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摘 要:大窑湾散粮筒仓机械成孔灌注桩施工采用大型冲击设备成孔,具有施工桩径大,桩点排列密集,桩顶承载高等特点。桩的灌注过程是在水下进行,受海水潮汐变化的影响以及岩溶裂隙发育的地质条件的制约,加大了施工难度。在施工过程中监理工作的重点是过程质量控制,通过认真分析,研究制定出特殊的施工技术措施和质量控制措施,确保工程质量,加快施工进度。本文将详细列述监理过程中的机械成孔灌注桩的质量预控。
关键词:机械成孔灌注桩 冲击成孔 岩溶 质量控制
中图分类号:TU71 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)03(c)-0115-01
大连港大窑湾散粮筒仓扩建二期工程-基础灌注桩工程采用钻孔灌注桩型基础,桩径为1400mm,预计平均桩长20.5m,桩身砼强度等级为C30。持力层为中微风化岩[1]。
场地位于大连港散粮码头公司大窑湾港区内,本工程场地地形东低西高,场地地貌属于浅海和海漫后经人工回填。回填主要为素土、石英岩、灰岩、板岩、石英砂岩辉绿岩碎石、石块、碎屑、粘性土、砼块等组成,回填龄期超过5年。层厚4.7m～14.5m。场地地貌单元属浅海和海漫滩后经人工回填[2]。
灌注桩质量预控从桩基规范来看十分简单,无非是地基承载力的鉴定、钢筋笼的检查与桩砼质量的判定,但由于地下工程不可见的因素很多,因此判定起来比较难以准确。做为一名现场的监理人员,根据几年的监理的工作经验及理论知识,结合本工程的实际情况,分为以下几个问题:从桩的承载机理看质量预控的关键,桩的缺陷与防治、冲孔过程中的塌孔因素与防治措施等问题进行探讨。
1 桩质量监督关键之一──地基承载力的鉴定
从桩的施工程序上来讲,在质量预控中,首先确保地基承载力符合设计要求,否则将使桩失效。
地基承载力取决岩层的构造情况、桩嵌入岩石的深度、岩石单轴饱和抗压强度。如本工程的二标段位置,共264根桩,其中的80%都处于辉绿岩区域,此种岩石的特性为球状风化,韧性大,不易破碎,也就是俗话所说的比较哏。如果处理不好,基础完成后加载时会产生很大的沉降,那将给工程造成不可弥补和估量的损失。
在钻进过程中,回填层的钻进速度较快,但一进入辉绿岩层时就很难有进展,平均24小时进尺不到30cm,按正常的进尺速度这种进尺取上来的石样应该为中风化到微风化之间样本,但施工单位所取出的石样确连中风化都算不上,所以不能判定成孔,只能继续进行钻进。这样就在工期上大大的落后于其它地质状况的施工单位。为此二标段的参建单位也比较着急。最后经过地质部门对此种岩石的分析及时对施工工艺的改变,决定在回填层阶段用“十”字锤,进入辉绿岩时弃用“十字”锤,改用“一”字锤进行钻进,这种方法虽在施工时来回调换钻头,但效果确是显著的,平均每根桩要提前一天完成,这样就提高了整体的工期。取上来的样本均为合格的中风化或微风化岩样,可以判定为成孔。
2桩质量预控关键之二──桩身强度的质量预控(在于施工工艺)
砼的缺陷往往是由于施工工艺不合理引起,因此必须对桩基工程的施工工艺、质量保证措施进行严格的监督,否则,起不到质量预控效果,工程验收时,对工程质量如何,将没有把握,检测出现的问题亦无从分析。
钻孔桩砼质量与成孔工艺有很大的关系。要确保桩孔成孔质量与灌注工艺的合理性,操作得当。钻孔桩成孔质量在于:桩径不小于设计桩径,护壁可靠。
关系到砼质量的灌注工艺主要是:（1）控制好混凝土质量的和易性,防止出现堵管、埋管,引起断桩事故。（2）控制导管埋深,控制导管埋深2m～6m,使砼面处于垂直顶升状,不使浮浆、泥浆卷入砼,防止提漏引起断桩事故。（3）下管前所使用的导管要完成试压后再进行使用,防止管漏引起泥浆浸入。试水压力为0.6MPa～1MPa。（4）向上提动导管时,应有专人測量导管埋深及管内外砼面的高差,防止提动过快,将导管提出砼面产生断桩。
3 对于钻孔灌注桩质量预控另一个关键─沉渣量的检查和泥浆比重。
对摩擦桩来说,由于其受力机理是通过桩表面和周围土壤之间的摩擦力或依附力,逐渐把荷载从桩顶传递到周围的土体中,如果在设计中端部反力不大,端部的沉渣量对桩承载力亦影响不大;而对于钻孔端承桩,如果沉渣量过大,势必造成桩受荷时发生大量沉降,同样使桩的承载力失效。在冲孔过程中被冲碎的石渣,一部分和泥浆挤入孔壁空隙之中,大部分靠掏渣筒清除出外。在开孔阶段,为了要使石渣泥浆夹石子尽量挤入孔壁周围孔隙,以固孔壁,因此在冲击过程中不掏石渣,待冲进达到4m～5m之后,作一次掏渣,以降低泥浆浓度。在正常冲孔阶段,掏渣要及时,不然阻力太大,不利于冲击。一般每台班掏渣一次,每次掏出石渣泥浆4～5桶,但在掏渣的同时要注意以下两点。
（1）及时向孔内加水,保持孔内水位必须的高度,以免水压降低而坍孔。
（2）掏完石渣之后,应即向孔内加添护壁料,恢复泥浆正常浓度。如此循环更换,可以保证冲孔顺利进展。至于冲进岩层以后,一般也是每台班掏渣一次,每次掏出的渣浆5～6桶。这样孔内的渣量将会符合要求,再用标准的测绳和平盘进行检测。
如果泥浆的比重过大的话,在灌注砼时又怕不能冲起桩底的泥浆,产生断桩现象。所以,最好的方法应该是冲孔时将泥浆的比重控制在1.25～1.5之间,能起到很好的护壁作用,待快要成孔时将比重降至1.2左右,使孔内的小粒石碴能以悬浮状态存在,这样灌注砼时就能全部随泥浆被砼顶出。
4关于溶洞的分析与处理
本工程根据设计要求对75号桩进行了全程采集岩样,分析各层段的结构,当完成设计深度时,采上来的岩样均为微风化板岩,根据岩石结构得知,这种岩石下不会产生溶洞。经与设计和地质部门沟通最终可以判定此孔位可算成孔。
总而言之,钻孔灌注桩的关键不仅在于施工工艺与地基承载力,还在于沉渣量是否符合规范要求,因此对于人工挖孔桩来说,如桩存在质量问题,不是混凝土有缺陷,就是没有挖到持力层。通而钻孔灌注桩检验不合格,就可能是桩底沉渣量过大,或砼有缺陷,或没有钻到持力层,或兼而有之。
综上所述,砼桩质量预控的关键环节在于地基承载力的鉴定,审查砼施工工艺是否合理,掌握桩缺陷的防治措施。这样才能对砼桩质量进行控制,达到质量预控的目的。
参考文献
[1] 大连湾港区通用杂货泊位工程陆域采石区岩土工程勘查报告.大连市勘察测绘研究院（工程编号:2003—73—1）.
[2] 王宗秀,唐哲民,杨中柱,等.大连地区的中生代韧性构造变形[J].地震地质,2000,12,22（4）:379～386.
关键词:机械成孔灌注桩 冲击成孔 岩溶 质量控制
中图分类号:TU71 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)03(c)-0115-01
大连港大窑湾散粮筒仓扩建二期工程-基础灌注桩工程采用钻孔灌注桩型基础,桩径为1400mm,预计平均桩长20.5m,桩身砼强度等级为C30。持力层为中微风化岩[1]。
场地位于大连港散粮码头公司大窑湾港区内,本工程场地地形东低西高,场地地貌属于浅海和海漫后经人工回填。回填主要为素土、石英岩、灰岩、板岩、石英砂岩辉绿岩碎石、石块、碎屑、粘性土、砼块等组成,回填龄期超过5年。层厚4.7m～14.5m。场地地貌单元属浅海和海漫滩后经人工回填[2]。
灌注桩质量预控从桩基规范来看十分简单,无非是地基承载力的鉴定、钢筋笼的检查与桩砼质量的判定,但由于地下工程不可见的因素很多,因此判定起来比较难以准确。做为一名现场的监理人员,根据几年的监理的工作经验及理论知识,结合本工程的实际情况,分为以下几个问题:从桩的承载机理看质量预控的关键,桩的缺陷与防治、冲孔过程中的塌孔因素与防治措施等问题进行探讨。
1 桩质量监督关键之一──地基承载力的鉴定
从桩的施工程序上来讲,在质量预控中,首先确保地基承载力符合设计要求,否则将使桩失效。
地基承载力取决岩层的构造情况、桩嵌入岩石的深度、岩石单轴饱和抗压强度。如本工程的二标段位置,共264根桩,其中的80%都处于辉绿岩区域,此种岩石的特性为球状风化,韧性大,不易破碎,也就是俗话所说的比较哏。如果处理不好,基础完成后加载时会产生很大的沉降,那将给工程造成不可弥补和估量的损失。
在钻进过程中,回填层的钻进速度较快,但一进入辉绿岩层时就很难有进展,平均24小时进尺不到30cm,按正常的进尺速度这种进尺取上来的石样应该为中风化到微风化之间样本,但施工单位所取出的石样确连中风化都算不上,所以不能判定成孔,只能继续进行钻进。这样就在工期上大大的落后于其它地质状况的施工单位。为此二标段的参建单位也比较着急。最后经过地质部门对此种岩石的分析及时对施工工艺的改变,决定在回填层阶段用“十”字锤,进入辉绿岩时弃用“十字”锤,改用“一”字锤进行钻进,这种方法虽在施工时来回调换钻头,但效果确是显著的,平均每根桩要提前一天完成,这样就提高了整体的工期。取上来的样本均为合格的中风化或微风化岩样,可以判定为成孔。
2桩质量预控关键之二──桩身强度的质量预控(在于施工工艺)
砼的缺陷往往是由于施工工艺不合理引起,因此必须对桩基工程的施工工艺、质量保证措施进行严格的监督,否则,起不到质量预控效果,工程验收时,对工程质量如何,将没有把握,检测出现的问题亦无从分析。
钻孔桩砼质量与成孔工艺有很大的关系。要确保桩孔成孔质量与灌注工艺的合理性,操作得当。钻孔桩成孔质量在于:桩径不小于设计桩径,护壁可靠。
关系到砼质量的灌注工艺主要是:（1）控制好混凝土质量的和易性,防止出现堵管、埋管,引起断桩事故。（2）控制导管埋深,控制导管埋深2m～6m,使砼面处于垂直顶升状,不使浮浆、泥浆卷入砼,防止提漏引起断桩事故。（3）下管前所使用的导管要完成试压后再进行使用,防止管漏引起泥浆浸入。试水压力为0.6MPa～1MPa。（4）向上提动导管时,应有专人測量导管埋深及管内外砼面的高差,防止提动过快,将导管提出砼面产生断桩。
3 对于钻孔灌注桩质量预控另一个关键─沉渣量的检查和泥浆比重。
对摩擦桩来说,由于其受力机理是通过桩表面和周围土壤之间的摩擦力或依附力,逐渐把荷载从桩顶传递到周围的土体中,如果在设计中端部反力不大,端部的沉渣量对桩承载力亦影响不大;而对于钻孔端承桩,如果沉渣量过大,势必造成桩受荷时发生大量沉降,同样使桩的承载力失效。在冲孔过程中被冲碎的石渣,一部分和泥浆挤入孔壁空隙之中,大部分靠掏渣筒清除出外。在开孔阶段,为了要使石渣泥浆夹石子尽量挤入孔壁周围孔隙,以固孔壁,因此在冲击过程中不掏石渣,待冲进达到4m～5m之后,作一次掏渣,以降低泥浆浓度。在正常冲孔阶段,掏渣要及时,不然阻力太大,不利于冲击。一般每台班掏渣一次,每次掏出石渣泥浆4～5桶,但在掏渣的同时要注意以下两点。
（1）及时向孔内加水,保持孔内水位必须的高度,以免水压降低而坍孔。
（2）掏完石渣之后,应即向孔内加添护壁料,恢复泥浆正常浓度。如此循环更换,可以保证冲孔顺利进展。至于冲进岩层以后,一般也是每台班掏渣一次,每次掏出的渣浆5～6桶。这样孔内的渣量将会符合要求,再用标准的测绳和平盘进行检测。
如果泥浆的比重过大的话,在灌注砼时又怕不能冲起桩底的泥浆,产生断桩现象。所以,最好的方法应该是冲孔时将泥浆的比重控制在1.25～1.5之间,能起到很好的护壁作用,待快要成孔时将比重降至1.2左右,使孔内的小粒石碴能以悬浮状态存在,这样灌注砼时就能全部随泥浆被砼顶出。
4关于溶洞的分析与处理
本工程根据设计要求对75号桩进行了全程采集岩样,分析各层段的结构,当完成设计深度时,采上来的岩样均为微风化板岩,根据岩石结构得知,这种岩石下不会产生溶洞。经与设计和地质部门沟通最终可以判定此孔位可算成孔。
总而言之,钻孔灌注桩的关键不仅在于施工工艺与地基承载力,还在于沉渣量是否符合规范要求,因此对于人工挖孔桩来说,如桩存在质量问题,不是混凝土有缺陷,就是没有挖到持力层。通而钻孔灌注桩检验不合格,就可能是桩底沉渣量过大,或砼有缺陷,或没有钻到持力层,或兼而有之。
综上所述,砼桩质量预控的关键环节在于地基承载力的鉴定,审查砼施工工艺是否合理,掌握桩缺陷的防治措施。这样才能对砼桩质量进行控制,达到质量预控的目的。
参考文献
[1] 大连湾港区通用杂货泊位工程陆域采石区岩土工程勘查报告.大连市勘察测绘研究院（工程编号:2003—73—1）.
[2] 王宗秀,唐哲民,杨中柱,等.大连地区的中生代韧性构造变形[J].地震地质,2000,12,22（4）:379～386.