桥梁钻孔灌注桩质量缺陷的防治与处理(共9页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上桥梁钻孔灌注桩质量缺陷的防治与处理摘要:本文着重结合工程实际对桥梁基桩缺陷的形成原因进行分析,并且将几种经常出现的问题进行全方面的分析。关键词:钻孔桩、质量缺陷、防治与处理随着我过经济建设的发展,交通的发达,钻孔灌注桩已经成为桥梁建设中不可缺少的一部分,但它属于一种隐蔽工程,质量问题成为当今工程中的重中之重,随着我国交通基础设施建设的快速发展,钻孔灌注桩作为一种基础形式以其适应性强、成本适中、施工简便等特点仍将被广泛地应用于公路桥梁及其它工程领域。灌注桩属于隐蔽工程,但由于影响灌注桩施工质量的因素很多,对其施工过程每一环节都必须要严格要求,对各种影响因素都必须有详细的
2、考虑,如地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制、灌注等。若稍有不慎或措施不严,就会在灌注中产生质量事故,小到塌孔松散、缩颈,大到断桩报废,给国家财产造成重大损失,直至影响工期并对整个工程质量产生不利影响。据1996年10月北京全国桩基动测学术交流会上统计资料表明,在被检测的灌注桩中大约有 510是有缺陷的,不良地质中灌注桩缺陷率更高达14.7;所以,必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩的施工质量,尽量避免发生事故及减少事故造成的损失,以利于工程的顺利进展。本文仅对在建的同蒲增四线工程中钻孔灌注桩施工及缺陷桩处治实践作总结,供同行交流。(本人实践所得)一、 基本情况本工点位于桑干河大桥
3、 地形平坦开阔,略有起伏,地表大部分为荒地,局部为耕地。底层:该工点处地层主要有第四系全新统冲击层粉土、粉质粘土、粘土和第四系下更新统湖层粉质粘土、粘土组成。第四系全新统冲击层:表层为粉土,黄褐色,稍密中密,潮湿,层厚1.42.8m; 其下为粘土,黄褐色,软塑;粉土,黄褐色,中密,潮湿。第四系下更形系统湖积层:粉质粘土,深灰色,灰绿色,软塑:粘土,灰绿色,软塑。地表以下1.411.2m范围内有 松软图层。DK7+740+800地表分布硫酸,亚硫酸盐渍土,地表水对混凝土具硫酸盐强侵蚀性,盐类结晶中等侵蚀性。水文资料:H1/100=998.04m、雍水高=0.04m、边滩流速=1.14m/s。地震
4、动峰值加速度:0.15g。土壤最大冻结深度:1.57m。二、施工工艺桩基础施工类型有冲击钻、旋挖钻、回旋钻、反循环等等。本工程采用选 挖钻取土成施工。施工步骤具体如下: 1、 成孔工艺 采用旋挖钻机取土成孔,成桩工序为: 定桩位埋护筒注泥浆钻进取土一次清孔放钢筋笼插入导管二次清孔砼灌注拔出护筒。 施工中最大的难题是钻孔作业至513m亚粘土层时,桩孔缩径现象严重及成桩过程中孔的坍塌。经研究发现,最大的影 响在于静态泥浆的配比、钻具的结构及护筒的埋护不合理, 易造成护壁泥皮过薄、钻具下方负压过高及孔口渗透,从而 引起坍塌事故。 2、 静态泥浆的配比它是由纤维素、火碱、膨润土配合而成,水: 100
5、静态泥浆的主体 ;膨润土 :以蒙特土为主的粘土矿物 静态泥浆的主要材料,便于形成泥皮,增强润滑感;火碱5 处理剂,提高泥粉质量,增加相对密度 C.M.C 羟甲基纤维素钠盐 0.3 处理剂,提高泥粉质量,增加粘性,增加泥皮强度。旋挖取土成孔中,静态泥浆作为成孔过程的稳定液,主要作 用是护壁。在配置过程中要注意所放入其量的多少,直接决定着静态泥浆的比重,而静态泥浆的比重由决定着能否成功护壁,泥浆可在孔壁处形成一薄层泥皮,使水无法从内向外或从 外向内渗透。针对工程的地质情况, 加强泥浆技术,重新调整泥浆配比,控制泥浆比重,提高泥 粉质量,增加粘性及润滑感,适当添加处理剂,增强絮凝能力, 确保护壁泥皮
6、的厚度及强度。初次注入泥浆,尽量竖直向下冲击在桩孔中间,避免泥浆沿护筒侧壁下流冲塌护筒根部,造成护筒 根部基土的松软。正式钻进前再倒入23袋膨润土,启动钻机的高速甩土功能,进行充分搅拌,提高膨润土的含量,增大护筒底部同基土结合处护壁泥皮的厚度,防止钻进过程孔口渗漏坍塌。在北同蒲曾四线施工15号墩过程中,回旋钻在钻到20m处属于粉砂底层,发生了塌孔,立即对其进行回填、振捣,使孔中土质密实,填土高度到塌孔处1.5m2m处时,在进行向下钻进并将配好的泥浆(比重1.0)注入孔内,防止回旋过程中再次坍塌。待钻头钻到粉砂层1.5m处时,孔内再次发生坍塌。据现场研究人员发现泥浆比重为1.0,比重较低达不到护
7、壁的泥浆比重。立即清孔、回填。并对泥浆进行重新的调配,使其比重达到1.2再次注入泥浆,回旋向设计孔深处钻。3、护筒的埋护针对现场地质情况,定制高4m、厚10mm、直径1.4m的护筒。护筒内径尺寸较大,能贮存足够的泥浆,钻杆提出桩孔时可确保护筒内的水压,维护孔壁泥皮的稳定。钻进过程 中操作手凭经验目测对孔定位,工作强度加大,易于疲劳,且精度低,容易造成孔的偏差及砼的超方。枣庄公司的钻机具有 快速回转自动定位功能,每个工作循环均能精确对孔定位,特制4m超高护筒,可以埋至粘 土层以下500mm,能有效防止孔口渗漏坍塌及周围环境振动、冲击对桩孔的影响。护筒埋设的传统方法是:先用1000mm的回旋钻至护
8、筒深度,侧壁安装边刀扩至护筒外径尺寸, 副卷吊起,放入护筒校正,层层填埋夯实。采用传统方法,劳动强度大,效率低,耗时长,埋设护筒的好与坏通常是整个桩基施工过程中很重要的环节,所以对于这个程序的操作要慎重进行。新研发 一种超长护筒专用驱动器,固定在动力头下端的承撞体上,通过销轴将护筒直接安装在驱动器上,利用动力头边旋转边加压的功能将护筒压至规定的埋设位置,再取土成孔,有效提高护筒跟土壤的结合度,增强抗外界振动、冲击的能力。在注 浆或提升回转斗时有效防止渗水、漏浆现象的发生,降低孔口 坍塌的概率,节约了时间,提高了效率,降低了强度。除保护孔口防止坍塌外,还用以防止表面水或地面漏浆、杂物等滑落孔中。
9、 4、回转斗的结构改进 有的设备租赁公司采用自制的双门底开式回转斗,圆柱 型盛料桶,侧壁无泥浆导流槽,底盘无侧齿,使用中发现液压 系统压力偏高,回转斗提升力明显增大,且桩径缩孔现象较 为严重。经我公司技术人员分析,主要原因在于回转斗的结 构不合理,提升回转斗时下方产生较大负压,从而导致提升 阻力增大及孔壁收缩、坍塌。通过改进,将回转斗盛料桶改为 圆锥式,侧壁加焊导流槽,以有利于在桩孔内的导向及泥浆的 导流,减小桩孔内的负压。同时底盘加焊侧齿,适当控制回转 斗与刀尖间的距离,防止回转斗升降旋转时碰坏孔壁。施工 表明,改进后的回转斗在提升过程中,液压系统压力明显降 低,桩身的缩孔、坍塌现象有所缓减
10、,具有良好的使用效果。 5、钻机的钻进控制 钻进过程中回转斗的底盘斗门必须保证处于关闭状态,以防止回转斗内砂土或粘土落入护 壁泥浆中,破坏泥浆的配比。每个工作循环严格控制钻进尺度, 避免埋钻事故。同时应适当控制回转斗的提升速度。施工表明, 1000mm的桩径,升降速度宜保持在0.750.85m/s,提升速度 过快,泥浆在回转斗与孔壁之间高速流过,冲刷孔壁,破坏泥皮, 对孔壁的稳定不利,容易引起坍塌。 桩基础施工技术现状 按施工方法,桩可分为非挤土桩、部分挤土桩和挤土桩三大类。再细分,桩的施工方法超过300种。施工方法的变化、完善、更新可以说是日新月异。以埋入式桩为例,图中仅列出三大类,实际上细
11、分可有80种以上类型。所谓中掘施工法桩是把小于桩径3040mm的长螺旋钻、或钻杆端部装有搅拌翼片的螺旋钻及钻斗钻等插入桩的中空部,在钻头附近的地层连续钻进,使土沿中空部上升,从桩顶排土的同时将桩沉设。在施工中通常将桩端注入压缩空气和水,促进钻进的同时也使桩沉顺利。为使桩获得更大的承载力,桩埋入孔中后可分别采用量终打击方式、桩端加固方式或扩大头加固方式。按中掘埋入工艺、钻机、承载力发挥方法及采用的预制桩种类等,中掘施工法桩又可细分为40余种桩型。而预钻孔埋入式桩亦可细分为40余种。 以泥浆护壁法钻孔扩底灌注桩的成孔方法为例,扩底方式可分为反循环扩底、钻斗钻扩底、正循环扩底及潜水钻扩底等。其中反循
12、环扩底方式又分为扩刀上开、扩刀下开、扩刀滑降及扩刀推出等方式;钻斗钻扩底方式又分为水平推出、滑降及下开和水平推出的并用等方式。 以桩端压力注浆为例,注浆工艺可分为闭式注浆和开式注浆两大类,桩端压力注浆施工工艺的核心部件桩端压力注浆装置又可分为预留压力注浆室、预留承压包、预留注浆空腔、预留注浆通道及预留特殊注浆装置五大类,两者组合,目前已有20余种桩端压力注浆桩工法,其中国内有18种。三、 灌注桩的特点和适用条件 1、特点 a、适用于不同土层; b、桩长可因地改变,没有接头。目前钻孔灌注桩的直径已达2OM,有的桩长达88M,如上世纪80年代修建的济南黄河斜张桥的钻孔灌注桩直径为15M,长达828
13、8M; c、仅承受轴向压力时,只需配置少量构造钢筋。需配制钢筋笼时,按工作荷载要求布置,节约了钢材(相对于预制桩是按吊装、搬运和压桩应力来设计钢筋); d、单桩承载力大(采用大直径钻孔和挖孔灌注桩时); e、正常情况下,比预制桩经济; f、桩身质量不易控制,容易出现断桩、缩颈、露筋和夹泥的现象四、砼灌注操作技术 (一)首批砼灌注 砼灌注量与泥浆至砼面高度、砼面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关。 孔径越大,首批灌注的砼量越多,由于砼量大,搅拌时间长,因此可能出现离析现象,首批砼在下落过程中,由于和易性变差,受的阻力变大,常出现导管中堵满砼,甚至漏斗内还有部分砼,此时应加大设备的起重
14、能力,以便迅速向漏斗加砼,然后再稍拉导管,若起重能力不足,则应用卷扬机拉紧漏斗晃动,这样能使砼顺利下滑至孔底,下灌后,继续向漏斗加入砼,进行后续灌注。 (二)后续砼灌注 后续砼灌注中,当出现非连续性灌注时,漏斗中的砼下落后,应当牵动导管,并观察孔口返浆情况,直至孔口不再返浆,再向漏斗中加入砼,牵动导管的作用如下。 1有利于后续砼的顺利下落,否则砼在导管中存留时间稍长,其流动性能变差,与导管间磨擦阻力随之增强,造成水泥浆缓缓流坠,而骨料都滞留在导管中,使砼与管壁摩擦阻力增强,灌注砼下落困难,导致断桩,同时,由于粗骨料间有大量空隙,后续砼加入后形成的高压气囊,会挤破管节间的密封胶垫而导致漏水,有时
15、还会形成蜂窝状砼,严重影响成桩质量。 2牵动导管增强砼向周边扩散,加强桩身与周边地层的有效结合,增大桩体摩擦阻力,同时加大砼与钢筋笼的结合力,从而提高桩基承载力。 (三)后期砼的灌注 在砼灌注后期,由于孔内压力较小,往往上部砼不如下部密实,这时应稍提漏斗增大落差,以提高其密实度。 五、砼灌注速度 在控制砼初凝时间的同时,必须合理地加快灌注速度,这对提高砼的灌注质量十分重要,因此应做好灌注前的各项准备工作,以及灌注过程中各道工序的密切配合工作产生断桩的 原因较多。,常见的 有以下几条: 桩中心距过小打邻桩桩管时使土体隆起和挤压,因而产生水平力和拉力。影响混凝土桩身:另外,拔管时由于拔管和 混凝土
16、的摩擦也会对桩身产生拉力,如,混凝土强度不足,距会出现断桩,桩下部遇到软弱土层,桩成型后,混凝土还 未达到初凝强度时,在 软硬不同的两层图中 振动下 沉套管,由于振动对两层图的波速不一样,产生剪力将桩剪断。在流塑状态的 淤泥质土中。孔壁不能自立浇筑混凝土时,混凝土密度大于流态淤泥质土,造成混凝土在该图层 中坍塌,拔管速度过快 。混凝土尚未流出套管,周围土迅速回缩。形成断桩,混凝土粗骨料粒径过大,浇筑混凝土时在管内发生“架桥”现象,造成断桩。避免发生断桩措施如下: 布桩应坚持少桩疏排的原则,控制桩距大于3.5倍桩径为宜。桩身混凝土强度较低时。应尽量避免振动和外力的干扰,打桩顺序和 桩架行走路线都
17、应考虑这个因素。采用跳打应在邻桩达到设计强度的60%以上进行:对于土质很差的场地,采用跳打法仍不能解决断桩问题,可采用控释时间的办法来进行,即在邻桩混凝土终凝前,必须将其影响范围内的桩全部施工完毕。认真控制拔管速度,一般以1.21.5m/min为宜,在土质较差场地,更应放慢拔管速度,按设计要求严格控制粗骨料粒径。采用局部反插法和复打法,复打深度必须超过断桩区1.0m。一、钻孔过程中出现的施工质量问题及防治措施 1、护筒冒水 护筒外壁冒水,严重的会引起地基下沉,护筒倾斜和移位,造成钻孔偏斜,甚至无法施工。 造成原因:埋设护筒的周围土不密实,或护筒水位差太大,或钻头起落时碰撞。 防治措施:在埋筒时
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