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冲击成孔灌注桩在施工过程中容易出现桩位偏差过大、孔底沉渣多、钢筋笼上浮、桩体砼离析、断桩、夹泥等质量问题,这些质量问题往往使成桩难以满足设计要求且补救困难,不能完全通过事后检查来判断存在的问题,必须加强施工准备、成孔、清孔下钢筋笼、灌注水下砼等施工全过程中各环节的质量监控,采用各种有效预防措施才能保证质量。
1 施工准备工作质量控制
⑴做好施工组织设计审核工作
施工组织设计是冲击钻孔灌注桩施工中必须要做的工作,在开工前施工单位应向监理方报送施工组织文件,监理人员审核并要求施工单位完善施工组织设计。施工组织设计应重点指出工程的特殊性、施工方法等,应把设计参数换算成施工中常用的术语。
⑵测量定位控制
测量定位是关系到孔位的准确性、冲击、钻孔的垂直度以及控制基准面标高准确与否的关键环节,在具体操作中,要采取施工单位自检及监理人员复检、验收相结合的措施,严格控制其偏差在设计或规范允许的范围内(一般控制在±5CM)。。
2 施工过程质量控制
①成孔过程质量监控
A、成孔过程控制程序
检查孔径、偏位、垂直度、泥浆性能记录并签认;清孔检查泥浆指标、沉渣厚度是否满足设计及规范要求。
B、成孔过程关键点质量控制
⑴孔底沉渣控制
孔底沉渣是影响桩承载力的重要因素,规范规定水下灌注桩桩底沉渣厚度对端承桩不得超过100MM、摩擦桩为300MM,但根据南充的实际地质情况端承桩沉渣厚度不得超过50MM,施工过程中不少桩的沉渣满足不了此要求,主要是由于泥浆性能不符合要求。
⑵孔壁坍塌控制
孔壁坍塌一般是因为预先未料到的复杂的地质情况、钢护筒未按规定埋设、泥浆粘度不够、护壁效果不佳、孔口周围排水不良或下钢筋笼及升降机具时碰撞孔壁等因素造成的。再者在特殊地层冲进应要求采用优质冲洗液护壁;最后在不稳定地层中换浆不要过早,可在下完钢筋笼后进行二次清孔时替换掉高比重泥浆。
②砼灌注过程质量控制
A、灌注过程质量控制程序
检查钢筋笼顶固定措施是否可行,其顶面标高是否满足设计要求;浇灌砼过程中,检查导管的埋深、压浆及砼面上升情况,注意孔内是否有异常情况,督促施工单位控制好水灰比、坍落度与灌注速度;施工单位按规定随机取样做试块,监理随机抽检取样试块,浇灌完毕检查砼顶面标高。
B、灌注过程主要环节质量控制
⑴砼坍落度控制
砼坍落度对成桩质量有直接影响,坍落度合理的砼应是拌和均匀、和易性好、内阻小、初凝时间长、润滑性好且较好的触变性能,坍落度合理的砼可有效的保证砼灌注性、连续性和密实性,一般控制在18~22CM范围内
⑵钢筋笼上浮控制
在灌注砼前,钢筋笼自重与悬吊力形成平衡状态,对于易离析、坍落度损失大的砼,都易使钢筋笼上浮。解决办法一是操作要正确;二是在钢筋笼上加压重物;用细钢筋在钢筋笼加焊防浮倒刺;当砼上升至钢筋笼底部附近时,小步提升导管以保持较小的埋管深度(≥1.5M),并稍稍减缓砼的灌注速度。
⑶桩头质量控制
严格按成孔工艺施工,清孔彻底,采取正确的水下砼灌注工艺,使沉渣、泥皮被顶起至桩顶,在桩头形成较厚的浮浆层;施工中应测准砼顶面标高;应确定合理的超灌量,根据浮浆层厚度及桩顶标高附近的工程地质情况,宜取0.5~1.0M的超灌高度;清孔泥浆应满足要求,灌注砼前,要进行孔底泥浆取样,孔底50CM范围内的泥浆比重≤1.25、粘度≤28S;在砼灌注过程中,尽量少上下活动导管,导管埋深应控制在1~6M范围内。
3 质量事故处理
①质量事故处理程序
当发现冲击钻孔灌注桩工程出现质量缺陷或事故后,并立即停止有质量缺陷部位和与其有关联部位及下道工序施工,需要时还应采取防护措施;其次尽快组织与参与质量事故的调查,写出质量调查报告,进行事故原因分析,正确判断事故原因,研究制定事故处理方案;再者指令施工单位按既定的处理方案实施对质量缺陷的处理;最后组织有关人员对处理的结果进行的检查、鉴定和验收,作出“质量事故处理报告”,提交业主或建设单位,并上报有关主管部门。
②质量事故针对性处理
A、离析处理
离析是指冲击钻孔灌注桩砼中的碎石、砂子、水泥等发生分离,导致砼的强度降低,严重的甚至会引起断桩。对于离析程度较轻的二类桩可以不做处理;离析程度较重或严重的必须予以处理,如离析段距桩顶<10M且桩径>1000MM时,可采用人工对桩心砼进行清除,再按柱砼施工工艺进行桩心砼浇注;如离析段距桩顶>10M或桩径<1000MM时,可采用钻芯机将桩心砼逐渐取出,再重新灌注或用岩石钻钻掉、回填重新冲击钻孔灌注。
B、隔水栓卡在导管内:
原因:a.隔水栓翻转或胶垫过大;b.隔水栓遇物卡住;c.导管连接不直或导管变形。
处理方法:用长杆冲捣或振捣,若无效提出导管,取出隔水栓重放,并检查导管垂直度,拆换变形导管。
C、导管内进水
原因:a.导管连接处连接不好;b.初灌量不足,未埋住导管。
处理方法:a.提出导管、检查垫圈,重新设导管;b.提出导管清除灌入混凝土重新灌注,增加初灌量
D、断桩:
原因:a.混凝土面测量不准,导管提升过高;b.钻孔上部发生塌方或孔底沉渣过多;c.导管密封不好,因漏水,混凝土产生严重离析或混凝土因故灌注中断。
处理方法:a.严格按灌注规程操作;b.导管埋深要测量准确;c.对由疑问的桩要进行抽芯检查。
E、导管堵塞
原因:a.导管堵塞或内壁由混凝土硬结影响隔水塞通过;b.隔水塞上没有浇水泥砂浆,而混凝土的粘聚性又不太好,在搅拌储料斗或提吊料斗中的初存量混凝土时漏斗中的混凝土离析,粗骨料卡入隔水塞或在隔水塞上架桥;c.混凝土品质差;d.导管漏水
处理方法:a.可在允许的导管埋入深度内,略为提升导管,或用提升导管后猛然下插导管的动作来抖动导管,抖动后的导管下口不得低于原来的位置,否则反会使失去流动性的混凝土堵塞导管口;b.如果用上述方法仍不能消除卡管时,则应停止灌注,用长钢筋或竹杆疏通;c.拔出导管疏通重新下入。
F、桩身混凝土质量问题:
属于这一类的事故有:桩身混凝土强度低于设计要求;桩身上部混凝土质量低;桩身混凝土夹泥、混凝土离析等。
a.混凝土强度低:
原因:原材料不合格;混凝土配合比设计不合理。处理方法:严把原材料质量关,正确选择配合比。
b.桩顶部混凝土质量低劣
原因:目前导管法灌注水下混凝土是靠导管内混凝土柱的压力灌注的,混凝土靠自重力压密实。由于接近地表时,超压力减少了,不得不减少导管埋深,因而桩顶段灌注的混凝土所受的自重压力始终较小,加之顶部混凝土始终与泥浆及沉渣接触,易混入杂质,因此,桩身上部混凝土质量不如中、下部质量。处理方法:超灌(即桩顶标高上应有一定高度的混凝土);控制上下提动导管的幅度、速度。
c.桩身混凝土离析
原因:原材料级配差、搅拌质量差、计量不准等。有时导管漏水也会造成。
处理方法:严格管理和施工。
4 废泥浆和渣土的处理
在划定的范围内进行冲击钻孔灌注桩施工时,其场地宜进行砼硬化处理。并且,施工产生的泥浆未经沉淀池沉淀不得排放,所以施工场地应设沉淀池及废浆池。废弃泥浆应进行泥水分离,水可以排入下水道或河流,泥渣可以用作填土,从而减少废弃泥浆的运输量,节约工程成本,确保文明施工。
1 施工准备工作质量控制
⑴做好施工组织设计审核工作
施工组织设计是冲击钻孔灌注桩施工中必须要做的工作,在开工前施工单位应向监理方报送施工组织文件,监理人员审核并要求施工单位完善施工组织设计。施工组织设计应重点指出工程的特殊性、施工方法等,应把设计参数换算成施工中常用的术语。
⑵测量定位控制
测量定位是关系到孔位的准确性、冲击、钻孔的垂直度以及控制基准面标高准确与否的关键环节,在具体操作中,要采取施工单位自检及监理人员复检、验收相结合的措施,严格控制其偏差在设计或规范允许的范围内(一般控制在±5CM)。。
2 施工过程质量控制
①成孔过程质量监控
A、成孔过程控制程序
检查孔径、偏位、垂直度、泥浆性能记录并签认;清孔检查泥浆指标、沉渣厚度是否满足设计及规范要求。
B、成孔过程关键点质量控制
⑴孔底沉渣控制
孔底沉渣是影响桩承载力的重要因素,规范规定水下灌注桩桩底沉渣厚度对端承桩不得超过100MM、摩擦桩为300MM,但根据南充的实际地质情况端承桩沉渣厚度不得超过50MM,施工过程中不少桩的沉渣满足不了此要求,主要是由于泥浆性能不符合要求。
⑵孔壁坍塌控制
孔壁坍塌一般是因为预先未料到的复杂的地质情况、钢护筒未按规定埋设、泥浆粘度不够、护壁效果不佳、孔口周围排水不良或下钢筋笼及升降机具时碰撞孔壁等因素造成的。再者在特殊地层冲进应要求采用优质冲洗液护壁;最后在不稳定地层中换浆不要过早,可在下完钢筋笼后进行二次清孔时替换掉高比重泥浆。
②砼灌注过程质量控制
A、灌注过程质量控制程序
检查钢筋笼顶固定措施是否可行,其顶面标高是否满足设计要求;浇灌砼过程中,检查导管的埋深、压浆及砼面上升情况,注意孔内是否有异常情况,督促施工单位控制好水灰比、坍落度与灌注速度;施工单位按规定随机取样做试块,监理随机抽检取样试块,浇灌完毕检查砼顶面标高。
B、灌注过程主要环节质量控制
⑴砼坍落度控制
砼坍落度对成桩质量有直接影响,坍落度合理的砼应是拌和均匀、和易性好、内阻小、初凝时间长、润滑性好且较好的触变性能,坍落度合理的砼可有效的保证砼灌注性、连续性和密实性,一般控制在18~22CM范围内
⑵钢筋笼上浮控制
在灌注砼前,钢筋笼自重与悬吊力形成平衡状态,对于易离析、坍落度损失大的砼,都易使钢筋笼上浮。解决办法一是操作要正确;二是在钢筋笼上加压重物;用细钢筋在钢筋笼加焊防浮倒刺;当砼上升至钢筋笼底部附近时,小步提升导管以保持较小的埋管深度(≥1.5M),并稍稍减缓砼的灌注速度。
⑶桩头质量控制
严格按成孔工艺施工,清孔彻底,采取正确的水下砼灌注工艺,使沉渣、泥皮被顶起至桩顶,在桩头形成较厚的浮浆层;施工中应测准砼顶面标高;应确定合理的超灌量,根据浮浆层厚度及桩顶标高附近的工程地质情况,宜取0.5~1.0M的超灌高度;清孔泥浆应满足要求,灌注砼前,要进行孔底泥浆取样,孔底50CM范围内的泥浆比重≤1.25、粘度≤28S;在砼灌注过程中,尽量少上下活动导管,导管埋深应控制在1~6M范围内。
3 质量事故处理
①质量事故处理程序
当发现冲击钻孔灌注桩工程出现质量缺陷或事故后,并立即停止有质量缺陷部位和与其有关联部位及下道工序施工,需要时还应采取防护措施;其次尽快组织与参与质量事故的调查,写出质量调查报告,进行事故原因分析,正确判断事故原因,研究制定事故处理方案;再者指令施工单位按既定的处理方案实施对质量缺陷的处理;最后组织有关人员对处理的结果进行的检查、鉴定和验收,作出“质量事故处理报告”,提交业主或建设单位,并上报有关主管部门。
②质量事故针对性处理
A、离析处理
离析是指冲击钻孔灌注桩砼中的碎石、砂子、水泥等发生分离,导致砼的强度降低,严重的甚至会引起断桩。对于离析程度较轻的二类桩可以不做处理;离析程度较重或严重的必须予以处理,如离析段距桩顶<10M且桩径>1000MM时,可采用人工对桩心砼进行清除,再按柱砼施工工艺进行桩心砼浇注;如离析段距桩顶>10M或桩径<1000MM时,可采用钻芯机将桩心砼逐渐取出,再重新灌注或用岩石钻钻掉、回填重新冲击钻孔灌注。
B、隔水栓卡在导管内:
原因:a.隔水栓翻转或胶垫过大;b.隔水栓遇物卡住;c.导管连接不直或导管变形。
处理方法:用长杆冲捣或振捣,若无效提出导管,取出隔水栓重放,并检查导管垂直度,拆换变形导管。
C、导管内进水
原因:a.导管连接处连接不好;b.初灌量不足,未埋住导管。
处理方法:a.提出导管、检查垫圈,重新设导管;b.提出导管清除灌入混凝土重新灌注,增加初灌量
D、断桩:
原因:a.混凝土面测量不准,导管提升过高;b.钻孔上部发生塌方或孔底沉渣过多;c.导管密封不好,因漏水,混凝土产生严重离析或混凝土因故灌注中断。
处理方法:a.严格按灌注规程操作;b.导管埋深要测量准确;c.对由疑问的桩要进行抽芯检查。
E、导管堵塞
原因:a.导管堵塞或内壁由混凝土硬结影响隔水塞通过;b.隔水塞上没有浇水泥砂浆,而混凝土的粘聚性又不太好,在搅拌储料斗或提吊料斗中的初存量混凝土时漏斗中的混凝土离析,粗骨料卡入隔水塞或在隔水塞上架桥;c.混凝土品质差;d.导管漏水
处理方法:a.可在允许的导管埋入深度内,略为提升导管,或用提升导管后猛然下插导管的动作来抖动导管,抖动后的导管下口不得低于原来的位置,否则反会使失去流动性的混凝土堵塞导管口;b.如果用上述方法仍不能消除卡管时,则应停止灌注,用长钢筋或竹杆疏通;c.拔出导管疏通重新下入。
F、桩身混凝土质量问题:
属于这一类的事故有:桩身混凝土强度低于设计要求;桩身上部混凝土质量低;桩身混凝土夹泥、混凝土离析等。
a.混凝土强度低:
原因:原材料不合格;混凝土配合比设计不合理。处理方法:严把原材料质量关,正确选择配合比。
b.桩顶部混凝土质量低劣
原因:目前导管法灌注水下混凝土是靠导管内混凝土柱的压力灌注的,混凝土靠自重力压密实。由于接近地表时,超压力减少了,不得不减少导管埋深,因而桩顶段灌注的混凝土所受的自重压力始终较小,加之顶部混凝土始终与泥浆及沉渣接触,易混入杂质,因此,桩身上部混凝土质量不如中、下部质量。处理方法:超灌(即桩顶标高上应有一定高度的混凝土);控制上下提动导管的幅度、速度。
c.桩身混凝土离析
原因:原材料级配差、搅拌质量差、计量不准等。有时导管漏水也会造成。
处理方法:严格管理和施工。
4 废泥浆和渣土的处理
在划定的范围内进行冲击钻孔灌注桩施工时,其场地宜进行砼硬化处理。并且,施工产生的泥浆未经沉淀池沉淀不得排放,所以施工场地应设沉淀池及废浆池。废弃泥浆应进行泥水分离,水可以排入下水道或河流,泥渣可以用作填土,从而减少废弃泥浆的运输量,节约工程成本,确保文明施工。