钻孔灌注桩桩身施工中产生的问题与防治

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一、钻孔灌注桩桩身施工前的准备工作

1.材料质量要求。(1)粗骨料:应采用质地坚硬的卵石、碎石其粒径宜用15～25mm。卵石不宜大于50mm,碎石不宜大于40mm。含泥量不大于2%,无垃圾及杂物。(2)细骨料:应选用质地坚硬的中砂,含泥量不大于5%,无垃圾、草根、泥块等杂物。(3)水泥:宜用32.5级或42.5级的普通硅酸盐水泥或硅酸盐水泥,使用前必须查明其品种、强度等级、出厂日期,应有出厂质量证明,到现场后分批见证取样,复试合格后才准使用。

2.成孔前准备工作。用作桩基的工程桩施工前应做试成孔,试成孔数每个场地不应少于二个。用试成孔核对地质资料,检验所选的设备、机具、施工工艺及技术要求是否合适。如满足设计要求时,试成孔的泥浆密度,通过不同地层选用的钻速、钻压,钻头直径、形式等施工工艺参数即为施工时选择工艺参数的依据。成孔要求:(1)机具就位平整垂直,护筒埋设牢固并且垂直,保证桩孔成孔的垂直。(2)要控制孔内的水位高于地下水位1.0m左右,防止地下水位高后上起坍孔。(3)发现轻微坍孔的现象应及时调正泥浆的比重和孔内水头。泥浆的比重按土质情况的不同而不同,一般控制在1.1～1.5的范围内。成孔的快慢与土质有关,应灵活掌握钻进的速度。(4)成孔时发现难于钻进或遇到硬土、石块等,应及时检查,以防桩孔出现严重的偏斜、位移等。

二、断桩

1.产生的原因。(1)混凝土拌和物发行离析使桩身中断。(2)灌注中,发生堵塞导管又未能处理好;或灌注中发重型导管卡挂钢筋笼,埋导管,严重坍孔,而处理不良时,都会演变为桩身严重夹泥,混凝土桩身中断的严重事故。(3)灌注时间过长,首批混凝土已初凝,而后灌注的混凝土冲破顶层与泥浆相混;或导管进水,未及时作良好处理,均会在两层混凝土中产生部分夹泥浆渣土的截面。

2.防治措施。(1)导管要有足够的搞拉强度,能承受其自重和盛满混凝土的重量;内径应一致,其误差应小于±2mm,内壁须光滑无阻,组拼后须用球塞、检查锤作通过试验;导管最下端一节导管长度要长一些,一般为4m,其底端不得带法兰盘。(2)导管在浇灌前要进行试拼,并做好水密性试验。(3)严格控制导管进而深与拔管速度,导管不宜进埋入混凝土过深,也不可过浅。及时测量混凝土浇灌深度,严防导管拔空。(4)经常检测混凝土拌合物,确保其符合要求。

三、缩径

1.产生的原因。(1)清孔不彻底,泥浆中含泥块较多,再加上终灌拔管过快,引起桩顶周边夹泥,导致保护层厚度不足。(2)孔中水头下降,对孔壁的静水压力减小,导致局部孔壁土层失稳坍落,造成混凝土桩身夹泥或缩颈。孔壁坍落部分留下的窟窿,成桩后形成护颈。

2.防治措施。(1)使用直径合适的钻头成孔,根据地层变化配以不同的泥浆。(2)成孔施工时应重视清孔,在清孔时要做到清渣而不表泥,预防清孔后的在浇筑的过程中局部坍塌,导致缩径的产生。

四、桩顶局部冒水、桩身孔洞

1.产生的原因。(1)水下混凝土灌注过程中,导管埋深过大,导管内处混凝土新鲜程度不同,再加上灌注过程中上下活动导管过于频繁,致使导管活动部位的混凝土离析,保水性能差而泌出大量的水,这些水沿着导管部位最后灌入的、最为新鲜的混凝土往上冒,形成通道(即桩身孔洞)。(2)水下混凝土灌注过程中,混凝土倾倒入导管速度过快过猛,把空气闷在导管中,在桩内形成高压气包。高压气包在其自身浮力或导管起拔等外力的作用下,气包便滞留在桩身内,最终形成桩身孔洞。另外,有一些桩在余桩截后,桩身内残余的高压气体,因通道打开而顺桩身的细小缝隙释放出来。这时常会携带部分遗留在气包内的水往上冒,出现“桩顶冒气泡”的怪现象。(3)水下混凝土灌注时间过长,最早灌入孔内的混凝土坍落度损失过大,流动性变差,终灌导管起拔后会留下难以愈合的孔洞。

2.防治措施。(1)控制导管的埋深,灌注过程中做到导管勤提勤拔。(2)混凝土倾入导管的速度应根据混凝土在管内的深度控制,管内深度越深,混凝土倾入速度越应放慢。在可能的情况下,应始终保持导管内混凝土,以防止桩身形成高压气包。实际施工中,往往因为导管每次起拔后管内都会形成空管,再次灌注时,桩身形成高压气包就很难避免。因此,应在灌注过程中适当上下活动导管,把已形成的高压气包引出桩身。(3)加适当缓凝剂,确保混凝土在初凝前完成水下灌注。

五、桩头问题

1.产生的原因。(1)清孔不彻底,桩顶浮浆过深过厚,影响下混凝土灌注时测量桩顶位置的精度。(2)导管起拔速度过快,尤其是桩头直径过大时,如未经插捣,直接起拔导管,桩头很容易出现混凝土中间高、四周低的“烂桩头”。(3)浇筑速度过快,导致孔壁局部坍塌,影响测量结果。

2.防治措施。(1)认真做好清孔工作,确保清孔完成后孔口没有泥块返出;在空孔较长的桩内测量混凝土上升面时,应控制好测量重锤的质量。通常认为使用5～40mm碎石混凝土时,重锤的质量可以控制在1kg左右。在设计桩顶与地面距离<4m时,通常认为使用竹竿通过手感测量混凝土面更直观,精度更高。(2)混凝土终灌拔管前,应使用导管适当地插捣混凝土,把桩身可能存在的气包尽量排出桩外后,以便精确测量混凝土面。也可通过导管插捣使桩顶混凝土摊平。

六、灌注混凝土时桩孔坍孔

灌注水下混凝土过程中,发现护筒内泥浆水位忽然上升溢出护筒,随即骤降并冒出气泡,为坍孔征兆。如用测深锤探测混凝土面与原深度相差很多时,可确定为坍孔。

1.原因分析。(1)灌注混凝土过程中,孔内外水头未能保持一定高差。在潮汐地区,没有采取措施来稳定孔内水位。(2)护筒刃脚周围漏水;孔外堆放重物或有机械振,使孔壁在灌注混凝土时坍孔。(3)导管卡挂钢筋笼及堵管时,均易发生坍孔。

2.预防方法。(1)灌注混凝土过程中,要采取各种措施来稳定孔内水位,还要防止护筒及孔壁漏水。(2)用吸泥机吸出坍入孔内的泥土,同时保持或加大水头高度,如不再坍孔,可继续灌注。(3)如用上法处治,坍孔应不停时,或坍孔部位较深,宜将导管、钢筋笼拔出,回填粘土,重新钻孔。

七、孔位倾斜

1.原因分析。(1)桩机本身未竖直或桩机平台不水平。(2)桩机在钻孔过程中发生不均匀沉降。(3)在进行超深桩作业时,桩机钻杆太细。

2.预防方法。(1)首先要扩大桩机支承面积,使桩机稳固,并保证钻机平台水平。(2)采取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。(3)严格按照规范要求先配钻杆。

八、从验收来保证

主控项目为桩位、孔深、桩体质量檢驗、桩身混凝土强度、承載力。一般項目为垂直度、桩径、泥浆相对密度、泥浆面标高、沉渣厚度、混凝土坍落度、钢筋笼安装深度、混凝土充盈系数、桩顶标高。混凝土灌注桩质量验收记录:(1)桩设计图纸、施工说明和地质资料。(2)当地无成熟经验时必须提供试成孔资料。(3)材料合格证和到施工现场后复试试验报告。(4)灌注桩从开孔至混凝土灌注的各工序施工记录。(5)隐蔽工程验收记录。(6)单桩混凝土试件试压报告。(7)桩体完整性测试报告。(8)桩承载力测试报告。(9)混凝土灌注桩钢筋笼质量检验记录。(10)灌注桩平面位置和垂直度检验记录。

(11)混凝土灌注桩质量检验记录。

总之,在软土地基上进行钻孔灌注桩作业比在其它地区作业难度更大,施工质量更难控制,这就要求我们在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范,核查地质和有关灌注桩方面的资料,对施工过程中可能会发生的一些问题及时进行分析处理,做到科学组织,精心施工,严格管理,施工质量是完全有保证的,这些所谓的质量通病也是完全可以避免的。