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[摘要]目前钻孔灌注桩基础在桥梁工程中的广泛应用,工艺已日趋完善。钻孔灌注桩基础的施工质量关键是成孔与砼的浇注,但往往由于施工程序的不规范及人为操作失误,容易造成断桩、夹泥层、桩底沉渣量过大、缩孔、钢筋笼上浮、导管被夹等等一些质量事故。本文就这几种常见质量事故的产生原因及防治措施作一简单介绍。
[关键词]钻孔灌注桩基础;质量事故;防治措施
中图分类号:TU473.1文献标识码:A文章编号:2306-1499-(2014)11-0082-01
钻孔灌注桩基础经过几十年的摸索,已经逐渐形成一套较为成熟、完善的操作程序。但由于施工要点主要在地(水)面以下,在实际施工过程中,若不注意对操作程序的重视,依然可能造成一些质量事故。主要出现的质量事故有:断桩与夹泥层、桩底沉渣量过大、缩径、钢筋笼上浮、导管被夹等。
1.断桩与夹泥层
原因:
(1)泥浆过稠,增加了浇注混凝土的阻力,如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块。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混凝土,一旦流出其势甚猛,在混凝土流出导管后,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;
(2)灌注混凝土过程中,因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层和断桩的原因。导管提漏有两种原因:a.当导管堵塞时,一般采用上下振击法,使混凝土强行流出,但如此时导管埋深很少,极易提漏。b.因泥浆过稠,如果估算或测混凝土面难,在测量导管埋深时,对混凝土浇注高度判断错误,而在卸管时多提,使导管提离混凝土面,也就产生提漏,引起断桩;2001年施工的马桩桥桥,施工时有一根桩就由于砂浆过稠,混凝土坍落度太小,混凝土流不出来,想利用提升导管使混凝土流出,结果不小心将导管拔出混凝土面,导致断桩。
(3)灌注时间过长,而已灌入孔内的混凝土上部已接近初凝,形成硬壳,而且随时间增长,泥浆中残渣将不断沉淀,从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物,造成混凝土灌注极为困难,造成堵管与导管拔不上来,引发断桩事故;
(4)导管埋得太深,拔出时底部已接近初凝,导管拔上后形成空隙,而混凝土又不能及时冲填空隙,造成泥浆填入,形成夹泥层。
防治方法:
(1)认真做好清孔,一般采用冲洗液冲孔,冲孔、后要及时灌注混凝土,防止孔壁坍塌;
(2)尽可能提高混凝土浇注速度:a.开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土,产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力。B.快速连续浇注,使混凝土和泥浆一直保持流动状态,可防导管堵塞;
(3)提升导管要准确可靠,特别是第一次提升导管前,要准确算出首次灌注孔段的混凝土需要量,首次混凝土灌注量要满足把导管下端埋设0.8米以上的要求,灌注混凝土过程中随时测量导管埋深,并严格遵守操作规程;
(4)灌注水下混凝土前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷,特别要注意检查两节导管连接处的密封圈,发现问题要及时更换。
2.桩底沉渣量过大
原因:检查不够认真,清孔不干净或没有进行二次清孔。
防治措施:
(1)认真检查,采用正确的测绳与测锤;
(2)一次清孔后,不符合要求,要采取措施:如改善泥浆性能,延长清孔时间等进行清孔。在下完钢筋笼后,再检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,应进行二次清孔。二次清孔可利用导管进行,准备一个清孔接头,一头可接导管,一头接胶管,在导管下完后,提离孔底0.4m, 在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔优点:可及时有效保证桩底干净。
3.缩径(孔径小于设计孔径)
原因:塑性土膨胀。
防治措施:成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,快速通过,在成孔一段时间,孔壁形成泥皮,孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀,如出现缩径,采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。1997年施工的台前曹包楼桥,开始钻第一根桩时,在地下4米处发现有膨胀土层,当时立即停钻,研究对策后,决定加快钻机速度快速通过膨胀土层进行钻孔,防止了缩孔的发生。
4.钢筋笼上浮
原因:
(1)当混凝土灌注至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右的距离时,由于浇注的混凝土自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼上浮;同样是1997年施工的台前曹包楼桥,有一根墩桩在第一次提升导管时,由于混凝土的冲击力过大,推动钢筋笼上浮了0.5米。
(2)由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇注时间较长,已近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定握裹力,如果此时导管底端未及时提到钢筋底部以上,混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上移。
防治措施:
(1)灌注混凝土时,应随时掌握混凝土浇注标高及导管埋深,特别是第一次提升导管时,最容易发生混凝土冲击钢筋笼上浮,当混凝土埋过钢筋笼底端2~3m时,应及时将导管提至钢筋笼底端以上;
(2)混凝土灌注灌注过程中,当发现钢筋笼开始上浮时,应立即停止浇注,并准确计算导管埋深和已浇混凝土标高,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消除。
5.导管被夹
原因:导管提升间隔时间过长。
防治措施:
这种情况往往是由于混凝土的拌和或运输设备发生故障,使混凝土的灌注间隔时间延长,混凝土已初凝但导管未上拔,最后使导管很难拔出,若导管埋置过深,很可能导致导管无法拔出,造成断桩或废桩,所以施工时混凝土的拌和或运输设备应有一套备用。尽管这种情况很少发生,但一旦发生将会对灌注桩基础质量造成致命后果。
总之,人工挖孔灌注桩与机械钻孔灌注桩产生质量事故的原因不尽相同。人工挖孔桩质量事故主要产生于混凝土浇捣工艺的不同。土质层成孔时,在土层设置护壁,而在岩石层,孔壁岩石自然护壁,一般不存在孔壁质量对混凝土产生多大的影响。把握好混凝土浇捣工艺,特别是有地下水的水下部分混凝土的浇捣,必须采用水下混凝土与水下导管灌注等。而钻孔桩混凝土质量不仅与浇注工艺有关,还与成孔工艺有很大的关系。要确保桩孔成孔质量与灌注工艺的合理性,操作得当。钻孔桩成孔质量在于:桩径不小于设计桩径,泥浆比重合适,护壁可靠,防止塌孔;关系到混凝土质量的灌注工艺主要是:a.控制好混凝土质量的和易性,防止出现堵管、埋管,引起断桩事故。b.控制导管埋深,控制导管埋深2~4m,使混凝土面处于垂直顶升状,不使浮浆、泥浆卷入混凝土,防止提漏引起断桩事故。
6.结束语
混凝土的质量事故往往是由于施工操作不合理引起,因此必须对钻孔灌注桩基工程的施工工艺、质量保证措施及操作规程进行严格的监督,否则,就容易产生质量事故。
参考文献:
[1]《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000.人民交通出版社.2000.
[2]顾可明、苏清鸿、赵嘉行.《公路桥涵设计手册》(墩台与基础).人民交通出版社.2001.
[关键词]钻孔灌注桩基础;质量事故;防治措施
中图分类号:TU473.1文献标识码:A文章编号:2306-1499-(2014)11-0082-01
钻孔灌注桩基础经过几十年的摸索,已经逐渐形成一套较为成熟、完善的操作程序。但由于施工要点主要在地(水)面以下,在实际施工过程中,若不注意对操作程序的重视,依然可能造成一些质量事故。主要出现的质量事故有:断桩与夹泥层、桩底沉渣量过大、缩径、钢筋笼上浮、导管被夹等。
1.断桩与夹泥层
原因:
(1)泥浆过稠,增加了浇注混凝土的阻力,如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块。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混凝土,一旦流出其势甚猛,在混凝土流出导管后,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;
(2)灌注混凝土过程中,因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层和断桩的原因。导管提漏有两种原因:a.当导管堵塞时,一般采用上下振击法,使混凝土强行流出,但如此时导管埋深很少,极易提漏。b.因泥浆过稠,如果估算或测混凝土面难,在测量导管埋深时,对混凝土浇注高度判断错误,而在卸管时多提,使导管提离混凝土面,也就产生提漏,引起断桩;2001年施工的马桩桥桥,施工时有一根桩就由于砂浆过稠,混凝土坍落度太小,混凝土流不出来,想利用提升导管使混凝土流出,结果不小心将导管拔出混凝土面,导致断桩。
(3)灌注时间过长,而已灌入孔内的混凝土上部已接近初凝,形成硬壳,而且随时间增长,泥浆中残渣将不断沉淀,从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物,造成混凝土灌注极为困难,造成堵管与导管拔不上来,引发断桩事故;
(4)导管埋得太深,拔出时底部已接近初凝,导管拔上后形成空隙,而混凝土又不能及时冲填空隙,造成泥浆填入,形成夹泥层。
防治方法:
(1)认真做好清孔,一般采用冲洗液冲孔,冲孔、后要及时灌注混凝土,防止孔壁坍塌;
(2)尽可能提高混凝土浇注速度:a.开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土,产生极大的冲击力可以克服泥浆阻力。B.快速连续浇注,使混凝土和泥浆一直保持流动状态,可防导管堵塞;
(3)提升导管要准确可靠,特别是第一次提升导管前,要准确算出首次灌注孔段的混凝土需要量,首次混凝土灌注量要满足把导管下端埋设0.8米以上的要求,灌注混凝土过程中随时测量导管埋深,并严格遵守操作规程;
(4)灌注水下混凝土前检查导管是否漏水、弯曲等缺陷,特别要注意检查两节导管连接处的密封圈,发现问题要及时更换。
2.桩底沉渣量过大
原因:检查不够认真,清孔不干净或没有进行二次清孔。
防治措施:
(1)认真检查,采用正确的测绳与测锤;
(2)一次清孔后,不符合要求,要采取措施:如改善泥浆性能,延长清孔时间等进行清孔。在下完钢筋笼后,再检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,应进行二次清孔。二次清孔可利用导管进行,准备一个清孔接头,一头可接导管,一头接胶管,在导管下完后,提离孔底0.4m, 在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔优点:可及时有效保证桩底干净。
3.缩径(孔径小于设计孔径)
原因:塑性土膨胀。
防治措施:成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,快速通过,在成孔一段时间,孔壁形成泥皮,孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀,如出现缩径,采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。1997年施工的台前曹包楼桥,开始钻第一根桩时,在地下4米处发现有膨胀土层,当时立即停钻,研究对策后,决定加快钻机速度快速通过膨胀土层进行钻孔,防止了缩孔的发生。
4.钢筋笼上浮
原因:
(1)当混凝土灌注至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右的距离时,由于浇注的混凝土自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼上浮;同样是1997年施工的台前曹包楼桥,有一根墩桩在第一次提升导管时,由于混凝土的冲击力过大,推动钢筋笼上浮了0.5米。
(2)由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇注时间较长,已近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定握裹力,如果此时导管底端未及时提到钢筋底部以上,混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上移。
防治措施:
(1)灌注混凝土时,应随时掌握混凝土浇注标高及导管埋深,特别是第一次提升导管时,最容易发生混凝土冲击钢筋笼上浮,当混凝土埋过钢筋笼底端2~3m时,应及时将导管提至钢筋笼底端以上;
(2)混凝土灌注灌注过程中,当发现钢筋笼开始上浮时,应立即停止浇注,并准确计算导管埋深和已浇混凝土标高,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消除。
5.导管被夹
原因:导管提升间隔时间过长。
防治措施:
这种情况往往是由于混凝土的拌和或运输设备发生故障,使混凝土的灌注间隔时间延长,混凝土已初凝但导管未上拔,最后使导管很难拔出,若导管埋置过深,很可能导致导管无法拔出,造成断桩或废桩,所以施工时混凝土的拌和或运输设备应有一套备用。尽管这种情况很少发生,但一旦发生将会对灌注桩基础质量造成致命后果。
总之,人工挖孔灌注桩与机械钻孔灌注桩产生质量事故的原因不尽相同。人工挖孔桩质量事故主要产生于混凝土浇捣工艺的不同。土质层成孔时,在土层设置护壁,而在岩石层,孔壁岩石自然护壁,一般不存在孔壁质量对混凝土产生多大的影响。把握好混凝土浇捣工艺,特别是有地下水的水下部分混凝土的浇捣,必须采用水下混凝土与水下导管灌注等。而钻孔桩混凝土质量不仅与浇注工艺有关,还与成孔工艺有很大的关系。要确保桩孔成孔质量与灌注工艺的合理性,操作得当。钻孔桩成孔质量在于:桩径不小于设计桩径,泥浆比重合适,护壁可靠,防止塌孔;关系到混凝土质量的灌注工艺主要是:a.控制好混凝土质量的和易性,防止出现堵管、埋管,引起断桩事故。b.控制导管埋深,控制导管埋深2~4m,使混凝土面处于垂直顶升状,不使浮浆、泥浆卷入混凝土,防止提漏引起断桩事故。
6.结束语
混凝土的质量事故往往是由于施工操作不合理引起,因此必须对钻孔灌注桩基工程的施工工艺、质量保证措施及操作规程进行严格的监督,否则,就容易产生质量事故。
参考文献:
[1]《公路桥涵施工技术规范》JTJ041-2000.人民交通出版社.2000.
[2]顾可明、苏清鸿、赵嘉行.《公路桥涵设计手册》(墩台与基础).人民交通出版社.2001.