土建施工中机械成孔灌注桩施工技术探析

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tanchishe0000
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  摘要:目前,建筑工程施工中机械成孔灌注桩施工技术被广泛应用,桩基的施工是整个工程的基础,其施工质量及其重要。因此,本文着重分析了土建工程中的机械成孔灌注桩施工技术,并对其施工质量控制提出对策。
  关键词:机械成孔灌注桩;施工技术;土建工程
  中图分类号: TU74 文献标识码: A
  引言:
  通过大量的实践研究表明,将机械成孔灌注桩技术应用到土建施工中,可以促使施工进度得到有效提高,施工质量也可以得到保证。相较于过去水泥桩等施工技术,具有一系列的优点,因此,得到了较为广泛的应用。
  1、机械成孔灌注桩施工中常见问题
  1.1孔壁坍塌
  孔壁坍塌主要出现在钻孔、下放钢笼和混凝土灌注三道工序当中,在钻孔过程中较常见。成因分析:钻进层为松散地基,如粉性、砂性土质等,土质本身松散;在施工中碰到溶洞、裂缝时,或护筒内水位过高时,或钻进速度过快时,也容易导致孔壁坍塌;空转时间过长也会产生该问题。
  1.2钻孔倾斜
  钻孔施工中,出现的垂直桩不竖直,斜桩斜度不符合要求或是桩位偏离等,统称为钻孔偏斜( 见图 4) ,会使得钢筋笼难以吊入,或造成桩身歪斜使得承载力降低。成因分析: 当钻机支架不稳,或是底座产生了不均匀沉陷。施工现场的地质情况等导致的钻头受力不均发生倾斜,如土层呈倾斜状分布、地质松软不均,或是在卵石层中钻进时导致的钻头偏位。钻头钻进过程中受到硬物磕碰等发生摆动导致的偏位。
  
  图 4 某工程中钻孔倾斜导致的桩体倾斜
  1.3断桩
  由于混凝土凝固后不连续,中间被冲洗液等疏松体及泥渣土填充等形成间断桩。成因分析:混凝土拌和物离析使得灌注中断。灌注中,导管发生了堵塞或严重塌孔等时,处理不良导致的桩身夹泥。当灌注作业时间过长时,前期先灌注的混凝土已经实现了初凝,后灌注的混凝土由于与泥浆等相混,成桩后的桩身会在先后灌注的结合部产生夹杂渣土的截面。灌注原始记录出现错误,混凝土深度、导管埋设深度、导管拆除长度计算有误或测绳读数错误等。
  1.4孔底沉渣厚度过大
  在施工中,进行清孔的目的是降低孔内泥浆的相对密度,降低孔底沉淀,以确保桩尖承载力。仅使用掏渣法进行清孔时,能有效去除孔底粗渣,但并不能降低泥浆密度。仅使用喷射法时,当射入孔洞的水( 或风) 压力过大时,容易导致塌孔的发生。当压力过小时,又难以达到清孔的目的。还有一种方法是通过加深孔底深度的方法来代替清孔时,实践表明,通过加深孔底而增加的承载力并不能补偿未清孔造成的承载力损失。
  在施工中,除上述的质量通病外,还容易出现卡钻、埋钻、掉钻、扩孔、卡管等问题,这些对成桩质量影响相对较小。在施工中,只要做到分工明确,密切配合,操作规范,措施到位,即可实现高效、优质、安全的施工目标,为确保工程质量打下良好基础。
  2、灌注桩施工质量控制要点
  2.1桩身成孔垂直度控制
  垂直度精度控制是钻孔桩施工的前提条件,若无法达到设计文件提出的进度要求,其将直接导致无法放置钢筋笼和导管。因此,为保证钻孔的垂直精度要求,工程实践中应加大施工机械的支撑面积以确保桩基的稳定性。同时,钻孔工作施工过程中需经常性的检校钻杆的垂直度以便及时调整。在场地平整工作后,应平稳的铺设枕木,待机械就位后调平钻孔机械,保證钻孔中心与桩位在同一竖直线上。在钻孔的施工过程中,每隔3m左右应及时测量钻杆的垂直度和钻机的水平度,确保钻孔的垂直度误差在百分之一以内,如若产生偏差应及时给与调整纠正。
  2.2孔壁稳定性控制
  钻孔形成时,由于受地层覆盖土压力的作用,使孔壁自由面产生变形,泥浆使用得当可以抑制这种变形,平衡地层的侧压力,因本工程的上部土层为海沧新近冲积沉积土层,性质差,结构松散,及易出现孔壁巧塌,因此调节好泥浆的物理性能非常重要。根据本工程地质条件,采用以人工调节泥浆物理性能为主,原地层自然土体造浆为附,根据不同的地质情况,相应选用不同的泥架性能参数来平衡地层的侧压力,以抑制孔壁的缩径,明塌等发生。特别注意开孔时的泥装配备工作,禁止发生孔口塌陷。泥装参数指标控制:漏斗粘度:18~22s;泥浆比重:1.10~1.30;含砂率4%~8%;pH值:7~9;泥浆循环次数为2次。
  2.3钻孔灌注桩孔底沉渣厚度控制
  要严格钻孔灌注桩的容许承载力与清底系数息息相关,较好的清底质量可在一定程度上将容许承载力提高3倍左右。因此,施工过程中应严格控制钻孔灌注桩清底质量,务必保证孔底沉渣厚度不大于设计文件的规定厚度。为达到上述要求,清孔工作必须彻底,在钢筋笼及导管下方清孔完毕后再次进行清孔作业,以严格控制泥浆的稠度。沉渣的检测时间与混凝土浇筑时间之间的间隔应尽量减小,有条件时可再次进行清孔工作。沉渣厚度的控制对端承桩而言尤其重要,因此务必保证沉渣厚度满足设计要求,否则将有可能导致桩基的不均匀沉降进而影响上部结构的安全性与稳定性。
  2.4泥浆质量控制
  钻孔灌注桩施工过程中,泥浆的质量意义重大,其对钻孔和桩身的质量均具有较大影响。如若泥浆质量不足,稠度低,必然将无法形成有效的泥浆护壁,此时泥浆护壁在砂性地基中易坍塌,在流塑状粘土层中反而易于缩孔,其极不利于桩身质量的控制。而一旦泥浆稠度过大,泥浆护壁必然厚度较大,质量较差,含砂率显著提高,其十分不利于桩身摩阻力的有效发挥。综上所述,在钻孔灌注桩的施工过程中切记控制好泥浆的质量,保证其稠度和相对密度维持在合理范围内。此外,在成桩阶段,泥浆质量控制不足还常常导致钢筋与混凝土之间的结合不足,使混凝土浇筑过程中的阻力显著增大,从而降低了混凝土的流动性,使得混凝土骨料在孔内聚集而不是有效分散开,这将直接影响桩身质量及其承载力,所以在钻孔灌注桩混凝土浇筑过程中应十分注意泥浆的控制。
  2.5做好清孔工作
  清孔是指清除孔底的沉渣,清孔工作主要是为了保证钻孔灌注桩的承载力满足规范和设计文件的要求。工程实践中常采用改善泥浆稠度,延长清孔时间等措施清除孔底沉渣。在清孔工作中常常采用两次清孔。第一次清孔在钻孔结束过后,第二次清孔在吊放钢筋笼和导管后。清孔工作对泥浆质量有特别的要求,在保证不发生坍塌事故的基础上适当降低泥浆稠度(工程中常常将泥浆稠度控制在1.2左右)。在钢筋笼和导管下放完毕后,孔内残存的沉渣随泥浆再次沉到孔底,为有效保证钻孔灌注桩的承载力,应在混凝土灌注前进行孔底的第二次清孔工作。当沉渣和泥浆稠度等问题检测复核满足设计要求后,可进行后序混凝土灌注施工。孔底沉渣的测量常用吊锤法,测量时将测锤反复敲击孔底以判定孔底沉渣的情况,沉渣厚度的检测应在二次清空后45min内进行。对于沉渣厚度的控制,端承桩厚度应小于5cm,摩擦桩厚度应小于15cm。
  3、冲孔灌注桩施工技术
  3.1测量定位
  测量定位选用全站仪,工程测量基准点埋设后用混凝土浇筑固定,并安装防护标志,防止重车辗压和重物碰撞而产生的位移;基准方位安设在视线范围内的不产生变形物(如围墙、远处墙面等)上,或专门设点周围浇筑混凝土加以保护。测定桩位分三次进行,在挖埋护筒前测量一次,在埋设护筒后复测一次,使护筒中心与桩位中心偏差不大于50mm,在桩位中心插上一根长钢筋作为桩位标志;然后用水准仪测护筒口地坪高程,做好测量记录;第三次测量,在钻机就位前进行,检查钻机是否对准桩心标志
  3.2埋设护筒
  在进行钻孔之前,应该设置牢固、不渗水的护孔筒,以此确保成孔的位置以及孔内部泥浆的高度。钻头的直径应该小于护筒的内径,大出来的尺寸要确保钻机能够进入工作面,并且还要让成孔的具体位置得到保证。护筒的顶面一般比施工的水位或者地下的水位高出 2 米,在旱地或者筑岛的时候,应该比施工地面高出 0. 5 米的距离,以此控制孔内水的压力,从而保证在钻孔的时候出现塌孔的情况。同时护筒还有隔离地表水、稳固桩孔的位置、保护孔口的地面等作用。
  3.3钻孔环节的技术要点
  钻孔灌注桩施工技术的来源是钻孔,它是整个施工工程里一个主要的工序,所以,在进行钻孔技术的时候应该提高使用的技巧和能力。第一、再第一次进行钻孔的时候,应当使用孔径小的低压钻头来钻孔,在钻孔的时候要注意把握钻头的角度和推进的速度,当深度有5m以后,再使用孔径大的钻头来进行作业,这样不但可以保持让钻孔的钻进有连续性,还能让钻孔提升稳定性。第二、要对钻孔机械设施的性能进行检查,其中主要检查钻头、主钻杆以及它的垂直度,再做出详细的检查笔记。第三、完成钻孔之后,要对钻孔、钻杆以及钻孔的深度进行检查,保证钻孔的规格保持一致。第四、完成钻孔以后还要清理钻孔,一般清孔有两个步骤,第一个步骤是用比较大的冲击力来清理钻孔,确保孔内的沉淀的渣子完全清除;第二个步骤是用比较小的冲击力来清理钻孔,这种方式需要把重点放在较小的沉渣上,并且要对疏松的土壤进行加固措施。在实际操作中有的会用错误方式来清理钻孔,比如对钻孔进行加深的方式,这样不仅会让桩基的力学构造改变了,还会很出现折断或者崩离的情况,从而对建筑根基的稳定性受到影响。
  4、土建施工中机械成孔灌注桩施工技术运用的注意事项
  4.1注意孔径的变形和位移。建筑施工过程中机械成孔灌注桩技术的使用出现上述问题,很大一部分都是因为孔径的数据不够精确或施工过程中发生没有预测到的变形和位移。也有可能是钻孔过程中,钻孔速度控制的不均匀,钻孔正确方向因此发生改变,又或者是钻孔过程中的力度不够平稳所致。
  4.1在使用机械成孔灌注桩及输进行钻孔过程中要充分注意钻孔机械的护简常常会发生渗水漏水的问题。漏水量过大很可能导致整个施工地区的地基下沉,地下渗入水。又或者钻孔机械的护简发生位置变动和形状变化都会造成孔的无法使用。这种漏水渗水问题的发生根源大部分都是因为连接工作的不完善,造成器具与周围土地连接部位出现裂缝等等,在铺设护简时还应充分注意周围土壤中的含水度,含水量过高是无法进行护简铺设工作的。
  4.2钢筋的放置位置与所需位置相比过于高。这种现象的产生原因可能是与钢筋相接触的混凝土的软流动性质所致,也有可能是混凝土灌注过程中导管掩埋过深所致。建筑行业将这种现象称作“钢筋笼上浮”。对于这种现象,在混凝土浇筑的过程中一旦发现钢筋位置偏移过高,应该马上停止混凝土的浇筑工作,修复钢筋到正确位置后再继续进行混凝土浇筑工作。
  5、结束语
  灌注桩施工情况直接影响到整个工程质量。机械成孔灌注桩技术在设计、施工和工程检测等各方面依然存有很大研究價值。工程人员要加强研究探索,并配以严格的工程管理,使机械成孔灌注桩技术在实际应用能够得以不断完善,工程质量不断提高。
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