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钻孔灌注桩施工方法简述

2007年09月20日 点击量:稿件编辑:陈文会 【字体:

  陈文会

近年来,随着大量高层建筑、高等级公路及重要水利工程的建设,作为提高基础承载力普遍采用的一种基础处理方法钻孔灌注桩,在工程建设中得到了广泛的应用。南水北调中线京石段S26标段4200m渠道上的两座渡槽和两座公路桥的桩基础就是采用这种施工方法的。下面着重从施工和质量监督角度,对钻孔灌注桩施工中的主要问题进行探讨。

1  钻孔灌注桩施工中应该注意的一些问题

在钻孔灌注桩施工时,施工单位一定要严格按照国家现行的有关规范,并按照设计要求进行施工。但在实际施工时,往往因为地质情况的变化和施工单位对某些薄弱环节的疏忽,影响了钻孔灌注桩的承载力。以下几个环节是特别应该引起注意的:

1.1 孔的垂直度

钻孔灌注桩的垂直度是保证其承载力的重要环节。产生斜孔或弯曲状孔的原因主要是:

钻机安装就位稳定性差,作业时钻 机安装不稳或钻杆弯曲所致; 地面软弱或软硬不均匀时; 土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。

对于上述问题,施工前必须认真作好准备,首先将场地夯实平整,轨道枕木宜均匀着地;在不均匀地层中钻孔时,采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均硬层、斜状岩层和碰到孤石时,钻速打到慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。

1.2 孔深

钻孔的深度是否达到设计要求,也往往影响灌注桩的承载力。造成孔深不准的主要原因有:测绳的误差;由于地层分布不均匀,如岩层 分布成倾斜状或起伏变化剧烈而导致判断失误。

一般施工队常用的测绳一经水泡就会出现收缩现象,为避免误差最好在施工现场或附近地面上设置长度标记作为准绳,每次终孔时一定要核实测绳长度。遇到地层面分布不均匀时,应该引起设计、施工和质检部门共同重视,入岩深度的控制因钻孔工艺不同而有所区别。反循环工艺和冲击钻成孔的桩,可采用岩样鉴别法;正循环工艺成孔的桩,由于取不到完整岩样,确定嵌岩深度很困难,应认真分析钻探资料,根据钻探情况做出岩层分布的等高线图,按等高线确定成孔深度。

1.3 孔径

遇到淤泥质软弱土层或流塑状态的粘性土层时,容易造成缩颈现象,使孔径达不到设计要求。造成桩的截面缩小,承载力降低,桩身抗压强度不够。另外,孔径达不到要求,导致钢筋笼无保护层或保护层不够,桩的抗压抗弯能力削弱或丧失。纠正方法是:当钻机在上拉下放感到受阻或放钢筋笼困难时,应用大一级钻头扫孔一次;也可采用处理孔斜的导正器法,在导正器上焊一定数量的合金刀片,在钻进或起钻时起到扫孔作用。对缩颈特别严重甚至塌孔的,应根据土质情况,选用适当 的优质泥浆,增大泥浆比重、粘性及稠度,保证护壁效果。

1.4 泥浆

在钻孔灌注桩的施工中,无论对于成孔质量还是成桩承载力的发挥,泥浆质量都是重要因素。泥浆质量差,其后果是:

1.4.1 形不成护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差,易于脱落,导致孔壁稳定性差,易产生塌孔或缩颈。

1.4.2 泥浆稠度大,比重大,含砂率高,形成的泥皮质量差,厚度大,大大降低桩的侧摩阻力。

1.4.3 稠浆在钢筋笼上沉积粘附,导致钢筋与混凝土握裹力降低。泥浆比重过大,使得混凝土水下灌注阻力增大,降低混凝土的流动半径,使混凝土骨料大部分堆积在桩芯部位,而钢筋笼外几乎无骨料,不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥。因此在施工中必须按规范要求严格控制泥浆的质量。

1.5 沉渣过厚

造成沉渣过厚的主要原因是发生塌孔时,清孔时间不足,或者泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难以将沉渣浮起。沉渣过厚使桩底存在软弱隔层,导致端承力丧失殆尽。主要纠正的办法:

1.5.1 适当延长清孔时间;

1.5.2 钢筋笼焊接时间过长可能使泥浆沉淀,导致清孔和灌注混凝土间隙过长。这时可在灌注混凝土前再清孔一次,或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,从而减少桩底沉渣。

1.5.3 采用超高压灌浆措施,使混凝土的巨大冲力溅除孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。

1.6 砼灌注

混凝土灌注是灌注桩施工最后一道也是最关键的一道工序。在施工时必须严格按设计强度配制混凝土,确保砂石料及水泥的质量。特别应注意水灰比,混凝土的配合比应按水下混凝土配制。由于灌注桩不能象上部结构施工那样逐层振捣,而且混凝土的灌入阻力相当大,在灌注混凝土时必须克服很大的灌入阻力以保证混凝土桩身的质量,最好采用大方量混凝土冲击灌注法,在混凝土储料斗中每次都蓄积2~3m3的混凝土,出料口直接插入导管,然后打开活门一次连续冲击下去,其优点是:

1.6.1 动能大,冲击力强。在巨大的冲力作用下,混凝土的向上顶升力和侧向挤压力就有了保证,桩的摩阻力和桩身混凝土密实性都能得到保证;

1.6.2 第一斗混凝土灌注冲击力大,沉渣、淤积被溅开,桩端与持力层能较好地结合,确保了端承力的发挥;

1.6.3 灌注时间短,桩身段骨料分布均匀,桩身段强度得到保证。

1.6.4 使用大体积混凝土冲击灌入法需注意以下几个问题:

1.6.4.1 必须注意排气技术,防止形成气堵,使混凝土料灌不下去。储料斗出口与导管采用插入式联接,出料口外径比导管内径小2~3cm。另外,还要在出料管活门的下方焊上比导管外径大2~3cm的法兰盘;

1.6.4.2 混凝土和易性要好,如果混凝土发生离析,容易在料斗下部和出料口处形成堆积,导致出料困难,同时也容易堵塞导管;

1.6.4.3 当混凝土灌到桩顶部位时,为了保持足够的冲力,必须注意导管要留有一定的长度。灌注时及时上拔,保证产生冲力的足够高度,使桩头部分的混凝土质量不至于降低。此外,不能忽视储料斗和导管的保养,内壁光滑可大大减小摩阻力,提高冲击力,同时也减少堵管的发生。

1.6.4.4 在终孔时,灌注混凝土应高出地面0.5m,以便在施工结束后将该部分凿除以保证桩顶部分有足够的强度。

2  结语

万丈高楼平地起,钻孔灌注桩是工程的基础部分,在施工时应该特别注意保证质量,整个施工过程都必须严格按规范要求施工。

2.1 钻孔前必须检查钻机设备、泥浆的处理设备及与施工效率和质量相关的机具、仪器等;

2.2 认真研究,制订先进而有效的施工方法,保证工程的质量;

2.3 提高和完善管理水平,在施工过程中建立系统化的动态管理制度和方法。

(作者简介:陈文会,男,19741月生,工程师,本科,现任第五工程处主任工程师,南水北调S26标项目部副经理。)