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摘要:鉆孔樁由于施工過程無法直接觀察,且施工質(zhì)量的好壞直接影響到樁基承載力,故對其質(zhì)量控制尤為重要,本文僅從施工過程中遇到的幾種常見質(zhì)量事故,分析事故原因,提供解決或預防措施。
關鍵詞:鉆孔灌注樁,施工
正文
鉆孔灌注樁是施工過程中很常見的一種施工方式,因為其對地質(zhì)條件有良好的適應性,施工工藝簡單且設備投入不大,故廣泛應用于公路橋梁、鐵路、水利以及工民建工程中。但是由于鉆孔灌注樁的大部分施工都位于地面以下,其施工過程無法直接觀察,成樁后也不能開挖檢測質(zhì)量,一旦造成質(zhì)量問題,處理起來相當麻煩。另外,施工質(zhì)量的好壞直接影響到樁基承載力,因此在施工過程中對它的質(zhì)量控制尤為重要。本文通過對施工過程中易出現(xiàn)的幾種質(zhì)量事故分析,淺析鉆孔灌注樁質(zhì)施工過程中的質(zhì)量控制及缺陷處理。
1. 什么是鉆孔灌注樁
灌注樁是指在工程現(xiàn)場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔,并在其內(nèi)放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁,依照成孔方法不同,灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類。鉆孔灌注樁是按成樁方法分類而定義的一種樁型。
2. 鉆孔灌注樁施工工藝
按照所選護壁形成的不同,鉆孔灌注樁施工方法可以分為泥漿護壁施工法和全套管施工法。全套管施工法的主要施工步驟除不需泥漿及清孔外,其它的步驟的與泥漿護壁法都類似。下面主要介紹下泥漿護壁施工法的步驟
2.1、施工準備
清理平整場地,放樣定好樁位置,根據(jù)施工現(xiàn)場的實際情況及地質(zhì)條件,選擇合適的鉆機、鉆頭,做好各種原材料及應急物資的儲備。
2.2、鉆孔機的安裝與定位
樁機定位準確,是施工的先決條件。先利用鉆機的動力與附近的地籠配合,將鉆桿移動大致定位,再用千斤頂將機架頂起,準確定位,使起重滑輪、鉆頭或固定鉆桿的卡孔與護筒中心在一垂線上,以保證鉆機的垂直度。鉆機位置的偏差不大于2cm。
安裝鉆孔機的基礎如果不穩(wěn)定,施工中易產(chǎn)生鉆孔機傾斜、樁傾斜和樁偏心等不良影響,因此樁機所在地基必須穩(wěn)固。對于地層較軟或者有坡度的地基,可用推土機推平,再墊上鋼板或枕木加固。
2.3、護筒埋設
護筒的材質(zhì)主要有木材、鋼材、鋼筋混凝土三種。要求堅固耐用,不漏水,內(nèi)徑比鉆孔樁直徑大。目前工程中以鋼護筒應用最廣泛。鉆孔成敗的關鍵在于防止孔壁坍塌。當鉆孔較深時,在地下水位以下的孔壁土在靜水壓力下會向孔內(nèi)坍塌、甚至發(fā)生流砂現(xiàn)象。鉆孔內(nèi)若能保持比地下水位高的水頭,增加孔內(nèi)靜水壓力,能為孔壁、防止坍孔。護筒除起到這個作用外,同時好有隔離地表水、保護孔口地面、固定樁孔位置和鉆頭導向作用等。
2.4、泥漿制備
鉆孔泥漿由水、粘土(膨潤土)和添加劑組成。具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具,增大靜水壓力,并在孔壁形成泥皮,隔斷孔內(nèi)外滲流,防止坍孔的作用。應根據(jù)鉆孔方法和底層深度合理配比泥漿比重。
2.5、成孔
鉆孔是一道關鍵工序,在施工中必須嚴格按照操作要求進行,才能保證成孔質(zhì)量,要注意開孔質(zhì)量,為此必須對好中線及垂直度,并壓好護筒。在施工中要注意不斷添加泥漿,還要隨時檢查成孔是否有偏斜現(xiàn)象。鉆好的孔應及時清孔,下放鋼筋籠和灌注水下混凝土。
2.6、清孔
在鉆孔達到設計要求深度后,應對孔深、孔位、孔形、孔徑等進行檢查。在終孔檢查完全符合設計要求時,應立即進行孔底清理,避免隔時過長以致泥漿沉淀,引起鉆孔坍塌。清孔方法是使用的鉆機不同而靈活應用。通常可采用正循環(huán)旋轉(zhuǎn)鉆機、反循環(huán)旋轉(zhuǎn)機真空吸泥機以及抽渣筒等清孔。
2.7、灌注水下混凝土
清完孔之后,就可將預制的鋼筋籠垂直吊放到孔內(nèi),定位后要加以固定,然后用導管灌注混凝土。
3、施工過程中遇到關鍵問題及處理方式
3.1、樁孔偏斜
樁孔偏斜主要有兩方面原因,樁機不穩(wěn)或者地質(zhì)原因
3.1.1、樁機不穩(wěn)造成偏孔的應對措施
施工作業(yè)前保證施工場地平整,鉆機安裝平穩(wěn),機架垂直,并注意在成孔過程中定時檢查和校正,一旦出現(xiàn)樁孔偏斜,應當立刻移開鉆機,檢查孔壁情況。如果孔壁較穩(wěn)定,應加固地基后繼續(xù)鉆孔。如果孔壁不穩(wěn),應當及時回填,待穩(wěn)定后重新鉆孔
3.1.2、地質(zhì)原因造成偏孔的應對措施
應仔細研究巖層走向,采用適當?shù)幕靥畈牧匣靥钪劣嬎愫玫母叱毯箪o置一段時間后恢復施工。同時因配合選擇合適的鉆頭及鉆孔速度。
3.2、塌孔
成孔過程中或成孔后發(fā)生孔壁坍塌的現(xiàn)象稱為塌孔,塌孔的成因有恨多,主要有以下幾種情況
3.2.1、清孔時,由于泥漿濃度降低,對孔壁的壓力減小,砂層在自重作用下發(fā)生坍塌。此種情況可以在泥漿在適當摻入水泥漿及早強劑或水玻璃,對孔壁強度有一定的強化作用。
3.2.2、下放鋼筋籠時,由于刮蹭造成的孔壁坍塌,發(fā)生這種情況,應當適當縮小鋼筋籠直徑,防止刮蹭。
3.2.3、第一罐混凝土澆注時,在較大的上浮力作用下,孔壁土層強度破壞造成坍塌。此時,應當加大首罐混凝土量、
3.3、縮孔
成孔過程中或成孔后局部孔徑小于設計要求的現(xiàn)象稱為縮孔。造成這種現(xiàn)象的多為軟土層受地下水位的影響或周邊車輛振動使塑性土膨脹,造成縮孔。對此,應該采取諸如降低地下水位、減少施工機械在周邊車輛的振動、提高泥漿的比重、加強護壁等措施. 對易縮徑部位也可采用上下反復掃孔的方法來擴大孔徑。
3.4、導管進水
3.4.1、首批混凝土儲量不足,或雖然混凝土儲量足已夠,但導管底口距孔底間距過大,混凝土下落后不能埋沒導管底口,以至泥水從底口進入導管。此時,應即時將導管提出,將散落在孔底的混凝土拌和物用反循環(huán)鉆機的鉆桿通過泥石泵吸出,或者用空氣吸泥機、水利吸泥機以及抓斗出。不得已時需要將鋼筋籠提出采取復鉆清除。然后重新下放骨架、導管并投入足夠儲量的首批混凝土,重新灌筑。
3.4.2、導管接頭不密封,接頭間橡皮墊被導管高壓氣囊擠開,或焊縫破裂,水從接頭或焊縫中流入。或者導管提升過猛,或測深出錯,導管底口超出原混凝土面,底口涌入水泥。面對二種情況,應視具體情況,拔換原管下新管,或用原導管插入續(xù)灌,但灌筑前應將進入導管內(nèi)的水和沉淀用吸泥和抽水的方法吸出。如系重新下管,必須用潛水泵將管內(nèi)的水抽干,才可以繼續(xù)灌注混凝土。
3.5、堵管
在灌筑過程中,混凝土在導管中不下去,稱為堵管。有以下兩種情況:
3.5.1、初灌注時隔水栓堵管:或由于混凝土本身的原因,如坍落度過小,流動性差,夾有大粒徑骨料、拌制不均勻,以及運輸途中產(chǎn)生離析,導管漏水,雨天送混凝土未加遮蓋等,使混凝土中的水泥漿被沖走,粗骨料集中而造成堵管。
處理辦法可用長桿沖搗管內(nèi)混凝土,用吊繩抖動導管,或在導管上安裝附著式振搗器使隔水栓下落。如仍不能下落時,則應將導管連同其內(nèi)的混凝土提出孔外,進行清理修整,然后重新布裝導管,重新灌注。
3.5.2、機械發(fā)生故障或其它原因使混凝土在導管內(nèi)停留時間過久,或灌注時間持續(xù)時間過長,最初灌注的混凝土已經(jīng)初凝,增大了導管內(nèi)混凝土下落的阻力,混凝土堵在導管內(nèi)。其預防方法是灌注前應仔細檢修灌注機械,并準備備用機械,發(fā)生故障時立即調(diào)換備用機械;同時采取措施,加快灌注速度。
當灌注時間已久,孔內(nèi)首批混凝土已初凝,導管內(nèi)又堵塞有混凝土,此時應將導管拔出,重新安設鉆機鉆孔。
3.6、斷樁
由于灌注中提升導管失誤、混凝土供應中斷(下雨、停電、機械故障等)或?qū)Ч苈┧仍驅(qū)е聦Ч苤幸压嘧⒌幕炷僚c導管的混凝土隔斷,無法繼續(xù)灌注的現(xiàn)象通稱為斷樁。
在灌注過程中認定發(fā)生斷樁事故后,應立即停止繼續(xù)灌注,提拔導管和鋼筋籠,盡量將損失降低到最小。并采取以下辦法處理:斷樁截面位置處于設計樁全長的三分之一以下時,一般采取沖擊鉆清除已灌注部分,再實施原位恢復。斷樁截面位置處于設計樁全長的三分之二以上且距離孔口深度不大于10m時,先進行鉆孔壁加固,而后進行鉆孔樁的接長比較經(jīng)濟。斷樁截面位置處于設計樁全長的三分之一與三分之二之間的,應對各種處理方法進行對比,選擇經(jīng)濟、可行的處理方法。樁長大于50m的樁出現(xiàn)的斷樁情況,應對處理方案詳細論證后著手,切勿盲目操作以免帶來較大的損失。
3.7、浮籠
產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因與混凝土的頂推力有關,但預防不力是一個因素,所以下籠時應采取相對固定措施,盡可能多焊幾條主筋在鉆機底座上,增加固結(jié)力。在混凝土面接近和進入鋼筋籠時,應保持許可范圍之內(nèi)的較深埋管,并連續(xù)灌注混凝土盡可能減少混凝土從導管底口出來后對鋼筋籠的沖擊力;當混凝土進入鋼筋籠時一定深度后,適當提升導管,以增加鋼筋籠的埋深,使得混凝土與鋼筋籠的握裹力保證鋼筋籠不至上浮。如果出現(xiàn)上浮,應盡快處理,扼制繼續(xù)上浮,最好用多根直徑6cm左右鋼管套住鋼筋籠主筋再焊在護筒上,并用鋼筋或方木成網(wǎng)狀壓住所焊鋼管及護筒,這樣還能保證鋼筋籠上浮時不至過分偏位。
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