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关于钻孔灌注桩施工质量的控制

 关于钻孔灌注桩施工质量的控制

       摘要:结合广东西部沿海高速公路桥梁桩基为例,针对钻孔灌注桩施工过程中常见的问题,阐述正循环钻孔灌注桩施工过程中质量控制要点。

  关键词:桩基,质量,控制

  在广东西部沿海高速公路珠海段工程建设中,第八~十五合同段共有桩基2502根, 60%桩为水中桩,桩径在1200㎜~2500㎜之间,全部为嵌岩桩,桩基全部采用钻孔灌注施工方法。桩基施工完成后,经有资质单位检测,一类桩比例达到84%,其余均为二类桩,没有不合格桩。桩基施工质量得到了业主和省质量监督站的好评。现将钻孔灌注桩的施工控制措施总结如下:

  1、水中施工平台设置:

  (1)平台必须牢固稳定,承包人必须在平台搭设前上报平台搭设方案及受力分析计算书,监理工程师批准后方可施工。

  (2)平台高度:平台底面要高出二十年一遇洪水水位标高50cm以上。

  (3)设置明显的船只碰撞防护标志,设首尾示警灯、航标灯,设防撞桩等。

  (4)设置救生用品,如救生衣、救生圈等。

  2、护筒设置:

  护筒高度宜高出地面0.3M或水面1.2M~2.0M,潮水地区应高出最高施工水位1.2M~2.0M。护筒内径宜比桩径大200~400㎜。护筒埋设后,必须经总监办测量工程师复核无疑后才能开钻。

  3、钻孔泥浆性能指标的控制

 

  4、钻孔施工

  (1)钻机安放平稳、位置准确。

  (2)根据设计地质资料,选用适当的钻机和泥浆。

  (3)要及时捞取渣样,并对岩样进行判定,并做好记录和监理工程师签证。

  (4)在成孔过程中以及终孔时要复测护筒位置,防止桩基偏位。

  (5)桩基终孔:冲孔到设计标高后,现场施工人员必须通知地质监理工程师对岩样作出正确判定,如果岩样与地质资料不符,通知设计代表进行处理。

  5、清孔施工

  钻孔深度达到设计要求后,进行清孔要注意检查泥浆性能指标(特别是泥浆比、含砂率、粘度等)及沉淀层厚度,满足规范和设计规定后,才允许下钢筋笼。

  清孔后,使用检孔器对桩孔进行检验,检孔器外径为钢筋笼直径加100mm,长度为4~6倍外径。

  6、钢筋笼制作与安装:

  (1)检查主筋、箍筋数量,只有钢筋数量满足的前提下,再对钢筋尺寸进行检查。

  (2)检查钢筋连接(或焊接)质量,加强成品的试验检测。

  A、挤压套挤压连接:

  ①对加劲筋采用专用卡模,保证筋环外径尺寸统一;

  ②主筋与加劲筋焊接组装,应采用专用卡模(或地模展开)保证节段前主筋端头在同一截面(不超出规范允许);

  ③主筋骨架对接上下两节骨架主筋之间的间隙应在规范许可以内,如超出将多余部分割除;

  ④在钢筋端头划上定位标记,确保伸入挤压套内钢筋长度;

  ⑤先挤压钢筋三根主筋(互成120°),然后逐根挤压,挤压接头同一断面不大于50%,接头错开位置大于35倍d;

  ⑥挤压完成后,应对挤压套详细检查,是否有漏挤和开裂(如有则采取补救措施)。

  B:钢筋墩粗直螺纹连接:

  ①对于进场的直螺纹套,应严格检查,罗纹内径、中径及材质均符合设计及规范要求时方可使用;

  ②主筋镦粗及外罗纹加工:镦粗机械设备性能符合要求,镦粗直径应符合要求;

  ③镦粗钢筋不允许有横向裂纹,严禁二次墩粗;

  ④直螺纹的加工质量的好坏直接关系到钢筋笼的连接质量,应按要求逐根检验其外径、中径、螺纹牙型和螺纹长度;

  ⑤对检验合格外螺纹主筋应加保护套(护住螺纹部分);

  ⑥钢筋笼制做应采用能精确控制的工艺方法;

  ⑦钢筋笼运输安装,要有可靠的防止钢筋骨架变形的方法,从而保证安装顺利和精确定位;

  ⑧钢筋笼的下沉及连接,第一节笼下沉至护筒口用方钢临时定位,起吊第一节钢筋笼,精细操作准确对位,逐根用螺纹连接,连接后认真检查,合格后沉放笼体;

  C:焊接:

  ①钢筋焊接前,必须根据施工条件进行试焊,合格后方可正式施焊;

  ②焊工必须待合格证上岗;

  ③焊缝要平整、饱满,焊渣要及时清除;

  ④ 焊接所用的设备、材料等必须满足规范的规定。

  (3)钢筋笼安装时,有声测管的桩必须采取有效的措施,确保声测管安装位置准确,固定牢靠,密封性好,杜绝堵管的事件发生。

  (4)钢筋笼不能落在桩底,钢筋笼应处于悬空(离桩底15cm左右)状态,以保证钢筋笼顺直。钢筋骨架顶端应设置吊环,按照设计图对钢筋笼准确定位。

  (5)由于下钢筋笼时间较长,下完后,在灌注砼前必须进行二次清孔。

  (6)采取有效措施,防止砼灌注时钢筋笼上浮。

  7、水下砼灌注施工

  (1)准备工作:

  ①要求灌注前对砼标高在护筒上做好标记(要注意:灌注的桩顶标高要比设计高出0.5~1.0m);

  ②对灌注导管,在使用前进行水密承压和接头抗拉试验;对首盘砼所需要的砼量进行计算,并检查是否备有保证首盘砼料的料斗;

  ③水密试验水压及首盘砼量计算如下:

  (2)在灌注过程中,应该使导管上下活动串管,使砼密实。导管的埋置深度控制在2~6m,在浇注后期,最好控制在2~3m。

  (3)导管提升时,速度不能太快,否则将导致在原来导管占据部位的砼松散。

  (4)如果桩在施工中遇到异常情况,或监理工程师认为桩可能存在质量隐患,事后采取取芯检验。

  (5)砼试件的制作要求必须做到桩基上中下三个部位分别抽取,做好取样记录和试件标记。

  8、钻孔灌过程中常见质量问题防范及处理

  8.1孔壁坍陷

  钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。护筒除起到这个作用外,同时还有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等,如发现排出的泥浆中不断出现气泡,或泥浆突然漏失,则表示有孔壁坍陷迹象。

  造成原因:(1)护筒埋置过浅,周围封填不密漏水;(2)操作不当,如提升钻头、冲击锥或掏渣筒倾倒,或放钢筋骨架时碰撞孔壁;(3)泥浆稠度小,起不到护壁作用;(4)泥浆水位高度不够,对孔壁压力小;(5)向孔内加水时流速过大,直接冲刷孔壁;(6)在松软砂层中钻进,进尺太快。

  防治措施:(1)坍孔部位不深时,可改用深埋护筒,将护筒周围回填土,夯实,重新钻孔;(2)轻度坍孔,可加大泥浆相对密度和提高水位;(3)严重坍孔,用粘土泥膏投入钻孔中,等孔壁稳定后采用低速钻进;(4)汛期或潮汐地区水位变化过大时,应采取加高护筒,增加水头等措施保证水头相对稳定;(5)提升钻头,下放钢筋骨架应保持垂直,尽量不要碰撞孔壁;(6)在松软砂层钻进时,应控制进尺速度,并用较好泥浆护壁。

  8.2 护筒冒水

  护筒外壁冒水,严重的会引起地基下沉,护筒倾斜和移位,造成钻孔偏斜,甚至无法施工。

  造成原因:(1)埋设护筒的周围土不密实;(2)护简水位差太大;(3)钻头起落时碰撞。

  防治措施:(1)在埋简时,四周应用粘土分层夯实;(2)在护筒的适当高度开孔。使护筒内保持1.0~1.5m的水头高度;(3)钻头起落时,应防止碰撞护筒,发现护筒冒水时,应立即停止冲孔,用粘土在四周填实加固.若护简严重下沉或移位时,应重新安装护筒。

  8.3 缩颈

  缩颈即孔径小于设计孔径,缩颈的桩又称瓶颈桩,部分桩径缩小,截面不符合要求。

  造成原因:在含水量大的粘性土中沉管时,土体受强烈扰动和挤压产生很高的孔隙和压力。桩管拔出后,这种压力便作用到新灌注的混凝土桩上,使桩身发生不同程度的颈缩现象,拔管过快,混凝土量少或和易性差,使混凝土出管时扩散差等。

  防治措施:采用优质泥浆,降低失水量。成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,在成孔~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。施工中应经常测定混凝土落下情况,发现问题及时纠正。

  8.4 钻孔偏斜

  成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。

  造成原因:(1)场地未平整,钻机底座安装不平,稳定性差;(2)地面产生不均匀沉陷;(3)土层中夹有大的孤石或其他硬物等情形。

  防治措施:(1)检查、纠正桩架,使之垂直安置,稳固,并对导架进行水平与垂直校正和对钻孔设备加以可偿返修;(2)偏斜过大时,填入土石重新钻进,控制钻速;(3)遇有探头石,宜用钻机钻透,用冲孔机时,用低速成孔,将石打碎;遇倾斜基岩时,可用混凝土填平,待其凝固后再钻。

  8.5卡钻

  造成原因:(1)孔内出现梅花孔、探头石、缩孔等未及时处理;(2)钻头被坍孔落下的石块或误落入孔内的工具卡住;(3)入孔较深的钢护筒倾斜或下端被钻头撞击严重变形;(4)钻头尺寸不统一,焊补的钻头过大;(5)下钻头太猛,或钢绳过长,使钻头倾斜卡在孔壁上;(6)冲击钻孔,尤易产生卡钻情况。

  防治措施:(1)对于向下能活动的上卡,可用上下提升法,即上、下提动钻头,并配以将钢丝绳左右拔移、旋转;(2)卡钻后只宜轻提,当提不动时,可用小冲击钻锥冲或用冲、吸的方法将钻锥周围的钻渣松动后再提出;(3)施工中注意保持护筒垂直,防止倾斜,钻头尺寸应统一,下钻应控制钻进速度,不要过猛过快。

  8.6 桩底沉渣量过多

  造成原因:清孔不干净或未进行二次清孔:泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起: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。

  防治措施:成孔后,钻头提高孔底10-20cm,保持慢速空转,维持循环清7La,d间不少于30min。采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度。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3O~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 Om 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。

  8.7 断桩

  混凝土凝固后不连续,中间被 中洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。

  造成原因:由于导管底端距孔底过远,混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土机体与基岩之间被不凝固的混凝土填充 受地下水活动的影响或导管密封不良,冲洗液浸入混凝土水灰比增大,形成桩身中段出现混凝土不凝体;由于在浇注混凝土时,导管提升和起拔过多,露出混凝土面,或因停电、待料等原因造成夹渣,出现桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开的现象:浇注混凝土时,没有从导管内灌入,而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土,产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬,个别孔段出现疏松、空洞的现象。

  防治措施:成孔后,必须认真清孔,一般是采用冲洗液清孔,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定,冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中,应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深,提升导管要;准确可靠,并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比,混凝土应有良好的和易性和流动性,坍落度损失应满足灌注要求。在地下水活动较大的地段,事先要用套管或水泥进行处理,止水成功后方可灌注混凝土。灌注混凝土应从导管内灌入,要求灌注过程连续、快速,;准备灌注的混凝土要足量,在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。帮扎水泥隔水塞的铁丝,应根据首次混凝土灌入量的多少而定,严防断裂。确保导管的密封性,导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定,切勿起拔过多。

  9、结语

  桥梁桩基质量的控制是桥梁控制的关键,由于不可遇见因素比较多,桩基施工存在较大的风险,但只要多思考、多总结,从施工的各个环节加强控制,就可以将风险降至最低。

  参考文献:

  [1] 公路桥涵施工技术规范JTJ041-2000,〔S〕。北京:人民交通出版社,2000·

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