为什么打钻孔灌注桩泥浆,泥浆稠用的混凝土就少,不用不信,我实际操作过。

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& 混凝土灌注桩质量监督之探讨
混凝土灌注桩质量监督之探讨
核心提示:灌注桩(这里主要探讨成孔灌注桩并指端承桩,下文简称桩)质量监督从验收规范来看十分简单, 无非是地基承载力的鉴定、钢筋笼的检查与桩混凝土质量的判定,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" 灌注桩(这里主要探讨成孔灌注桩并指端承桩,下文简称桩)质量监督从验收规范来看十分简单, 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。笔者依据多年的工作经验及理论知识,分三个问题:从桩的承载机理看质量监督的关键,桩的缺陷与防治措施,桩质量的判定,围绕桩监督问题进行探讨。
一、从灌注桩承载机理看质量监督的关键
端承桩的承载机理是桩把荷载传递到桩的底部,它支承在坚固的岩土层上,不难得出桩的承载力取决于桩身强度与地基承载力。
当桩身强度〉地基承载力,桩的承载力=地基承载力;反之,桩身强度〈地基承载力,桩的承载力=桩身强度。
前面公式在孔底没有沉渣情况下成立。对挖孔桩沉渣不是问题,而沉渣问题对于钻孔桩则是存在的,沉渣量过大,桩受荷时发生大量沉降,桩将失效。
㈠桩质量监督关键之一──地基承载力的鉴定
从桩的施工程序来讲,在质量监督中,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。
如果施工地区处于断裂带,在施工中就要注意夹层的存在,如福州火电厂化学处理房,××单位施工的钻孔端承桩21号桩,经抽芯检验,发现该桩的桩底座落于软土上。因为该厂区落在佛山──诏安地震大断裂带上,存在夹层,在孔钻至夹层上破碎岩石时,施工单位以为已到微风化岩石,而在此破碎岩石层下,由于地震构造运动破碎层下面还有一层软夹层,致使抽芯时,发现桩底座落于软土上,桩承载力达不到设计要求。由于夹层的存在与施工单位的粗心大意,致使在化学处理区许多桩经抽芯检验,桩底没有支承在岩基上。又如永安市纺织厂人工挖孔桩工程,笔者在监督该工程时,工程的2B桩存在一层十分坚硬但裂隙发育的新鲜岩石,用锤子敲击,锤击声音很闷,如下没有软夹层,声音应很清脆,挖15cm下去,则发现下卧松散软夹层,再挖5m方到微风化岩。该桩基工程存在不少薄坚硬基岩下卧松散软土层的现象。
㈡桩质量监督关键之二──桩身强度的监督(在于施工工艺)
地基承载力符合设计要求,如桩身强度不足,桩的承载力亦得不到保证,桩身强度是桩质量监督的另一关键。
桩身质量监督主要在于监督商品混凝土的质量,桩身强度取决于钢筋笼的制作质量与商品混凝土质量。钢筋笼的制作检查,简单明了;而影响商品混凝土质量因素则很多,有些是可见的,有些是不可见的。在工程实践中,不少桩由于商品混凝土质量问题而使桩身强度达不到设计要求,因此桩身质量的监督主要在于监督商品混凝土的质量。
商品混凝土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,起不到质量监督效果,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。
人工挖孔桩商品混凝土缺陷主要产生于商品混凝土浇捣工艺。成孔时,在土层设置护壁,而在岩石层,孔壁岩石自然护壁,一般不存在孔壁质量对商品混凝土产生多大的影响。主要监督商品混凝土浇捣工艺特别是有地下水的水下部分商品混凝土的浇捣,必须采用水下商品混凝土配合比与水下导管灌注等。
永安市纺织厂剑杆车间人工挖孔桩基础4B桩,该桩商品混凝土强度等级要求采用C20,由于该桩孔水位高,出水量大, 笔者要求采用水下导管灌注,建设单位与施工单位不听劝告,抱着试一试的态度,自行采用简易串筒灌注,浇捣商品混凝土时,从孔底至上6m左右“商品混凝土”表面有很高的水位,浇捣入孔的商品混凝土遭受水的危害,砂浆稀释、骨料下沉,造成商品混凝土严重离析,经检测该桩桩身商品混凝土质量存在严重的问题。
钻孔桩商品混凝土质量不仅与浇注工艺有关,还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;关系到商品混凝土质量的灌注工艺主要是:a.控制好商品混凝土质量的和易性,防止出现堵管、埋管,引起断桩事故。b.控制导管埋深,控制导管埋深2~4m,使商品混凝土面处于垂直顶升状,不使浮浆、泥浆卷入商品混凝土,防止提漏引起断桩事故。
㈢对于钻孔灌注桩质量监督另一个关键──沉渣量的检查。
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。如福州火电厂化学处理房××单位施工的44号桩,桩设计承载力为2000kN,实施荷载试验时,当外荷载加至1400kN,桩就出现大量沉降,经多方面证实是因为桩端沉渣量过多,导致该桩失效,亦影响其它桩的评定。因此钻孔灌注桩另一个监督的关键还在于沉渣量的检查。
总而言之,人工挖孔桩质量监督的关键在于桩身商品混凝土浇捣工艺是否合理与地基承载力是否符合设计要求;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,不是商品混凝土有缺陷,就是没有挖到持力层。而钻孔灌注桩检验不合格,就可能是桩底沉渣量过大,或商品混凝土有缺陷,或没有钻到持力层,或兼而有之。
二、商品混凝土灌注桩基础缺陷及防治措施
㈠人工挖孔桩:
★桩身商品混凝土强度不足
原因:商品混凝土遭受孔内水的危害,引起砂浆稀释,砂石下沉,严重破坏商品混凝土的强度。
防治措施:
1、对于孔内有地下水,水位低、水量小的桩孔,在浇捣时把商品混凝土拌均,水抽干,可以采用串筒迅速浇捣,但是在水位以下部分,必须调整商品混凝土配合比,适当减少用水量并增加用量等;
2、对于水位高、出水量大的桩孔,在水位下必须采用水下商品混凝土配合比与导管灌注法灌注,在水位之上,为了避免水下导管灌注通病──桩身上部商品混凝土强度低,则可采用简单串筒浇捣,但是水必须抽干,泥浆、浮浆要清除干净,两种不同方法施工的交接层,用插捣器穿过反复插捣。永安纺织厂剑杆车间出现4B桩质量事故后,施工单位依照笔者提供的上述防治措施,既确保了质量,又不影响施工进度,经动测检验,所有桩的商品混凝土质量都很好。
㈡钻孔灌注桩:
★桩底地基承载力不足
原因:桩端没有支承在持力层上面。
防治措施:这种情况一般出现在复杂地层,这种地层一般最好取芯检验,如不能孔孔取芯,要参照邻近取芯情况、钻速、泥浆返上的岩屑及钻进情况(一般钻进至微风化岩时,钻头不蹩钻,主动钻杆振动不很厉害,钻进声音感觉较好)、工程地质资料进行综合考虑。
★缩径(孔径小于设计孔径)
原因:塑性土膨胀。
防治措施:成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,快速通过,在成孔一段时间,孔壁形成泥皮,孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀,如出现缩径,采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。
★桩底沉渣量过大
原因:检查不够认真,清孔不干净或没有进行二次清孔。
防治措施:
1、认真检查,采用正确的测绳与测锤;
2、一次清孔后,不符合要求,要采取措施:如改善泥浆性能,延长清孔时间等进行清孔。在下完钢筋笼后,再检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,应进行二次清孔。二次清孔可利用导管进行,准备一个清孔接头,一头可接导管,一头接胶管,在导管下完后,提离孔底0.4m, 在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔优点:及时有效保证桩底干净。
★钢筋笼上浮
原因:1、当商品混凝土灌注至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右的距离时,由于浇注的商品混凝土自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼上浮;
2、由于商品混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层商品混凝土因浇注时间较长,已近初凝,表面形成硬壳,商品混凝土与钢筋笼有一定握裹力,如果此时导管底端未及时提到钢筋底部以上,商品混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上移。
防治措施:
1、灌注商品混凝土过程中,应随时掌握商品混凝土浇注标高及导管埋深,当商品混凝土埋过钢筋笼底端2~3m时,应及时将导管提至钢筋笼底端以上;
2、当发现钢筋笼开始上浮时,应立即停止浇注,并准确计算导管埋深和已浇商品混凝土标高,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消除。
笔者在参加福州火电厂化学处理房桩基工程施工时,其中18号桩钢筋笼就出现上浮现象,是因为拌合机操作者与灌注平台卷扬机的操作工人,在这根桩灌注时临时换人,两个主要岗位的工人操作不熟练,所拌的商品混凝土和易性差,提管的卷扬机不灵活,出现第一斗剪球时,商品混凝土下不去经反复活动敲击导管,商品混凝土才下注,又注了好几斗,就发现在灌注中钢筋笼自然上升,将导管上提离孔底合适高度,钢筋笼才彻底止住上浮。
★断桩与夹泥层
1、泥浆过稠,增加了浇注商品混凝土的阻力,如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块,因此,在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象,有时甚至灌满导管还是不行,最后只好提取导管上下振击,由于导管内储存大量商品混凝土,一旦流出其势甚猛,在商品混凝土流出导管后,即冲破泥浆最薄弱处急速返上,并将泥浆夹裹于桩内,造成夹泥层;
2、灌注商品混凝土过程中,因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层和断桩的原因。导管提漏有两种原因:a.当导管堵塞时,一般采用上下振击法,使商品混凝土强行流出,但如此时导管埋深很少,极易提漏。b.因泥浆过稠,如果估算或测商品混凝土面难,在测量导管埋深时,对商品混凝土浇注高度判断错误,而在卸管时多提,使导管提离商品混凝土面,也就产生提漏,引起断桩;
3、灌注时间过长,而上部商品混凝土已接近初凝,形成硬壳,而且随时间增长,泥浆中残渣将不断沉淀,从而加厚了积聚在商品混凝土表面的沉淀物,造成商品混凝土灌注极为困难,造成堵管与导管拔不上来,引发断桩事故;
4、导管埋得太深,拔出时底部已接近初凝,导管拔上后商品混凝土不能及时冲填,造成泥浆填入。
防治方法:
1、认真做好清孔,防止孔壁坍塌;
2、尽可能提高商品混凝土浇注速度:a.开始浇商品混凝土时尽量积累大量商品混凝土,产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力。B.快速连续浇注,使商品混凝土和泥浆一直保持流动状态,可防导管堵塞;
3、提升导管要准确可靠,灌注商品混凝土过程中随时测量导管埋深,并严格遵守操作规程;
4、灌注水下商品混凝土前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷,发现问题要及时更换。
三、商品混凝土灌注桩质量判定之探讨
㈠人孔挖孔桩强风岩承载力的判定
如果端承桩荷载要求较小(小于1000kPa), 而且地层是由强风化逐渐变到中、微风化,这时在桩底就可能遇到残积强风化物夹硬碎石层,这种情况桩底的承载力就视风化物的结构紧密、软硬情况、硬碎块的大小及含量而来判断地基承载力,即参照碎石土的承载力;但是对于风化成砂土状者,则参照砂土的承载力。由于工程勘察的局限性,这一层的承载力在报告中往往误差很大,这是由于该类岩层标准取值的误差太大,再加上缺乏必要的荷载试验作对比,又因为工程勘察时,取土的样不全面。作为质监部门,有条件的话要尽量做荷载试验作对比,对于人工挖孔桩,要下孔全面了解桩底岩石情况,参照有关经验知识来鉴定。例如永安市交易市场挖孔桩基础按地质勘察报告中所提供的强风化基岩,其承载力只有300kPa,而在开挖后笔者下孔观察,发现岩石已风化至岩石结构彻底破坏,但呈坚硬状态的风化层中含有50%以上2~6cm硬碎块岩石,其承载力可达1000KPa以上。
㈡中微风化岩承载力判定。
影响桩底承载力的因素有:结构情况、桩底嵌入岩石深度、岩石单轴抗压强度。
一般承载力的判定方法是依据岩样的单轴抗压强度乘以回归系数,换算成岩石单轴饱和抗压强度标准值。
式中f──岩石地基承载力的设计值(kPa);
y──折减系数;
frk──岩石饱和单轴抗压强度标准值(kPa)。
上述的式子是规范中判定地基承载力的公式,该公式只反映所取岩样水化能力与单轴饱和抗压强度,在单轴抗压强度相同的情况下,由于岩石围岩压力阻碍了桩底岩石的破坏,因此桩嵌入岩石的长度越长,桩底地基承载力越高;在岩石段,对于人工挖孔桩,桩周摩擦阻力非常大,使得岩石对桩的承载力大增强;当然构造上的问题影响更大。
在桩基基底验收时,桩承载力的判定:
对于人工挖孔桩
应检查岩石的构造情况。如果岩石裂隙发育较少,岩石完整性好,桩承载力可以取高值;反之取低值。同时还应检查岩层下面有没有夹层,发现岩石夹层方法:
1、参考地质勘察报告;
2、用锤击孔底岩石,如声脆亮,则没夹层或夹层下卧很深;
3、在孔底边岩石层面高位下方,用工具挖小洞探明,如层面高位处下方有软层,根据岩石走向,说明有下卧软夹层。
如发现岩石下卧软夹层,施工时应挖除软夹层。
永安市纺织厂剑杆车间挖孔桩工程9C桩,笔者下孔检验,桩孔已挖入岩石0.6m,但发现岩层很薄,且夹有4~ 10cm厚薄不一的风化物软土, 该桩底设计承载力2000kPa,笔者要求再往下挖,再进入0.8m左右,后入孔检查,发现风化物夹层已趋尖灭,并考虑到进入岩石1.4m,桩孔岩石段凹凸不平,桩周摩擦力可达400kPa,因此该桩如商品混凝土没有太大缺陷,即使下面有软夹层也属封闭体,该桩岩石承载力可达2000kPa以上(岩石单轴抗压强度标准值达8000kPa)。
而该工程的1A桩,可能是处于构造断裂带上,该孔已嵌入岩层7.5m, 可岩石的地基承载力按公式计算只达1500kPa,满足不了设计地基承载力2000KPa的要求,鉴于该孔已挖入岩石7.5m,考虑岩石围压作用与桩周摩擦阻力,只要求作适量孔底扩大,仍判定该桩地基承载力符合设计要求。
钻孔灌注桩基底承载力判定。
岩石构造只能参照工程地质勘察报告,与钻进情况(如钻进基岩时,钻杆不会异常振动,孔底钻头研磨岩石声音均匀,说明岩石层比较完整,反之,岩石裂隙比较发育)。
要判断岩石承载力,必须作适量抽芯检验,对于没有取芯的桩孔,依下列几个方面进行综合考虑:
1、邻近孔的取芯情况;
2、泥浆循环返上来的岩屑;
3、钻进情况;
4、工程地质勘察报告。
对于嵌入岩石比较深的桩,与人工挖孔桩一样,同样可以考虑岩石的围压作用,但是对于桩周摩擦阻力,则不可过高计算在内。因为机械成孔大部分靠泥浆护壁,泥浆循环在孔壁岩石上形成一层坚硬润滑泥皮,由于在桩体与孔壁之间存在这层润滑泥皮,使得桩在该段岩石的摩擦阻力大大降低,甚至没有存在,因此在判定钻孔桩底地基承载力时应着重考虑取上岩样本身构造情况、力学性能、物理性能、围压作用,不宜考虑桩周摩擦力;虽然机械湿孔作业的摩擦桩主要告摩擦力承载,但由于其桩长比较大,整体桩不规则外形,使其具有较大的桩周摩擦力。
㈢桩身商品混凝土质量判定。
比较准确判断桩身商品混凝土质量的是静载与抽芯,但是由于静载、抽芯为损伤性检验,且费用高、时间长,所以常常采用动测法判定桩身商品混凝土的质量,而动测法具有一定的局限性,动测结果不能作为桩基工程竣工的验收依据,用于普查质量仅供验收参考。
判断商品混凝土质量还要依施工单位素质,掌握施工过程实际情况与施工记录。主要依据:掌握施工过程情况与施工记录。
1、审查主要施工人员、施工单位所施工过的工程质量情况。
2、审查施工工艺是否适合于施工的实际情况,采取了什么质量保证措施。如:挖孔桩水位高、水量大、有没有采用水下商品混凝土配合比与水下导管法灌注,如没有,依出水量大及浇捣方法,就可推断商品混凝土严重离析等;钻孔桩钢筋笼如没有设置商品混凝土保护层垫块,再检查一下灌完桩钢筋笼的位置情况,可推定保护层是否严重不足;
3、对施工记录进行审查,要求施工单位认真做好成孔记录与灌注记录,认真分析记录中出现的机械故障及孔内异常情况、事故等,并进行推断。比如:在成孔记录中没有发现塌孔现象,而桩的充盈系数又大,说明在浇注的过程中有塌孔现象,必然导致桩底沉渣量过多或桩身商品混凝土夹砂、夹泥,桩体形成“大肚子”;如果在施工过程中曾发生过堵管事故,拨管后进行二次灌注,就会存在断桩或夹泥层。但缺陷的严重程度还要分析其事故具体处理措施而得知。笔者曾在福州火电厂罐基础桩施工时,其中的一个桩孔商品混凝土灌了一段,因机械出现故障,导管很难拔上来,最后强行拔上,由于底部泥浆很浓,冲洗孔底孔壁会坍塌,泥浆循环渣不能彻底清除,该孔再进行二次灌注肯定出现断桩,因此该桩孔报废。如用套管护壁就可以把孔底清洗干净,再二次灌商品混凝土。
总之,质量监督中桩商品混凝土质量的判定,要掌握现场施工实际情况与工艺情况、准确的现场施工记录,并了解施工单位素质,方可比较准确判定商品混凝土质量。
综上所述,商品混凝土桩质量监督的关键环节在于地基承载力的鉴定,审查商品混凝土施工工艺是否合理,掌握桩缺陷的防治措施。这样才能对商品混凝土桩质量进行控制,达到质量监督的目的。
微信“扫一扫”资讯全知晓混凝土灌注桩灌注完砼后下沉的原因我们先打的是试验桩高度与地面平,昨晚上八点钟打的砼与地面齐,但是今天早上发现混凝土下沉了一米多,桩深度为31.5米。请给分析可能的原因?谢了_百度作业帮
混凝土灌注桩灌注完砼后下沉的原因我们先打的是试验桩高度与地面平,昨晚上八点钟打的砼与地面齐,但是今天早上发现混凝土下沉了一米多,桩深度为31.5米。请给分析可能的原因?谢了
混凝土灌注桩灌注完砼后下沉的原因我们先打的是试验桩高度与地面平,昨晚上八点钟打的砼与地面齐,但是今天早上发现混凝土下沉了一米多,桩深度为31.5米。请给分析可能的原因?谢了昨晚确实是打到地面齐了,用的是泥浆护壁钻孔桩,有没有可能是导管提的太快,可是和平常的是一样的呀?
1.是不是地下地质问题,建议查下地堪报告2.是不是昨天砼本身就没有浇上来而是你看错了,在加上导管埋留太多在孔里.个人意见而已!!!换句话说你们是沉管桩还是泥浆护壁钻孔桩/还是别的什么桩
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钻孔灌注桩
灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔,并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩,依照成孔方法不同,灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。
灌注桩的施工,因其所选护壁形成的不同,有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。
泥浆护壁施工法
冲击钻孔,冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。该施工法的过程是:
平整场地→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。
施工顺序:
(1)施工准备
施工准备包括:选择钻机、钻具、场地布置等。
钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备,可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。
(2)钻孔机的安装与定位
安装钻孔机的基础如果不稳定,施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响,因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基,可用推土机推平,再垫上钢板或枕木加固。
为防止桩位不准,施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机,对有钻塔的钻孔机,先利用钻机的动力与附近的地笼配合,将钻杆移动大致定位,再用千斤顶将机架顶起,准确定位,使起重、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上,以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2cm。对准桩位后,用枕木垫平钻机横梁,并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。
(3)埋设护筒
钻孔成败的关键是防止坍塌。当钻孔较深时,在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持比地下水位高的水头,增加孔内静水压力,能为孔壁、防止坍孔。护筒除起到这个作用外,同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。
制作护筒的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。护筒要求坚固耐用,不漏水,其内径应比钻孔直径大(旋转钻约大20cm,潜水钻、冲击或冲抓锥约大40cm),每节长度约2~3m。一般常用钢护筒。
(4)泥浆制备
钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具,增大静水压力,并在孔壁形成泥皮,隔断孔内外渗流,防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆,应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度,泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握,泥浆太稀,排渣能力小、护壁效果差;泥浆太稠会削弱钻头冲击功能,降低钻进速度。
钻孔灌注桩
钻孔是一道,在施工中必须严格按照操作要求进行,才能保证成孔质量,首先要注意开孔质量,为此必须对好中线及垂直度,并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣(冲击式用),还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时,附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔,下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应该事先规划好,既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔,又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。
钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成桩质量与桩身曲直。为此,除了钻孔过程中密切观测监督外,在钻孔达到设计要求深度后,应对、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时,应立即进行孔底清理,避免隔时过长以致泥浆沉淀,引起钻孔坍塌。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时,要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm;当孔壁不易坍塌时,不大于20cm。对于柱桩,要求在射水或射风前,沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔,所需设备不多,操作方便,清孔也较彻底,但在不稳定土层中应慎重使用。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥渣吹出。
(7)灌注水下混凝土
清完孔之后,就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内,定位后要加以固定,然后用导管灌注混凝土,灌注时混凝土不要中断,否则易出现断桩现象。
全套管施工法
全套管施工法的施工顺序。其一般的施工过程是:平场地、铺设工作平台、安装钻机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、放导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。
全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外,其它的与泥浆护壁法都类同。压入套管的垂直度,取决于挖掘开始阶段的5~6m深时的垂直度。因此应该随时用水准仪及铅垂校核其垂直度。
1、与沉入桩中的锤击法相比,施工噪声和震动要小的多;
2、能建造比预制桩的直径大的多的桩;[1]
3、在各种地基上均可使用;
4、施工质量的好坏对桩的承载力影响很大;
5、因混凝土是在泥水中灌注的,因此混凝土质量较难控制.[1]
6、费工费时,成孔速度慢,泥渣污染环境;
预防措施:根据不同地层,控制使用好泥浆指标。在回填土、松软层及流砂层钻进时,严格控制速度。地下水位过高,应升高护筒,加大水头。地下障碍物处理时,一定要将残留的砼块处理清除。孔壁坍塌严重时,应探明坍塌位置,用砂和粘土混合回填至坍塌孔段以上1—2m处,捣实后重新钻进。
预防措施:选用带保径装置钻头,钻头直径应满足成孔直径要求,并应经常检查,及时修复。易缩径孔段钻进时,可适当提高泥浆的粘度。对易缩径部位也可采用上下反复扫孔的方法来扩大孔径。
(3)桩孔偏斜
预防措施:保证施工场地平整,钻机安装平稳,机架垂直,并注意在成孔过程中定时检查和校正。钻头、钻杆接头逐个检查调正,不能用弯曲的钻具。在坚硬土层中不强行加压,应吊住钻杆,控制钻进速度,用低速度进尺。对地下障碍进行预先处理干净。对已偏斜的钻孔,控制钻速,慢速提升,下降往复扫孔纠偏。
钻孔灌注桩的成孔方法,适用范围及泥浆的作用  成孔方法土层孔径(mm)孔深 (m)泥浆作用正循环回转钻黏性土,粉砂,细中粗砂,含少量砾石,卵石(含量少于20%)的土软岩800-250030-100悬浮钻渣并护壁反循环回转钻黏性土,砂类土,含少量砾石,卵石(含量少于20%,粒径小于钻杆内径2/3)的土800-3000用真空泵小于35,用空气吸泥机可达65,用气举式可达120。护壁[2]
(1) 笼安装与设计标高不符
预防措施:钢筋笼制作完成后,注意防止其扭曲变形,钢筋笼入孔安装时要保持垂直,砼保护层垫块设置间距不宜过大,吊筋长度精确计算,并在安装时反复核对检查。
(2) 钢筋笼的上浮
钢筋笼上浮的预防措施:严格控制砼质量,坍落度控制在20±2cm,砼和易性要好。砼进入钢筋笼后,砼上升不宜过快,导管在砼内埋深不宜过大,严格按照规范控制在2-6m之间,提升导管时,不宜过快,防止导管钩钢筋笼,将其带上等。
水下砼灌注问题
(1) 堵管
预防措施:商品砼必须由具有资质,质量保证有信誉的厂家供应,砼的级配与搅拌必须保证砼的和易性、水灰比、坍落度及初凝时间满足设计或规范要求,现场抽查每车砼的坍落度必须控制在钻孔灌注桩施工规范允许的范围以内。灌注用导管应平直,内壁光滑不漏水。
(2) 桩顶部位疏松
预防措施:首先保证一定高度的桩顶留长度。因受沉渣和稠泥浆的影响,极易产生误测。因此可以用一个带钢管取样盒的探测,只有取样盒中捞起的取样物是砼而不是沉淀物时,才能确认终灌标高已经达到。
(3)桩身砼夹泥或断桩
预防措施:成孔时严格控制泥浆密度及孔底沉淤,第一次清孔必须彻底清除泥块,砼灌注过程中导管提升要缓慢,特别到桩顶时,严禁大幅度提升导管。严格控制导管埋深,单桩砼灌注时,严禁中途断料。拔导管时,必须进行精确计算控制拔导管后砼的埋深,严禁凭经验拔管。
适用的地质条件
施工方法适用于灌注桩的持力层应为碎石层,碎石含量应在50%以上,充填土与碎石无胶结或者为轻微胶结,碎石的石质要坚硬,碎石分布均匀,碎石层厚度要满足设计要求。
在灌注桩施工中将钢管沿桩钢筋笼外壁埋设,桩混凝土强度满足要求后,将水泥浆液通过钢管由压力作用压入桩端的碎石层孔隙中,使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙胶结成一个高强度的结合体。水泥浆液在压力作用下由桩端在碎石层的孔隙里向四周扩散,对于单桩区域,向四周扩散相当于增加了端部的直径,向下扩散相当于增加了桩长;群桩区域所有的浆液连成一片,使得碎石层成为一个整体,从而使得原来不满足要求的碎石层满足结构的承载力要求。在钻孔灌注桩施工过程中,无论如何清孔,孔底都会留有或多或少的沉渣;在初灌时,混凝土从细长的导管落下,因落差太大造成桩底部位的混凝土离析形成“虚尖”、“干碴石”;孔壁的泥皮阻碍了桩身与桩周土的结合,降低了摩擦系数,以上几点都影响到灌注桩的桩端承载力和侧壁摩阻力。浆液压入桩端后首先和桩端的沉渣、离析的“虚尖”、“干碴石”相结合,增强该部分的密实程度,提高了承载力;浆液沿着桩身和土层的结合层上返,消除了泥皮,提高了桩侧摩阻力,同时浆液横向渗透到桩侧土层中也起到了加大桩径的作用。以上几点均对提高灌注桩的单桩承载力起到不可忽视的作用。
压浆参数的设定
压浆参数主要包括压浆、压浆量以及闭盘压力,由于地质条件的不同,不同工程应采用不同的参数。在工程桩施工前,应该根据以往工程的实践情况,先设定参数,然后根据设定的参数,进行试桩的施工,试桩完成后达到设计的强度,进行桩的静载试验,最终确定试验参数。
(1)水灰比:水灰比一般不宜过大和过小,过大会造成压浆困难,过小会使水泥浆在压力作用下形成离析,一般采用015~017。
(2)压浆量:压浆量是指单桩压浆的水泥用量,它与碎石层的碎石含量以及桩间距有关,取决于碎石层的孔隙率,在碎石层碎石含量为50%~70%,桩间距为4~5m的条件下,压浆量一般为115~210t。它是控制后压浆施工是否完成的主要参数。
(3)闭盘压力:闭盘压力是指结束压浆的控制压力,一般来说什么时候结束一根灌注桩的压浆,应该根据事先设定的压浆量来控制,但同时也要控制压浆的压力值。在达不到预先设定的压浆量,但达到一定的压力时就要停止压浆,压浆的压力过大,一方面会造成水泥浆的离析,堵塞管道,另一方面,压力过大可能扰动碎石层,也有可能使得桩体上浮。一般闭盘的最大压力应该控制在018MPa。
根据预先设定的参数,进行试验桩的施工,再根据试桩的静载试验结果,最后确定工程桩的压浆参数,就可以进行工程桩的施工了。
后压浆施工工艺
4.1施工工艺流程
灌注桩成孔钢筋笼制作压浆管制作灌注桩清孔压浆管绑扎下钢筋笼灌注桩混凝土后压浆施工
4.2施工要点
(1)压浆管的制作在制作钢筋笼的同时制作压浆管。压浆管采用直径为25mm的黑铁管制作,接头采用丝扣连接,两端采用丝堵封严。压浆管长度比钢筋笼长度多出55cm,在桩底部长出钢筋笼5cm,上部高出桩顶混凝土面50cm但不得露出地面以便于保护。压浆管在最下部20cm制作成压浆喷头(俗称花管),在该部分采用钻头均匀钻出4排(每排4个)、间距3cm、直径3mm的压浆孔作为压浆喷头;用图钉将压浆孔堵严,外面套上同直径的自行车内胎并在两端用胶带封严,这样压浆喷头就形成了一个简易的单向装置:当注浆时压浆管中压力将车胎迸裂、图钉弹出,水泥浆通过注浆孔和图钉的孔隙压入碎石层中,而混凝土灌注时该装置又保证混凝土浆不会将压浆管堵塞。
(2)压浆管的布置将2根压浆管对称绑在钢筋笼外侧。成孔后清孔、提钻、下钢筋笼,在钢筋笼吊装安放过程中要注意对压浆管的保护,钢筋笼不得扭曲,以免造成压浆管在丝扣连接处松动,喷头部分应加混凝土垫块保护,不得摩擦孔壁以免车胎破裂造成压浆孔的堵塞。按照规范要求灌注混凝土。
(3)压浆桩位的选择根据以往工程实践,在碎石层中,水泥浆在工作压力作用下影响面积较大。为防止压浆时水泥浆液从临近薄弱地点冒出,压浆的桩应在混凝土灌注完成3~7d后,并且该桩周围至少8m范围内没有钻机钻孔作业,该范围内的桩混凝土灌注完成也应在3d以上。
(4)压浆施工顺序压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩位再施工中间桩;压浆时采用2根桩循环压浆,即先压第1根桩的A管,压浆量约占总量的70%(111~114t水泥),压完后再压另1根桩的A管,然后依次为第1根桩的B管和第2根桩的B管,这样就能保证同一根桩2根管压浆时间间隔30~60min以上,给水泥浆一个在碎石层中扩散的时间。压浆时应做好施工记录,记录的内容应包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理的措施等。
压浆施工中出现的问题和相应措施
(1)喷头打不开压力达到10MPa以上仍然打不开压浆喷头,说明喷头部位已经损坏,不要强行增加压力,可在另一根管中补足压浆数量。
(2)出现冒浆压浆时常会发生水泥浆沿着桩侧或在其他部位冒浆的现象,若水泥浆液是在其他桩或者地面上冒出,说明桩底已经饱和,可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆,压浆量也满足或接近了设计要求,可以停止压浆;若从本桩侧壁冒浆且压浆量较少,可将该压浆管用清水或用压力水冲洗干净,等到第2天原来压入的水泥浆液终凝固化、堵塞冒浆的毛细孔道时再重新压浆。
(3)单桩压浆量不足压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆,压浆先施工周圈桩形成一个封闭圈,再施工中间,能保证中间桩位的压浆质量,若出现个别桩压浆量达不到设计要求,可视情况加大临近桩的压浆量作为补充。
(1)施工人员对施工地点地质情况、桩位、桩径、桩长、标高等了解清楚。
(2)桩位放样。测量人员将4根直径400mm的钢管打入强风化层作为定位桩。
(3)将吊装工字钢焊接的钢围堰导向桩与定位桩分层联结固定,确保导向框位置准确。
(4)插打钢护筒。钢护筒壁厚12mm,根据各墩不同地质情况决定护筒长度,护筒下沉深度穿过覆盖层。
(5)插打钢板桩围堰。采用拉伸——Ⅲ型钢板桩沿导向框排列。用Dz-60Y型振动锤振动下沉,直至穿过覆盖层为止。
(1)安设钻机,使钻杆中心重合,其水平位移及倾斜度误差按规范要求调整。
(2)用冲击钻钻孔时,应待相邻孔位上已灌注好的混凝土凝固并已达到一定强度时,才能开钻。
(3)钻孔过程采用正循环回转钻进施工技术,在黏土层,适当少投泥土,靠钻进自行造浆,在砂土层则加大泥浆浓度固壁。钻进速度始终和泥浆排出量相适应。
(4)孔内始终保持0.2kg/cm2的静水压力,护筒内水位始终高于水库水位,遇松散地层时,适当增大泥浆相对密度和稠度,尽量减轻冲液对的影响,同时降低转速和钻压以满足要求。
(5)钻进过程严禁孔内掉进钻头、钻杆及其他异物,经常检查钻头的磨损情况。
(6)钻进过程随时留取渣样,每米不少于1组,在离设计标高1.0~1.5m范围内,每30cm留1组,每根桩渣样不少于3组。
(1)清孔是钻孔桩施工中保证成桩质量的重要一环。通过清孔尽可能使沉渣全部清除,使混凝土与基岩接合完好,以提高桩底承载力。
(2)终孔后,将钻头提至距孔底的0.2-O.3m处,使之空转,然后将残存在孔底的钻渣吸出;必要时投入适量纯碱以提高泥浆比重和胶结能力,使沉渣排出孔外。
(3)当钢筋笼下沉固定后,再次复检和沉渣厚度等。若沉渣超标,可用导管中附属的风管再次清孔,直至全部符合设计要求和工艺标准。
(4)清孔结束前,将泥浆比重调整到规定范围,以保证水下混凝土的顺利灌注,同时保证成桩质量。
钢筋笼的制作及安装注意事项
(1)钢筋笼制作时,主筋连接,桩身纵向受力钢筋的接头应设置在桩身受力较小处;接头位置宜相互错开,且在35d的同一接头连接区段范围内钢筋接头不得超过钢筋数量的50%;主筋与箍筋应点焊。
(2)钢筋笼应整体吊装,吊装时不得碰损孔壁。钢筋笼吊放前,必须清除槽底沉渣,孔底沉渣厚度≤200mm。钢筋笼吊放到设计位置时,应检测其水平位置和高程是否达到设计要求,检测合格后应立即固定钢筋笼,钢筋笼入孔后至浇筑混凝土完毕的时间不超过4小时。
(3)钢筋笼在制作、运输、吊装过程中应采用有效措施防止钢筋笼变形。
(4)在钢筋笼上有预埋钢筋处应采用聚乙烯泡沫板覆盖预埋件,以便于需要时凿出预埋件。
灌注混凝土注意事项
(1)砼坍落度18~22cm、粗骨料粒径小于40mm。
(2)混凝土灌注在二次清孔结束后30分钟内立即进行。
(3)采用Φ250法兰式导管自流式灌注混凝土。导管联结要平直,密封可靠;导管下口距孔底30cm~50cm为宜。
(4)首盘浇筑:初灌量必须保证导管底部埋入混凝土中80cm以上,且连续灌注。
(5)正常灌注混凝土时,导管底部埋于砼中深度宜为2~6m之间。
(6)一次拆卸导管不得超过6m,每次拆卸导管前均要测量砼面高度,计算出导管埋深,然后拆卸。不要盲目提升、拆卸导管,导管最小埋深2.0m。
钻孔灌注桩由于其施工工艺成熟、承载力高、适用范围广已被广泛应用于公路、等结构工程基础中。高等级公路大、中、小桥和互通式, 基本采用钻孔灌注桩。但是, 由于钻孔灌注桩是一项, 较多的建设单位关心其工程施工质量。但实践表明,仍有5%-20%的钻孔灌注桩存在不同程度的质量问题。加强施工阶段桩基检测, 可以有效地避免质量事故发生, 并及时采取补救措施, 减少经济损失。
桩基检测技术有多种方法, 如弹性波法、、抽芯试验法等。弹性波法根据锤击程度分为高应变检测法和低应变检测法, 二者以桩基是否产生位移及位移趋势为界限。表1给出了这些检测方法的检测内容及特点。其中,低应变检测方法以其操作方便快速, 准备工作少, 作业面小, 费用低等优点被广大检测部门所采用。[3]
丁士昭.《市政工程管理与实物》:建筑工业出版社,2012年1月:第31页
《市政工程管理与实务》
.中国检测网.[引用日期]

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