钻孔桩施工技术及常见问题分析处理
[关键词]钻孔桩；施工工艺；常见问题；处理措施
1前言
随着施工工艺的更新，相继出现了钻孔后灌浆桩、钻孔扩底桩等新工艺、新技术，为钻孔桩基础的应用拓展了更广阔的空间。钻孔桩基础施工简便、操作易掌握、设备投入一般不是很大。因而，无论在铁路、公路、水利水电等大型建设，还是在各类房屋及民用建筑中都得到了广泛应用。钻孔桩是在泥浆护壁条件下，利用机械钻进形成桩孔，采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。钻孔、灌注混凝土都是在水下进行，工程质量只能通过科学的过程控制和完工后的仪器检测来确认。因而，对作业人员的操作熟练程度、工艺水平都有较高的要求。如何有效地避免钻孔过程中出现钻头掉落和灌注水下混凝土过程中发生断桩等现象，杜绝混凝土夹碴、不均匀的质量弊病，发生施工质量问题后如何恰如其分地处理以保证整个工程的质量是工程界一直在研究而又未能彻底解决的问题。
2钻孔灌注桩施工工艺及方案
1)场地平整和测量放样。施工前,先用挖掘机对施工场地进行平整,并做到施工现场“三通一平”;建立桥梁施工测量导线控制网,校核测量仪器,桩位放样坐标、高程计算,根据测量控制网用全站仪定出钻孔桩桩位。
2)埋设钢护筒。为固定桩位,保护孔口不坍塌,旱地和筑岛平台处采用挖坑埋设法将钢护筒埋入,护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实,钢护筒采用10mm厚的钢板卷制而成,直径为1.3m和1.5m两种,护筒高度宜高出地面0.3m或水面1.0m～2.0m。当孔内有承压水时,护筒应高于稳定后的承压水位2.0m以上。护筒埋设深度应根据设计要求或桩位的水文地质情况确定,一般为2.0m～4.0m,有冲刷影响时,应深入局部冲刷线以下不少于1.0m～1.5m。
3)钻机就位。钻机就位时,垫平钻机,保持平稳,严防在冲击过程中移位、沉陷;钻机就位后,进行桩位校核,保证就位准确。
4)冲击成孔。开孔一般投入大比例黏土,造浓浆(相对密度1.4～1.6),采用小冲程进行击孔,穿过覆盖层、粉砂层2m～4m后,再按正常的冲击成孔工艺成孔,钻进过程中要严密观察护筒内的水头,保持比施工水位高出1.5m～2m,并派专人检查地质变化情况及泥浆指标。根据不同的地质状况调整不同指标的泥浆,当通过漂石层时,如表面不平整,应先投放黏土或小片石将表面垫平,再冲击钻进,防止发生斜孔、塌孔现象。
5)成孔检查。检查方法是:孔深用测绳进行检测;孔径检测用<25的钢筋焊成直径为0.98m和1.23m,长为6m的检孔器,吊入孔内直放到孔底检测,如检孔器放不到孔底,则说明桩孔有缩颈或局部偏孔现象;在检孔器沉入孔底的过程中,根据悬挂着检孔器的钢丝绳的倾斜程度可判断孔壁是否倾斜。
6)清孔。当钻孔达到设计深度,经监理工程师确认后,开始清孔。清孔采用换浆法,以已净化的、相对密度较低的泥浆压入,把相对密度较大的泥浆和悬浮钻渣换出孔外,保持孔内液面稳定,直到孔内泥浆的各项指标及沉渣厚度符合规范及设计要求为止。
7)钢筋笼的制作、吊装、就位。钢筋笼根据吊装条件在钢筋加工场采用分段制作。分段制作应确保骨架不变形、接头错开。钢筋笼主筋搭接采用闪光对焊,箍筋与主筋采用点焊,主筋与加劲箍要焊接牢固。钢筋笼制作时安装声测管,声测管上下管口要焊接钢板封口。在每个加劲箍外周焊接钢筋笼保护层“耳筋”,钢筋笼制作完成后,通过监理工程师验收合格后采用25t吊车吊放。钢筋笼采用分3段制作和吊装,每两段钢筋笼的主筋错开搭接、焊接长度应符合设计、规范要求。吊放钢筋笼时严禁碰撞孔壁,以免塌孔。钢筋笼顶端设吊环固定钢筋笼。
8)导管安装。导管的安装:导管直径为300mm,壁厚5mm,每节长3m,另配1m和0.5m长的导管各一节,接头由法兰盘连接,并用橡胶圈密封。导管使用前经过接头抗拉试验和不小于孔内水深1.3倍的水密承压试验。混凝土灌注开始时,导管底部距孔底的距离约40cm。
9)二次清孔。钢筋笼安放完毕后,现场施工人员要检查孔内泥浆各项指标、孔内沉渣等,如超出要求,应进行二次清孔,直到泥浆各项指标、沉渣经检测符合要求为止。二次清孔各项指标达到规范要求后要及时进行桩基混凝土灌注。
10)灌注混凝土。混凝土在拌合站采用自动计量搅拌机集中拌和,运输采用罐车运输,灌注采用导管法灌注。混凝土的运输能力与拌合能力一样,要与灌注速度相适应,充分保证灌注工作的不间断。混凝土的现场灌注工作,安排有统一的指挥,且各工种分工明确,协调配合,快速连续施工,现场施工员要做好现场混凝土灌注记录,现场试验人员要随机留取规定组数的试件。
11)凿桩头。灌注桩混凝土强度达到28d强度后,挖掘机开挖基坑,人工采用钢锲、铁锤凿除上部虚桩头。
12)桩基检测。桩头凿除后,委托有检测资质的第三方单位进行超声波或小应变桩基检测,灌注桩检测为一类桩,立即进行承台施工。
3钻孔灌注桩施工过程中常见问题原因分析及处理方法
3.1塌孔
原因分析:1)孔内泥浆稠度小;2)钢护筒埋深较浅;3)孔内泥浆水位高度不够。处理方法:1)在松散砂土地层钻进时,控制进尺速度,选用高粘度、不分散的优质泥浆,泥浆稠度、比重符合规范要求;2)增加钢护筒的埋设深度,保证钢护筒埋设穿过软土层、粉砂层;3)钻进时根据情况及时调整孔内泥浆稠度,稠度偏小时要补充孔内泥浆,保证孔内水头相对稳定。
3.2斜孔
原因分析:当遇到地层岩面倾斜、大孤石、探头石或土层软硬不匀时,会造成斜孔。处理方法:如有探头石、大孤石,低速将石打碎;当遇到岩面倾斜,采用片石填平后再冲击;遇到土层软硬不匀,致使锤头受力不均时,往孔内填入低标号混凝土,待混凝土凝固到一定强度再用锤低速打进。
3.3沉渣厚度较大
原因分析:1)泥浆指标不符合要求,含砂率过大;2)下放钢筋笼时间过长或钢筋笼碰撞孔壁,造成塌方。处理方法:1)清孔时严格控制泥浆指标,保证清孔后,孔内泥浆各项指标符合设计要求;2)加强现场施工管理,合理组织,缩短钢筋笼吊装时间,但吊放时应徐徐下放,不得快速冲下,避免碰撞孔壁。如钢筋笼安放完毕后,孔内沉渣仍超出要求,应采用二次清孔方法,直到沉渣符合要求为止。
3.4钢筋笼上浮
原因分析:灌注混凝土时混凝土供应不及时,混凝土已初凝,与钢筋笼粘结在一起。处理方法:混凝土的供应要连续均衡,确保在规定时间内完成钻孔桩混凝土灌注。
4结语
铁路桥梁钻孔灌注桩是一项隐蔽性很强的工程,受其地质、水文情况影响较大,施工过程中不容易控制其质量。因此,施工前技术人员、施工人员要认真研究施工图纸,详细调查补勘现场实际地质情况,并将实际地质情况和设计地质资料进行对比,科学制定施工方案,合理地组织安排施工人员与施工机械,严格按照设计和规范要求组织施工,确保桩基施工质量。