超长钻孔灌注桩的质量控制

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   摘要:70m以上的超长钻孔灌注桩较之短桩在质量控制上更难控制,为此,根据多项工程的施工经验,推荐了几项相对应的质量管理措施和缺陷补救技术。
   关键词:钻孔灌注桩;事前控制;成孔质量;成桩质量
  0 引言
   近年来随着高层建筑的大量建设以及现代化城市对环境和噪音的严格控制,钻孔灌注桩以其具有承载力大、沉降小、噪音低、对相邻建筑影响小等诸多优点,而倍受青睐,使用已相当普及,但對70m以上的超长桩而言还存在施工工艺复杂、质量难以控制差等缺陷。笔者根据多年来参与若干钻孔灌注桩工程项目的施工经验,提出在各个施工环节中精心施工、重视质量管理的相应措施和缺陷补救技术,供同行参考。
  1工程概况
   大丰市国际商务中心工程地处大丰港港城核心地区,该工程主体建筑为地上23层,裙房4层,地下1层,建筑物总高度为99.8m,总建筑面积近59000平方米。±0.000相当于绝对标高4.00m。本工程桩基采用Ф800和Ф600两种直径的钻孔灌注桩,场地绝对标高2.80m,坑底绝对标高-8.60m,土方开挖量约为46000立方米。桩底绝对标高为-67.2、-42.5,总桩数为420根。
  2地质条件
   场地土层分布
   根据钻探所揭示,地基土层自上而下分述如下:
  2.1素填土:灰~灰黄色,湿,主要成份为粘质粉土,层顶部夹少量植物根茎,松散,土质不均匀。
  2.2粘质粉土:灰黄~黄褐色,湿,稍密,含少量铁锰氧化物斑纹,局部层理清晰,摇震反应中等,无光泽反应,干强度及韧性低,土质欠均匀。
  2.3粘质粉土:灰黄~黄褐色,湿,稍密,含少量铁锰氧化物斑纹,局部层理清晰,局部夹大量粘性土条带,摇震反应中等,无光泽反应,干强度及韧性低,土质欠均匀。
  2.4 砂质粉土:灰色,湿,稍密,局部中密,见少量云母碎屑,夹少量粘性土条带,摇震反应迅速,无光泽反应,干强度及韧性低,土质不均匀。
  2.5 砂质粉土:灰色,湿,中密,见少量云母碎屑,夹少量粘性土条带,摇震反应迅速,无光泽反应,干强度及韧性低,土质不均匀。
  2.6 砂质粉土:灰色,湿,稍密,局部中密,见少量云母碎屑,夹少量粘性土条带,摇震反应迅速,无光泽反应,干强度及韧性低,土质不均匀。
  2.7 粉砂:灰色,饱和,中密,局部密实,见少量云母碎屑与贝壳碎屑,粘粒含量平均为6.7%,土质不均匀。
  2.8 粉质粘土:灰黄色,湿~饱和,可塑,含少量铁锰质氧化物斑纹,无摇震反应,切面稍有光滑,干强度及韧性中等,土质较均匀。
  2.9 砂质粉土:灰色,湿,中密,见少量云母碎屑,夹少量粘性土条带,摇震反应迅速,无光泽反应,干强度及韧性低,土质不均匀。
  2.10粉砂:灰色,饱和,中密,局部密实,见少量云母碎屑与贝壳碎屑,粘粒含量平均为7.9%,土质不均匀。
  2.11 粘质粉土:灰黄~黄褐色,湿,稍密,含少量铁锰氧化物斑纹,局部层理清晰,摇震反应中等,无光泽反应,干强度及韧性低,土质欠均匀。
  2.12 砂质粉土:灰色,湿,中密,见少量云母碎屑,夹少量粘性土条带,摇震反应迅速,无光泽反应,干强度及韧性低,土质不均匀。
  2.13 粉质粘土:灰色~灰黄色,饱和,,软塑,局部可塑,见少量铁锰质结核,无摇震反应,切面稍有光滑,干强度及韧性中等,土质较均匀。
  2.14 粉砂:灰色,饱和,中密,局部密实,见少量云母碎屑与贝壳碎屑,粘粒含量平均为5.7%,土质不均匀。
  2.15 砂质粉土夹粉质粘土:灰色,湿,中密,局部稍密,见少量云母碎屑,夹大量软塑状粘性土薄层,摇震反应迅速,无光泽反应,干强度及韧性低,土质不均匀。
  2.16 砂质粉土:灰色,湿,中密,局部稍密,见少量云母碎屑,夹大量粘性土条带,摇震反应迅速,无光泽反应,干强度及韧性低,土质不均匀。
  2.17 粉砂:灰色,饱和,中密,局部密实,见少量云母碎屑与贝壳碎屑,粘粒含量平均为6.9%,土质不均匀。
  2.18 砂质粉土:灰色,湿,中密,夹少量粘性土条带,见少量云母碎屑与贝壳碎屑,摇震反应迅速,无光泽反应,干强度及韧性低,土质欠均匀。
   钻至自然地面下90.00m未钻透。
  3前期工作的监控
   在项目管理工作中,事前控制是最有效的控制手段。而前期工作的控制均为事前的措施。由于钻孔灌注桩施工的隐蔽性及工序的不可逆转性。前期工作的监控很重要。
  3.1 施工组织设计的审查
   前期工作除了人机进场、通水通电等基本条件外,更重要的是编制好施工组织设计,这也是项目负责人应严格把好的一道关。施工组织设计应根据施工单位自身人员、设备等实际情况编写,要注意细化、量化和可靠性;审查时要认真关注其关键环节、关键部位的做法及质量控制措施,如垂直度控制、终孔岩质鉴别、清孔、水下混凝土灌捣等。此外,还必须审查其施工管理制度、岗位责任制、质检制度。
  3.2 组织设计交底及图纸会审
   设计交底与图纸会审可同时进行,以设计交底为主,设计人员阐明设计意图。重申质量标准,项目负责人应提出必要的以求保证质量的一些工作要求。
  4 成孔质量的控制
   成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部份,超长桩尤为如此,其质量如控制得不好,则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等,还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此,在成孔的施工技术和施工质量控制方面应做好以下几项工作。
  4.1 采取隔孔施工程序
   钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同,打入桩是将周围土体挤开,桩身具有很高的强度,土体对桩身产生动土压力。钻孔混凝土灌注桩则是先成孔,然后要孔内成桩,周围土移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始,桩身混凝土的强度很低,且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的,故采取较适应的桩距对防止塌孔和缩径是一项稳妥的技术措施。
  4.2 确保桩身成孔垂直精度
   确保桩身成孔垂直精度是灌注桩顺利施工的一个重要条件,否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求,应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固,经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施,并于成孔后做下钢筋笼前作孔径、孔垂直度超声波测试。
  4.3 确保桩位、桩顶标高和成孔深度
   在护筒定位后及时复核护筒的位置,严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于 50mm,并认真检查回填土密实,以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化,为准确地控制钻孔深度,在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长并作好记录,以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。
   虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度,但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当,或在提钻具时碰撞了孔壁,就可能会发生塌孔、沉渣过厚等现象,这将给第二次清孔带来很大困难,有的甚至通过第二次清孔也无法清除塌落的沉渣。因此,注压泥浆的水头必须经过计算,不能无限制地提高泥浆对孔壁的压力,必须保持孔壁的侧压平衡,同时,在提出钻具后再用测绳复核成孔深度,如测绳的测深比钻杆的钻探小,就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题,因其最大收缩率达1.2%,为提高测绳的测量精度,在使用前要预湿后重新标定,并在使用中经常复核。
  4.4 钢筋笼制作和吊放质量
   钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料,检查合格后再按设计和规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊放后是暂时固定在钻架底梁上的,因此,吊环长度是根据底梁标高的变化而改变,所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度,以确保钢筋笼的埋人标高满足设计要求。在钢筋笼吊放过程中,应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量,对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。同时要注意钢筋笼沉放时不能碰撞孔壁;钢笼接长时要加快焊接时间,尽可能缩短沉放时间。
  5成桩质量的控制
  5.1 防止混凝土离析
   钻孔灌注桩水下混凝土的施工主要是采用导管灌注,混凝土的离析现象还会存在,但良好的配合比可减少离析程度。因此,现场的配合比都要随水泥品种、砂石料规格及含水率的变化进行调整,为使每根桩的配合比都能正确无误,在混凝土搅拌前都要复核配合比并校验计量的准确性,严格计量和测试管理,并及时填写原始记录和制作试件。
  5.2 防止断桩、夹泥、堵管
   为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象,在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。因为混凝土搅拌时间不足会直接影响混凝土的强度,采用 18~20cm 坍落度的混凝土,并随时了解混凝土面的标高和导管的埋入深度。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在 2~4m,不宜大于5m 和小于lm,严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注至桩顶标高 8~lOm时,应及时将坍落度调小至 12~16cm,以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中,要控制好灌注工艺和操作,提卸导管时应小幅振动,以避免带出混凝土,导致孔壁下坠落,使桩身夹泥,这种现象尤其在砂层厚的地方比较容易发生,所以在灌注过程中必须每灌注 2~3m左右测一次混凝土面上升的高度,确定每段桩体的充盈系数,按《建筑施工操作规程》规定桩身混凝土的充盈系数必须大于1。同时要认真进行记录,这对日后发现有问题的桩或评价桩的质量有很大作用。
  6 成桩施工缺陷的预防及补救
  6.l 卡钻
   超长桩的钻孔无疑要此短桩钻孔要困难得多,所以,钻架及钻杆的垂直度要经常校核,为有效地防止塌孔、縮径及桩孔偏斜等现象,除了在控制钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外,还应根据不同土层情况对比地质资料,随时调整钻进进尺,一般在软粘土钻进时最快 0.2m/min 左右,在细粉砂层钻进约0.015m/min,两面三刀者进尺速度相差很大。钻头直径的大小也将直接影响孔径的大小,所以在施工过程中要经常复核钻头直径,如发现其磨损超过IOmm 就要调换钻头。为避免卡钻,在钻进过程中,应时刻注意钻机钻压、扭矩、转速、电压等各项参数,如果这些数据突然发生变化,应立即停钻,查明原因并处理后方可继续钻进。如遇卡钻,就慢速反转退出,清理孔底,如是岩层,最好换用球齿型或锲齿型的波萝状钻头,再减压低速慢钻,直至钻通。
   6.2 卡笼
   在超长桩钻进过程中,由于地质软硬不一或施工措施不当,很可能形成缩径、斜孔或台阶状弯孔,导致钢筋笼下放困难。所以,吊放安装之前可用直径略大并附带重物的短节钢筋笼检查成孔质量,避免在下放时出现卡笼现象。当吊放受阻时,不能加压强行下放,因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象。应停止吊放并寻找原因,如因钢筋笼没有垂直吊时而造成的,应提出后重新垂直吊放;如果是成孔偏斜而造成的,则要求进行复钻纠偏,并在重新验收成孔质量后再吊时钢筋笼。
  6.3 卡管
   导管是灌注混凝土成败的关键因素,若施工不当,极易产生卡管。卡管事故处理比较困难,因此要事前预防卡管,如完善隔水栓 ( 球 ) 、清理整平导管使管内平滑流畅、拌制混凝土应达到要求、浇注作业要保持连续等。如遇卡管,症状较轻者可采用长杆冲捣或用卷扬机快速上下往复提动导管,使管通畅。但在较严重卡管时,以上办法往往不能奏效,只有提出导管,清理后再作处理。其处理方法一是采用二次灌的方法,即在事故发生后立即提出导管整修,再迅速下入,利用混凝土的冲击力将管内泥水及泥水混合物推出导管底口,尔后再插入混凝土0.5m 继续浇注,此时导管底口以上混凝土应作厚浆处理。二次灌注方法简单,但风险较大,成败的关键在于对管内混凝土面、浇注时间和环境温度的把握。不过即便二次处理不成功也不要轻易放弃,可以迅速提出钢筋笼,调稠泥浆,下钻重钻,将粗细骨料捞出,再续制桩,也不失为一种好的解决方法。
  
  
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