[大孔径钻孔灌注桩的施工管理与质量控制]-旋挖机钻孔灌注桩.docx

大孔径钻孔灌注桩的施工管理与质量控制 旋挖机钻孔灌注桩 摘要：文论述了大孔径钻孔灌注桩的质量控制与施工管理的关系，结合工程实际情况分析了出现质量问题的原因，着重介绍了施工方法。关键字：灌注桩；质量；管理Abstract:Thispaperdiscussestherelationshipbetweenqualitycontrolandconstructionmanagementoflargediameterboredpiles;combinewiththepracticalengineeringanalyzedthereasonsofqualityproblems,andfocusesontheconstructionmethod.Keywords:pile;quality;management 中图分类号：U443.15+4文献标识码：A文章编号： 大孔径钻孔灌注桩(以下简称钻孔灌注桩)在我国的应用已有十多年的历史，也已积累了一些经验。由于桩基是地下工程，成桩的质量与施工管理关系十分密切，这就要求每个施工人员必须具有良好的技术水平和认真的工作态度。有些人认为施工方法比较简单，不够重视，导致桩基工程存在不同程度的质量问题。如桩位偏差过大、孔底沉渣偏多，钢筋笼保护层不足、断桩等。这些质量缺陷的存在，使成桩难以满足设计要求，且补救困难。这就需要加强施工管理，提高成桩的质量，保证桩的可靠性。 一、桩位偏差的控制 桩位偏差，即实际成桩位置偏离设计位置的差值。对大孔径灌注桩而言，允许偏差是很大的，但工程中仍有一定数量的桩超过了允许值。由于上部结构作用在基础上的荷载位置是不能变动的，桩偏位后，桩的实际受力状态发生了变化，要想达到设计受力状态非常困难，即使采用补桩，加大基础底梁或承台等补救措施，往往也难以达到设计要求，造成桩的可靠性降低，工程造价增加，工期延长等后果。在施工过程中，造成桩位偏差的主要原因有:测量放线的误差；护筒埋设时偏差；钻机对位不正；空孔段孔斜造成的偏差；钢筋笼下设时的偏差。只要将上述各个环节的偏差控制在最小的范围内，就能保证成桩位置的正确性。 1.测量放线 桩位测量放线时，要求各桩位的测量误差控制在±0.5cm之内，一旦确定了桩位，即用长约30cm的木桩打入地下，木桩头比地面稍低，在木桩头以铁钉标明桩位的准确位置，并做好保护。 2.护筒埋设 护筒的主要作用是保持孔口稳定和定位，在护筒埋设时，既要做到牢固可靠又要保证护筒设置在正确的位置上。护筒的埋设方法有挖坑法、锤击打入法和挖坑与锤击打入相结合的办法。用挖坑法埋设护筒，周边回填土在钻孔过程中容易出现孔口坍塌，对孔口稳定而言不如锤击打入法好，但当护筒较大时锤击打入又较为困难，为此，大直径桩的护筒最好采用挖坑与锤击打入相结合的办法埋设。 为了保证钻机对中，护筒埋设完毕后，应将桩中心点反引到护筒上，并在护筒的上口做上四个标记，并量出标记至桩中心的距离A、B、C、D(图1)，在施工过程中以此作为检查、校核钻孔中心和下设钢筋笼的依据，这一点对控制桩位偏差是至关重要的。 3.钻机对位 在钻机对位时，先将钻机底座调整水平，钻塔调整垂直，然后根据护筒埋设后重新定出的桩中心检查钻头中心是否与其重合，如果偏差较大，应调整钻机位置保证偏差小于2cm。 4.空孔偏差 有些工程由于上部建筑物基础埋深较大，桩头至施工平台有一段距离，即空孔。在钻进过程中，钻孔一旦发生偏斜，就会造成施工平面对位时的钻孔中心与桩顶处的钻孔中心产生偏差，为此，在钻孔过程中，要经常检查钻机的水平和垂直度，发现问题及时调整。且在空孔段钻进时应控制钻头的下放速度，钻压不宜太大，将空孔段的孔斜控制在0.20.4%以内，避免因孔斜造成桩位偏差过大。 5.钢筋笼下设时的偏差和保护层控制 在钢筋笼下设过程中，因笼子的导向、对中、定位等工作管理不善，使钢筋笼的中心偏离了钻孔中心，不但造成钢筋的砼保护层不足，且使桩的整体位置产生了偏移，使桩与上部承台连接困难。由于保护层过小钢筋将产生锈蚀，部份主筋失去作用，使桩的受力状态发生改变。为此，在钢筋笼下设中应采取下述措施，保证钢筋笼位置的准确性。 (1)钢筋笼的制作必须严格按设计图纸进行，焊接要牢固可靠，成笼必须圆而直，在吊装、运输和下设过程中应采取措施，防止钢筋笼变形。 (2)为了保证钢筋笼的中心与钻孔中心重合，且保证钢筋的砼保护层厚度，沿钢筋笼纵向，每间隔23m设置一组保护层垫块(板)，其厚度R(h)比设计保护层厚度C大12cm(图2、3)，每组以56块为宜。在笼子的上部应增设保护层垫块(板)的组数和个数，尤其是桩头埋入地下较深的情况下，这一点更加重要。对较软的地层应采用保护层垫板(图3)。 (3)在钢筋笼下设时，笼子的下端吊入护筒后，根据桩位中心在护筒上的标记和记录的数值。调整笼子的位置，使其中心与桩中心一至，然后才能徐徐下放。笼子的上端下至护筒口时，应再一次检查笼子位置，下到设计高程后应采取固定措施。 二、孔底沉渣的控制 孔底沉渣是孔底残留钻渣和沉淀物的总称。对端承桩来说沉渣的多少直接影响桩的承载力，且在砼浇筑过程中，沉渣容易裹入砼内，影响桩的质量，使桩的可靠性大大降低。孔底沉渣过厚是目前桩基工程中的一大通病。一些工程实例表明，只要加强以下施工环节的控制和管理，孔底沉渣完全可以控制在规范允许的范围内。 1.残留钻渣的清理 冲(钻)孔结束后，应立即进行清孔作业。对采用冲击成孔的灌注桩，通常采用抽砂筒清孔，通过抽砂筒上下活动和筒底活门的开闭，将钻渣装入抽砂筒内，达到清孔目的。如果钻渣沉积于孔底，并非处于悬浮状态，那么，钻渣就较难装入抽砂筒内，清理难以达到满意的效果。在这种情况下，当孔底泥浆的比重较大时，可将钻头放到孔底，采用吊打的办法(严禁钻孔超深)，使钻渣与泥浆混合，处于悬浮状态，然后下抽砂筒抽渣，这种作业可多次重量复进行，直至全部残留钻渣清理干净为止。如果孔底的泥浆比重较小，难以悬浮孔底钻渣时，可向孔内投放少量整袋的水泥或膨润土粉，再下钻头吊打，改善孔底的泥浆性能，使钻渣能处于悬浮状态，然后下抽砂筒将钻渣抽出孔外。 采用回转钻进行大直径灌注桩施工时，常采用反循环法，钻渣通过砂石浆泵，随同钻孔泥浆经钻杆抽出孔外，由于砂石浆泵的抽吸力较大，钻渣能及时的排出孔外，钻进结束后，只要把钻头提离孔底510cm，保持钻头空转，将钻渣搅向吸浆口，避免在局部位置产生钻渣堆积，35min内即可将孔底残留的钻渣清理干净。 2.孔内泥浆的控制 为了保证孔底沉渣在砼开浇前能满足规范的要求，钻孔结束后，除作好清孔工作外还要做好换浆工作，将孔内含砂量大，泥浆性能差，容易在孔底产生沉淀物的泥浆，换成性能好，能保证在换浆完毕后至砼开浇这段时间内，在孔底不产生或少产生沉淀物的泥浆，从而保证清孔后良好的孔底状态。如果换浆后到砼开浇的时间较长，泥浆的各性能指标应要求高一些。泥浆的比重应根据地下水位高低和地层稳定情况进行确定，如地下水位较高，地层容易坍塌，泥浆比重可大些，但不宜过大，否则，会造成砼浇筑时顶托困难，影响桩身砼质量。 3.清孔换浆后至砼开浇时间 换浆合格后应尽快进行钻杆拆卸、钻机移位、终孔验收、钢筋笼和导管下设等工作，力求在最短的时间内开浇砼，避免孔内泥浆静置时间过长，在孔底产生过多的沉淀物。在正常情况下，换浆完毕至砼开浇需要34h。如因某些原因造成时间过长，孔底的沉淀物过多，就必须再一次清孔，此时因钻机已移位，孔内又有钢筋笼和导管，不能采用原来的清孔方法，可用空气升液法，即在导管内插入一根风管，向导管注入压缩空气，在导管内形成负压将孔底的沉渣和孔内泥浆一起经导管排出孔外。 三、终孔验收工作 钻孔完毕后必须进行终孔验收，根据钻杆或钢丝绳的总长度和上部剩余长度检查终孔深度。待清孔和换浆完成后，必须对孔径、沉渣厚度和泥浆性能进行检查验收。孔径检查用一个直径比设计桩径小5cm的钢筋圆圈，用测绳系着对准孔中心徐徐放入孔内，圆圈能顺利下到孔底，说明孔径满足设计要求，否则，应进行扩孔。孔底沉渣厚度的测定，用测绳系着铁制测饼(直径120mm，厚度30mm)检测孔深，测饼测得的孔深与终孔深度的差值即为沉渣厚度。泥浆性能检查，取出距孔底约50cm处的泥浆，用泥浆比重秤测定泥浆的比重；用漏斗粘度计测定泥浆的粘度；用含砂量计测定泥浆的含砂量。各个检测项目都必须满足设计和规范要求后才能进行砼浇筑。 四、砼浇筑管理 砼浇筑是桩基工程中最后一道工序，如管理不善，将会导致桩身砼的离析、裹泥、断桩等事故，这在以往的工程中不乏其例，给国家造成很大的损失。 目前灌注桩的砼浇筑均采用导管法。桩身的质量主要取决于以下各个环节，只要加强了这些环节的控制管理，桩的质量就会大大提高。 1.入仓砼的质量 水下砼除满足设计要求的强度外，必须具有良好的和易性，使砼在孔内易于流动扩散，形成密实的桩身。严禁过稠的砼和离析的砼入仓，以免造成浇筑事故。桩基施工中，砼大都在现场拌制，配料的精度全靠人为控制。因此，在孔口必须检查砼的坍落度和扩散度，保证合格的砼入仓。 2.砼开浇 终孔验收完毕后，应根据实际验收的终孔深度配制导管，并记录每节管子的长度和顺序。为了防止在开浇时砼与管内泥浆混合，在导管内应设置隔水塞，使砼与泥浆隔开。在料斗的下口设一个盖子，砼开浇时先将料斗放满料，在拔掉盖子的同时，连续向料斗供料，入管的砼在自重作用下，推着隔水塞，将泥浆从导管下口排出，为了便于隔水塞排出，导管下口距孔底以2030cm为宜，不得过大，避免初出导管的砼与孔内泥浆混合，造成混浆砼。开浇后必须连续浇筑，不得中断，以免因导管下口未被埋入砼内造成管内反泥浆现象，导致砼开浇的失败。 3.浇筑过程中的导管埋深控制 为了保证桩身的砼质量，在砼浇筑过程中，一定要严格控制导管埋入砼的深度，导管埋深以16m为宜，过大会在不同外界条件下出现不同形式的质量问题，直接影响桩的质量，现分析如下: (1)由于导管埋深过大，出管后的砼受上部已浇砼的压力较大，砼水平方向流动扩散的力减，造成桩外周的砼出现骨料离析和空洞。骨料离析和空洞处砼强度极小，减小了桩的有效直径。 (2)当导管埋深较大，钢筋笼的主筋较密且较粗时，砼上升面将可能出现图4所示的现象，近导管处砼面高，远导管处砼面低，钢筋笼外侧的砼，不是由出管后的砼先产生水平扩散，然后全断面向上顶托所形成，而是出管后的砼在导管周围一定的范围内先向上顶托，然后在顶部再水平扩散，由于扩散力较小，在主筋外侧，将出现砼绕过主筋汇合的死角区，一部份泥浆和混有泥浆的水泥砂浆充填在死角区内，造成钢筋握裹力不良，且在桩周出现带状的骨料离析和空洞。某船闸桩基工程，桩径为170cm，主筋直径为32mm，主筋间距15cm，钢筋净保护层厚度7.5cm，最大导管埋深达12m，开挖后主筋外侧有明显的死角区(图5)，且砼在水平扩散过程中绕过主筋汇合的泥线面和带状的骨料离析砼清晰可见。 (3)当导管埋深过大，在上部又有流动较差的砼时，由于出管后的砼上升时阻力大，砼将沿阻力较小的导管周围向上流动，反压在原砼面之上(图6)，使部份混有泥浆的砼包裹在桩身里，造成桩的质量降低。为了保证导管的埋深控制在允许范围内，应经常用测锤检测砼面的上升高度。需要拆卸导管时，砼面的高度一定要准确测定，砼面的高度确定后，算出导管埋入砼内的深度，根据导管的埋深和配管记录，在满足最小埋深不小于1.0m的前提下，确定拆卸导管的节数，填好导管拆卸记录表，以保证桩的连续性，避免将导管的下口拔出砼外，造成断桩事故，这一点在拆卸导管时至关重要在砼浇筑过程中，只要严格控制入仓砼的质量，作好导管的配管和检查，按要求做好砼的开浇工作，掌握好导管的埋深，按程序及时起拔导管，就完全可以杜绝桩身砼离析、裹泥和断桩等事故的产生，保证桩的质量。 注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。 第 10 页 共 10 页