于桩体; (2) 严格检查验收进场混凝土原料的质量保证书, 如发现实样与质量保证资料或送检批不符, 应立即取样复查, 对不合格的原材料严禁用于桩体; (3) 成孔泥浆相对密度、粘度、含砂率、沉淀量 (稳定性) 、造模性等应根据地质勘察资料在规定允许范围内按设计要求通过试成孔确定;根据试成孔确定的泥浆配比选用专门制备泥浆、高塑性粘土、膨润土或就地取土配制, 在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制。
2.3 钻孔灌注桩测量定位放样
施工方在钻孔灌注桩基础开始施工前, 根据设计提供的坐标及高程控制点对桩定位放样或设置不受施工影响的临时测量控制点, 并提供完整的测量结果资料。业主对施工方提供的测量结果资料必须及时复核, 复核无误后方可同意开钻施工, 否则施工方必须重测后再次复核, 直到测量结果符合设计要求为止。
3 施工阶段监控
如果说施工准备阶段的资料控制属于事前控制, 那么施工阶段则属于事中、事后控制阶段, 是钻孔灌注桩质量形成的关键环节, 施工期间的任何闪失都可能造成桩基的永久缺陷, 而此时工程质量的保证主要取决于施工方的施工经验和操作人员的技能及其责任心。
3.1 成孔阶段质量控制
成孔是钻孔灌注桩施工中的一个重要环节, 其质量如控制不好, 则可能导致穿孔、坍孔、缩颈、桩孔偏斜、桩端达不到设计持力层要求、桩身加泥砂以及断桩等, 将直接影响桩身质量并造成桩承载力下降。故在成孔质量监控方面业主应着重监控:
⑴根据桩型、钻孔深度、地层地质情况、泥浆排放及处理等条件综合选定成孔机具及其工艺, 对孔深大于30m的端承桩, 宜采用反循环工艺成孔或清孔如果钻进期间发生漏水漏浆, 应采取以下措施: (1) 因钻头碰碎上部管, 应先封堵渗漏处, 再重新开钻; (2) 因孔壁土体松散不能形成孔壁, 可加大泥浆粘度、减慢钻进速度;护筒下口漏水, 可用粘土掺少量水泥在护筒外壁处夯实。
⑵正式施工之前必须进行试成孔, 试成孔时施工记录必须全面详实。成孔结束后, 应由有资质的专业检测方对试成孔进行定时检测:不同地层孔壁稳定性, 泥浆的成分、相对密度、掺带沉渣性能及其稳定性 (从不同时段的沉渣厚度体现) 。试成孔的目的是:通过试成孔掌握施工场地地层稳定性、成孔时间、配置泥浆原料、泥浆配比及其相对密度、钢筋笼吊装时间、混凝土浇注时间和清孔次数及其大约时间等, 用以指导正式施工后相关工序的作业安排。
⑶为防止成孔期间发生穿孔、坍孔等质量事故, 必须做到: (1) 采取大于等于4d的隔孔施工工艺; (2) 护筒按规定要求埋设, 避免开钻筒体倾斜、孔口土体坍塌、护筒沉陷导致水位下降; (3) 钻具吊绳下放速度与成孔速度一致, 避免空中钻头摆动幅度过大而造成四周孔壁受力不匀; (4) 避免成孔时间和孔壁暴露时间过长。
⑷钻孔灌注桩成孔垂直精度达不到设计要求将导致钢筋笼和导管无法沉放。为确保成孔垂直精度满足设计要求, 应采取以下措施:钻机应设导管装置 (潜水钻钻头上应有大于等于3倍直径长度的导向装置, 利用钻杆加压的正循环回转钻机在钻具中应加设扶正器) , 为增加桩机稳固性而加大桩机支承面积, 不定期校核钻架和钻杆垂直度等, 下放钢筋笼前做井径、井斜超声波测试。
3.2 水下混凝土拌制质量监控要点
钻孔灌注桩所需建材 (必须与跟单质量保证资料相符, 否则禁止使用) 中混凝土应选用水下混凝土:其粗骨料宜选用卵石或直径小于40mm (尽可能采用二级配) 的碎石, 碎石含泥量小于2%;含砂率在40%～45%, 并以≤20%的活性矿粉替代之, 以提高混凝土的流动性, 防止堵管;为改善和易性缓凝, 混凝土宜掺外加剂。浅孔小孔径桩灌注混凝土初凝时间应≤4.5h, 深孔大孔径桩灌注混凝土初凝时间≥8.0h。
如果现场拌制水下混凝土, 应加强计量设备精度、混凝土配比、添料搅拌程序、搅拌时间和混凝土坍落度等的监控, 以规避因搅拌时间不足或过长而影响混凝土强度。
3.3 钢筋笼制作与吊装质量监控
钻孔灌注桩的钢筋笼所需进场钢材、电焊条等应符合设计要求, 且外观质量、规格、型号、数量等应与送检样品及其质保材料一致, 否则禁用。钢筋笼的直径、长度和制作质量 (钢筋的对焊连接垂直度、焊接长度及其饱满度、是否过焊烧筋, 所用钢筋规格、数量, 主筋及箍筋间距等) 应按设计和施工规范要求验收。
经验收合格的钢筋笼在吊放过程中, 为减少钢筋笼变形并确保其垂直度, 应在起吊点增设起吊杆以增加吊点受力面积, 在增设的起箍筋 (同钢筋笼一致并焊接在主筋上) 上对称设置起吊点来调整起吊时钢筋笼的垂直度。同时应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量, 不合格的焊缝、焊口要进行补焊。钢筋笼吊放时不得碰撞孔壁, 若吊放受阻应停止吊放并寻找原因, 不得加压强制下放 (这会造成坍孔、钢筋笼变形等) : (1) 钢筋笼未垂直下放, 应提出后重新垂直吊放; (2) 成孔偏斜, 应复钻纠偏, 并重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。
钢筋笼接长时在确保连接垂直的基础上要加快焊接速度, 尽可能缩短沉放时间, 这有利于钢筋笼顺利吊放以及减少孔底沉渣量。
3.4 灌注混凝土施工质量监控
灌注混凝土前, 业主必须检测孔底0.5m以内的泥浆性能 (相对密度1.15～1.20, 含砂率小于等于8%, 粘度小于等于28s) 。为提高混凝土灌注质量, 灌注混凝土进度控制在混凝土初凝时间内, 同时应合理的加快灌注速度, 故应做好灌注前各项准备工作以及灌注期间各工序的密切配合工作。
导管使用前应检修、试拼装、并以0.6～1.0MPa水压力试压, 合格后方可使用。沉放导管时检查导管的连接是否牢固和密实, 以免漏气、漏浆而影响灌注;确保导管底部至孔底间距在0.3～0.5m以利隔水栓顺利排出及灌注混凝土时挤出沉渣, 桩径小于0.6m时可加大导管底部至孔底间距。导管在混凝土面的埋置深度一般应在2.0～5.0m不宜大于6.0m和小于1.0m, 严禁把导管底端提出混凝土面, 必须随时掌握混凝土面标高和导管埋入深度, 为此应安排专人测量埋深及其内外混凝土高差并记录。为避免钢筋笼上浮, 在混凝土埋过钢筋笼底端3.0m以上后应及时将导管提至钢筋笼底端以上;当发现钢筋笼有上浮迹象, 应立即停止灌注, 在准确计算导管埋深和混凝土面标高并提升导管后再进行灌注。若有接桩, 接桩模板必须拼装严密不漏浆并能顺利拆卸 (为保证钻孔灌注桩桩基质量, 可在接桩部位上下2.0m处的钢筋笼上预先设置4.0m长永久性比桩径小5mm的模板, 在其上部套直接插入土层的可拆卸不漏浆密封模板) , 且不得使用油性脱模剂。
4 结语
通过对该工程的加固设计和研究得出了以下几点经验:
⑴加固方案的选择一定要注意结合工期要求, 力求经济效益好, 施工简便等。
⑵对于已经有成熟理论, 有标准施工流程的技术, 要根据工程实际情况作出一些调整, 不能一味地照搬。比如本工程是对新建工程的基础加固, 压桩孔是在做承台时预留的, 并且考虑到复杂的地质条件, 留设了8个孔。锚杆也是在做承台时就预埋的。
桥梁桩基的钻孔灌注施工技术 篇7
关键词：反循环钻孔,循环钻孔,冲抓钻机,护筒,清孔
钻孔灌注桩适用于工业建筑、民用建筑、道路桥梁建筑的基础设施, 它不受地下水位的限制, 对地基的要求也不严格, 在桥梁的基础处理中应用的最为广泛。目前桥梁有公路桥, 公铁两用桥, 大多部分还是跨水桥, 施工环境相对较为复杂性, 使桥梁钻孔灌注与工业、民用建筑相比施工难度增大。
钻孔灌注桩施工应根据施工现场的地质条件、施工环境、钻机设备、桩径大小和钻孔深度等选择使用的钻具和钻孔方法。常见的钻孔方法有正循环钻机钻孔、反循环钻机钻孔、冲抓钻机钻孔。不管采用何种钻孔设备和钻孔方法, 钻孔前应先熟悉钻孔的一般规定并做好钻孔准备。
1 钻孔灌注桩的施工准备
1.1 施工场地准备
首先应根据地形条件、施工要求, 平整施工场地、清除施工范围内障碍物, 综合考虑进出场施工道路、场地的施工材料的运输、泥浆、混凝土的泵送、运输。然后布置钻孔的场地, 钻机场地平面尺寸应根据桩基的设计的尺寸、钻机的数量、钻机的类型、底座尺寸、钻孔方法等。
桩基的施工位于水下时, 施工平台应高于最好水位0.5m以上。在深水中施工时, 可以采用浮式施工平台、钢管桩平台和双壁钢围堰平台。施工平台应能够承受工作时所有可能存在的动载和静载, 并尽可能的稳定牢固。
1.2 施工前预设护筒
埋设护筒是钻孔灌注桩施工不可缺少的准备工作。护筒可以保证主要是保持泥浆的水位, 防止坍塌。另外护筒还可以起到定位、控制桩定标高, 保护孔口, 防止地面的杂物坠入孔内, 影响桩基的质量。一般情况下要求护筒直径比桩径大300mm左右, 并且应尽量保证护筒的中心与桩的中心在一条直线上。旱地、浅水处的护筒往往采用挖坑埋设法、护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实。但对于深水处的护筒设置, 应严格注意平面位置、竖向倾斜和两节护筒连接质量均要符合要求, 护筒连接处筒内无突出物, 且不漏水。沉入时可采用压重、振动、锤击并辅以筒内除土的方法。
1.3 钻孔设备的准备
钻孔设备很多, 应根据施工要求和地质情况选择合适的钻孔设备。常见的钻机设备有正循环回转钻机、反循环回转钻机、正循环潜水钻机、反循环潜水钻机和全护筒冲抓钻机等。施工前因根据施工设计和地质情况选择合适的钻机设备, 另外还要结合钻土层的粒径、碎石土的含量、钻孔的深度、直径。
2 钻孔施工工艺
2.1 正循环钻孔
正循环钻孔适用于砂黏土、黏土、粉砂土以及含有粒径不超过4mm含量不超过20%-30%的砂砾等土层, 钻孔直径不超过1.0m, 深度不宜过大。
钻孔前应在测定的桩位、准确埋设护筒, 用以固定钻孔位置;隔离地面水;通过提高井内的水头以增大井内的水压力;稳定孔口的土壤和杂物不掉进孔内, 影响桩的质量。
护筒内径应大于桩径, 护筒在构造上必须坚固、耐用、轻便、不漏水。
在陆地和浅滩直接埋设护筒时, 埋设深度应根据地下水位或河道水位的高度确定, 保证筒内有1m以上的水头高度, 护筒顶面必须高出施工水位。护筒底端应埋入天然地层, 冰冻地区护筒应穿透冻层。在深水小于3m的浅水处安放护筒, 一般须围堰筑岛, 岛面应高出施工水位的0.6-0.7m, 有时为了减少筑岛填土体积, 可适当提高护筒的高度。当桩位处无法围堰筑岛时, 可先将套箱或套筒内安放护筒。在水深大于3m的深水河床安放护筒, 通常利用浮船工作平台, 应尽量保证浮船的稳定性、牢固性。
正循环钻机钻孔时用泥浆护壁和排渣。在粘性土中泥浆相对密度取16-19pa.s, 在砂性土中泥浆相对密度取1.2-1.3较宜。另外要求泥浆的含砂率一般要求不大于6%。应根据地形条件及钻孔桩多少, 地形变化情况, 制备泥浆。为了节省黏土可利用循环泥浆。应根据桩位布置情况, 设泥浆沟、沉淀池、储浆池及制浆筒, 以使孔内溢流出的带渣泥浆经沉淀后再返回储浆池使用。
施工中应注意一下几点, 保证钻孔质量:
1) 在钻孔过程中应根据土质情况控制钻井速度和泥浆稠度, 以防止塌孔、偏孔、卡孔和旋转钻孔负荷超载的情况的发生;
2) 钻孔作业应分班连续进行, 应经常对钻孔泥浆进行试验, 经常注意土层的变化, 并取土渣样试验, 并与原来勘测的地质剖面图核对;
3) 钻井过程中须用检孔器检验孔的质量, 检孔器用钢筋笼做成, 其外径等于设计孔径, 长度要取孔径长度的5倍左右。每次换钻前都应检验孔。不可采用重压、冲击或强插检孔器的方式;
钻孔施工完成后要立即进行清孔, 清孔时可将空气吹吸管接上高压胶管, 吊进孔底, 用气流扰动渣浆和清扫孔底, 在开动空压机吸取泥浆时, 应开动水泵向孔内注入清水, 以保持水头高度。常见的清孔方法有抽浆法、换浆法、掏渣法和喷射法等。清孔的目的是抽取孔内泥浆, 清除钻渣和沉淀层, 尽量减小孔底沉淀厚度, 另外清孔的是为灌注混凝土创造条件。钻孔的深度达到设计厚度后, 应对孔深、孔径进行检查, 符合设计要求后方可清孔。
不论用采取何种清孔方法, 在清孔排渣时, 必须注意保持孔内水头, 防止坍塌。清孔后应从孔底提出泥浆试样, 进行性能指标试验, 试验结果应符合设计的规定, 不可用加深钻孔的深度方法代替清孔。
2.2 全套筒冲抓钻机钻孔
除去一般钻机的准备工作外, 在钻机就位前应安装钻机支腿的四块钢垫板, 同时操作前后支腿, 使钻机保持水平, 而后安装底部护筒, 安装护筒顶端向圈, 安装抓斗或冲锤。在开挖操作时, 竖起操作支架, 使其对准钻孔中心, 并利用摇管装置安放护筒。利用抓斗挖掘土, 这样可以避免抓土冲击过甚, 撞击护筒, 下钢护筒与抓土交替进行。
在抓挖过程中, 尽量保证护筒内的水位高于外面的水位1-3m左右, 防止砂石涌入护筒, 引起地面坍塌。
2.3 反循环钻孔
反循环钻孔, 钻渣时依靠泵吸或气举的方法, 将钻渣通过空心钻杆或管道排出井外。在钻孔直径大于1.0m时, 应采用反循环工艺。反循环钻孔主要靠静水水头压力, 应保证护筒内的水位高于地下水位。反循环的钻机泥浆不起排渣作用, 故其相对密度较低。反循环钻机在停止钻进后再由泵吸或气举方式在很短时间的排渣, 出口泥浆与井口入泥浆相对密度相同时, 即终止清孔, 进行下道工序。
钻孔施工作业是钻孔灌注桩施工的一道重要施工工序, 是后续工作施工进行的保证。只有根据工程质报告、设计要求、施工环境等条件选择合适的钻孔施工方法, 才能保证钻孔的质量, 为后续的灌注混凝土施工打下基础。
3 钻孔灌注桩的病害处理措施
钻孔桩在施工中通常会有护筒冒水、孔壁塌陷、缩颈、钻孔偏斜、桩底沉渣过多等病害。要及时的做出调整控制措施, 在有冒水现象发生时要立即停止施工, 用粘土在四周填实加固;孔壁塌陷要下钢筋笼时做好位置测量, 尽量的缩短施工时间;缩颈时采用上下反复扫孔的办法;为防止钻孔的偏斜, 尽量采用自重大、钻杆刚度大的钻机, 在坚硬地区放慢打孔速度, 发生偏斜时, 提起钻头反复钻几次, 在偏斜上部半米处重新打孔;桩底的沉渣要不断的清洗, 置换用水, 控制泥浆的比重和粘度, 使用质量较好的泥浆。
在含水量较多的地方施工时, 要控制离析、夹泥的现象发生, 施工前反复清除彻底孔壁和孔底, 控制泥浆和含砂率。灌注前要进行坍落度的试验。浇筑时控制导管的高度, 不要因导管过高引起断桩, 控制混凝土的质量, 掺加必要的外加剂, 改善水泥混凝土的性能。
参考文献
[1]北京市政工程局, 编.市政工程施工手册[Z].北京:中国建筑工业出版社, 1995.
[2]张宝林, 等, 主编.市政公用工程质量检验评定标准汇编[S].北京:中国建筑工业出版社, 1999.
[3]张明君, 主编.城市桥梁工程[M].北京:中国建筑工业出版社, 1997.
