论文部分内容阅读
摘 要：钻孔灌注桩施工中使用商品混凝土，就必须控制商品混凝土的生产质量，做好预拌、施工中的质量检验，同时要求灌注桩施工方与商品混凝土供应方，制定详细可行的施工组织设计计划并签订合约，还要进行及时的信息沟通，保证合理有序地施工。
关键词：钻孔灌注桩、成孔、清孔、灌注、质量控制
钻孔灌注桩被广泛应用于桥梁建设中，近年来，机械化水平不断提高，但施工人员素质相对较低及缺乏规范化管理等因素，灌注桩在桥台施工中仍存在一些问题，笔者根据多年实践经验就桥台灌注桩在现场施工中，常出现问题进行分析探讨，提出一些切实可行的建议，以供同行参考。
1.成孔问题
1.1成孔工艺
对于当今桥台灌注桩特别是大跨度桥台下的灌注桩，一般直径比较大，多不小于800mm，现在使用的传统钻孔工艺——泥浆护壁正循环和反循环各有利弊。正循环工艺孔壁稳定、成孔质量好，但是由于排渣速度慢，特别是孔径加大后，泥浆循环流速减缓，排渣能力急剧下降，致使一些粘土块或岩屑不能及时上返，造成重复切削或破碎，从而使成孔速度很慢，而且整个成孔过程用浆量和排浆量过大;而反循环施工工艺中，用砂石泵使冲洗液从钻孔中携带泥块或岩屑上升，经过浆管排到沉淀池，沉淀后的冲洗液经循环管沟返回钻孔，围绕钻杆向下流动直到孔底，携带泥块或岩屑从钻头水口重新进入钻杆内部，由于钻杆断面小，流速快、搬运能力强，稍大一些的泥块和岩屑都可直接排出孔外，排渣速度和成孔速度较快，但有时由于成孔速度过快，在松散砂层或人工填土中，易造成塌孔现象，从而引发质量事故。针对这种状况笔者认为可综合工程地质情况，采用正反循环相结合的回转钻进工艺。对浅层砂土层，开钻时采用正循环造浆护壁，泥浆比重保持在1.15左右慢速钻进，浅层为粘土层时可自行造浆，待到泥浆量能足够保证正常使用后，开始采用反循环工艺，但在钻进过程中注意机械运转情况及排渣的种类、形态和大小，根据不同的地层，合理控制钻杆转速、钻压和砂石泵排量，保持孔内液面和静水位有一合理的高度差，在静水压力差和渗透压力下支撑孔壁的稳定。
1.2清孔
钻孔灌注桩施工工艺中明确要求在灌注混凝土前应进行清孔处理，降低孔内泥浆比重和减少孔底沉渣厚度，以避免在混凝土灌注过程中出现泥浆夹层造成断桩或桩底淤积影响桩端承载力。要保证工程质量，清孔需分两次，一次清孔在下钢筋笼之前，二次清孔在混凝土灌注之前。当钻机钻进到设计桩底标高后，钻机应停止下钻保持旋转进行一次清孔，这时泥沙泵应逐渐降低排量，避免因孔内泥浆比重的降低、流速的加快而引起压力差降低，造成孔壁失稳。当孔内泥浆比重和沉渣厚度达到设计要求后，可进行钢筋笼的安放。由于钢筋笼安放过程中不可避免地会出现钢筋笼刮孔壁现象，可能造成沉渣厚度超标，特别对于桩端承载力要求较高的基桩及混凝土灌注前停歇稍长情况，必须进行二次清孔，清除新近淤积的沉渣，以保证将来成桩的质量。
2.钢筋笼位置的固定
钢筋混凝土灌注桩施工中钢筋笼的位置很重要，它是桩与承台连接的重要环节，在通长配筋的灌注桩中，钢筋笼的位置不易出现偏差，但是只在桩体上部配筋的灌注桩施工中容易出现钢筋笼的掉落和上浮。掉落是由于在灌注到配筋段之前，钢筋笼在重力作用下克服悬挂钢丝的牵引而下落，这种情况，施工时只要加强牵拉钢丝的固定就可以避免;钢筋笼上浮的原因主要有：（1）混凝土在钢筋笼中的上返速度过大;（2）导管底端在钢筋笼底端下面;（3）灌注时泥浆比重过大。故在灌注之前要及时清孔，在灌注下部无配筋段特别是接近钢筋笼底端时，灌注速度要慢一些，避免混凝土过大的上返速度，导管底口位于钢筋笼底端以上5m以上时方可加快灌注速度，最好是用刚性较强的固定筋固定一下，即用鋼管或粗钢筋，下端焊一活卡，卡住桩顶钢筋笼第一根箍筋，上端固定在灌注台上，待灌注到接近桩顶标高时，可将其拆除，下一根桩重复使用。
3.混凝土灌注
3.1混凝土灌注时的质量控制
钻孔灌注桩施工中水下混凝土灌注是一个重要的环节。为了保证混凝土的灌注质量，需要从以下几个方面进行控制。
3.1.1使用隔水塞
隔水塞的主要作用是用来分隔泥浆和混凝土界面，保证泥浆与混凝土互不混入，使用隔水塞必须保证其隔水性能良好，并能在导管内流畅的滑动，最后从导管顺利地排出。现在用的不论是混凝土预制、钢丝土工布包裹碎石，还是橡胶气球，都必须满足上述要求，同时，还要保证导管的密闭性。
3.1.2保证初灌质量
水下灌注混凝土需经导管下灌、用回顶法施工，为此应有足够的初灌量，每次开灌前应根据孔深、导管底深及泥浆比重蓄足初灌的混凝土，保证初灌后导管底口埋入混凝土中。开灌时导管底口距孔底距离一般控制在50cm左右，如加大距离，虽开灌会顺畅，但易使孔底沉渣厚度增加，或使混凝土产生轻微离析，降低桩端承载力。
3.1.3严重混凝土埋管与拔管
灌注过程中要严格控制混凝土埋管在2-6m之间，孔深大时可适当增加，利用导管埋深，控制导管内混凝土超压力与管外混凝土泥浆阻力的比例，保证孔内混凝土顶面均匀上升，且泥浆无剧烈翻滚现象。拔管时适宜匀速慢拔，必要时可进行反复反插，但幅度不宜太大，以保证合理的埋管深度和混凝土的浇注密实。
3.2使用商品混凝土的注意事项
混凝土的商品化，是混凝土施工中的一大进步。商品混凝土以其专业化生产、能连续供应、质量稳定等优点，压缩了施工场地，加快了施工进度，给施工单位的施工组织和文明施工带来了诸多方便，在建筑、水利、交通工程施工中得到越来越广泛的使用，在桥台灌注桩施工中也越来越多的使用商品混凝土。但钻孔灌注桩中使用的混凝土与其他工程中的混凝土相比，又有其特殊要求。
（1）水下混凝土强度等级要求高，强度标号不小于C20。
（2）坍落度要求大同时应具有良好的和易性、保水性及粘聚性。坍落度一般要求为180-220mm;为保证混凝土良好的和易性，可要求有条件的生产厂家在混凝土中加入粉煤灰，粉煤灰的质量及掺量应符合规范要求。
（3）混凝土使用的原材料要求：粗骨料为20-40mm的碎石或卵石，细骨料为中粗砂，水泥为标号不低于425#的普通硅酸盐水泥或矿砂硅酸盐水泥，混凝土粗细骨料、水泥等质量均应符合规范要求。
（4）水下灌注混凝土要求连续灌注，尽量避免中间出现停顿，以免发生灌注事故。另外，钻孔灌注桩为隐蔽工程，在灌注前很难准确计算出混凝土的使用量，且灌注具有周期性，这是商品混凝土供应中面临的一个挑战（比如灌注到最后阶段时可能仅需少量的混凝土，如0.5m3，而混凝土罐车每次可运送3-5m3混凝土），应提前计划好。
（5）对混凝土的初凝和终凝时间应有明确的要求。由于混凝土水下灌注时间较长，在混凝土中可加入高效缓凝型减水剂，以保证混凝土的初凝时间不低于完成一根桩所需的灌注时间。
总之，如果在钻孔灌注桩施工中使用商品混凝土，就必须控制商品混凝土的生产质量，做好预拌、施工中的质量检验，同时要求灌注桩施工方与商品混凝土供应方，制定详细可行的施工组织设计计划并签订合约，还要进行及时的信息沟通，保证合理有序地施工。
随着我国建设规模的不断扩大及现代化水平的不断提高，人们对施工环境和工程质量的要求也越来越高，使用更科学合理、经济环保的施工技术和施工方法对提高整个工程质量、促进企业发展具有重要意义。
关键词：钻孔灌注桩、成孔、清孔、灌注、质量控制
钻孔灌注桩被广泛应用于桥梁建设中，近年来，机械化水平不断提高，但施工人员素质相对较低及缺乏规范化管理等因素，灌注桩在桥台施工中仍存在一些问题，笔者根据多年实践经验就桥台灌注桩在现场施工中，常出现问题进行分析探讨，提出一些切实可行的建议，以供同行参考。
1.成孔问题
1.1成孔工艺
对于当今桥台灌注桩特别是大跨度桥台下的灌注桩，一般直径比较大，多不小于800mm，现在使用的传统钻孔工艺——泥浆护壁正循环和反循环各有利弊。正循环工艺孔壁稳定、成孔质量好，但是由于排渣速度慢，特别是孔径加大后，泥浆循环流速减缓，排渣能力急剧下降，致使一些粘土块或岩屑不能及时上返，造成重复切削或破碎，从而使成孔速度很慢，而且整个成孔过程用浆量和排浆量过大;而反循环施工工艺中，用砂石泵使冲洗液从钻孔中携带泥块或岩屑上升，经过浆管排到沉淀池，沉淀后的冲洗液经循环管沟返回钻孔，围绕钻杆向下流动直到孔底，携带泥块或岩屑从钻头水口重新进入钻杆内部，由于钻杆断面小，流速快、搬运能力强，稍大一些的泥块和岩屑都可直接排出孔外，排渣速度和成孔速度较快，但有时由于成孔速度过快，在松散砂层或人工填土中，易造成塌孔现象，从而引发质量事故。针对这种状况笔者认为可综合工程地质情况，采用正反循环相结合的回转钻进工艺。对浅层砂土层，开钻时采用正循环造浆护壁，泥浆比重保持在1.15左右慢速钻进，浅层为粘土层时可自行造浆，待到泥浆量能足够保证正常使用后，开始采用反循环工艺，但在钻进过程中注意机械运转情况及排渣的种类、形态和大小，根据不同的地层，合理控制钻杆转速、钻压和砂石泵排量，保持孔内液面和静水位有一合理的高度差，在静水压力差和渗透压力下支撑孔壁的稳定。
1.2清孔
钻孔灌注桩施工工艺中明确要求在灌注混凝土前应进行清孔处理，降低孔内泥浆比重和减少孔底沉渣厚度，以避免在混凝土灌注过程中出现泥浆夹层造成断桩或桩底淤积影响桩端承载力。要保证工程质量，清孔需分两次，一次清孔在下钢筋笼之前，二次清孔在混凝土灌注之前。当钻机钻进到设计桩底标高后，钻机应停止下钻保持旋转进行一次清孔，这时泥沙泵应逐渐降低排量，避免因孔内泥浆比重的降低、流速的加快而引起压力差降低，造成孔壁失稳。当孔内泥浆比重和沉渣厚度达到设计要求后，可进行钢筋笼的安放。由于钢筋笼安放过程中不可避免地会出现钢筋笼刮孔壁现象，可能造成沉渣厚度超标，特别对于桩端承载力要求较高的基桩及混凝土灌注前停歇稍长情况，必须进行二次清孔，清除新近淤积的沉渣，以保证将来成桩的质量。
2.钢筋笼位置的固定
钢筋混凝土灌注桩施工中钢筋笼的位置很重要，它是桩与承台连接的重要环节，在通长配筋的灌注桩中，钢筋笼的位置不易出现偏差，但是只在桩体上部配筋的灌注桩施工中容易出现钢筋笼的掉落和上浮。掉落是由于在灌注到配筋段之前，钢筋笼在重力作用下克服悬挂钢丝的牵引而下落，这种情况，施工时只要加强牵拉钢丝的固定就可以避免;钢筋笼上浮的原因主要有：（1）混凝土在钢筋笼中的上返速度过大;（2）导管底端在钢筋笼底端下面;（3）灌注时泥浆比重过大。故在灌注之前要及时清孔，在灌注下部无配筋段特别是接近钢筋笼底端时，灌注速度要慢一些，避免混凝土过大的上返速度，导管底口位于钢筋笼底端以上5m以上时方可加快灌注速度，最好是用刚性较强的固定筋固定一下，即用鋼管或粗钢筋，下端焊一活卡，卡住桩顶钢筋笼第一根箍筋，上端固定在灌注台上，待灌注到接近桩顶标高时，可将其拆除，下一根桩重复使用。
3.混凝土灌注
3.1混凝土灌注时的质量控制
钻孔灌注桩施工中水下混凝土灌注是一个重要的环节。为了保证混凝土的灌注质量，需要从以下几个方面进行控制。
3.1.1使用隔水塞
隔水塞的主要作用是用来分隔泥浆和混凝土界面，保证泥浆与混凝土互不混入，使用隔水塞必须保证其隔水性能良好，并能在导管内流畅的滑动，最后从导管顺利地排出。现在用的不论是混凝土预制、钢丝土工布包裹碎石，还是橡胶气球，都必须满足上述要求，同时，还要保证导管的密闭性。
3.1.2保证初灌质量
水下灌注混凝土需经导管下灌、用回顶法施工，为此应有足够的初灌量，每次开灌前应根据孔深、导管底深及泥浆比重蓄足初灌的混凝土，保证初灌后导管底口埋入混凝土中。开灌时导管底口距孔底距离一般控制在50cm左右，如加大距离，虽开灌会顺畅，但易使孔底沉渣厚度增加，或使混凝土产生轻微离析，降低桩端承载力。
3.1.3严重混凝土埋管与拔管
灌注过程中要严格控制混凝土埋管在2-6m之间，孔深大时可适当增加，利用导管埋深，控制导管内混凝土超压力与管外混凝土泥浆阻力的比例，保证孔内混凝土顶面均匀上升，且泥浆无剧烈翻滚现象。拔管时适宜匀速慢拔，必要时可进行反复反插，但幅度不宜太大，以保证合理的埋管深度和混凝土的浇注密实。
3.2使用商品混凝土的注意事项
混凝土的商品化，是混凝土施工中的一大进步。商品混凝土以其专业化生产、能连续供应、质量稳定等优点，压缩了施工场地，加快了施工进度，给施工单位的施工组织和文明施工带来了诸多方便，在建筑、水利、交通工程施工中得到越来越广泛的使用，在桥台灌注桩施工中也越来越多的使用商品混凝土。但钻孔灌注桩中使用的混凝土与其他工程中的混凝土相比，又有其特殊要求。
（1）水下混凝土强度等级要求高，强度标号不小于C20。
（2）坍落度要求大同时应具有良好的和易性、保水性及粘聚性。坍落度一般要求为180-220mm;为保证混凝土良好的和易性，可要求有条件的生产厂家在混凝土中加入粉煤灰，粉煤灰的质量及掺量应符合规范要求。
（3）混凝土使用的原材料要求：粗骨料为20-40mm的碎石或卵石，细骨料为中粗砂，水泥为标号不低于425#的普通硅酸盐水泥或矿砂硅酸盐水泥，混凝土粗细骨料、水泥等质量均应符合规范要求。
（4）水下灌注混凝土要求连续灌注，尽量避免中间出现停顿，以免发生灌注事故。另外，钻孔灌注桩为隐蔽工程，在灌注前很难准确计算出混凝土的使用量，且灌注具有周期性，这是商品混凝土供应中面临的一个挑战（比如灌注到最后阶段时可能仅需少量的混凝土，如0.5m3，而混凝土罐车每次可运送3-5m3混凝土），应提前计划好。
（5）对混凝土的初凝和终凝时间应有明确的要求。由于混凝土水下灌注时间较长，在混凝土中可加入高效缓凝型减水剂，以保证混凝土的初凝时间不低于完成一根桩所需的灌注时间。
总之，如果在钻孔灌注桩施工中使用商品混凝土，就必须控制商品混凝土的生产质量，做好预拌、施工中的质量检验，同时要求灌注桩施工方与商品混凝土供应方，制定详细可行的施工组织设计计划并签订合约，还要进行及时的信息沟通，保证合理有序地施工。
随着我国建设规模的不断扩大及现代化水平的不断提高，人们对施工环境和工程质量的要求也越来越高，使用更科学合理、经济环保的施工技术和施工方法对提高整个工程质量、促进企业发展具有重要意义。