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【摘 要】 随着建筑业的发展,钻孔灌注桩以其对各种地质条件广泛的适应性和施工时对周围建筑影响小等优点。在中、高层建筑中,一直得到广泛的应用,特别是大直径钻孔桩的使用,能适应建筑物单桩单柱承载力大的要求。但因为其施工工艺较强,任何环节出了问题,都会直接影响桩的质量,降低其承载力,最终导致影响工程质量和施工工期。是值得基础施工的有关人员注意重视的一个问题。
【关键词】 钻孔灌注桩;工程质量;控制策略
前言:
从钻芯取样抽检发现,钻孔灌注桩主要的质量问题是桩身松散、入泥、桩底沉渣过厚、断桩等。从施工开挖来看,主要的质量问题是桩径缩小、露筋等,出现这些质量问题的主要原因是施工中泥浆的使用、清孔、水下砼的配制和浇注等施工环节未得到充分重视,只要在施工过程中控制以下几个方面,就能够基本保证桩的质量。
1、泥浆的控制
钻孔灌注桩主要靠泥浆的静压力来平衡土对孔壁的压力,泥浆在钻孔灌注桩施工中,占有重要地位,直接影响桩的质量。对于不同的土质情况,对泥浆的稠度要求有所不同,泥浆过稀,钻进速度虽可加快,但对护壁不利,可能造成塌孔,泥浆过稠,会使钻进速度减慢,并使泥皮过厚。在粘土中成孔时,只需注入清水,以原土造浆护壁,循环泥浆的比重控制在1.1~1.3g/cm3,在砂土和较厚的夹砂层中成孔时,应预先制备泥浆,或在孔中投入1~2cm大小的粘土块造浆,泥浆比重控制在1.2~1.3g/cm3,在砂卵面层或容易塌孔的土层中成孔时,泥浆比重应控制在1.3~1.5g/cm3为宜,必要时在泥浆中加入适量的膨润土或0.3%的纯碱,对于改善泥浆的质量,效果极为明显,在施工中,要经常检查泥浆比重,施工管理人员要具备观察泥浆质量的能力,如果泥浆含砂量过大,粘度不足,泥浆的护壁效果不好,就要想办法降低泥浆的含砂率,提高泥浆的粘性,具体办法可以采取将从孔内流出的泥浆先经过沉淀池沉砂后,再循环使用,使泥浆的含砂率控制在10%以下为宜。因此,通过对泥浆的控制,可以有效地预防孔径缩小,塌孔等问题的出现。
2、沉渣厚度的控制
钻孔灌注桩承载力达不到要求,多为孔底沉渣过厚造成。规范规定:当桩以磨擦力为主时,沉渣不得大于300㎜,当桩以端承力为主时,沉渣允许厚度不得大于100㎜,钻孔灌注桩的沉渣厚度宜控制在50㎜以内,沉渣少,嵌岩密实,有利于减小桩在长期荷载下的最终沉降量,以及减小整个建筑的不均匀沉降,为了控制沉渣厚度达到规定要求,必须经过认真清孔来得以实现,如果采用泵吸反循环清孔,目前施工中常用的6BS砂石泵,额定排量为18m3/h,导管内径250㎜,满负荷时冲洗液上反流速达2.0m/s,启动砂石泵后,泵入管内的真空度可达-0.07mpa,足以排出100㎜以下的沉渣,其速度快,清孔干净,一次清孔就能达到要求,建议有条件的施工队应优先采用。如果采用正循环清孔,就要经过二次清孔,第一次清孔是在终孔后提起钻头20~30cm,钻机空转而不进尺,让钻头扫孔底,并向钻杆内连续不断地打入泥浆,用密度为1.05~1.1g/cm3的新鲜泥浆将钻孔中密度大的泥浆置换出来,排出泥浆无泥团或粗大颗粒时方可;第二次清孔是在安放钢筋笼后,将泥浆管直接接到导管上,让泥浆在泥浆池与井孔中循环,目的是降低泥浆中的含砂率,并将泥浆再次调稀到密度为1.1g/cm3左右。二次清孔结束时,必须测定孔底沉渣厚度,要求沉渣厚度小于50㎜时方能灌注水下混凝土,否则,必须继续清孔,直至合格为止。
3、混凝土工程的控制
在混凝土浇灌前必须做好一切准备工作,因为灌注前准备工作做得不充分,造成中途停灌,如果时间过长,是造成钻孔灌注桩断桩的主要原因。因此,开灌前对起吊设备要严格检查,电源是否畅通、卷扬机及其地锚、滑轮是否运转正常、钢丝绳接头是否牢靠、起吊导管的支架是否稳定,这些都是检查的内容。此外,还应保证混凝土的连续供应,对大直径的灌注桩,如果一台搅拌机供料不足,就要考虑增加搅拌机,或使用商品混凝土。
在灌注桩浇灌前要放置好钢筋笼和导管,钢筋笼的制作要求钢筋分布均匀,钢筋焊口牢固可靠,并在沉放前绑扎好钢筋的保护层垫块(垫块沿桩周布置,每层不少于4块,每层间距不得大于2m),钢筋笼下吊时,不要碰撞孔壁,要采取措施让其沿孔中心垂直插入,以免造成孔壁塌落。导管安装要保证导管不漏水对变形的导管和损坏的橡皮垫不能凑合使用,拧导管节间螺丝时,用力要均匀,橡皮垫要放平顺,如果导管安装不合格,特别是灌注桩的底部,水压力较大,钻孔内的泥浆一旦进入导管,大部分水泥浆随泥浆飘浮游荡,使混凝土转变成砂、石子和沉淀物的混合体,这是造成灌注桩砼松散、断桩的原因,而这一点又往往在施工过程中被忽视。
每个工程在开工前都要根据设计要求做好混凝土的配合比试验。对水下灌注混凝土的材料和配合比一般要求是:优先采用早强、和易性和保水性好、干缩性小的普硅水泥、中粗砂、5~40㎜连续级配的碎石,混凝土含砂率一般采用40%~50%,水灰比采用0.5~0.6较好,水泥标号不低于425#,混凝土拌和机中卸出后到进入导管时的坍落度要严格控制,一般以18~22为宜。由于混凝土在泥浆中灌注和养护,其实际配制强度宜比设计强度提高10%~15%,为了确保浇灌顺畅,配制好的混凝土还应具有良好的和易性和流动性。
保证首灌成功对控制灌注混凝土桩的工程质量极为重要,首灌混凝土根据桩径的大小,通过计算来确定选择料斗的容积。首批混凝土的用量应保证首灌后混凝土埋管1~2米,在浇灌前应在料斗底先放0.2~0.4m3流动性大的水泥砂浆,其作用是用来冲开孔底的残余沉渣,并使后灌进的砼与桩孔内护壁的泥浆有一个隔离层,为了提高首灌混凝土的冲击力和排淤能力,浇灌前必须安装隔水塞,隔水塞的作法是:用一个废水泥袋装入适量的砂和水泥,成为一个比导管口略小的球状物,将隔水塞用较粗的铅丝栓在料斗上,并使隔水塞堵住料斗口,这样可使料斗装满混凝土而不至于漏下,当料斗中具有足够的混凝土储备量时,可剪断粗铅丝,让混凝土推着隔水栓往下走,这样做可以迅速成功地完成首灌,保证一定的埋管深度,有效地防止残余泥渣与灌注混凝土混合,避免出现夹层,灌注桩砼要连续浇筑,特别是对大直径的桩更要注意,并缩短浇灌时间,在施工过程中升降导管的幅度不可太大,如大幅度抽拔管容易造成砼体冲刷孔壁,导致孔壁下坠或塌孔,桩身入泥,这种现象在砂层厚的地方比较容易发生。
在浇灌过程中,导管的埋深对混凝土的浇灌质量有很大影响,因此,必须控制导管的埋深。根据混凝土的流动扩散规律,埋深过小,往往会使管外混凝土面上的泥浆和泥渣卷入混凝土中形成夹层,造成断桩、埋深过大,则混凝土不能靠自身的重力作用冲出导管而造成堵管。因此,导管的埋深应控制在2—6m为宜。
由于客观条件的制约和主观因素的影响,在砼的浇灌过过程中,难免会出现一些事故,现场施工管理人员要具备处理事故的能力,及时采取有效措施,确保灌注桩的质量。
①首灌不成功,应立即采取泵吸反循环清孔吸出孔内混凝土,然后重新首灌。
②若发生堵管,则应拔出导管疏通后,重新下导管(离混凝土面30~40cm),然后继续灌注,但此次第一斗混凝土要能起到排除管内泥浆并封住导管口的作用,然后使导管下插穿过夹渣面继续灌注,并保持导管底不拔出夹渣面,这一措施应迅速完成,以防混凝土凝结硬化。若混凝土已硬化,就要采取有效措施重新清孔后才能继续灌注混凝土,以防止出现软弱夹层以至断桩等质量事故。
4、结语
综上所述,要控制钻孔灌注桩的工程质量,关键是人的素质,再配上较好的设备,强调现场管理人员要有高度的责任心,24小时跟班作业,经常抽测泥浆的质量情况,及时解决施工现场中的操作技术问题。浇灌时要监控材料的正确使用,对可能发生问题的部位提早预防,并作适当处理,尽量减小工程质量事故的发生,从而控制钻孔灌注桩的工程质量。
【关键词】 钻孔灌注桩;工程质量;控制策略
前言:
从钻芯取样抽检发现,钻孔灌注桩主要的质量问题是桩身松散、入泥、桩底沉渣过厚、断桩等。从施工开挖来看,主要的质量问题是桩径缩小、露筋等,出现这些质量问题的主要原因是施工中泥浆的使用、清孔、水下砼的配制和浇注等施工环节未得到充分重视,只要在施工过程中控制以下几个方面,就能够基本保证桩的质量。
1、泥浆的控制
钻孔灌注桩主要靠泥浆的静压力来平衡土对孔壁的压力,泥浆在钻孔灌注桩施工中,占有重要地位,直接影响桩的质量。对于不同的土质情况,对泥浆的稠度要求有所不同,泥浆过稀,钻进速度虽可加快,但对护壁不利,可能造成塌孔,泥浆过稠,会使钻进速度减慢,并使泥皮过厚。在粘土中成孔时,只需注入清水,以原土造浆护壁,循环泥浆的比重控制在1.1~1.3g/cm3,在砂土和较厚的夹砂层中成孔时,应预先制备泥浆,或在孔中投入1~2cm大小的粘土块造浆,泥浆比重控制在1.2~1.3g/cm3,在砂卵面层或容易塌孔的土层中成孔时,泥浆比重应控制在1.3~1.5g/cm3为宜,必要时在泥浆中加入适量的膨润土或0.3%的纯碱,对于改善泥浆的质量,效果极为明显,在施工中,要经常检查泥浆比重,施工管理人员要具备观察泥浆质量的能力,如果泥浆含砂量过大,粘度不足,泥浆的护壁效果不好,就要想办法降低泥浆的含砂率,提高泥浆的粘性,具体办法可以采取将从孔内流出的泥浆先经过沉淀池沉砂后,再循环使用,使泥浆的含砂率控制在10%以下为宜。因此,通过对泥浆的控制,可以有效地预防孔径缩小,塌孔等问题的出现。
2、沉渣厚度的控制
钻孔灌注桩承载力达不到要求,多为孔底沉渣过厚造成。规范规定:当桩以磨擦力为主时,沉渣不得大于300㎜,当桩以端承力为主时,沉渣允许厚度不得大于100㎜,钻孔灌注桩的沉渣厚度宜控制在50㎜以内,沉渣少,嵌岩密实,有利于减小桩在长期荷载下的最终沉降量,以及减小整个建筑的不均匀沉降,为了控制沉渣厚度达到规定要求,必须经过认真清孔来得以实现,如果采用泵吸反循环清孔,目前施工中常用的6BS砂石泵,额定排量为18m3/h,导管内径250㎜,满负荷时冲洗液上反流速达2.0m/s,启动砂石泵后,泵入管内的真空度可达-0.07mpa,足以排出100㎜以下的沉渣,其速度快,清孔干净,一次清孔就能达到要求,建议有条件的施工队应优先采用。如果采用正循环清孔,就要经过二次清孔,第一次清孔是在终孔后提起钻头20~30cm,钻机空转而不进尺,让钻头扫孔底,并向钻杆内连续不断地打入泥浆,用密度为1.05~1.1g/cm3的新鲜泥浆将钻孔中密度大的泥浆置换出来,排出泥浆无泥团或粗大颗粒时方可;第二次清孔是在安放钢筋笼后,将泥浆管直接接到导管上,让泥浆在泥浆池与井孔中循环,目的是降低泥浆中的含砂率,并将泥浆再次调稀到密度为1.1g/cm3左右。二次清孔结束时,必须测定孔底沉渣厚度,要求沉渣厚度小于50㎜时方能灌注水下混凝土,否则,必须继续清孔,直至合格为止。
3、混凝土工程的控制
在混凝土浇灌前必须做好一切准备工作,因为灌注前准备工作做得不充分,造成中途停灌,如果时间过长,是造成钻孔灌注桩断桩的主要原因。因此,开灌前对起吊设备要严格检查,电源是否畅通、卷扬机及其地锚、滑轮是否运转正常、钢丝绳接头是否牢靠、起吊导管的支架是否稳定,这些都是检查的内容。此外,还应保证混凝土的连续供应,对大直径的灌注桩,如果一台搅拌机供料不足,就要考虑增加搅拌机,或使用商品混凝土。
在灌注桩浇灌前要放置好钢筋笼和导管,钢筋笼的制作要求钢筋分布均匀,钢筋焊口牢固可靠,并在沉放前绑扎好钢筋的保护层垫块(垫块沿桩周布置,每层不少于4块,每层间距不得大于2m),钢筋笼下吊时,不要碰撞孔壁,要采取措施让其沿孔中心垂直插入,以免造成孔壁塌落。导管安装要保证导管不漏水对变形的导管和损坏的橡皮垫不能凑合使用,拧导管节间螺丝时,用力要均匀,橡皮垫要放平顺,如果导管安装不合格,特别是灌注桩的底部,水压力较大,钻孔内的泥浆一旦进入导管,大部分水泥浆随泥浆飘浮游荡,使混凝土转变成砂、石子和沉淀物的混合体,这是造成灌注桩砼松散、断桩的原因,而这一点又往往在施工过程中被忽视。
每个工程在开工前都要根据设计要求做好混凝土的配合比试验。对水下灌注混凝土的材料和配合比一般要求是:优先采用早强、和易性和保水性好、干缩性小的普硅水泥、中粗砂、5~40㎜连续级配的碎石,混凝土含砂率一般采用40%~50%,水灰比采用0.5~0.6较好,水泥标号不低于425#,混凝土拌和机中卸出后到进入导管时的坍落度要严格控制,一般以18~22为宜。由于混凝土在泥浆中灌注和养护,其实际配制强度宜比设计强度提高10%~15%,为了确保浇灌顺畅,配制好的混凝土还应具有良好的和易性和流动性。
保证首灌成功对控制灌注混凝土桩的工程质量极为重要,首灌混凝土根据桩径的大小,通过计算来确定选择料斗的容积。首批混凝土的用量应保证首灌后混凝土埋管1~2米,在浇灌前应在料斗底先放0.2~0.4m3流动性大的水泥砂浆,其作用是用来冲开孔底的残余沉渣,并使后灌进的砼与桩孔内护壁的泥浆有一个隔离层,为了提高首灌混凝土的冲击力和排淤能力,浇灌前必须安装隔水塞,隔水塞的作法是:用一个废水泥袋装入适量的砂和水泥,成为一个比导管口略小的球状物,将隔水塞用较粗的铅丝栓在料斗上,并使隔水塞堵住料斗口,这样可使料斗装满混凝土而不至于漏下,当料斗中具有足够的混凝土储备量时,可剪断粗铅丝,让混凝土推着隔水栓往下走,这样做可以迅速成功地完成首灌,保证一定的埋管深度,有效地防止残余泥渣与灌注混凝土混合,避免出现夹层,灌注桩砼要连续浇筑,特别是对大直径的桩更要注意,并缩短浇灌时间,在施工过程中升降导管的幅度不可太大,如大幅度抽拔管容易造成砼体冲刷孔壁,导致孔壁下坠或塌孔,桩身入泥,这种现象在砂层厚的地方比较容易发生。
在浇灌过程中,导管的埋深对混凝土的浇灌质量有很大影响,因此,必须控制导管的埋深。根据混凝土的流动扩散规律,埋深过小,往往会使管外混凝土面上的泥浆和泥渣卷入混凝土中形成夹层,造成断桩、埋深过大,则混凝土不能靠自身的重力作用冲出导管而造成堵管。因此,导管的埋深应控制在2—6m为宜。
由于客观条件的制约和主观因素的影响,在砼的浇灌过过程中,难免会出现一些事故,现场施工管理人员要具备处理事故的能力,及时采取有效措施,确保灌注桩的质量。
①首灌不成功,应立即采取泵吸反循环清孔吸出孔内混凝土,然后重新首灌。
②若发生堵管,则应拔出导管疏通后,重新下导管(离混凝土面30~40cm),然后继续灌注,但此次第一斗混凝土要能起到排除管内泥浆并封住导管口的作用,然后使导管下插穿过夹渣面继续灌注,并保持导管底不拔出夹渣面,这一措施应迅速完成,以防混凝土凝结硬化。若混凝土已硬化,就要采取有效措施重新清孔后才能继续灌注混凝土,以防止出现软弱夹层以至断桩等质量事故。
4、结语
综上所述,要控制钻孔灌注桩的工程质量,关键是人的素质,再配上较好的设备,强调现场管理人员要有高度的责任心,24小时跟班作业,经常抽测泥浆的质量情况,及时解决施工现场中的操作技术问题。浇灌时要监控材料的正确使用,对可能发生问题的部位提早预防,并作适当处理,尽量减小工程质量事故的发生,从而控制钻孔灌注桩的工程质量。