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钻孔灌注桩施工技术分析


所属栏目:机械论文
发布时间:2012-11-08 10:00:35  更新时间:2012-11-08 10:14:34

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摘要:本文结合工程,简单地阐述了钻孔灌注桩的施工技术的要点,并对现阶段设计中存在的问题提出了个人意见。希望给同行提供借鉴与参考。

关键词:钻孔灌注桩 现场施工 施工管理

前言

近几年,钻孔灌注桩在大批高层建筑及高等级公路的施工中得到了广泛应用。钻孔灌注桩的施工工艺要求较强。本文着重从工程实践的角度,对钻孔灌注桩的主要问题进行探讨。

1. 工程概况

本工程基础为钻孔灌注桩,其中桩径φ750桩8根,桩径φ850桩12根,合计539m。桩基穿过地层有填土层、粘土层、砂层、微风化层、全风化层、强风化岩层。

2. 施工前准备

2.1 场地准备

施工前先进行场地平整,清除杂物,钻机施工位置平整夯实。部署好施工用水用电、泥浆池位置、钢筋加工场等。根据设计图纸用全站仪进行精确放样,在桩中心位置钉设木桩,并设护桩。

2.2 机械准备

主要设备为长螺旋钻机和水泥注浆车,固定式电动水泥泵,钻杆顶设导流器管路系统应耐高压,并附有快速连接装置。

浆液制备装置由计量、搅拌、过滤、储存容器等组成,并应与泵的排量相匹配。

2.3 材料准备

采用纯水泥浆,用强度等级32.5或42.5硅酸盐水泥或普通水泥,新鲜无结块,水灰比为0.45~0.60。骨料采用粒径20~40mm碎石或卵石,含泥量小于1%。石子和浆液的体积比为:石子:水泥浆液=1:0.75~0.8。

3. 施工方案及要点

钻孔灌注桩在钻孔深度达到设计深度后,开动压浆泵,使水泥浆从钻头底部喷出,借助水泥浆的压力,将钻杆慢慢提起,直至出地面后,在孔内放置钢筋笼,同时放入一根直通孔底的压力注浆塑料管或钢管,与高压浆管接通,向桩孔内投放粒径2~4cm碎石或卵石直至桩顶,再向孔内胶管进行二次补浆,把带浆的泥浆挤压干净,至浆液溢出孔口,不再下降,桩即告全部完成。

3.1 埋设护筒

根据场地地层情况,灌注桩的护筒埋设高度采用1.2m左右,高出地面220mm。护筒用5-6mm钢卷制焊接而成内径,开设1-2个浆孔,共备15个。其中心线与桩位中心线允许偏差大于20mm,并保证护筒垂直,其周围用粘土回填实。

3.2 泥浆制备

制备泥浆要选择良好品质的粘土,保证具有良好的水化作用、分散作用、离子交换作用和胶体性质。采有塑性指数IP>10的粘性土,泥浆比重为1.05~1.2。

3.4 钻孔灌注桩钻孔技术

(1)钻孔

每次开始前均应复测好钻头直径,成孔孔径必须大于等于设计桩径φ750和φ850,根据地质勘察成果,在不同土层进行调整泥浆比重。开机钻进时先轻压、慢转并控制泵量,进入正常工作状态后逐渐加大转速和钻压。正常钻进时,合理控制钻进参数。严格控制转速,保证及时排渣。

成孔钻进至砂质土层时,加大泥浆比重,比重控制在1.2-1.3,粘度控制在25”以上。加接钻杆应先将钻具稍提离孔底,待泥浆循环2-3分钟再拧卸接钻杆。

(2)清孔

正循环第一次清孔利用成孔钻具直接进行,清孔时先将钻头提离孔底10-15cm,输入泥浆循环清孔,第二次清孔利用灌注混凝土的导管输入泥浆循环清孔,清孔时输入孔内泥浆密度应控制在1.15以下。清孔结束要求沉渣厚度≤100mm。第二次清孔后至灌注砼的时间间隔必须控制在30分钟以内。

(3)桩孔验收

桩孔终孔后,应请甲方代表及现场监理对终孔深度、孔底沉渣、泥浆性能指标等进行验收。验收合格后及时填表做好签证工作。

钻孔灌注桩施工邻桩间距应保证不小于4d的中心距离或时间间隔不少于36小时。

3.5 钢筋笼施工工艺

钢筋笼制作前将主筋校直,清除表面污垢、锈,钢筋下料时按钢筋笼设计图纸下料配筋,采用模具制作,以保证主筋位置准确,成笼垂直度好,无扭曲现象。

钢筋笼制作几何尺寸的允许偏差:主筋间距的允许偏差为±10mm;箍筋间距的允许偏差为±20 mm;直径的允许偏差为±10 mm;长度的允许偏差为±100 mm。

箍筋、加强筋与主筋之间采用电焊连接,焊接过程不得有损主筋截面,主筋焊接接头应错开,同一截面钢筋接头数量不超过50%。

分段连接钢筋笼主筋采用单面偏心焊接,焊接长度。单面焊为10d(d为主筋直径),焊缝宽度不应小于0.7d(10 mm),厚度不小于0.3d(4mm)。焊条性能应符设计要求,焊条要对称操作,上下段连接顺直,再保证质量的条件下,焊接时间应尽量缩短。

为保证保护层厚度,钢筋笼上应设保护层垫块,砼保护层厚度50mm,垫块上中下3组,每组3块。

3.6 水下混凝土施工

粗骨料选择用卵石,石子含泥量小于2%。

首批灌注的砼要适量控制,否则可能出现离析现象。首批灌注砼时,要加大的起重动力,以便迅速向漏斗加砼,然后稍拉导管。这样能砼顺利下滑至孔底,下灌后,继续向漏斗加入砼,进行后续灌注。

后续砼灌注中,当出现非连续性灌注时,漏斗中的砼下落后,应当牵动导管,并观察孔口返浆情况,直至孔口不再返浆,再向漏斗中加入砼。

在砼灌注后期,由于孔内压力较小,往往上部砼不如下部密实,这时稍提漏斗增大落差,提高密实度。

在控制砼初凝时间的同时,合理地加快灌注速度,对提高砼的灌注质量十分重要。

4. 缺点与解决

钻孔灌注桩常见的质量问题包括缩颈、钻孔偏斜、断桩及钢筋笼上浮等。

4.1 缩颈

造成缩颈的主要原因是塑性土膨胀。

防治措施:采用优质泥浆,降低失水量。成孔时,加大泵量,加快成孔速度,在成孔一段时间内,孔壁形成泥皮,则孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀。

4.2 钻孔偏斜

造成钻孔偏斜的主要原因是钻机安装就位稳定性差,作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致。

防治措施:先将场地夯实平整,轨道枕木宜均匀着地;安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线,钻杆位置偏差不大于20cm。钻孔偏斜时,可提起钻头,上下反复扫钻几次,以便削去硬土,如纠正无效,应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上,重新钻进。

4.3 断桩

由于导管底端距孔底过远,混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充;

防治措施:成孔后,必须认真清孔,一般是采用冲洗液清孔,冲孔后及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超过规范规定。灌注混凝土前认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次混凝土灌注量。混凝土浇注过程中,应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深,提升导管要准确可靠,并严格遵守操作规程。严格确定混凝土的配合比,混凝土应有良好的和易性和流动性,坍落度损失应满足灌注要求。灌注混凝土在灌注过程连续、快速,准备灌注的混凝土要足量,在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。确保导管的密封性,导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定,切勿起拔过多。

4.3 钢筋笼上浮

造成钢筋笼上浮的主要原因:钢筋笼放置初始位置过高,混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大钢筋笼被混凝土拖顶上升;当混凝土灌至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时,由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼的上浮;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,已接近初凝,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定的握裹力,如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上,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升。

防治措施:钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间,或掺外加剂,防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小,混凝土接近笼时,控制导管埋深在1.5-2.0m。灌注混凝土过程中,随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深,当混凝土埋过钢筋笼底端2-3m时,及时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m,不宜大于5m和小于1m,严禁把导管提出混凝土面。当发生钢筋笼上浮时,应立即停止灌注混凝土,并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消失。

5. 结语

钻孔灌注桩在高层建筑与道路桥梁中的应用非常普遍,施工工序较复杂,成孔工艺、泥浆护壁性能及水下砼灌注质量对钻孔灌注桩质量的目标影响较大。本文结合实例,对钻孔灌注桩的施工进行简单介绍。希望给同行提供借鉴与参考。

参考文献

[1] 江正荣主编,《简明施工工程师手册》。机械工业出版社,2004

[2] 黄忠,《科技创新导报》2008,13:43-43

[3] 郭宁,《钻孔灌注桩技术在建筑基础中的应用》。硅谷,2010,6:119-119

[4] 赵炎,李清娥,杜平,《钻孔灌注桩的设计及应用实例》。河北煤炭,2010,4:48-49



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