钻孔灌注桩施工要点

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:vicky88337402
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  摘要:钻孔灌注桩属于隐蔽工程,其质量的优劣直接影响整体工程。如果出现质量问题处理起来相当困难。本文介绍钻孔灌注桩在施工过程中的控制要点和常见事故的处理方法。
  关键词:钻孔桩 施工 要点
  U443.15+4
  1、准备工作
  工作内容包括搭设钻机平台、制作和埋设护筒、制备泥浆三个项目。
  1.1 搭设钻机平台
  钻机平台的平面尺寸按桩基设计的平面尺寸、结合钻机底座平面尺寸、钻机移位要求、施工方法及其他机具设施布置等情况确定。钻机场地为陆地时,平整场地,清除杂物,夯打密实,防止钻机产生不均匀沉陷。场地为陡坡时,用枕木或木排架搭设坚固稳定的工作平台。在水中钻孔时,采用宕渣等材料进行筑岛,作为临时钻机工作平台,平台确保能支承钻孔机械、护筒加压、钻孔操作、吊放钢筋笼以及灌注水下砼时可能产生的重量,并保持稳定。
  1.2 护筒的制作、埋设
  1.2.1护筒是钻孔灌注桩施工的重要环节之一,有固定桩位、导向钻头、隔离地面水并保证孔内水头高出施工水位一定高度,形成静水压力,以保证孔壁不致坍塌。在施工过程中往往由于护筒埋设不规范,发生坍孔、偏位等事故,造成不必要的损失。因此本投标人将护筒的制作和埋设作为钻孔灌注桩施工中的重点项目来抓。
  1.2.2旱地及浅水钻孔桩一律采用钢护筒,深水钻孔桩采用钢筋砼护筒和钢护筒相结合。护筒内径比钻孔桩设计直径大20-40cm,每节护筒的高度,一般为1.5m-3m, 视具体情况确定。两节或多节护筒相接时,采用电焊加密水性材料连接,确保护筒有足够的刚度并不漏水。
  1.2.3如水深较深,为保证钻孔桩的施工精度不超出允许误差范围,首先要保证护筒的下沉精度。为此,护筒采用导向架导向下沉。
  1.2.4埋设陆上护筒:
  a、先精确放样定准,设立保护桩后,用人工开挖;
  b、护筒就位,复核对中无误后,回填粘土并夯实,护筒顶面要求高出地面2.0m。
  1.2.5埋设水中护筒:
  a、先精确放样,设立保护桩;
  b、护筒就位,对中无误后用振动锤把护筒压入隔土中不少于1米,并能保证在钻孔时,不会产生管涌,并保证水头在1.5m以上;
  c、下沉砼护筒过程中,护筒接长用预埋的角铁顺直焊接。
  企口缝埋设防水条下沉后的护筒要进行平面位置和倾斜度复测,确定没有超出允许误差范围时,才能进行钻机就位,进行钻孔作业,护筒顶面高出河面水位 2.0m,护筒顶部利用平台的定位桩予以固定。开钻前对护筒再一次复核,确保桩位正确。
  1.3制备泥浆
  泥浆具有排除钻渣,稳固孔壁和冷却钻具的作用。
  制备泥浆的粘土,应选择水化快、造浆能力强、粘度大的膨润土,但尽量就地取材。经野外鉴定,具有下列特征的土,符合上述要求,可作为泥浆的原料:
  a、自然风干后,用手不易掰开捏碎;
  b、干土破碎时,断面有坚硬的尖锐棱角;
  c、用刀切开时,切面光滑,颜色较深;
  d、水浸湿后有粘滑感,加水和成泥膏后,容易搓成直径1mm的细长条,用手揉捻,感觉砂粒不多。浸水后能大量膨胀;
  e、胶体率不低于95%;
  f、含砂率不大于4%;
  g、制浆能力不低于2.5L/Kg
  泥浆的循环和净化系统,当在陆地施工时,可设置制泥浆池、贮浆池、沉淀池,并用泥浆槽连接。外周挖一条环流沟,避免对周围环境的污染,一套循环系统,可供2~3座桥墩共用。
  深水墩泥浆循环和净化,可配两艘驳船,轮流补充泥浆。用驳船作贮浆池及沉淀池。贮浆池和沉淀池应隔开。由于驳船的沉淀池容积有限,为加速泥浆净化,可用震动筛或旋流除渣器等清除钻渣,再配以二艘机动运输船将废弃的泥浆送至工程师指定的废弃点及适宜的地方。
  2、钻孔
  钻机就位前,应对钻孔前的各项准备工作进行检查,包括机具设备的检查和维修。根据地质资料,每墩绘制钻孔地质剖面图,挂在钻机台上,以便对每个钻孔的不同土层选用适当的钻头、调整钻进速度和合适的泥浆。钻机就位后,应认真调平对中,要求转盘中心同钻架上的起吊滑轮在同一铅垂线上。在钻进过程中要经常检查,如稍有倾斜或位移,应及时纠正,使成孔后的铅垂度不超过1/100。
  在钻孔过程中要严格控制和保持孔内水头稳定,高出地下水位或施工水位2m以上,以增加0.2kg/cm2 以上的静水压力,保护孔壁稳固。这样,可以降低护壁泥浆液比重,减少泥浆消耗,并能提高钻孔进尺速度。根据实验资料和钻孔实践经验,正循环钻孔,泥浆液比重采用1.15,反循环钻孔,泥浆液比重采用1.1时,可以使钻孔桩施工获得满意的结果。
  2.1成孔注意事项
  2.1.1开钻时应低档慢速,缓慢加快;
  2.1.2在易塌方的地层,水头控制在1.8m以上,并适当加大泥浆比重,并经常检查孔内水位和泥浆比重。
  2.1.3钻进过程中,起落钻头不宜过猛或骤然变速,防止撞孔,为保证成孔的垂直度,钻杆不能全部放松,任钻头自由转动,就始终保持20—30%的拉力。
  2.1.4淤泥质粘土、亚粘土及粉土采用不同的钻速,钻压和泥浆比重。
  2.1.5钻孔过程中,应经常检查孔内有无异常情况,钻架有无倾斜,各部连接是否松动。
  2.1.6钻孔完之后,对孔径孔深进行检查,孔底锅形部分不计入孔深,合格之后进行清孔,主要采用换浆法清孔,用新鲜的泥浆换除孔内含有沉碴的泥浆,以确保孔内沉淀小于容许范围,不允许以加深孔深的办法代替清孔。
  2.2 钻孔过程中塌孔的处理方法
  钻孔施工中,经常会发生护筒下沉、歪斜、桩孔塌陷、钻机歪倒等现象,泛称为塌孔。造成塌孔的原因主要有:A、地层特别松散;B、钻机钻到含水特别丰富或岩石裂隙处;C、护筒埋设夯实不好或粘土不合格;D、泥浆浓度过小;E、护筒壁有漏眼造成孔内外串水;F、上层造浆不好的情况下钻孔过快。不同的原因造成塌孔的情况多种多样,应根据具体情况具体分析,及时处理。
  2.2.1护筒边漏水的处理
  在钻孔过程中,如果发现护筒边漏水,首先要用木棒探测下面的坍塌情况。如坍塌不严重,可在坍塌处用絲袋装粘土夯实再继续钻进;如坍塌比较严重,可在护筒外围打一层木板桩,再加丝袋装粘土夯实后钻进。
  2.2.2护筒下沉的调整
  在钻进过程中,如果发现护筒下沉,可用钻具将护筒调正再往下夯实,再加一节护筒,护筒外用丝袋装粘土夯实后继续钻进。
  2.2.3孔内渗水过多的制止
  在钻孔中发生此类情况,应马上加大泥浆浓度。若继续渗水,可将粘土同锯末以1∶1 的比例用水搅拌成泥后,直接投入到孔内,这样不仅能制止渗水,而且有节省黄土的优点。
  2.3偏孔、斜孔的预防及处理措施
  当发现钻孔速度明显降低,主绳摆动大的现象时,可判明遇到的岩面起伏不平,此时应马上提出钻头,抛入坚硬片石及碎石或卵石和粘土,将孔回填1.5-2.0m,保证钻头平稳,以小冲程冲击,待冲到原位后第二次抛入相同配比的混合物以大冲程造孔,如仍有偏孔将按第二次方法重复进行。反复抛填仍难以达到目的时,浇筑水下混凝土,达到一定强度后继续钻孔。
  2.4卡钻的预防及处理措施
  2.4.1预防为主。司钻人员随时观察钻机负荷和主绳摆动情况,经常测量钻头直径,及时进行钻头补焊;严格按照钻孔工艺操作,拒绝出现探头石、台阶、梅花孔等,发现卡钻征兆及时提起钻头进行抛填处理。
  2.4.2卡钻后防止强行提主绳,强扭和不当操作会使钢丝绳断裂和增加处理难度,应及时测量钻头被卡标高,查明原因,采取相应对策。
  3、清孔
  为保证钻孔桩质量和提高支承能力,在灌注桩体砼之前,对已钻成的桩孔必须进行清孔。
  清孔工作要及时,当钻孔终孔后,应立即进行。在清孔过程中,仍要提高孔内水头,保持静水压力不变,保护孔壁稳固。
  清孔采用二种方法:抽浆法和换浆法。当用反循环钻孔法终孔时,可采用抽浆法清孔,当用正循环钻孔法终孔时,可采用换浆法。但清孔后的泥浆性能指标及孔底沉淀物厚度应符合设计及规范要求。
  4、插放钢筋笼
  清孔完毕,经测深、孔径和竖直度检查符合要求后,即进行插放钢筋笼。
  钢筋笼的尺寸、制作、电焊质量严格按设计图纸和“技术规范”的要求。
  钢筋笼在岸上集中分节预制,每节长度7—8米,设专人负责,确保钢筋骨架的几何尺寸和绑扎质量。为保证在运输过程中不变形,钢筋笼内用十字支撑加固。钢筋笼用汽车吊或钻机吊入孔内,在孔内焊接接长,并保持上下节在一条轴线上。钢筋笼下到设计标高后,用钢筋将其与护筒或平台连接牢固,防止钢筋笼发生掉笼或浮笼现象。
  插放钢筋笼要认真对中,保证桩壁砼保护层的厚度及钢筋笼标高符合设计要求。
  5、灌注水下砼
  水下砼的水灰比不大于0.5-0.6,每立方米砼水泥含量不小于350公斤,坍落度取18~22厘米。
  钢筋笼插放完毕,经测深检查孔底沉淀物符合要求后,即进行水下砼灌注工作。
  灌注水下砼采用直升导管法,隔水采用拔球法。导管在使用前要对其规格、质量和拼接构造进行闭水和承压试验。要求闭水试验时的压力应不小于灌注砼时导管壁可能承受的最大压力。经试验15分钟,管壁无变形,接头不漏水,认为合格,可供施工应用。
  灌注砼时,在漏斗颈部设置一个隔水木球栓,下面垫一层塑料布,球栓由细钢丝绳栓住挂在横梁上,当砼在漏斗内贮存满时,即把木球栓向上拔出,此时砼压着塑料布垫层与水隔绝,并挤走导管内的水,使漏斗内的砼顺利地通过导管并从导管底部流出,向四周和上面挤开,减少了砼与水的接触, 以保证水下砼的质量。
  导管插入钻孔内,下口离孔底约40厘米,上口通过提升机挂在专设的型钢横梁上并与贮存砼的漏斗连接,形成一条灌注水下砼的作业线。漏斗用钢制,漏斗加储料槽其大小应能满足在孔底将导管埋入砼大于1米高的容量。
  砼的初存量按下式计算
  V=h1Hπd2/4+HcπD2/4
  式中:V——砼初存量(m3);
  h1——初次砼灌注后导管内砼柱与导管外水压平衡所需高度(m);
  h1=HwHγw/γc;
  Hw——孔内水面至初次砼灌注后砼面高度(m);
   γw——孔内水或泥浆容重(t/m3);
   γc——砼拌合物容重(t/m3);
   Hc——钻孔桩初次灌注需要的砼面至孔底的高度,即导管初次埋深h2加间距h3,h2至少为1.0m,h3为0.3-0.4m,当孔底有沉淀时,应将h3值适当加大(m);
   d——钻孔桩直径(m),有扩孔时,应按扩孔后的直径;
  D——导管直径(m);
  当砼数量备足后,及时剪球封底,灌注应连续进行,不得间断。
  砼的运送采用砼输送车或输送泵送到桩位,进行水下砼的灌注时,必须连续进行,不得中途中断,导管接头不得漏水或进空气;提升导管时,不得摇动,要维持孔内静水状态,要保证导管底部埋入砼不少于2-6m,并不得进水。灌注完成后的钻孔桩桩顶应比设计高度至少高出50cm,以便截除桩头软弱层砼后,能保证截面处砼是有良好的质量。浇注过程中,孔内溢出的泥浆引流至泥浆池内,经处理再利用,废浆按工程师指定运到废浆地点及适宜地方。
  6、施工注意事项
  6.1在灌注过程中如发现孔护筒内水或泥浆水位忽然上升溢出,随即骤降并冒出气泡,则可能是坍孔征象,可用测锤测深,并与上次测深值及灌注砼量对比,确定出是否坍孔。
  6.2坍孔原因可能是护筒底脚四周漏水,孔内水位降低,附近有机器振动(如振动式压路机在工作)等。
  6.3发生坍孔后,应找出原因,采取相应措施,防止继续坍孔,如坍孔不严重或不继续坍孔,可用吸泥机吸出坍入孔内的泥土,再正常灌注。
  6.4如坍孔继续,坍塌部位较深,宜将导管拔出,保存孔位,以粘土回填,這种桩则应按断桩采取补强处理。
  6.5灌注过程中卡导管、堵导管的处理方法
  6.5.1卡管的排除
  因井孔不正、焊接钢筋笼搭接不正、导管防护箍不好,导致管法兰盘与钢筋笼内圈接触,是造成卡导管的主要原因,导管埋深过大也可使导管拔不动。出现这些情况时,应想办法转动导管。如卡得特别严重,千万不能用力吊,以免拉断导管而造成断桩,而应该上、下、左、右慢慢振动,有条件时可用钻机小冲程冲击振动,将导管振松拔出。
  6.5.2堵管的疏通
  在撤除隔水栓时,由于栓球制作不合理,或栓料木饱水膨胀,或开盘混凝土坍落度过小,粗料下沉增多,容易造成堵导管现象。处理方法是用钢筋桶球和轻打导管口并慢慢上下活动导管,将混凝土送入孔内。若上述方法不奏效,就应将导管拔出,立即用筒钻头将孔内混凝土捞出,并拔出钢筋笼,清孔后再重新下钢筋笼及导管,灌注混凝土。
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