浅析钻孔灌注桩在施工中常见问题

来源 :城市建设理论研究 | 被引量 : 0次 | 上传用户:biantaitai
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  摘要:通过泰州某工程中钻孔灌注桩中采用针对性的措施解决桩基施工中的问题的例子,介绍灌注桩的施工工艺及施工中常见问题,主要包括:施工工藝流程、施工要点、施工中常见问题等。
  关键词:桩基;钻孔灌注桩;后注浆
  中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:
  
  钻孔灌注桩是指在工程现场通过机械钻孔在地基土中形成桩孔,并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩。钻孔灌注桩目前已是一种成熟的施工工艺,但是打桩的地域性强,受地质条件影响大。现场施工需根据现场地质条件采取必要措施,解决施工中出现的问题,避免施工隐患。
  1 工程概况
  泰州某工程场地地貌类型为长江三角洲高河漫滩相冲积平原。场地东侧原为村庄,现已拆迁,西侧原为农田,场地北侧有多处河塘分布,现已回填。该场地土层自上而下为①素填土、②粉土、③粉砂、④粉质粘土、⑤粉土、⑥粉砂、⑦中砂,场地土层分布稳定,工程地质条件一般,地质情况以沙土层为主。该工程建筑群主要由20栋2~58层的建筑群组成,地上总建筑面积461219M2,地下室为2层满堂式,地下建筑面积20万M2,桩基础采用泥浆护壁混凝土灌注桩。
  试桩及土质情况分析:
  项目桩基工程部分试桩经静载、小应变检测承载力出现陡降后继续将桩压入一段后,又能继续承载,桩身完好。试桩施工中③粉土层和④粉质粘土层之间出现风化岩,②粉土有部分淤泥质土。
  结合工程地质情况分析为:部分试桩泥浆密度大,沉渣太厚,可采用后注浆工艺加强承载力。打桩过程中注意在淤泥层防止缩径,遇到风化岩防止卡转掉转。
  2 施工工艺流程
  2.1施工工艺流程
  
  2.2施工要点
  2.2.1埋设钢护筒
   钢护筒具有固定桩位,引导钻头方向,隔离地下水避免其流入孔内,保护孔口不坍塌,并保证孔内、外水头差,保护孔壁免于坍塌等作用,同时在钻孔过程中可作泥浆池蓄浆备用。钢护筒一般由12~20mm的钢板卷制而成,内径一般比钻孔桩直径大20~30cm。钢护筒埋设位置应准确,中心偏差不大于于5cm,倾斜度不大于1%。孔内水位宜高于护筒底脚0.5米以上。护筒埋设采用人工挖孔法或用旋挖钻机静态法来完成,护筒埋置深度以能隔开流塑状地层为主要原则,钢护筒底部及四周用粘土填筑,并分层夯实,护筒埋设前根据放样桩位作好护桩,护筒放下后根据护桩牵十字线,采用十字线标准就位,同时护筒顶端高出地面0.3-0.5m,防止地面水流入孔内或人,物掉到孔内。
  2.2.2钻机就位
  钻机就位前,应对钻孔各项准备工作进行检查。立好钻架并调整和安设好起吊系统,将钻头吊起,缓慢放入护筒内。就位完毕后,施工队对钻机就位自检。熟悉地质资料:钻孔前,按设计图纸所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图,挂在钻机上。针对不同地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。钻机就位后开钻前,测量人员用全站仪对护桩中心,护筒中心及钻头中心进行检查,合格后方可开钻。钻机安装后的底座和顶端应平稳,在钻进中不应产生位移或沉陷。钻机安好后,钻机导杆中心线,回旋盘中心线,护筒中心线应保持在同一直线上。
  2.2.3钻进
  钻进施工过程中,应经常测量钻孔中心偏位和孔深,出现偏孔,斜孔等现象时及时纠正,钻孔作业应分班连续进行,并及时填写钻孔施工记录,交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项,钻进过程中应经常对钻孔泥浆,钻机对位,钻孔深度等进行检测。钻孔作业采用减压钻进,根据不同土层选择与之相适应的进尺和转速。对于淤泥质土层,采用低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进,每小时进尺不大于1m,以免发生先扩孔后缩孔现象,对于亚粘土层,采用低档慢速、优质泥浆、大泵量钻进的方法钻进;对于粘土层采用中等钻速大泵量、稀泥浆钻进,每小时进尺不大于0.8m;对于砂层,采用轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进,每小时进尺不大于0.5m,以免孔壁不稳定,发生局部扩孔或局部坍孔,并充分浮渣、排渣,以防埋钻现象;对圆砾层,采用轻压、低档慢速、优质浓泥浆钻进,每小时进尺不大于0.8m,确保护壁厚度以及充分浮渣;护筒底口和不同地层交接处附近,采用低档慢速、小进尺钻进,防止扩孔、塌孔和偏斜孔,每小时进尺不大于0.5m。
  2.2.4清孔
  二次清孔完毕,成渣及泥浆比重满足要求即可浇筑混凝土。在这个环节中药控制好泥浆比重,泥浆比重太大,容易造成沉渣太厚,影响后续混凝土浇筑的效果;泥浆比重太低,会影响泥浆护壁的效果,造成塌孔。一般泥浆比重保持在1.1~1.3之间。
  清孔一般采用正、反循环清孔法。反循环钻进时,冲洗液是从钻杆与孔壁间的环状空间中流入孔底,并携带钻渣,经由钻杆内腔返回地面。由于钻杆内腔断面积比钻杆与孔壁间的环状断面积小得多,故冲洗液在钻杆内腔能获得较大的上返速度。而正循环钻进时,泥浆运行方向是从泥浆泵输进钻杆内腔,再带动钻渣沿钻杆与孔壁间的环状空间上升到泥浆池的,故冲洗液的上返速度低。一般情况下,反循环冲洗液的上返速度比正循环快40倍以上。
  2.2.5砼导管的安装、使用
  导管安装使用前后冲洗干净,变形和磨损严重的导管不得使用。导管在使用前和使用一个时期后,除应对其规格,质量和拼接构造进行认真的检查外,还需做拼接,承压,水密试验,水密试验时水的压力不小于孔内水深的1.3 倍的压力,进行承压试验时的水压力不应小于导管管壁可能承受的最大内压力。钢筋笼安放完毕后,应立即安装混凝土导管,导管接头牢固,严密不漏水,控制导管长度和节数,导管下口需布一节较长导管,底部距孔底在30-50cm。砼灌注开始后,注意保持孔内的静压水头不少于2.0m,同时及时测量砼面的高度及上升速度,以便根据计算控制导管埋置深度在2m~6m之间。导管埋深采用双控,采用测绳量测孔深和砼方量共同控制,如两者相差较大一定要查明原因。
  2.2.6水下混凝土灌注
  首灌混凝土集料浇筑,确定首罐量:
  水下混凝土:
  V :首批混凝土所需数量
  H1:导管内混凝土柱平衡导管外水水所需要的高度
  H2:灌注首批混凝土所需井孔内混凝土面至孔底高度
  D :桩孔径
  d :导管内径
  
  首灌浇筑完成后向集料斗内继续送料灌注,当导管埋入混凝土面约5~6M时开始拔管并卸除上部导管,拔管时严格控制,使导管埋入孔中混凝土保持在2~3M;灌注时排除的泥浆采用孔口泵吸排入泥浆筒,最后排出的浊浆直接排入废桨槽;每次拔管时间控制在10分钟以内;混凝土灌注时采用重锤法测量孔内混凝土面标高,辅以长竹竿或钢缆绳探孔法控制
  3 常见问题及解决方案
  3.1钻进施工常见问题
  3.1.1塌孔及后果,
  现象:在钻孔过程中,如果抓毛孔内水位忽然下降,孔口冒细密的水泡,就表示已塌孔。此时,出渣量显著增加而不见钻头进尺,但钻孔负荷显著增加,泥浆泵压力忽然上升,造成憋泵。一旦塌孔孔,钻孔变无法正常进行,易造成掉钻埋钻事故。塌孔主要原因是护筒埋设太浅,筒外未分层夯实,回转钻进时泥浆和粘度偏小,钻具碰撞孔壁。
  预防措施:①护筒埋入原状土大于0.20m,筒外分层捣实。回转钻进时选用较大比重、粘度的泥浆。一般选用优质黄泥制作黄泥浆,要求黄泥中不得含有砂石等杂质,塑形指数大于22,并放慢进尺速度(进尺速度一般控制在6-7米M/H为宜);②根据不同地质,调整泥浆比重。确保泥浆具有足够的稠度,确保孔内外水位差,围护孔壁稳定。黄泥比重控制在1.25~1.30左右,实践证明:高质充足的黄泥浆是确保钻孔灌注桩施工质量的关键之一。钻进井孔上段6~7米时尽可能少量向井孔内输入清水,让钻渣自然形成优质泥浆护壁,特别是护住护筒底脚处的井壁(这一位置极易坍塌)③孔口坍塌时立即拆除护筒并回填钻孔重新埋设护筒再钻,坍塌位置不深时可用深埋护筒法;孔内坍塌时,判明坍塌位置,回填砂和粘土混合物到坍塌处以上1~2米。如塌孔严重应全部回填,待回填物沉积密实后再进行钻进。
  扩径,钻孔浅部地层有流砂层,钻进时钻具晃动太大解决方式遇流砂层时加大泥浆密度粘度,尽量减少钻具晃动
  3.1.2钻孔偏斜
  现象:现场形成的桩孔,垂直度不符合设计要求的标准或桩位偏离设计桩位等
  预防措施:①安装钻机时检查起重滑轮轮轴、固定钻杆的杆孔和护筒中心三者在一条竖直线上;②主动钻杆较长时转动时上部摆动较大,应增设导向架,控制钻杆的钻进方向;③如钻孔偏斜,在偏斜处吊住钻头上下反复扫孔,使孔正直;
  3.1.3钻孔缩径
  主要原因: ①有流塑粘性土层或含有高岭土成分的粘性土和膨胀土,②钻头补焊不足,严重磨损的钻头往往钻出比设计桩径稍小的孔;
  预防措施:①缩径地段进行扫孔②經常检查钻具尺寸,及时补焊或更换钻齿
  3.14卡钻、掉钻
  主要原因:①孔内有探头石,钻头变形等均造成卡钻②卡钻时强提强扭,使钻杆、钢丝绳断裂;电机接线错误,使不能反转的钻杆松脱;钻杆、钢丝绳连接装置磨损,未及时更换等均造成掉钻事故
  防止措施:①经常检查钻机磨损情况及连接情况;②对于卡钻,一般轻提钻头,如轻提不动,可用冲、吸等方法将钻头周围的钻渣松动后再提出;③掉钻,宜迅速用打捞叉、钩等工具打扰;如掉钻位置太深,泥沙淤积严重,应停钻,清除钻渣,降低泥浆稠度,使用空气吸泥机等机械清除上部泥沙,提出钻头
  3.2混凝土浇筑
  混凝土灌注是灌注桩施工的重点,容易出现桩身混凝土夹渣、夹泥甚至断桩等现象,严重影响桩身混凝土质量和单桩承载力。如果断桩,则还需要按照设计要求进行补桩,造成严重的经济损失和不良的社会影响。桩身夹泥、断桩的原因是:混凝土在灌注过程中,导管部分或去哪不拔出混凝土,或者混凝土初灌量不够,导致桩身混凝土中部分夹泥或者整个截面夹泥而断桩。
  预防措施:灌注混凝土时首灌量仔细计算,确保初灌混凝土冲入孔底时,导管底部埋入混凝土中0.8米以上,另外在拆卸导管时仔细计算和测量孔中混凝土面的高度,导管底部埋于砼中深度宜为2~6米之间,一次拆卸导管不得超过4米,每次拆卸导管前均要测量砼面高度,计算出导管埋深,然后拆卸。
  3.3后注浆控制
  后压浆技术是在灌注桩浇注混凝土以后,通过预埋的管子将水泥砂浆注入桩端以下,以挤压桩底的沉渣,压密桩端土层,从而提高端承力,也可以将水泥砂浆注入桩侧土层中以提高桩侧摩阻力的一种技术。通过后注浆可以胶结孔底沉渣,提高单桩承载力,消除桩的过大沉降;增强桩身混凝土与桩侧土的结合,提高侧摩阻力;修补桩身缺陷部位,保证设计承载力;减少桩基的不均匀沉降。后注浆控制难题主要是如何控制压浆的均匀性和如何实现注浆的技术要求。首先必须保证水泥浆水灰比、注浆管的制作,使用的注浆泵符合要求;其次注浆管与钢筋笼固定牢靠,管与管的连接严丝合缝,不漏水;防止注浆管折断;注浆管按位置不同做好标记;最后在砼浇筑完毕6-8小时内用清水开孔,砼浇筑完毕2~30天内注浆,注浆时先注稀浆再注浓浆,采用注浆量和注浆压力双重控制。
  4 结束语
  桩基工程能否保质保量按时完工,首先要看人力物力是否齐备,其次就要技术、设备上要有针对性。在地质情况复杂的现场条件下,及时根据现场的地址条件调整施工工艺和预防措施能够有效避免施工隐患,应对可能出现的问题,保证工程的顺利实施。泰州项目针对试桩中发现的问题,采用针对性的调整施工措施解决施工中出现的问题,取得了良好的效果。
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