关于钻孔灌注桩的施工工艺.docx
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关于钻孔灌注桩的施工工艺
浅谈关于钻孔灌注桩的施工工艺
四川农业大学本科土木工程专业顾海锋
摘要:
阐述了钻孔灌注桩的特点,介绍了钻孔灌注桩的施工工艺及其注意要点,以及问题处理方法
一转眼,2年半的本科学习生涯即将结束,通过学习,我想针对其中的钻孔灌注桩谈一谈自己的一些心得。
在建设工程快速发展的今天,施工技术和施工设备也得到提高和改进,而钻孔灌注桩因其具有单桩承载力高、无挤土、无震动、对周围环境影响小、适应性强、成本适中、施工简便等众多优点也已在各种建筑工程上得到广泛运用。
按照作用力类型分类,分为摩擦型桩、端承型桩。
其中摩擦型桩分为桩壁摩擦桩和端承摩擦桩;端承型桩分为端承桩和摩擦端承桩。
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考虑。
若稍有不慎或措施不严,就会在灌注中发生质量事故,小到塌孔、缩颈,大到断桩报废,给国家个公司财产造成重大损失,以致影响工期并对整个工程质量产生不利影响。
因此,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行。
一、混凝土的浇筑
灌注混凝土
(1)导管制作:
导管制作的质量内壁圆滑、顺直、光洁,各节导管拼装以后,应不漏水,必要时应对导管做水压试验,同时做过球试验,试验合格后在导管外壁用明显标记逐节编号,并标尺度以便计算导管在混凝土内埋置深度。
(2)导管与隔水栓安装:
导管可先在孔旁分段拼装,用起重机逐段起吊拼装。
宜用两根钢丝绳扎在一起,导管下放时应位于孔中心,垂直下放,轴线顺直,防止卡挂钢筋骨架和碰撞孔壁,导管制作与试验等工作应在钻孔灌注桩开工之前完成。
隔水栓在混凝土开始灌注时起隔水作用,证混凝土的质量,隔水栓的安放位置宜设置在孔内水位以上30cm~40cm处,在混凝土开始灌注时,将吊放隔水栓的铁丝或尼龙丝剪断。
(3)储料斗安装:
储料斗用支架直接安装在钻机底盘上,储料斗用钢板加工而成,上口四边用角钢予以加强,并焊接吊环,以便起吊,底部有一定坡度,以利于混凝土顺利浇筑,灌注口设置阀门,以控制混凝土灌注,料斗的容积应满足首批混凝土灌注后,混凝土高出导管下口不小于1m。
料斗混凝土出口至护筒口高度,除应满足导管拆卸等操作需要外,并应在灌注后阶段能满足导管内混凝土柱高度的要求。
(4)在钻孔灌注桩正式开工前,将按照规范的要求,对水下混凝土的原材料应取样做试验,其质量必须符合规范标准的要求,宜优先采用矿渣水泥,初凝时间不宜小于2.5h,其水泥标号宜用425号,混凝土水泥用量一般为380kg/立方米左右,骨料最大粒径不应大于导管内径的1/6~1/8和钢筋最小间距的1/4,同时不应大于30~40mm,宜采用良好的中粗砂,含泥量少,符合规范要求,水灰比宜采用0.45~0.60,坍落度为16cm~22cm,混凝土的实际配制强度宜比设计强度提高15%左右。
以优先采用商品混凝土进行浇筑。
(5)成孔质量和清孔质量检查自检合格后,请监理验孔,并在灌注前检查孔深和沉渣,如超出规范要求应再次清孔,待监理验收合格后,方可进行水下混凝土的灌注。
二、混凝土灌注的原理及要点
1、浇注混凝土是用混凝土从孔底开始灌注,将孔内泥浆置换出来,成为混凝土桩;浇注过程中,应及时掌握孔内混凝土面上升的高度及导管插入深度,测定每个混凝土面位置应取两个以上的测点,测绳受拉伸、湿度等因素影响,所标长度变化较大,须经常校正。
2、浇注混凝土必须连续进行,否则先浇灌进去的混凝土达到初凝,将阻止后浇灌的混凝土从导管中流出。
施工中,混凝土浇注速度应尽可能地快一些,终止浇注混凝土前,须确定混凝土面真实高度,以见混凝土中粗骨料为准。
注意首批混凝土量必须满足导管埋深不能小于1.5M,所以漏斗和储料斗及漏斗和输送泵的混凝土储存数量要充足。
根据导管内混凝土压力与管外水压力平衡的原则,导管内混凝土必须保持的最小高度为2-6米。
首批混凝土若埋深不足,混凝土下灌后不能埋没导管底口,会导致泥浆从导管底部进入。
3、如果出现这种导管进水现象应立即将导管提出,将已浇筑的混凝土用空气吸泥机或专用机械清除,然后重新下导管灌注。
4、首斗混凝土灌注达到规范高度后,必须连续进行,不得中断。
否则先灌入的混凝土达到初凝,将阻止后灌入的混凝土从导管中流出,造成断桩。
同时在灌注过程中,应经常用测锤探测混凝土面的上升高度,并适时提升、逐级拆卸导管,保持导管的合理埋深。
此时要注意,混凝土灌到孔口不再返出泥浆时可以微向上提动导管,而如果要提升导管0.5到1M以上才能灌入混凝土就应该拆除部分导管。
要注意观察孔口是否返出泥浆。
当混凝土接近钢筋笼时,宜使导管埋得较深。
要注意正确控制导管埋深,如果导管埋人混凝土过深,易使导管与混凝土间摩擦阻力过大,致使导管无法拔出造成事故。
而提管过程中要缓缓上提,如过猛易使导管被拉断。
所以埋管深度一般应控制在2到6m,或使用附着式震捣器,使导管周围的混凝土不致过早的初凝。
同时应注意灌注速度。
二、关于灌注桩事故的因素、预防及处理方法:
(1)塌孔:
产生原因:
①护筒埋置过浅,周围封堵不密漏水②操作不当,如提升钻头或掏渣筒倾倒,或放钢筋骨架时碰撞孔壁`③泥浆稠度小,起不到护壁作用④泥浆水位高度不够,对孔壁压力小⑤向孔内加水时流速过大,直接冲刷孔壁⑥在松软砂层中钻进、进尺太快。
处理措施:
①坍孔部位不深时,可改用深埋护筒,将护筒周围回填土,夯实重新钻孔②轻度坍孔,可加大泥浆相对密度和提高水位③严重坍孔,用粘土泥膏投入,待孔壁稳定后采用低速钻进④提升钻头、下放钢筋笼应保持垂直,尽量不要碰撞孔壁⑤松软砂层钻进时,应控制进尺速度,并用较好泥浆护壁。
(2)堵管:
灌注时间过长,而上部砼已接近初凝,形成硬壳,而且随时间增长,泥浆中残渣将不断沉淀,从而加厚了积聚在砼表面的沉淀物,造成砼灌注极为困难,造成堵管,尽可能提高混凝土浇注速度,开始浇砼时尽量积累大量砼,产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力。
快速连续浇注,使砼和泥浆一直保持流动状态,可防导管堵塞;浇注混凝土过程中,应匀速向导管料斗内灌注,如突然灌注大量的混凝土导管内空气不能马上排出,可能导致堵管,若管内空气从导管底端排出,可能带动导管拔出混凝土面。
混凝土的质量是堵塞导管的主要原因,必须把好质量,混凝土和易性不好或离析使石子聚集在一起流动性差,导致堵管。
导管使用后应及时冲洗,保证导管内壁干净光滑。
如发生堵管在导管上部可用钢筋疏通,在下部提取导管上下振击,
(3)导管护筒漏水:
导管使用前须做密封试验,灌注前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷,发现问题要及时更换。
在灌注过程中发现漏水,应埋护筒时将四周用黏土夯实,在护筒的适当高度开孔,使护筒内保持一定的水头高度;钻头起落时,应防止碰撞护筒;发现护筒冒水时,应立即停止钻孔,用黏土在四周填实加固,若护筒严重下沉或移位时,则应重新安装护筒
(4)缩颈:
主要表现:
钻出后孔径小于设计孔径,钢筋笼无法放到位。
产生的原因:
在钻孔过程中,由于由于钻锥磨损或焊补不及时,再或是地层中遇到膨胀的软土、黏土、泥岩等塑性土,容易产生缩孔现象。
防治措施:
采用优质泥浆,降低失水量。
钻进成孔时应采用高转速、低钻进、大泵量,在成孔一段时间内,孔壁形成泥皮则孔壁便不会渗水,也就不会引起塑性土膨胀了;在钻头上加焊一定厚度的合金钢,上下反复扫孔,扩大孔径。
(5)埋管:
在灌注过程中,导管的埋置深度是一个重要的施工指标。
导管埋深过大,以及灌注时间过长,导致已灌混凝土流动性降低,从而增大混凝土与导管壁的摩擦力,加上导管采用已很落后而且提升阻力很大的法兰盘连接的导管,在提升时连接螺栓拉断或导管破裂而产生断桩。
导管插入混凝土中的深度应根据搅拌混凝土的质量、浇注速度、孔内护壁泥浆状态来决定,一般情况下,以2~6m为宜。
(6)卡钻:
主要表现:
钻头提升困难或无法提升。
产生原因:
①钻孔内出现梅花孔、探头石、缩孔等未及时处理②钻头被坍孔落下的石块或坠入孔内的大工具卡住③入孔较深的护筒倾斜或下端被钻头撞击严重变形④钻头尺寸不统一,焊补的钻头过大⑤下钻头太猛,或钢丝绳过长,使钻头倾斜卡在孔壁上⑥旋挖钻孔,尤其产生卡钻现象。
防治措施:
①对于向下能活动的上卡,可用上下提升法,上下提动钻头,并配以将钢丝绳左右拔移、旋转②卡钻后不宜强提,只宜轻提,轻提不动时可用小旋挖钻将钻锥周围的钻扎松动后再提出③施工中应注意保护护筒垂直防止倾斜,钻头尺寸应统一,下钻应控制钻进速度不要过猛过快。
(7)如果导管插入混凝土中的深度较大,混凝土供应部及时,浇筑延误,间隔时间较长,混凝土和易性宜变化,很容易发生“埋管”。
如果预料到不能及时供应混凝土,应在混凝土中加缓凝剂外,导管插入混凝土中的深度不宜太小,根据常规经验,以不大于5米为宜,每隔10分钟左右,将导管上下活动几次,使导管顺滑,以免使混凝土产生初凝现象。
卡管现象是混凝土配合比在执行过程中的误差大,使坍落度波动大,拌出混合料干稀不定。
坍落度过大时会使混凝土产生离析现象,粗细骨料分开;坍落度过小或灌注时间过长,使混凝土的在但时间内出现初凝现象,加大混凝土浇筑难度而阻塞导管,这些都是出现卡管事故的常见因素。
所以严格控制混凝土配合比,缩短灌注时间,是减少和避免此类事故的重要措施。
导管插入混凝土中拔不起来或被拔断,如果桩径较大,可以采用二次导管插入法处理,否则只能补桩、接桩。
(8)钢筋笼上浮:
①钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢固;②加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间,或掺外加剂,防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小,混凝土接近笼时,控制导管埋深在1.5—2.0m;③灌注混凝土过程中,应随时掌握混凝土浇筑的标高及导管埋深,当混凝土埋过钢筋笼底端2—3m时,应随时将导管提至钢筋笼底端以上。
导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在3米左右。
严禁把导管提出混凝土面。
④当发生钢筋笼上浮时,应立即停止灌注混凝土当灌注到钢筋笼底部时,应缓慢放料,尽量减小埋深,减小对导管的冲力。
(9)混凝土拌制不符合要求:
混凝土配合比中水灰比控制在0.5~0.6,砂率应在40%~50%,粗骨料最大粒径应小于40mm,混凝土坍落度控制在18~20cm,要有良好的流动性、和易性,用料上优先采用中粗沙,级配较好的卵石,矿渣硅酸盐水泥,避免使用普通硅酸盐水泥。
混凝土和易性与水泥品种、砂率有极大的关系,砂率小、粗骨料级配不好,搅拌出的混凝土极易离析,影响水下浇注混凝土质量。
在灌注中出现的种种事故有很多都和混凝土质量有关,所以一定要把好混凝土的质量关。
(10)、钻孔偏斜的控制:
产生原因:
①钻架不稳,钻杆导架不垂直,钻机磨损,部件松动②土层软硬不均,致使钻头受力不均③钻孔中遇到较大的孤石、探头石④扩孔较大时,钻头摆动偏向一方⑤钻杆弯曲,接头不正。
预防及处理措施:
①检查、纠正钻架,使之垂直安置稳固,并对导架进行水平与竖直校正和对钻孔设备加以检修②偏斜过大时,填土砂或砾石重新钻进,控制钻速③如有探头石,宜用钻机钻透,用冲孔机低速将石打碎,倾斜基岩时,可用砼填平待其凝固后再钻
(11)桩身有夹渣、夹泥、蜂窝:
浇注过程中,须不断测定混凝土面上升高度,并根据混凝土供应情况来确定拆卸导管的时间、长度,以免发生桩身夹渣、夹泥、蜂窝事故。
泥浆过稠,如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块,增加了浇注砼的阻力,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砼,一旦流出其势甚猛,在砼流出导管后,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;
灌注砼过程中,因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层的原因。
使砼面处于垂直顶升状,不使浮浆、泥浆卷入砼是防治夹渣、夹泥、蜂窝的关键。
(12)桩底沉渣的控制:
当钻至设计深度后,停止钻进,进行清孔,清至泥浆比重达到要求时进行验孔,检查孔深、孔径、倾斜度,验孔合格即可下钢筋笼。
下笼后安装导管,导管安装完毕,如果泥浆比重较大时,应进行二次清孔。
在灌注之前,要再次量测孔深,与成孔时孔深之差为沉淀厚度。
孔底沉淀厚度和泥浆指标符合要求后,方可进行灌注混凝土
由于清孔不干净或未进行二次清孔;泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起;钢筋笼吊放过程中,未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底;清孔后,待灌时间过长,致使泥浆沉积。
钢筋笼吊放时,使钢筋笼的中心与桩中心保持一致,避免碰撞孔壁。
可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度,减少空孔时间,从而减少沉渣。
下完钢筋笼后,检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,则应利用导管进行二次清孔,直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求。
开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离宜为30-40mm,应有足够的混凝土储备量,使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上,以利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。
三、桩基处理的一般原则
(1)处理前应具备的条件。
①事故性质和范围清楚。
②目的要明确,应有预定处理方案。
③参加的人意见基本一致,并确定处理方案。
④设计人员认可签字。
(2)事故处理应满足的基本条件。
①对事故处理方案要求安全可靠,经济合理,施工期短,方法可靠。
②对未施工部分应提出预防和改进措施,防止事故的再次发生。
(3)事故应及时处理,防止留下隐患。
①桩成孔后,应检查桩孔嵌入持力层深度,岩石强度,沉渣厚度,桩孔垂直度等数据必须符合设计要求,只要有一项不符合设计要求,就应及时分析解决,建设单位代表签字认可后,方能灌注混凝土、移动钻机,防止以后提出复查等要求而产生不必要的浪费。
②基坑开挖前必须全面检查成桩记录和桩的测试资料,发现质量上有争议问题,必须意见一致后方能挖土,防止基坑开挖后再来处理造成不必要的麻烦。
(4)应考虑事故处理对已完工程质量和后续工程方式的影响。
如在事故处理中采取补桩时,
会不会损坏混凝土强度还较低的邻近桩
(5)选用最佳处理方案。
桩基事故处理方法较多,但对方案要进行技术经济比较,选择安全可靠,经济合理和施工方便的方案。
四、事故处理措施
(1)、卡埋钻具平时注意机械保养和维修,钻进过程中调节泥浆的性能防止由于机械事故造成转头在孔内停留时间过长,塌孔埋钻,粘泥层控制一次进孔深度,防止由于仅此太深孔壁缩径造成的卡钻事故,使用过程中及时修复转头边齿、侧齿,也可预防卡钻事故的发生。
一旦发生卡钻事故,及时采取处理措施如液压提升转头、反循环疏通钻头周围后提钻、当卡钻位臵不深也可利用护筒作为护壁人工开挖清理沉渣。
(2)、如果钢绳出现拉毛现象及时更换,以免钢绳拉断而造成钻具脱落事故。
(3)、塌孔主要是因为钻进过程中不使用泥浆,或使用很少的泥浆护壁效果差所致。
为防止钻孔坍塌,钻进过程中保持孔内水位适当高出地下水位同时注意控制钻斗的升降速度,避免压力变动幅度过大。
(4)、首批砼灌后导管进水时,应将已灌入的砼的拌和物吸出,改正操作方法重新进行灌注。
(5)、在砼面处于井孔中水面以下不很深的情况下,导管进水时,可采用底塞隔水的方法,并加一定的压力重新插入导管或将导管插入砼中,将导管内的水抽出,再恢复灌注。
(6)、灌注开始不久发生导管堵塞时,可用长杆冲捣或用振捣器震动导管。
(7)、用前述方法无效时应及时将导管拔出,将已经灌注的砼吸出拔出钢筋笼重新清孔吊装钢筋笼和灌注砼。
五、灌注桩的事故处理方法
常用方法有接桩,补桩,补强,加大承台,改变施工方法,修改设计方案等。
(1)钻孔补强法。
(2)补桩法。
(3)接桩法。
(4)采用新式施工方法。
(5)加大承台平面积。
(6)设计变更。
六、结语
在今后的工程实践中,我将继续努力,加强自身专业知识的学习。
针对该毕业论文的专业内容,我认为,无论是桩基工程的前期勘察阶段,还是设计阶段,还有测量放线阶段,机具设备的准备,应急预案的设计安排;特别是施工过程中人员的施工素质,甲方、乙方、监理单位等各个单位,应该严把质量关。
钢筋笼、混凝土等原材料应加强检测,把质量控制在源头,做到万无一失,一旦出现质量事故,要及时补救、整改,把质量隐患完全消除掉。
要知道,万丈高楼平地起,地基基础是一切建筑的根基,关系到千家万户的人生安全和财产安全,因此告诫所有建筑工人,无论是在桩基方面,还是在房建当中,严格要求自己,尊照老师的教导,按照规范施工,百年大计,质量第一的原则。
参考文献:
1、卓维松.钻孔灌注桩端注浆施工技术[J].山西建筑,2006
2、毛鹤琴主编,土木工程施工;武汉:
武汉理工大学出版社,2006
3、廖代广主编,建筑施工技术;武汉:
武汉工业大学出版社,2002
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