水下砼灌 注桩的质量控制__墨水学术,论文发表,发表论文,职称论文

所属栏目：建筑设计论文范文发布时间：2011-02-25浏览量:162

副标题#e#摘要：本文从施工的角度，较为详尽的阐述了钻孔灌注桩的施工技术及质量控制的要点，并对现阶段设计中存在的问题提出了个人意见。
　　关键词：桩基础现场施工施工管理
　　一．引言
　　钻孔桩以其实用性强，造价低，已广泛用于铁路、港口、高层建筑及高等级公路的建设，作为基础承力普遍采用的一种形式——钻孔灌注桩，在现阶段的施工中得到了广泛应用。近几年随着施工工艺和施工设备的不断进步，钻孔桩施工质量也有了很大的提高，但在施工过程中因地下施工，情况不明确等原因仍存在较多问题，给国家和企业造成了较大的经济损失。本文着重从工程实践及质量控制的角度，对钻孔灌注桩的主要问题进行探讨。
　　二．质量控制
　　按照国家现行有关规范施工并不存在什么困难，然而施工质量却常常达不到要求，如施工单位在施工中能对最薄弱的环节予以关注，予以加强，就能收到事半功倍的效果。下面对钻孔灌注桩施工中影响承载力的施工要点作一剖析。
　　（一）施工要点：
　　1.孔的垂直度
　　钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要一环。为避免钻孔倾斜，在钻机就位和钻孔过程中，要随时注意校核钻杆的垂直度，发现倾斜及时纠正。对于地基不均匀、土层呈斜状分布和土层中夹有大的孤石或其它硬物的情形，施工前必须作好准备。在不均匀地层中钻孔时，钻机自重大、钻杆刚度大较为有利。进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石时，钻速要打慢档。处理大孤石和坚硬岩石，采用自重大的复合式牙轮钻或换用冲击钻都是有效的方法。导正装置经工程实践表明，也是防止孔斜的简单有效的方法。
　　2.孔深
　　在恶性工程事故的桩基工程中，孔深不到位的例子很多，对于孔深的量测实际操作中应注意的问题有：
　　○1测量有误达不到设计深度。一般施工队常用的测绳一经水泡就会出现收缩现象，而更大的测量误差是由于测绳易断引起的。彻底避免误测的办法是在施工现场或附近地面上设置长度标记作为准绳，每次终孔一定把测绳拿去核实。
　　○2钻孔入岩深度达不到设计要求，更多的是由于地层分布不均匀，如岩层分布成倾斜状或起伏变化剧烈导致判断失误。因此入岩深度的控制应引起设计、施工和质检部门的共同重视。
　　3.孔径
　　在湖、塘、沟、谷与河漫滩地段新近沉积的粘性土和粉士中钻孔容易出现缩孔现象。与孔径有关的质量问题：
　　1)扩孔
　　○1产生原因：a.砂层钻进泥浆性能差不能起护壁作用。b.地层软硬不均等原因造成扩孔。c.在非稳定层段钻进中反复抽吸造成孔壁局部失稳。d．孔壁失稳坍塌。
　　○2处理措施:a．小扩孔暂不做处理。b．大扩孔采用黏土回填。
　　○3预防措施:a．保证泥浆的性能及水头压力以满足护壁要求。b．采取合理的钻进工艺，反对片面追求进尺而盲目钻进。
　　2）缩孔
　　○1产生原因:a．砂层及黏性土层中钻进泥浆性能差不能起到护壁作用。b．在淤泥及黏性土层中钻进进尺速度过快。c．孔壁失稳坍塌。
　　○2处理措施:保证钻头直径重新下钻扫孔。
　　○3预防措施:a．保证泥浆性能及水头压力以满足护壁要求。b．采取合理的钻进工艺，反对片面追求进尺而盲目钻进。c．在黏土层中钻进一节钻杆回次重复进行扫孔。
　　3）斜孔
　　○1产生原因:a.地质原因:相邻两种地层的硬度相差较大,钻头在软层一边进尺速度较快,在硬岩层一边进尺较慢,从而导致钻头趋向软地层方向。b.设备因素:如提吊中心、转盘中心、孔中心不在同一垂直线上,钻杆刚性差,钻进过程中钻机发生平面位移或不均匀成降等。
　　○2处理措施:将扫孔纠斜钻头下到偏斜值超过规定的孔深部位的上部,慢速回转钻具,并上下反复串动钻具。下放钻具时,要严格控制钻头下放速度,借钻头重锤作用纠正孔斜.
　　○3预防措施a.必须使钻进设备安装符合质量要求。b.根据准确#p#副标题#e#的地质柱状图选择钻进工艺参数。c.通过软硬不均匀地层采用轻压慢转。d.钻进沙层时要特别注意控制泥浆性能及钻头转数。
　　4.泥浆
　　泥浆是桩孔施工的冲洗液，主要作用是清洗孔底，携带钻渣，平衡地层压力，以及护壁防塌，润滑和冷却钻头等。而目前桩基施工队伍绝大多数缺乏对泥浆质量和泥浆管理的重视，泥浆质量差，其后果是：
　　○1形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差，易于脱落，导致孔壁稳定性差，在砂性土地层易于塌壁，在流塑状粘土层则易于缩孔。
　　○2泥浆稠度大、比重大，含砂率高，形成的泥皮质量差、厚度大，大大降低桩的侧摩阻力。
　　○3稠浆在钢筋笼钢筋上沉积粘附，导数钢筋与砼握裹力降低。
　　5.沉渣与沉淤
　　一般把沉渣与沉淤混为一谈，凡是孔底的沉积物统称沉渣，实际上是有区别的。沉渣是钻孔过程中钻机切削和孔壁塌落的岩士，而沉淤则是比重大、稠度大的劣质泥浆由于空孔时间过长沉淀而成的流塑状混合物，沉淤的厚度往往大于沉渣，沉渣与沉淤均在桩底形成软弱隔层，能导致端承力丧失殆尽。沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间。沉渣的清除采用反循环成孔工艺能达到较好的效果，速度能达到2~3m／s．是正循环的40倍以上。为此，可采用反循环成孔，气举反循环清孔的工艺。采用该法，关键是控制好孔内泥浆面的落降，落降快、落差大则易塌孔，因此补浆要跟上，而且抽渣时间要短。实践证明，应用得当，桩的承载力能大幅度提高。
　　6.砼灌注
　　砼灌注是最后一道也是最关键的一道工序。水下砼灌注由于阻力大不易流畅灌入，于是常随意加大水灰比，增大塌落度便于砼灌注，结果砼的强度等级严重降低。质检和施工人员应加强现场质量控制，决不能轻易相信试块的试验结果。
　　在保证砼质量合格的前提下，导管法水下灌注砼质量难以控制的主要原因是：○1不能象上部结构施工那样逐层振捣；○2由导管埋在泥浆和砼中，砼的灌入阻力是相当大的，要克服很大的灌入阻力保证砼桩身质量，必须有相当大的冲击力，冲击力越大，完成每一斗砼灌注的时间越短，砼桩身越均匀。
　　目前最常见的水下砼灌注法的缺点是：
　　○1在向大斗投料过程中，砼的绝大多数势能在撞击大斗壁的碰撞中损耗掉，砼料落人导管中不连续，形不成较大的冲击能量，使砼没有足够的力量向四周挤压、扩散，桩的摩阻力严重降低。此外，还容易使桩身不均匀。
　　○2砼料绝大多数要经过反弹再落入导管，容易造成砼离析和堵管。
　　○3吊臂上下移动速度慢，产生不了大的加速度，因此砼料的下落没有足够的超压，造成砼料在导管附近堆积成钟形断面，从而形成夹泥芯。
　　○4由于导管上下移动次数过于频繁，使得泥浆不断沿导管壁渗入砼中，影响桩身砼质量。
　　鉴于以上缺点，应倡导使用大体积砼冲击灌注法，如桩的初斗砼灌注一样，每一斗灌注都是将2至3方砼在大斗中积蓄够量，出料口直接插入导管，然后打开活门一次连续冲击下去，其优点是：
　　(1)功能大，冲击力强。物体的冲击能量与质量和速度有关，在速度相同的情况下就取决于质量。实际瞬时冲力的峰值比平均冲力高达一倍以上。
　　(2)首斗砼灌注冲力大，沉渣、沉淤被溅开，桩端与持力层能较好地结合，确保了端承力的发挥。
　　(3)灌注时间短，桩身段骨料分布均匀，桩身段强度能得到保证。
　　用大体积砼冲击灌入法应注意以下几个问题：
　　○1必须注意排气技术，防止形成气堵，使砼料灌不下去。大斗出料口与导管不可用螺扣联接成一体，应改为插入式联接方式。另外，还要在出料管活门的下方焊上比导管外径大2~3cm的法兰盘。
　　○2砼料最好通过网筛(网眼8~10cm左右)进入料斗，防止夹杂大直径块石、水泥块等造成卡管。
　　○3砼和易性要好，如砼离析，则容易在料斗下部和出#p#副标题#e#料口处形成堆积，导致出料困难，同时也容易堵塞导管.
　　○4砼灌注时，吊车司机的配合也至关重要。当打开活门砼料下落时，必须随砼料的下落不断向上提动导管，提动量要小，注意掌握时机。
　　(4)当砼灌注到桩顶部位时，为了保持足够的冲力，必须注意导管要留有一定的长度，一般为10m左右，灌注时及时上拨，保证高度产生冲力，使桩头部分的砼质量不至降低。。
　　（5）堵管，堵管分开始灌注时堵管和灌注过程中堵管两种情况。
　　开始灌注时堵管，主要原因有隔水塞被卡和漏斗底部砼离析，石子集中，水泥浆跑失，而砼无法下落两种情况。为预防初灌时堵管需采取以下措施：钻孔桩灌注前，○1对导管进行试拼，检查导管连接的垂直度，并进行导管过球试验。○2首盘砼拌和，适当多掺加水泥和细骨料，确保首盘砼的和易性，另外在灌注漏斗内洒水润湿，以利砼顺利下落。○3精确计算导管底口与孔底之间距离，宜控制在30—50㎝为宜，太小容易堵管，砼反不上来，太大又无法保证初灌导管的埋深。
　　灌注过程中堵管，主要是砼和易性太差、离析；石子粒径过大；导管直径太小；灌注时间太长或两盘料间隔时间过长。为预防灌注过程中堵管，主要采取以下措施：○1合理组织。加快砼灌注速度，同时确保砼的连续性。○2保证砼的拌和时间，确保灌注的砼无离析和泌水现象。○3灌注过程中要勤测量，勤拆管，埋管深度控制在2—6米之间，以免埋管太深造成堵管。
　　三、结语
　　综上所述，为了不断提高建设工程钻孔灌注桩的质量，应从以下几个方面进行严格控制并不断进行研究、改进和提高：
　　(1)对钻孔设备钻头的切削性能、泥浆的处理设备等与施工效率和质量有关的机具、仪器等都应进行检查。
　　(2)不同的施工方法其效率和质量有很大差异，应从施工方法着手进行预先控制。
　　(3)认真研究质量检测设备的准确性和可靠性，如大小应变动测的适用范围等。检测结果不准确易引起纠纷，处理不当会降低安全度，留下工程隐患。
　　(4)提高和完善管理水平，应以工序控制和事前控制为主，建立系统化的动态管理制度和方法。
　　
　　参考文献
　　张鸿刘先鹏特大型桥梁深水高桩承台基础施工技术中国建筑工业出版社
　　刘吉士阎洪河李文琪公路桥涵施工技术规范人民交通出版社
　　刘吉土张俊义陈亚军桥梁施工百问人民交通出版社
　　斯坦纳著，周年兴等译简明施工手册（第四版）中国建筑工业出版