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钻孔桩基础施工进度快、工艺成熟、设备投入少,因此在水利水电、铁路、公路、房屋建筑中都得到了广泛应用。但钻孔桩基础施工中钻孔、灌注混凝土等关键工序都是在水下进行,工程质量具有非直观性,因而对施工过程质量控制要点进行探讨和分析很有必要。
护筒安装:
钻孔前应设置坚固、不漏水的孔口护筒,用以保证成孔位置和孔内泥浆的高度。护筒内径应大于钻头直径,大出的尺寸既能保证钻机钻进的工作面又要确保成孔的准确位置。旋转钻机应比钻头大20~30cm, 冲击钻机应比钻头大30~40cm。护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m,在旱地或筑岛时还应高出施工地面0.5m,用以保证孔内的水压力防止钻孔过程中塌孔。护筒埋设深度,岸滩上:粘性土应不小于1m,砂类土应不小于2m;当表层土松软时,宜将护筒埋置到坚硬密实的土层中至少0.5m;水中筑岛时,护筒宜埋入河床以下1m。护筒若埋不到坚硬密实的土层中,在钻进过程中会因孔内泥浆的流动冲刷而造成护筒底部塌方,进而扩大范围,直至无法钻进施工。2008年京沪高铁四标段濉河特大桥桩基施工中,原先安装护筒长度为3米,但因部分地段地下4~5米处有流塑层,造成钻进过程中护筒下部出现严重塌方现象,施工方分别采用旋挖钻、正、反回旋钻机钻孔均没有取得明显效果,半个月内工程几乎没有进展,后来针对地质情况改用6米长的护筒,桩基施工才得以顺利进行。护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm,倾斜度不得大于1%,为此护筒安装前、安装后、成孔后均应进行测量放线和校核,防止成桩后出现桩位偏差。
泥浆指标:
孔内泥浆性能的好坏直接影响成孔过程和质量,性能好的泥浆具有护壁质量好、浮渣能力强、沉渣量少的特点。性能不好的泥浆易造成塌孔、扩孔、夹渣等问题。千万不要图省事、图省钱而忽视泥浆的质量。2009年新建阜六铁路开工,其中颍河特大桥深水桩基础单桩设计直径为2米,深度达86米,且在深8米左右的河水中施工,为保证工程进展顺利,施工方制定了详细的专项方案,但在一桩基钻进过程中现场制作泥浆的膨润土数量不足,因为思想上存在僥幸心理加上图省事没有及时购进膨润土而影响了泥浆的性能,造成孔内沉渣量大且护壁质量差,后来成孔后下钢筋笼的过程中塌孔,不仅影响了工程进度而且造成较大的经济损失。泥浆的性能指标应符合以下规定:正循环旋转钻机、冲击钻机使用管形钻头时,入孔泥浆比重为1.1~1.3,冲击钻机使用实心钻头时,泥浆比重,砂粘土不宜大于1.3,大漂石、卵石层不宜大于1.4。反循环旋转钻机的泥浆比重宜为1.05~1.15。黏度一般地层为16~22s,松散易塌地层19~22s。新制泥浆含砂率不大于4%,胶体率不小于95%,PH值应大于6.5。
三、钻机安装、钻孔检查:
钻机平台和钻架应稳固牢靠,钻头、钻杆中心与护筒中心的偏差不得大于5cm。钻机就位后,应测量护筒顶标高,用于钻孔中检查孔深的依据。
钻进过程中,应抽查钻杆或钢丝绳的垂直度、泥浆的各项指标,全部检查孔内地质取样和变化情况是否和设计地质符合,若孔内地质不符合设计情况,将会影响桩基的承载力,应立即向设计单位反映并等待处理。
四、成孔检查:
桩基成孔后现场应对孔深、孔径、孔型、孔垂直度、孔中位偏差进行验收。孔径和深度必须大于设计值,孔型应符合设计要求。用测绳量测孔深应用变形较小的细纲丝绳,测锤用4~6公斤锥体壮的标准测锤。测绳在经常使用中会变形而不准确,因而要定期用钢尺对其进行校核,发现偏差较大的测绳应及时予以更换。测锤重量过轻在测孔深时没有明显的触感,测出的孔深和沉渣值不会准确,因此应使用标准测锤;孔形和垂直度检验可使用自制检孔器(长度为孔径的4~6倍,直径不小于设计尺寸)或成孔检测仪;孔中心位置偏差不大于5cm,可利用护桩尺量检验,护桩从埋设护筒到下完钢筋笼均起到定位校核作用,因此在施工过程中要注意保护好护桩不受外力影响而变动,若怀疑护桩位置有变化应通过测量校核予以及时纠正。
五、清孔:
成孔验收后,应立即清孔,浇筑混凝土前应对清孔进行检查,设计无具体要求时,沉渣厚度柱桩不大于5cm,摩擦桩不大于20cm,严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。清孔后孔内泥浆性能好坏直接影响混凝土浇筑过程是否顺利和成桩质量,泥浆应达到以下指标:手摸无2~3mm的颗粒,泥浆比重不大于1.1,含砂率不大于2%,黏度为17~22s。
六、混凝土浇注:
影响混凝土浇筑质量的因素很多,如施工道路、机械设备、原材料等,现场应对以下要点进行重点控制。
导管安装:导管管身及接头合格,水密性试验、抗拉压试验合格,导管逐节应编号,导管组装后底面应高出桩底约0.4m。混凝土浇筑过程中导管在孔内一旦漏水,很容易造成断桩,因孔内的水压力随着孔深的增加而加大,所以导管的水密性试验中导管的组装长度要符合对应施工的桩长要求。
混凝土性能指标:混凝土灌注前和过程中,应按规定的频次检测混凝土的坍落度、扩展度、入模温度(高性能混凝土还应检测含气量)。坍落度、扩展度偏差不应大于2cm,含气量应符合设计要求,入模温度,每工作班组至少测温一次,其值不应低于5℃,夏季施工时不宜高于30℃。塌落度过大混凝土容易离析,会造成导管中石子沉积堵塞而不能顺利浇筑;塌落度过小混凝土上翻和向四周扩散能力减弱,不易于顺利浇筑。在实际施工中,因运输时间长和环境气温高造成的塌落度损失是影响混凝土性能的重要原因,由此造成的断桩现象也很常见,为此要充分考虑混凝土的生产能力、运输能力、施工便道、环境温度等因素,确保桩基混凝土浇筑的连续性并能尽快完成。
混凝土浇筑过程:混凝土的初存量应满足首批混凝土入孔后,导管埋入混凝土的深度不小于1米并不宜大于3米,用以确保混凝土的下冲力能够冲起沉渣且让导管底部埋入混凝土中不会进水。浇筑过程中保证导管埋入深度控制在2~6m。导管埋深过大,混凝土不易上翻,导管上拔困难;导管埋深过小,会存在进水断桩隐患。 灌注到桩顶时,为保证有效桩长应扣除上面部分浮浆和杂物,量测混凝土面应高出设计桩顶不小于0.5m,量测时应使用取样器,以取到混凝土中的石子为准。
钻孔桩施工进度较快,但影响施工质量的因素很多,比如因孔内泥浆性能不合格会造成沉渣多、钻进困难、甚至塌孔;因导管接头漏水造成混凝土浇筑过程中进水而形成断桩;因混凝土塌落度过大或过小造成断桩等等。只有严格按照质量控制要点进行施工,才能保证钻孔桩施工质量,才能为上部建筑打好坚实的基础。
护筒安装:
钻孔前应设置坚固、不漏水的孔口护筒,用以保证成孔位置和孔内泥浆的高度。护筒内径应大于钻头直径,大出的尺寸既能保证钻机钻进的工作面又要确保成孔的准确位置。旋转钻机应比钻头大20~30cm, 冲击钻机应比钻头大30~40cm。护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m,在旱地或筑岛时还应高出施工地面0.5m,用以保证孔内的水压力防止钻孔过程中塌孔。护筒埋设深度,岸滩上:粘性土应不小于1m,砂类土应不小于2m;当表层土松软时,宜将护筒埋置到坚硬密实的土层中至少0.5m;水中筑岛时,护筒宜埋入河床以下1m。护筒若埋不到坚硬密实的土层中,在钻进过程中会因孔内泥浆的流动冲刷而造成护筒底部塌方,进而扩大范围,直至无法钻进施工。2008年京沪高铁四标段濉河特大桥桩基施工中,原先安装护筒长度为3米,但因部分地段地下4~5米处有流塑层,造成钻进过程中护筒下部出现严重塌方现象,施工方分别采用旋挖钻、正、反回旋钻机钻孔均没有取得明显效果,半个月内工程几乎没有进展,后来针对地质情况改用6米长的护筒,桩基施工才得以顺利进行。护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm,倾斜度不得大于1%,为此护筒安装前、安装后、成孔后均应进行测量放线和校核,防止成桩后出现桩位偏差。
泥浆指标:
孔内泥浆性能的好坏直接影响成孔过程和质量,性能好的泥浆具有护壁质量好、浮渣能力强、沉渣量少的特点。性能不好的泥浆易造成塌孔、扩孔、夹渣等问题。千万不要图省事、图省钱而忽视泥浆的质量。2009年新建阜六铁路开工,其中颍河特大桥深水桩基础单桩设计直径为2米,深度达86米,且在深8米左右的河水中施工,为保证工程进展顺利,施工方制定了详细的专项方案,但在一桩基钻进过程中现场制作泥浆的膨润土数量不足,因为思想上存在僥幸心理加上图省事没有及时购进膨润土而影响了泥浆的性能,造成孔内沉渣量大且护壁质量差,后来成孔后下钢筋笼的过程中塌孔,不仅影响了工程进度而且造成较大的经济损失。泥浆的性能指标应符合以下规定:正循环旋转钻机、冲击钻机使用管形钻头时,入孔泥浆比重为1.1~1.3,冲击钻机使用实心钻头时,泥浆比重,砂粘土不宜大于1.3,大漂石、卵石层不宜大于1.4。反循环旋转钻机的泥浆比重宜为1.05~1.15。黏度一般地层为16~22s,松散易塌地层19~22s。新制泥浆含砂率不大于4%,胶体率不小于95%,PH值应大于6.5。
三、钻机安装、钻孔检查:
钻机平台和钻架应稳固牢靠,钻头、钻杆中心与护筒中心的偏差不得大于5cm。钻机就位后,应测量护筒顶标高,用于钻孔中检查孔深的依据。
钻进过程中,应抽查钻杆或钢丝绳的垂直度、泥浆的各项指标,全部检查孔内地质取样和变化情况是否和设计地质符合,若孔内地质不符合设计情况,将会影响桩基的承载力,应立即向设计单位反映并等待处理。
四、成孔检查:
桩基成孔后现场应对孔深、孔径、孔型、孔垂直度、孔中位偏差进行验收。孔径和深度必须大于设计值,孔型应符合设计要求。用测绳量测孔深应用变形较小的细纲丝绳,测锤用4~6公斤锥体壮的标准测锤。测绳在经常使用中会变形而不准确,因而要定期用钢尺对其进行校核,发现偏差较大的测绳应及时予以更换。测锤重量过轻在测孔深时没有明显的触感,测出的孔深和沉渣值不会准确,因此应使用标准测锤;孔形和垂直度检验可使用自制检孔器(长度为孔径的4~6倍,直径不小于设计尺寸)或成孔检测仪;孔中心位置偏差不大于5cm,可利用护桩尺量检验,护桩从埋设护筒到下完钢筋笼均起到定位校核作用,因此在施工过程中要注意保护好护桩不受外力影响而变动,若怀疑护桩位置有变化应通过测量校核予以及时纠正。
五、清孔:
成孔验收后,应立即清孔,浇筑混凝土前应对清孔进行检查,设计无具体要求时,沉渣厚度柱桩不大于5cm,摩擦桩不大于20cm,严禁采用加深钻孔深度的方法代替清孔。清孔后孔内泥浆性能好坏直接影响混凝土浇筑过程是否顺利和成桩质量,泥浆应达到以下指标:手摸无2~3mm的颗粒,泥浆比重不大于1.1,含砂率不大于2%,黏度为17~22s。
六、混凝土浇注:
影响混凝土浇筑质量的因素很多,如施工道路、机械设备、原材料等,现场应对以下要点进行重点控制。
导管安装:导管管身及接头合格,水密性试验、抗拉压试验合格,导管逐节应编号,导管组装后底面应高出桩底约0.4m。混凝土浇筑过程中导管在孔内一旦漏水,很容易造成断桩,因孔内的水压力随着孔深的增加而加大,所以导管的水密性试验中导管的组装长度要符合对应施工的桩长要求。
混凝土性能指标:混凝土灌注前和过程中,应按规定的频次检测混凝土的坍落度、扩展度、入模温度(高性能混凝土还应检测含气量)。坍落度、扩展度偏差不应大于2cm,含气量应符合设计要求,入模温度,每工作班组至少测温一次,其值不应低于5℃,夏季施工时不宜高于30℃。塌落度过大混凝土容易离析,会造成导管中石子沉积堵塞而不能顺利浇筑;塌落度过小混凝土上翻和向四周扩散能力减弱,不易于顺利浇筑。在实际施工中,因运输时间长和环境气温高造成的塌落度损失是影响混凝土性能的重要原因,由此造成的断桩现象也很常见,为此要充分考虑混凝土的生产能力、运输能力、施工便道、环境温度等因素,确保桩基混凝土浇筑的连续性并能尽快完成。
混凝土浇筑过程:混凝土的初存量应满足首批混凝土入孔后,导管埋入混凝土的深度不小于1米并不宜大于3米,用以确保混凝土的下冲力能够冲起沉渣且让导管底部埋入混凝土中不会进水。浇筑过程中保证导管埋入深度控制在2~6m。导管埋深过大,混凝土不易上翻,导管上拔困难;导管埋深过小,会存在进水断桩隐患。 灌注到桩顶时,为保证有效桩长应扣除上面部分浮浆和杂物,量测混凝土面应高出设计桩顶不小于0.5m,量测时应使用取样器,以取到混凝土中的石子为准。
钻孔桩施工进度较快,但影响施工质量的因素很多,比如因孔内泥浆性能不合格会造成沉渣多、钻进困难、甚至塌孔;因导管接头漏水造成混凝土浇筑过程中进水而形成断桩;因混凝土塌落度过大或过小造成断桩等等。只有严格按照质量控制要点进行施工,才能保证钻孔桩施工质量,才能为上部建筑打好坚实的基础。