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摘要:目前,混凝土钻孔灌注桩在高层建筑地基处理中被广泛采用,但其施工的技术复杂、难度较大,容易出项一些质量通病。本人结合工程实例,对本工程中出现的桩质量问题进行分析,并提出事故的处理措施,又介绍一些常见的质量问题,进行原因分析与提出预防措施。
关键词:钻孔灌注桩;承载力;预防措施
1 引言
随着建筑科技的飞跃发展,在地基的处理中,越来越多的应用了钻孔灌注桩。它是一种地下的隐蔽性工程,施工中操作不对的话,很容易产生质量问题,对整个工程的质量造成极大的影响,并且处理问题时特别困难,造成浪费,极大的影响工程进度。
2 工程概况
深圳某十五层的综合楼,地基处理部分采用的是钻孔灌注桩。主楼99根,直径为1000mm;辅楼23根,直径为800mm。单桩承载力的设计值分别是4500kN与3200kN,桩长47m,进入中风化花岗岩的长度不少于1m。桩顶混凝土要浇筑至设计的桩顶标高以上0.5~0.8m,使用的是黄河钻,正循环泥浆护壁成孔,利用导管水下浇筑混凝土成桩。
场地土层自上而下依次是:填土,淤泥,淤泥质土,可塑性黏土与少量砂层。地下水丰富,地下水位-2m。
3 质量问题状况
进行桩的施工后,发现21%的混凝土试块没有达到设计强度,対直径1000mm的桩抽测25根,发现泥质夹层、局部断裂、承载力低的三类桩有6根,具有一些其他局部问题的二类桩有7根。
开挖检查时,当挖至-7.5m时,发现39号与36号桩顶设计标高处无混凝土,且36号、39号桩分别在13m、11.7m处遇到硬物。对7根樁钻探抽芯检查时发现:未进入中风化花岗岩的有5根,桩孔底部沉渣超厚的有5根,有一处以上桩芯破碎的有4根,断桩的有1根,另外桩身普遍的局部含泥、砂,并且骨料松散,混凝土的抗压强度达不到设计要求。
对31号与107号质量问题严重的桩进行单桩静载试验时:31号桩加载至5400kN时破坏,容许承载力是2250kN,摩擦力约占90%;107号桩加载至6400kN时破坏,容许承载力是2800kN,其中摩擦力占70%。有单桩试验得知,这些桩只具有摩擦桩的作用,并且都未达到设计的4500kN的承载力要求。
4 原因分析
4.1 判断入岩程度失误
在停钻前的终孔采样中含有了中风化颗粒,故误认为已经进入了中风化层进而停钻。进行抽芯鉴定时,桩尖接近但并未进入中风化层,距离设计要求还很远。
4.2 沉渣超厚的情况普遍
当孔深在45m以上时,其孔径大,扩孔的要求高,且泥浆泵的能量低,泥浆的循环速度过慢,排渣较困难,从而导致从提升钻具到下导管进行混凝土浇筑前的那段时间内,有不少渣土沉淀在孔底。
4.3 桩芯破碎与断桩
由于对导管埋管与拆管长度的控制不严,导管埋入的深度不够或者埋入掺有泥浆的浮浆层(进行检查时,有的浮浆层竟有2m厚),或者拆管速度过快或者几节一块拆,导致混凝土的侧压力不足,泥浆挤入其中,导致桩身夹泥、混凝土松散破碎与断桩现象的发生。
4.4 桩顶标高未达到设计要求
其原因有三种:①进行浇筑的混凝土不断在上升,混凝土面之上的泥浆被挤出孔外,导致泥浆变稠,更甚的形成泥团,再由于钢筋笼的阻滞作用,造成上升的混凝土难以流入混凝土保护层内,结果形成了以钢筋笼为边界的假桩侧壁,因此所测的混凝土面标高成为假标高;混凝土浇筑完工后,初凝前混凝土内的侧压力增大。其与桩壁间的侧压力差又迫使混凝土挤入保护层内,进而混凝土的标高下降。②导管埋入混凝土中太深,当拨出时造成混凝土顶面高度下降。③混凝土的侧压力比淤泥孔壁的压力大,导致混凝土向周围土层挤入,出现鼓肚进而导致混凝土面的下降。
4.5 桩身的混凝土强度低
其原因有两种:①要使混凝土填充钻孔,必须增加混凝土的流动性,将其水灰比提高,必然会导致强度的降低。②混凝土内混有泥浆,其强度也必然会降低。
5 事故处理措施
5.1 由于有相当多的桩没有进入中风化的花岗岩岩层,桩底的沉渣过后,进行试桩时其承载力过低,桩的质量没有达到设计的要求,进而决定将地上的15层缩减至10层。
5.2 对楼体总层数减少后,还必须做必要的桩基加固措施:①挖除桩顶的积土,进行支模接桩使其达到设计的标高。②利用钻探抽芯孔,用高压清水冲洗桩身的混凝土破碎带,向裂缝及芯孔灌入水灰比为0.5的水泥浆。③采取一定的措施进行各桩之间承台和承台梁的加固,使其尽可能的连成一个整体,进而达到调整各桩间可能出现的不均匀沉降的作用。
认真采取了以上措施后,基本解决了桩基质量不足的问题。
6 在钻孔桩施工中的其他一些常见质量问题与预防措施的总结分析
6.1 桩基偏位
桩基偏位的原因分析:在施工时,经常许多设备在场内同时施工,设有泥浆循环的场地、钻渣堆放场地,还有车辆的来回行驶,使场内的布置比较混乱,容易发生桩基的移位;钻孔灌注桩的场地一般较松软,施工过程中极易将原桩位改变或者破坏。
在钻孔灌注桩的施工中,应采取以下措施进行桩位的控制:①正式钻孔施工前,应首先进行场地平整,定位放线时应严格按照图纸进行,并经校验无误后方可进行桩基的施工;②做好控制桩。在施工场地外围和场地内不易发生位移变化的地方,设立一系列的控制桩,当钻机就位之前,再次利用控制桩与桩位之间的位置关系,进一步复核桩位,保证桩位的准确性;③提前开挖桩孔,把桩位点放入孔底。如此操作,一般的破坏因素不足以影响桩位。
6.2 缩颈
缩颈的原因分析:缩颈主要是因为地层原因。在成孔时,地层在应力的释放过程中发生变形,使孔径变小而出现缩颈现象。桩孔缩颈导致桩截面减小,承载力降低,钢筋的保护层变小,甚至裸露,造成钢筋严重腐蚀,造成很大的工程隐患。
施工中防止缩颈的措施:①在各条件允许的情况下,加快成孔的速度,尽快浇筑混凝土,使混凝土的侧压力抵消孔内释放应力,减少孔壁变形的时间。②钻孔过程中,使用的探孔器应与孔径一致,随时进行成孔变化情况的检查,发现问题,立即用钻机重新扫孔。③钻孔结束后,检查无缩颈问题后,立即安装钢筋笼,快速浇筑混凝土,这样也能有效消减孔径的变形程度。
6.3 孔壁的泥皮过后,桩的侧阻力降低
摩擦桩主要依靠桩与周围土体的摩擦阻力提供承载力,钻孔灌注桩的钻孔施工中,利用泥浆向孔外携带钻渣与保证孔壁的稳定,泥浆必然在孔壁上产生一层粘土质泥皮,其具有保持孔壁稳定的作用,同时也使桩基的侧向阻力降低,进而导致承载力下降。
较小孔壁泥皮的厚度,保证桩基足够的承载力,主要应从下面几方面进行控制:①加快成孔速度,缩短泥皮沉积的时间。②在条件允许的情况下,降低泥浆的比重,可使用反循环的方法;泥浆高于地下水头两米时,可采用清水钻进,泥皮就很少,可以保证桩孔的质量。
7 小结
伴随着钻孔灌注桩的大量采用,在更多的实践过程中,通过对其质量的检测、施工操作的控制,进行技术与经验的积累,相信钻孔灌注桩的施工技术会越来越成熟。
关键词:钻孔灌注桩;承载力;预防措施
1 引言
随着建筑科技的飞跃发展,在地基的处理中,越来越多的应用了钻孔灌注桩。它是一种地下的隐蔽性工程,施工中操作不对的话,很容易产生质量问题,对整个工程的质量造成极大的影响,并且处理问题时特别困难,造成浪费,极大的影响工程进度。
2 工程概况
深圳某十五层的综合楼,地基处理部分采用的是钻孔灌注桩。主楼99根,直径为1000mm;辅楼23根,直径为800mm。单桩承载力的设计值分别是4500kN与3200kN,桩长47m,进入中风化花岗岩的长度不少于1m。桩顶混凝土要浇筑至设计的桩顶标高以上0.5~0.8m,使用的是黄河钻,正循环泥浆护壁成孔,利用导管水下浇筑混凝土成桩。
场地土层自上而下依次是:填土,淤泥,淤泥质土,可塑性黏土与少量砂层。地下水丰富,地下水位-2m。
3 质量问题状况
进行桩的施工后,发现21%的混凝土试块没有达到设计强度,対直径1000mm的桩抽测25根,发现泥质夹层、局部断裂、承载力低的三类桩有6根,具有一些其他局部问题的二类桩有7根。
开挖检查时,当挖至-7.5m时,发现39号与36号桩顶设计标高处无混凝土,且36号、39号桩分别在13m、11.7m处遇到硬物。对7根樁钻探抽芯检查时发现:未进入中风化花岗岩的有5根,桩孔底部沉渣超厚的有5根,有一处以上桩芯破碎的有4根,断桩的有1根,另外桩身普遍的局部含泥、砂,并且骨料松散,混凝土的抗压强度达不到设计要求。
对31号与107号质量问题严重的桩进行单桩静载试验时:31号桩加载至5400kN时破坏,容许承载力是2250kN,摩擦力约占90%;107号桩加载至6400kN时破坏,容许承载力是2800kN,其中摩擦力占70%。有单桩试验得知,这些桩只具有摩擦桩的作用,并且都未达到设计的4500kN的承载力要求。
4 原因分析
4.1 判断入岩程度失误
在停钻前的终孔采样中含有了中风化颗粒,故误认为已经进入了中风化层进而停钻。进行抽芯鉴定时,桩尖接近但并未进入中风化层,距离设计要求还很远。
4.2 沉渣超厚的情况普遍
当孔深在45m以上时,其孔径大,扩孔的要求高,且泥浆泵的能量低,泥浆的循环速度过慢,排渣较困难,从而导致从提升钻具到下导管进行混凝土浇筑前的那段时间内,有不少渣土沉淀在孔底。
4.3 桩芯破碎与断桩
由于对导管埋管与拆管长度的控制不严,导管埋入的深度不够或者埋入掺有泥浆的浮浆层(进行检查时,有的浮浆层竟有2m厚),或者拆管速度过快或者几节一块拆,导致混凝土的侧压力不足,泥浆挤入其中,导致桩身夹泥、混凝土松散破碎与断桩现象的发生。
4.4 桩顶标高未达到设计要求
其原因有三种:①进行浇筑的混凝土不断在上升,混凝土面之上的泥浆被挤出孔外,导致泥浆变稠,更甚的形成泥团,再由于钢筋笼的阻滞作用,造成上升的混凝土难以流入混凝土保护层内,结果形成了以钢筋笼为边界的假桩侧壁,因此所测的混凝土面标高成为假标高;混凝土浇筑完工后,初凝前混凝土内的侧压力增大。其与桩壁间的侧压力差又迫使混凝土挤入保护层内,进而混凝土的标高下降。②导管埋入混凝土中太深,当拨出时造成混凝土顶面高度下降。③混凝土的侧压力比淤泥孔壁的压力大,导致混凝土向周围土层挤入,出现鼓肚进而导致混凝土面的下降。
4.5 桩身的混凝土强度低
其原因有两种:①要使混凝土填充钻孔,必须增加混凝土的流动性,将其水灰比提高,必然会导致强度的降低。②混凝土内混有泥浆,其强度也必然会降低。
5 事故处理措施
5.1 由于有相当多的桩没有进入中风化的花岗岩岩层,桩底的沉渣过后,进行试桩时其承载力过低,桩的质量没有达到设计的要求,进而决定将地上的15层缩减至10层。
5.2 对楼体总层数减少后,还必须做必要的桩基加固措施:①挖除桩顶的积土,进行支模接桩使其达到设计的标高。②利用钻探抽芯孔,用高压清水冲洗桩身的混凝土破碎带,向裂缝及芯孔灌入水灰比为0.5的水泥浆。③采取一定的措施进行各桩之间承台和承台梁的加固,使其尽可能的连成一个整体,进而达到调整各桩间可能出现的不均匀沉降的作用。
认真采取了以上措施后,基本解决了桩基质量不足的问题。
6 在钻孔桩施工中的其他一些常见质量问题与预防措施的总结分析
6.1 桩基偏位
桩基偏位的原因分析:在施工时,经常许多设备在场内同时施工,设有泥浆循环的场地、钻渣堆放场地,还有车辆的来回行驶,使场内的布置比较混乱,容易发生桩基的移位;钻孔灌注桩的场地一般较松软,施工过程中极易将原桩位改变或者破坏。
在钻孔灌注桩的施工中,应采取以下措施进行桩位的控制:①正式钻孔施工前,应首先进行场地平整,定位放线时应严格按照图纸进行,并经校验无误后方可进行桩基的施工;②做好控制桩。在施工场地外围和场地内不易发生位移变化的地方,设立一系列的控制桩,当钻机就位之前,再次利用控制桩与桩位之间的位置关系,进一步复核桩位,保证桩位的准确性;③提前开挖桩孔,把桩位点放入孔底。如此操作,一般的破坏因素不足以影响桩位。
6.2 缩颈
缩颈的原因分析:缩颈主要是因为地层原因。在成孔时,地层在应力的释放过程中发生变形,使孔径变小而出现缩颈现象。桩孔缩颈导致桩截面减小,承载力降低,钢筋的保护层变小,甚至裸露,造成钢筋严重腐蚀,造成很大的工程隐患。
施工中防止缩颈的措施:①在各条件允许的情况下,加快成孔的速度,尽快浇筑混凝土,使混凝土的侧压力抵消孔内释放应力,减少孔壁变形的时间。②钻孔过程中,使用的探孔器应与孔径一致,随时进行成孔变化情况的检查,发现问题,立即用钻机重新扫孔。③钻孔结束后,检查无缩颈问题后,立即安装钢筋笼,快速浇筑混凝土,这样也能有效消减孔径的变形程度。
6.3 孔壁的泥皮过后,桩的侧阻力降低
摩擦桩主要依靠桩与周围土体的摩擦阻力提供承载力,钻孔灌注桩的钻孔施工中,利用泥浆向孔外携带钻渣与保证孔壁的稳定,泥浆必然在孔壁上产生一层粘土质泥皮,其具有保持孔壁稳定的作用,同时也使桩基的侧向阻力降低,进而导致承载力下降。
较小孔壁泥皮的厚度,保证桩基足够的承载力,主要应从下面几方面进行控制:①加快成孔速度,缩短泥皮沉积的时间。②在条件允许的情况下,降低泥浆的比重,可使用反循环的方法;泥浆高于地下水头两米时,可采用清水钻进,泥皮就很少,可以保证桩孔的质量。
7 小结
伴随着钻孔灌注桩的大量采用,在更多的实践过程中,通过对其质量的检测、施工操作的控制,进行技术与经验的积累,相信钻孔灌注桩的施工技术会越来越成熟。