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1 工程简介
武广铁路客运专线XXTJV标北乡特大桥(DK1932+974.51-DK1937+010.89)位于广东省乐昌市北乡镇,北接大瑶山3#隧道,南接东塘隧道,距乐昌市约8km,横跨省道S248线。桥跨布置为124-32m简支箱梁,全长4071.27米,钻孔桩1113根,直径分别为φ1.0m和φ1.25m,其中50米以上的桩有139根,70米以上的有17根,最长桩孔深达92米。桥位处岩溶极其发育,大部分溶洞呈串珠状发育,桩基础最多的穿越23层溶洞。地表卵石覆盖层厚,最厚达65米。溶洞处理的成败关系到桩基础施工质量、工期和成本。
2 溶洞的分类
根据地质结构和溶洞的情况及发育情况,溶洞可分为以下几种类型:
2.1 按溶洞的大小分 ①大溶洞:溶洞高度>3m;②小溶洞:溶洞高度<3m。
2.2 按溶洞填充状态分 ①全填充溶洞:洞内完全充填亚粘土、亚砂土、粘性土等,充填物呈硬塑、软塑、流塑状;②半填充溶洞:洞内约一半有填充物,顶部为空腔;③无填充溶洞:洞内无填充物即空洞。
2.3 按是否漏水分 ①全漏水溶洞:严重漏水并与其它溶洞或地下河连通;②半漏水溶洞:溶洞洞壁存在裂隙,有渗漏水现象;③不漏水溶洞:溶洞完整,无渗漏水现象。
2.4 按溶洞垂向个数分 ①单个溶洞:桩基范围内仅有一层溶洞;②多层溶洞:桩基范围内有多层溶洞。
3 方案选定
根据溶洞大小及填充情况等,选定经济可行的处理方案
4 溶洞处理方法
4.1 压注双液浆法 注双液浆一般适用于10m以下半填充或全填充溶洞的处理。
①目的:溶洞内注双液浆预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间,并达到一定的强度(20MPa以上),防止钻孔桩施工时泥浆流失、流砂及坍孔等情况的发生,保障成孔及水下混凝土浇注等施工工序的顺利完成。②加固原理:注双液浆加固的特点是注浆材料可在十几秒或几十秒内瞬间凝固,可控制浆液灌注在一定范围内且不流失,材料的利用率高,比较经济。浆材的结石率为100%,即1m3体积的浆材可得1m3的结石体。对溶洞中的砂、砾等土体,浆液是通过渗透作用板结砂和砾的;对于溶洞中的稀泥等土体,浆液是通过劈裂、挤密作用加固土体的;对于无填充物和半填充的溶洞,浆液是通过充填填满溶洞的。③工艺 压浆材料采用普硅32.5R水泥与化学剂(水玻璃)。a布孔 根据桥墩台桩基布置和溶洞分布,每个墩台布置6~8个压浆孔。b钻孔 用地质钻机钻80mm~110mm的注浆孔,孔深达到最深溶洞的底部。注浆管插入溶洞下部。c压浆 采用双液压浆系统进行全孔压浆,要少量多次、反复压浆。双液浆配制时,控制浆液比例,反复试验,掌握浆液的最佳凝固时间,凝固时间太快,不利于注浆施工,凝固时间太慢,浆液流动性大,用量大,不经济。
4.2 灌砂、压浆法 灌砂压浆是溶洞预处理方案之一,一般适用于6~10m无填充溶洞的处理。主要通过灌砂填塞溶洞空间,采用压浆将洞内砂砾板结、凝固成坚实的混和体,防止在钻孔过程中出现漏浆、塌孔等现象。灌砂压浆孔和注双液浆钻孔施工方法相同。
灌砂采用干燥、洁净的中粗砂,并进行清筛,防止杂物堵管。一个桥墩内各注浆管内灌砂、注浆轮流进行。灌砂时分几次进行,第一次灌砂高度约4~5m,然后将注浆管插入灌入的砂中一定深度,向砂中压入一定量的水泥浆。压浆后采用清水冲洗注浆管,防止水泥浆粘附在管壁上,影响下一次灌砂、注浆。注入水泥浆初凝后,进行下一次灌砂、压浆,反复进行,直至灌满,使溶洞内充满砂浆。
4.3 填充粘土和片石法 粘土和片石填充适用于高度6m以下全填充、半填充和无填充的溶洞处理,其方便、快捷,节省费用。
当钻孔至溶洞层时,一般护筒内泥浆会全部或部分流失,严重时会造成塌孔,这时可采用片石加粘土(按1:1体积比)回填,溶洞较大时可加入部分水泥,回填一层、采用钻头冲击一遍,尽量使片石和粘土保持密实,直至回填至溶洞顶部1~2m。溶洞回填完成后,向钻孔内注入稠度较大的泥浆,使其自然浸入片石缝隙内,然后采用钻头冲击,使片石和粘土挤入溶洞内,形成泥石护壁。若溶洞内泥石护壁出现漏浆时,应再次回填,反复回填、反复冲击,直至不再漏浆为止。
采用回填片石、粘土处理溶洞时,钢护筒须穿透砂砾等透水层、坐在不透水层上,尤其是多层溶洞,以防止出现溶洞后孔内水头急剧下降而造成坍孔。
4.4 灌低标号混凝土法 对于较大的溶洞,尤其是半填充或无填充溶洞,有时采用填粘土和片石的方法难以成孔,或者成孔后灌注水下混凝土时孔壁被挤垮,这时用灌低标号混凝土的方法处理。
施工准备和开孔方法同填粘土块和片石方法,当击穿溶洞顶板时,为节约混凝土灌注量,可先填粘土块和片石,反复冲挤,待溶洞填注基本饱满时,再灌低标号混凝土至溶洞顶1m 以上,待混凝土达到一定强度后再继续钻孔。
4.5 钢护筒跟进法 在溶洞较大,洞内无填充或有流塑充填物,漏水严重或与暗河连通时,采取上述方法无效时,可采取钢护筒跟进法施工。就是一面冲孔、一面接高护筒,并将其振动下沉至已钻成的孔内或溶洞内,用以阻断溶洞内流塑充填物或水的流动,便于钻孔施工。①内护筒内径的确定 现场根据桩孔穿过大溶洞的数量,确定内护筒级数,每增加一级,内护筒内径增加0.2m,最小一级内护筒直径大于桩径0.2m。为保证内护筒的刚度,防止受压变形,钢护筒采用10mm 钢板卷制。下沉内护筒时,由大到小,分级逐次下沉进行。先钻大孔,下沉大护筒,再钻小孔、下沉小护筒。如果穿过1层溶洞,就采用1级内护筒,每增加1层溶洞,就增加1级内护筒。护筒跟进法施工顺序见下图1。②内护筒长度的确定内护筒长度的确定,护筒长度L=h+3(m)(h为地质超前钻确定的溶洞高度),如果内护筒太长可分节下沉,在孔口焊接连接。
5 岩溶地区钻孔桩施工方法
①岩溶地区钻孔桩施工工艺流程图见图2。②由于钻孔桩施工是个比较成熟的施工工艺,本文就不再叙述。
在岩溶地区钻孔桩施工别应注意以下几个问题:①施工准备 根据地质资料预测施工中可能出现的问题,制定施工方案,并向钻机操作人员进行技术交底。桩孔附近要备足回填材料和挖掘机、铲车、水泵等机械。②钻孔 钻机时泥浆要稍稠,现场泥浆池内尽量多备些泥浆,在溶洞穿孔后及时补浆。施工中要加强钻孔地质检查、复核,并密切注意观察钻机工作情况、周围地表沉降和护筒内水位变化,防止不正常情况发生。根据地质柱状图,在接近溶洞时勤观察、勤检查,钻头冲击岩层的响声、抽取的岩样判断是否接近岩溶地层。接近岩溶时主绳放长量控制为1~2cm,防止击穿溶洞顶板时造成掉钻、卡钻现象发生。钻穿溶洞顶板时一旦漏浆,及时投放粘土块、片石并补水补浆,保持孔内水位高度。漏水严重时,可填充稻草和水泥等混合物,每次填满后补浆补水,再重新冲击钻进,挤压填充物填充溶洞或堵塞溶洞,最终至不漏浆为止。通过溶洞层后,继续钻孔,直至设计深度。③灌注混凝土 灌注中导管提升时,要根据溶洞情况确定导管埋深,避免灌注过程中挤破溶洞混凝土面突然下降,造成断桩事故发生。桩顶灌注标高应比设计标高超灌1m以上,灌注完成后观察30分钟左右,如果混凝土面没有变化才拔出导管。
参考文献
[1]铁建设[2005]160号客运专线铁路桥涵工程施工质量验收暂行标准.
[2]TZ213-2005客运专线铁路桥涵工程施工技术指南.
[3]TB10002.5-2005.J464-2005.铁路桥涵地基和基础设计规范.
关键词:质量控制 成孔 灌注桩
(一)钻孔灌桩技术对建筑质量的影响
结合工程的实力来看,在我国有许多的钻孔技术,在众所的建筑行列来看钻孔技术的控制严重的影响着质量的高低,从工程现场施工和质量控制的角度来看,对钻孔灌桩施工中存在的问题进行了探讨,总结了现场成孔技术要点,重点研究了钢筋笼的施工和混凝土的灌桩,以提高钻孔灌注桩的施工质量,由于钢筋笼吊放后是暂时固定在钻架底梁上,为确保钢筋笼的埋入标高满足设计要求和需要,吊环长度要根据梁底标高变化而变化。并且再验收时应根据梁底标高逐根复核吊环长度,要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋笼准确地吊放到设计标高,增强混凝土向周遍扩散,加强桩身与四周地层的有效结合,增大桩体摩擦阻力,同时加大混凝土与钢筋笼的结合力,从而提高桩基承载力,以便完成建筑的最好效果。
钻孔灌注桩施工前检验:混凝土搅拌应检验原材料的质量和计量、混凝土配合比、坍落度、混凝土强度等级;钢筋笼加工制作应对钢筋规格、焊条规格、品种、焊口规格、焊缝长度、焊缝外观和质量、主筋和箍筋的制作偏差等进行检验,在混凝土浇灌过程中因施工人员操作造成的失误,和过量上拔导管而导致导管脱离混凝土面,泥水进入导管中造成桩身夹泥或断桩;或因其它原因将导管埋如混凝土内未能及时拔出,混凝土硬化后形成废桩;或在基坑垫层混凝土浇灌完毕时桩头部位出现渗水现象等,都是钻孔灌注桩常见的质量问题,桩身倾斜、桩位偏差较大 ,主要原因有:施工人员放样有偏差或钻孔机械定位不准确;在钻孔的过程中遇到障碍物或孤石, 以及在软硬土层交界处和岩石倾斜处,钻头受阻力不均而造成桩孔倾斜,也会影响建筑的效果。
钻孔灌注桩在工程实践中尚在大量广泛的运用,但在具体工程实践中,我们常常会发现施工中有很多钻孔灌注桩经检查不符合规范要求,即形成所谓“断桩”。造成“断桩”,究其原因,通常是由于施工和管理不善等原因造成的,在成孔过程中自然地面标高会受影响,为准确控制孔深,在桩架就位后,用经复核的临时测量点及时复核底梁标高,复测钻具的总长度并作好记录,以便在钻孔时根据钻杆在钻机上留出的长度来校验成孔深度,钢筋笼的直径、长度和制作质量(钢筋的对焊连接垂直度、焊接长度及其饱满度、是否过焊烧筋,所用钢筋规格、数量,主筋及箍筋间距等)应按设计和施工规范要求进行,尽量达到验收的预期效果。
(二)灌桩的几种形式
1水下灌注砼的性能参数。通过试成孔掌握施工场地地层稳定性、成孔时间、配置泥浆原料、泥浆配比及其相对密度、钢筋笼吊装时间、混凝土浇注时间和清孔次数及其大约时间等,用以指导正式施工后相关工序的作业安排。
2砼灌注操作技术。施工进度计划应符合合同工期要求,应有进度控制网络图(横道图),应较清晰地反映各工序用时及相关联的情况。
3清孔的主要目的是清除孔底沉渣。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣,使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态,再利用泥浆胶体的黏结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔,最终将桩孔内的沉渣清干净,这就是泥浆的排渣和清孔作用。
4钢筋笼制作质量和吊放。有缩颈、空洞、夹土等,要严格按操作工艺边浇筑混凝土边振捣的规定执行。严禁把土和杂物混入混凝土中一起浇筑 。
5水下混凝土灌注。灌注桩的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定。
6后期砼的灌注。在后期如遇有两段钢筋笼连接时,应采取焊接,以确保钢筋的位置正确,保证层厚度符合要求。
7砼灌注速度。实际浇筑混凝土量,严禁小于计算体积,钢筋笼未垂直下放,应提出后重新垂直吊放,成孔偏斜,应复钻纠偏,并重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。
(三)施工前的准备决定着成孔
对于施工方案的审核应具有前瞻性,要善于提出问题、发现问题,避免在实施过程中处于被动境地,不能就地取材,而要专门采取泥浆制备,选用高塑性黏土或膨润土,拌制泥浆必须根据施工机械、工艺及穿越土层进行,配合比设计,并且在建筑中应提出后重新垂直吊放;如果是成孔偏斜而造成的,则要求进行复钻纠偏,并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼.钢筋笼接长时要加快焊接时间,尽可能缩短沉放时间,必须在混凝土灌注前利用导管进行第2次清孔,当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后,应立即进行水下混凝土的灌注工作,孔深的质量和控制,决定着准确测量孔位和桩基的标高,测量时由于沉渣的影响或参照物的变化决定着孔的垂直度和机械平整对压实施工场地有着严重的成孔问题,孔深可能会有误差而空浅又会产生误差。
钻机就位前,应对钻孔前的各项准备工作进行检查,确保桩位准确无误。在钻孔方法上,根据本工程桩基础为嵌岩桩,优先采用冲击成孔法。
如果钻进期间发生漏水漏浆,应采取以下措施:①因钻头碰碎上部管,应先封堵渗漏处,再重新开钻;②因孔壁土体松散不能形成孔壁,可加大泥浆粘度、减慢钻进速度;护筒下口漏水,可用粘土掺少量水泥在护筒外壁处夯实,由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管时处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩底,可能不被混凝土冲走反而成为永久性沉渣而影响桩基质量;故应在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔,当泥浆相对密度及沉渣厚度均符合上述要求后才可进行水下混凝土灌注施工。质量的检验由监理工程师应督促承包人及时整理资料。资料必须真实可靠,凡资料不全或出现假资料现象的,监理工程师将不予计量,每根灌注桩混凝土试块大于等于3组且至少有一组同条件试块,这对有拆模要求的桩基尤为重要(通过同条件试块确定拆模时间)。
总结
总之,施工中任何一个环节出现问题,都将直接影响到整个工程的质量和进度,甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响,每道工序都必须从严要求,保证施工质量,任何一道工序出现问题都将带来严重的后果,对此,各部门全面配合,对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工,只有这样桩基的质量控制才能得到保证,工程施工中, 采用液压抓斗机机挖成孔、桩身截面为矩形的混凝土灌注桩取得的良好效果说明,在众多的实践中我们知道良好的钻孔技术对一个建筑的质量有着相当大影响,所以一个好的灌孔是一个建筑成功标志。
参考文献:
【关键字】建筑工程;灌注桩施工;钻孔施工;灌注混凝土
1.引言
某住宅楼建筑占地面积为78527.5平方米,建筑层数为28层,含有一层地下室,根据本工程的地质勘察资料表明,本工程适宜采用灌注桩基础施工,现重点针对本工程的灌注桩施工来进行深入探讨,探索出高质量的施工技术。
2.施工准备技术
护筒采用钢板制作,每节高2m,其孔径大于钻孔直径40~60㎝。护筒埋置深度为:粘质土不小于1.0m~1.5m;砂类土则将护筒周围0.5m~1.0m范围内土挖除,夯填粘质土至护筒底以下0.5m。在钻孔灌注桩施工前,有一项准备技术相当关键,就是通过对桩位采取控制,而且桩定位必须认真无误。工程中采用经纬仪按设计要求进行桩位放样,测量出桩位后,用钢筋在每个桩位上插牢,然后由建设单位及监理进行复测,确认桩位正确后,才做下部工作,为了保证质量,减少桩位偏差小于5cm的允许偏差范围内,将桩位的位置引测到工作平台上,并用红漆标明。
3.钻孔施工技术
钻孔施工是钻孔灌注桩施工的一个最重要环节,其钻孔的直径、垂直度及成孔的质量直接关系到成桩的质量,因此,钻孔时必须对各层地质情况进行严格摸索及了解,对钻孔的直径及垂直度必须严格控制,确保全部钻孔的质量。对于本工程桩端需嵌入中等风化层2m,为加快进度,保证成孔的质量,因此,我们采用4台3T冲击锤进行嵌岩,确保工程进度及质量。
同时为了有效地确保钻孔质量,保证施工进度及工期的要求,我们前期计划采用4台3T冲击锤钻机日夜二班制进行钻孔,钻孔的施工顺序根据桩位平面布置图而定,经过有关技术人员商定,钻孔的施工顺序采取由附波堤平台西向附波堤平台东逐步延伸。在钻孔前,检查桩机就位后的位置准确性,桩机的垂直度,垂直度必须采用经纬仪进行校正,确保钻机垂直及水平。如钻机未垂直及水平,会直接影响钻孔的垂直度,导致桩孔偏斜,无法保证成孔的质量,影响整个工程,所以,桩机摆放必须垂直及水平。根据地质和孔桩直径选用冲击钻机和反循环钻机成孔。孔桩直径≤150cm的孔桩采用冲击钻机钻孔,孔桩直径>150cm的孔采用反循环钻机钻孔。钻孔、清孔完成后, 采用超声波钻孔桩井检测仪对孔桩各项指标进行检验,经监理工程师确认合格后方可吊放钢筋笼。
钻孔施工时采用3T冲击锤进行嵌岩如上部的覆盖层较薄时,可直接进入嵌岩,为防止岩面的坡度较大,不破坏钢护筒质量和保证桩的垂直度,锤头初击时,应轻击,锤头吊放高程一般在40cm左右,以确保嵌岩进度及质量,冲击锤冲孔时,其锤头吊止的高度必须适中,不宜过高或过低,如过高会影响成孔的质量,如过低在水下活动时会被孔内的泥浆受阻,导致冲击力不足,嵌岩冲击时,我们采用泥浆浮渣的施工工艺,将孔内的石渣与泥浆搅和在一起,不使石渣往下沉,从而保证其进尺的速度。如冲孔时间长时,必须勤清孔,如不清孔,其孔内的石渣过多时会影响冲孔的进尺速度,因此,勤清孔达到其冲击的最佳效果。
4.钢筋笼施工技术
钢筋笼制作是钻孔灌注桩中的一个重要环节,钢筋笼制作好坏,这对成桩的质量有着较大的牵连,所以,钢筋笼制作必须按规定操作,确保工程质量。钢筋笼制作前,首先检查钢筋的种类、钢筋的规格,必须符合设计要求,必须符合国家检验标准,并且要有出厂合格证及质保书,如该批钢材有怀疑的应到指定的试验室做各种规格力学性能抽样试验,确认符合规范和要求后,方可用入本工程。
钢筋笼采用胎具成型法制作,每组胎具由上横梁、立梁和底梁三部分构成,每个胎模的间距为设计加劲箍筋的距离;制作按8~12米分节,并注意予埋超声波检测管。制作完成后的钢筋笼采用起重机分节吊放,吊放前采用绑扎砼预制块设置保护层,沿桩孔竖向每隔2.0m左右设一道,每道沿圆周对称设置4块;定位后,在4h内浇注桩基混凝土,防止坍孔。
5.砼的灌注施工技术
在钢筋笼安放完毕后,应立即进行第二次清孔,清孔结束后随即灌注砼。注前,检查导管不直和密封程度,准备好隔水塞。导管用直径250mm、壁厚3mm钢管制作,每节长2.0~2.5m,接头采用丝扣连接;施工时配1~2节长1~1.5m短管,上部放置混凝土漏斗,漏斗及储料斗采用5~6mm的钢板制作。
混凝土采用自动计量拌合站拌合,砼运输车运输,砼输送泵泵送至漏斗灌注。浇注时,首批混凝土的数量需经过计算,使其具有一定的冲击能量,能把泥浆从管中排出,并能把导管下口埋入砼中,其深度不少于1m;开导管口采用混凝土隔水栓,隔水栓预先用8号铁丝悬吊在混凝土漏斗下口,当混凝土装满漏斗后,剪断铁丝,混凝土即下落到孔底并排开泥浆;随着浇注连续进行,随浇随拨管,中途间歇时间不超过15分钟;在整个浇注过程中,导管在混凝土中埋深控制在1.5~4m,不能小于1m和大于6m,且浇注面的上升速度不低于2m/h,直至高于设计标高1m;灌注将近结束时,在孔内注入适量清水稀释槽内泥浆,使其排出槽外,并使管内混凝土柱有2m以上的高度,保证泥浆全部排出。在砼灌注过程中,采用测探锤法检测砼面的高度和埋管深度。桩身砼达到一定强度后,采用超声波对每根桩进行质量检测,避免出现断桩现象。对混凝土灌注后的桩标高应比设计标高增加60cm以上,以保证桩头砼重量。灌注结束后,结束整理冲洗现场,消除导管,机具设备上的砼积物,为转入下道一轮工艺流程作准备。
6.灌注桩质量控制技术
钻孔桩的桩位必须经业主及监理复测认可后进行钻孔,以保证桩位的平面位置小于5cm。钻孔时必须保证桩的垂直小于1%,采用挂线锤或用经纬仪检测,钻机枕木必须平整保持钻机水平,钻孔前加强探桩,防止较大的地下障碍物造成孔倾斜。对于桩身砼施工完成后按监理工程师指示对钻桩身混凝土进行检测,检测内容如下:强度符合现行规范要求;无夹层断桩;桩身混凝土无离析层;桩孔底标高不高于设计标高,桩底沉淀厚度不大于设计规定;桩头凿除预留部分后无残余松散层、薄弱混凝土层、无空洞、缩径等缺陷;钢筋的长度符合要求;若质量不合格,则按监理要求及时进行处理。
7.结语
文章通过结合高层建筑灌注桩基础施工应用情况,探讨了建筑工程中灌注桩的重点施工环节,同时提出其相应的质量控制技术,为同类工程提供参考借鉴。
参考文献
[1]高宝玉,韩立君,范圣一.钻孔灌注桩的施工技术和质量控制[J].科技信息(学术研究),2008,16(10):21~22.
【关键词】岩溶地区;钻孔灌注桩;施工
引言:钻孔灌注桩广泛应用于高层建筑、桥梁、地下建筑等工程中,岩溶地区进行钻孔灌注桩施工,是一项工作繁杂、工序严密、技术性强、工期较短、需连续三班作业的地下隐蔽工程。因此,为了提高和保证钻孔灌注桩的耐久使用性,应因地制宜,综合考虑地层性质、地下水、场地条件与环境、施工设备性能、起吊载荷大小等因素,精心组织好施工,制订切实可行的施工措施,以确保工程质量。
1、工程概况
长株潭城际铁路白石港特大桥位于株洲市境内,起点里程为DK42+809.130,终点里程DK44+142.255,桥梁全长1333.125m。孔跨布置为1-24m简支箱梁+2-32m简支梁+(60+100+60)m连续梁+2-32m简支箱梁+(64+108+64)m连续梁+20-32m +2-24m简支箱梁,共32个桥墩,2个桥台。根据已探明溶洞勘探资料显示,溶洞均分布于灰岩地层中,灰岩上部地层分布为种植土、人工填土、粉质黏土、泥质砂岩、砂砾岩,灰岩上部地层层厚主要在20~76米范围内,其中主要分布地层为泥质砂岩、砂砾岩,且均为全风化,岩层较为破碎,施工过程中容易导致塌孔。
2、岩溶地质钻孔桩总体施工方案
本桥溶洞处理根据溶洞的性质及设备施工工艺要求主要采用水泥注浆、钢护筒跟进及回填片石及水泥、黏土等处理方式。根据溶洞的分布,钻孔前对桩位周围布孔,注入水泥浆以固结桩周围溶洞填充物。同时根据溶洞的大小,分别采用下钢护筒跟进至溶洞底及冲击钻反复成孔。
2.1注浆方案
根据桥墩台桩基布置和溶洞分布,每桩布置3~4个压浆孔。
2.2钻孔方案
一般采用360型旋挖钻机开孔,对于大于3m的溶洞采用钢护筒防护钻进到溶洞底,通过溶洞区后采用旋挖成桩;对于小于3m的溶洞旋挖机钻进到溶洞顶时,采用冲击钻反复冲击成孔,通过溶洞区后采用旋挖成桩,对于超长桩360旋挖机不能达到的深度采用460型继续成孔。
2.3各墩位桩孔施工顺序
由于桥位岩溶形态复杂,溶洞互相连通,对开孔顺序需仔细研究确定。在决定钻孔顺序前,应根据地质资料弄清各桩位处溶洞情况。决定钻孔顺序的原则是:根据岩溶裂隙的走向,溶洞的大小、多少、岩面的高低等地质条件逐步进行,先安排含有较深、较大、较多溶洞的桩孔施工,先安排长桩施工,有利于及时封闭溶洞,隔断通道。有条件时应考虑先施工桩基,后施工中间桩基,或者有意识的加快桩基的施工进度。
3、岩溶地质溶洞处理主要方法
3.1水玻璃注浆
压浆材料采用普硅42.5R水泥与水玻璃,按工艺配比配备。溶洞内注双液浆预处理的目的是为了加固溶洞填充物和填满溶洞空间,并达到20MPa以上的强度,主要是防止钻孔桩施工时泥浆流失及坍孔等情况的发生,保障成孔及水下混凝土浇注等施工工序的顺利完成。
3.2钢护筒跟进
为防止连珠溶洞或者大溶洞塌孔,采用钢护筒同步跟进的方法。
3.3片石、黏土回填
小溶洞采用回填片石法,小溶洞的处理方法如下:1)当钻至溶洞顶1m左右时,首先准备足够的小片石(直径20cm~40cm)和黏土,黏土要做成泥球(Φ15cm~Φ20cm),对于半填充和无填充的溶洞要组织足够的水源。其次在1m~1.5m范围内变换冲程,逐渐将洞顶击穿,以防止卡钻。2)根据钻孔的进尺情况,在击穿洞顶之前,要有专人观测护筒内泥浆面变化,一旦泥浆面下降,应迅速补水补浆。击穿洞顶后,在溶洞顶后,在溶洞内钻进时,根据填充物的不同,要采用不同的钻进方法。当填充物为软弱黏性土、淤泥土夹碎石时,应向孔内投入黏土、片石混合物(比例1:1),冲砸固壁;但还应提高泥浆的粘度和相对密度。只有当泥浆漏失现象全部消失后才转入正常钻进。如此反复使钻孔顺利穿过溶洞。
4、钻进成孔工艺
4.1钻机就位前准备工作
质检人员和钻机技术员先对钻机各种性能和泥浆泵等进行全面检查,确保设备能正常运作。钻机技术员准备好钻孔需用的各种资料,并根据地质报告和施工图纸绘制钻孔桩位地质剖面图,以便按不同土层选用适当的钻头(钻头外径等于设计基桩直径)、泥浆稠度等。
4.2钻机就位
平整场地,钻机正确就位,保证平面位置、垂直度符合要求。钻机就位后,牢固固定钻机以避免在钻孔过程中因钻机振动而影响平面位置。
4.3钻孔
当钻机就位并复检后,进行钻机调试,启动泥浆泵转盘,待泥浆形成循环后方可开始进尺。钻孔时采用正循环进行施工。钻进施工中需注意控制提钻速度,以免造成负压过大而不利于孔壁的稳定
4.4终孔
当钻至设计标高时应及时通知监理工程师,经监理工程师、设计代表检查符合要求后才可终孔。如地质情况发生变化,需由业主、设计单位和监理单位确认,确定是否需要继续冲孔。
4.5成孔检测及清孔
钻孔到位后采用长为4~6倍的桩径、直径大于钢筋笼10cm的检孔器进行孔深、孔径和垂直度等的检测,经监理工程师验收合格签认后,开始进行首次清孔。
4.6钢筋笼制作与安装
基桩钢筋笼的加工,在钢筋加工场集中制作,制作完成后由作业技术人员、技术员、质检工程师进行检查在用平板车进行钢筋笼转运时,在平板车上必须设置固定钢筋笼用的型钢支架。钢筋笼分节进行起吊安装,每节长度9m或12m,起吊采用大吨位吊机,在钢筋笼的安放过程中,骨架的起吊、下放要垂直;每节接长要顺直,接头牢固可靠。同时严防钢筋骨架下放过程中与孔壁擦撞,以免破坏孔壁。
4.7导管安装
钢筋笼下放完毕,开始安装导管,导管由运输车运抵墩位旁,为提高导管安装速度,先在地面上接长,单节段长度按20米考虑,然后吊车或履带吊逐段吊起并在孔内下放,直至设计位置。导管接头为卡口式,分段长度1~3m,最下一节长5m。导管使用前要进行水密、承压和接头抗拉试验。
4.8水下砼浇注
导管下完后,现场技术员和质检员采用4kg左右的测锤对孔底沉淀厚度进行检测,如不满足要求,根据在导管下放时测量结果决定采用正循环或反循环进行二次清孔,直至满足要求后方可进行砼灌注。现场技术员在进行基桩浇注前在原始记录表上根据实际情况填写孔深,导管总长,并标明导管节数及导管组合,确定合理的导管悬空(在0.2~0.4m左右)。安装大料斗及支架和料斗,并检查安装情况。准备工作就绪,通知砼拌和站进行砼拌和。在拌和时,试验组人员需派专人现场监督,按照规定的频率进行砼塌落度与和易性的检查,并随时和现场保持联系,保证砼灌注的顺利。导管拆除前要准确测量砼顶面至基准面的高度,计算导管埋深,确定拆管长度,并通过导管总长减去已拆除的导管长度复核拆管后埋深是否符合技术规范要求。
5、结语
岩溶地区的该管段钻孔灌注桩通过不断的总结改进施工方案,成桩效果较好,质量稳定可靠,同时也取得了较好的经济效益,可以为以后类似工程施工提供经验借鉴。需要指出的是,岩溶地区钻孔桩施工仍是桩基础的施工难点、重点,还仍继续努力钻研,不断总结经验,改进施工工艺。
参考文献:
[1]周昱,李勇.岩溶地区钻孔灌注桩施工特点及技术措施[J].山西建筑,2008,11:155-157.
关键字:预应力管桩锚索基坑支护施工优缺点
中图分类号:B819文献标识码: A
0.引言
福建省在采用桩锚支护形式的基坑工程中,常规的做法是采用钻孔灌注桩结合预应力锚索,桩孔灌注桩在施工过程中,泥浆护壁产生环境污染比较严重,最大缺陷是价格昂贵,施工周期长。
近年来预应力高强混凝土管桩在工程桩中得到大量的采用,在对桩的施工类型的选择中预应力管桩已占主导地位,具有着良好的发展前景。由于预应力管桩具有桩身质量稳定、力学性能好、施工效率高等,施工周期短等优点,拓展预应力管桩的应用范围,将其使用到基坑支护结构中,发挥其自身的优势。
本文介绍预应力管桩在基坑支护工程应用的工程实例,总结工程经验,探讨基坑支护采用预应力管桩的形式的优缺点、施工应注意的问题等,并作出相应的总结分析。
1.工程概况
某在建工程,位于福建省石狮市服装城附近,交通便利。拟建6栋31层高层商业住宅,2层地下室,基坑西侧、北侧、南侧均为空地,东侧紧挨着在建别墅区。该基坑总面积约为36337m2,基坑周长约为1065m。场地标高为16.70~21.70m(黄海高程),地下室底板顶标高为14.30m(黄海工程),承台高度及垫层厚度为1500mm,则承台垫层底标高为12.80m(黄海高程),则基坑深度为3.90~8.90m。
在基坑开挖范围内,主要涉及到以下土层:
(1)杂填土:人工填积而成,为新近填土,回填时间为近期1年内,均匀性差,工程性能差。厚度为0.50~4.90米。
素填土:均匀性差,工程性能差。厚度为0.40~5.80米。
(2)粉质粘土2-1:工程性能一般。厚度为0.40~6.10米,冲洪积成因。
(3)泥质砾粗砂:工程性能较差~一般,该层颗粒粒径>2mm含量24.5%,颗粒粒径>0.5mm含量60.0%,颗粒呈棱角形。厚度0.30~1.60米,冲洪积成因。
(4)粉质粘土2-2:工程性能一般。厚度为0.80~3.00米,沼泽沉积成因。
(5)淤泥质粘土:工程性能差。厚度0.40~2.40米。
(6)含泥中粗砂:分选性较好,级配较差,该层颗粒粒径d>2mm含量0~42.5%,颗粒粒径2>d>0.5mm含量8.0~40.26%,颗粒呈棱角形。厚度0.50~4.80米。
(7)残积砂质粘性土:工程性能一般,厚度为0.60~12.50米。
(8)全风化花岗岩:属极软岩,岩体极破碎,岩体基本质量等级为V级。工程性能较好,厚度为0.50~7.10米。
2.支护方案选择
本项目基坑支护工程施工有以下几个特点:
1、基坑开挖深度3.90~8.90m,属于深基坑;
2、基坑支护工作的重点在于基坑东侧,毗邻在建低密度别墅区,地下室边界到最近在建别墅的基础直线距离不足10米;
3、基坑施工范围内的土层情况较好;
4、工程建设工期紧,建设单位要求短时间内完成基坑支护工作。
由于基坑东侧紧邻在建别墅区,必须采用垂直支护形式。初步选择悬臂式钻孔灌注桩、钻孔桩加预应力锚索和高强预应力管桩加锚索三种支护方案进行可行性比较(表2.1)。
表2.1支护方案可行性比较
比较项目 悬臂钻孔灌注桩 钻孔桩加锚索 预应力管桩加锚索
支护效果 桩顶侧向位移较大,对周围环境影响较大,将影响到东侧在建低密度别墅区。 采用预应力锚索,支护位移较小。 施加预应力,支护桩顶位移较小。
工期 受钻孔桩掘进速度及灌注桩混凝土龄期影响,施工工期较长。 受钻孔桩掘进速度及灌注桩混凝土龄期影响,施工工期较长。 桩身质量可靠,施工方便,桩身工厂预制,不受混凝土龄期影响,成桩速度快,土方开挖方便。
造价 高价高,经济性差。 高价高,经济性差。 造价低,经济性好。
施工组织 多台桩机施工,施工工效低,施工组织相对复杂。 施工工效低,且钻孔灌注桩工艺需要较大的工作面。 管桩施工工效高、施工组织简单,施工工作面相对钻孔灌注桩较小。
环境效应 泥浆护壁施工污染环境。 泥浆护壁施工污染环境。 无泥浆污染,无废弃物。
综上内容,显然选择预应力管桩加预应力锚索形式的支撑体系,在达到设计支护效果的同时,相对于另外两种方案,还能节约工期、节省造价、方便施工、保护环境等效果,同时由于基坑东侧场地较小,采用桩孔灌注桩,施工难度较大。
3.支护体系施工
经过专业设计单位进行相关计算后,本基坑支护工程选用基坑工程的支护桩采用直径为500-AB型(壁厚125)的预应力管桩,桩身长度L=16000mm,支护桩桩中心距离1000mm,基坑东侧支护总共需施工407根预应力管桩。锚索采用直径为180mm的普通预应力锚索。
图3.1“预应力管桩-锚索”支护体系典型剖面
3.1预应力管桩施工
由于场地有限,全液压静力压桩机无法进场施工,故采用一台柴油锤打桩机施工。沉桩时应控制桩顶处标高一致,以方便冠梁施工。
沉桩过程中,由于桩中心距仅1000mm,因此打桩时不同于工程桩的跳打施工,支护桩依次逐根压桩,以免因挤土效应造成后续桩成桩困难。虽然打桩前考虑到了桩距小,采用逐一施工顺序,但是随着施工桩数增加,桩的挤土效应越发明显,仅靠桩尖无法压到设计标高。
经过现场协调,决定采用一台长螺旋钻机先引孔,再由柴油锤桩机进行沉桩,取得了非常明显的效果,日成桩在30根左右,最终仅用了15天就完成了管桩打桩工作,大大节省了工期。
对于桩孔灌注桩,每日每台机械正常情况下成桩3根左右,即使使用4台机械分段同时施工,最快也需要35左右才能完成。同时在管桩施工过程中,工地现场整洁,无需外排泥浆。由于采用成品管桩,管桩进场后即可施工,占地面积小,对于灌注桩,现场还需准备钢筋笼加工场地,而管桩施工过程相对于灌注桩也节省了大量场地空间。
沉桩完成后,由于预应力管桩由高强混凝土制作而成,用于基坑支护中主要受弯剪破坏影响,需对管桩进行通长灌芯,灌芯混凝土采用C20无收缩细石混凝土。同时在管桩桩顶,根据设计要求施工混凝土冠梁。
灌芯过程中,当混凝土面标高快到桩顶时,放入与砼冠梁连接的柱头钢筋笼。
图3.2桩头钢筋及管桩灌芯剖面图
图3.3冠梁剖面图
3.2土方开挖
由于管桩桩身不同高度处均有设置锚索,故土方开挖应配合锚索施工进度,分层开挖。每层挖至锚索标高下0.5m,不得超挖。土方施工示意图如下:
图3.4第一层土方开挖预留锚索施工面,同时锚索开始施工,土方交叉作业
图3.5第二层土方开挖,直至底板底标高(含垫层)
图3.6第一层锚索工作面及以下土体开挖
图3.7第二层锚索施工,承台土方开挖交叉作业
3.3普通预应力锚索施工
对于弯剪力的影响,除了通长灌芯,还需要结合普通预应力锚索,与预应力管桩形成支护体系,才能取得较好的支护效果。
根据设计要求,锚索采用强度不小于1860MPa的预应力钢绞线,注浆用水泥浆体采用42.5R普通硅酸盐水泥。对中支架采用HPB300级(Ⅰ级钢)钢管及φ8钢筋焊制。注浆管:一次注浆管耐压力1.0MPa,二次高压注浆管耐压力5.0MPa。
锚索成孔采用潜孔钻机,向钻孔中安放锚索前,应将孔内岩粉和土屑吹净。成孔过程中,锚索成孔直径≥180mm,钻孔前按设计要求定出孔位作出标记。尽量控制锚索水平、垂直方向的锚孔定位偏差不宜大于20mm,钻孔轴线的偏斜率不大于锚索长度的5%。
杆体制作过程中,沿杆体轴线方向设置定位支架,对自由端没隔2m设置一个,对锚固段每隔1.5m设置一个,注浆管,排气管与杆体绑扎牢固。
注浆管的出浆口插入距孔底≤200mm处,浆液自下而上连续灌注。锚索一次注浆采用水泥净浆,水灰比0.5~0.55,必要时可加入外加剂。一次注浆待孔口溢浆,即可停止注浆;浆体硬化后不能充满锚固体时,应进行补浆。锚索注浆采用二次高压注浆工艺,注浆材料为水泥净浆,二次高压注浆水灰比为0.5~0.55;注浆体强度不小于30MPa。二次高压注浆时间为一次注浆形成的锚固体强度达到5MPa后进行,且一、二次注浆累计水泥用量不小于75kg/m,二次高压注浆压力为2.5~5.0MPa
注浆完成后,进行钢筋混凝土腰梁的施工。腰梁截面为400×400,锚索锚固端切角尺寸150×70,在进行腰梁施工时,为固定腰梁,采用φ22钢筋制作腰梁支撑架,间距1500mm,支撑架一端预埋在钢筋混凝土冠梁中,另一端锚入腰梁中。具体如下图:
图3.8腰梁支撑架做法示意图
图3.9腰梁剖面图
4.基坑变形监测
为保证东侧在建低密度别墅区、地下管线和支护结构自身的安全,基坑开挖过程中对支护结构变形进行了监测,结果显示,基坑开挖到底时,支护桩最大位移仅18.4mm,位于开挖面以上1.9m处;冠梁顶最大位移7.7mm。可见采用“预应力管桩-锚索”支护体系对控制支护结构的变形有较为明显的效果。周边建筑物及道路、管线未出现任何损坏。
5.结论及存在问题
通过预应力管桩基坑支护工程实例应用,可见将预应力管桩应用于基坑支护工程中是可行的。同时,比较预应力管桩与灌注桩的施工特点,可以总结出以下几点:
5.1预应力支护管桩的特点
(1)规格统一、规范,质量可靠;
(2)运输方便,运距较长,施速度快;
(3)施工速度快;
(4)经济安全;
(5)无污染,施工绿色环保;
(6)便于组织施工。
5.2预应力管桩与传统灌注桩相比较:
(1)桩身强度高,质量可靠;
(2)刚度大,预应力,变形小;
(3)场地要求低,场地占用小,方便施工组织;
(4)相对钻孔灌注桩而言,采用预应力管桩作为支护桩更为经济;
(5)施工绿色环保,与钻孔灌注桩相比,不产生泥浆,对环境没有污染;
(6)施工效率高,大大缩短工期。
5.3预应力管桩在施工中也存在一定的问题。
1)客观来讲,使用施工高强预应力管桩作为支护桩,由于预制管桩长度一般只有16m左右,而作为支护的管桩不能进行焊接,因此对于较深的基坑,无法采用高强预应力管桩。
2)沉桩过程中,不论采用静压法还是锤击法,都是挤土沉桩,而作为基坑支护的预应力管桩,桩间距一般都较小,如遇到密实度较高的的土层,由于挤土效应,桩顶很难达到设计标高。
6.参考文献
[1]福建省建筑标准设计图集《先张法预应力高强混凝土管桩》(DBJT13-95),2012年;
建筑施工的实际经验,具体分析了钻孔灌注桩技术的施工过程。
关键词:钻孔灌注桩技术 建筑施工 钻孔
近年来,我国建筑行业实现了跨越式的发展,但是行业内的竞争空前激烈。建筑工程企业要想在激烈的竞争中站稳脚跟,就必须提升企业的核心竞争力。因此,建筑企业必须加强学习用,最先进的施工技术来武装自己,这样才能在竞争中获得一席之地。钻孔灌注桩技术作为建筑企业施工中的常用技术,对施工质量控制具有重要意义。由于钻孔灌注桩技术存在一定的复杂性和隐蔽性,导致灌注桩技术成为施工过程中的难点。
一、钻孔灌注桩技术概述
根据护壁形式的不同可将钻孔灌注桩技术进行分类,主要包括泥浆护壁钻孔灌注桩和全套管钻孔灌注桩两种方法。
1. 泥浆护壁钻孔灌注桩
泥浆护壁钻孔灌注桩的施工过程中,要先将依照一定比例来为泥浆配料,这样可以实现
实现冷却钻头、悬浮钻渣的目的[1]。采用泥浆护壁的方法不仅可以保护钻具,还可以器械。同时孔壁形成泥皮后,可以有效防止钻孔塌陷的现象发生。泥浆护壁钻孔灌注桩技术的操作流程包括:场地平整、制备泥浆、埋设护桶、架设工作平台及定位钻机等过程。
2.全套管钻孔灌注桩
实际施工的过程中,全套管钻孔灌注桩技术与泥浆护壁钻孔灌注桩的区别在于,全套管技术省去了制备泥浆和清理钻孔的程序。使用全套管钻孔灌注桩技术,可以在钻机安装完毕后直接将其压入套筒内,然后即可实施钻孔。全套管钻孔灌注桩技术是一种新兴的灌注桩工艺,目前,国内,大多数建筑施工企业已经逐渐掌握了该项技术,并能熟练地使用这项技术进行施工操作[2]。
二、钻孔灌注桩技术在建筑施工中的应用
(一)钻孔的操作流程
1.施工场地的平整工作
平整处理建筑地区的工作现场是进行建筑项目施工前的基础工作。施工人员尤其要注意桩基地面部分的处理,一定要将杂物彻底清楚干净,然后间地面压实使其保持平整。依照设计要求及条件处理场地,使工作场地达到的要求的密实度。
2.桩位测量
工程设计人员以实际施工设计图纸为参考,对施工场地的桩基地点进行实际的坐标测量。然后采用经纬仪确定桩位和测放控制点,要将误差控制在 10mm以下[3]。测定施工场地的地面高程后,要进一步精确桩顶高度和桩埋深度进行。
3.埋设护筒。
钻孔桩通常使用铁质材料制成的护筒,应选用4±1mm的钢板制作护筒。同时,要对护筒的上中下三个部位分别作加固处理,这主要是为了防止由于硬度不够而引起钢板形变[4]。埋设钻孔桩时要注意桩位中心与轴线要保持对称的关系,通常要将掩埋深度控制在 100cm~150cm内。护筒顶面高度要保持高于地面 30cm,将误差的范围严格控制5cm 以内, 1°以内倾斜。
4.安装钻机
护筒埋设好以后,再将钻机与对应孔位衔接并固定,确保处于钻机垂直状态。使用经纬仪和线锥对钻机进行双向控制,钻孔的误差控制在 5cm 以内。枕木置于钻机底座下面,换车换成缓冲机械震动,并防止发生移位、倾斜及塌陷现象。一旦发生这些问题,应该立即纠正。钻机运行时要逐渐加速,钻进力度也要逐步递进。整个操作都要保持钻机与钢轨的平直度和平稳性[5]。
5.钻孔成型
冲洗液要循环不断的冲洗钻进成孔的过程。钻孔之处使用清水冲洗,进而使原土形成泥浆。钻孔中要时刻关注孔口部位泥浆的比例。钻孔操作要严格依照规范进行,防止发生塌孔现象。
6.下钻
把握好下钻的过程中开启泥浆泵的时机。一般情况下,当钻头下钻距离孔底60mm~80mm 时客气开启泥浆泵。冲洗液循环 2min后,重新启动钻头钻进,注意要按要求调整下钻速度。
7.清理孔壁
钻机下降到规定位置时要立即停止钻进。钻机与底部的垂直距离控制在 60mm~80mm 内。此时,钻机需要空转 5min,并对孔壁进行清理。整个过程都要控制好泥浆的含沙量和孔底沉渣厚度。
8.泥浆排放
对于钻孔和清孔中会产生的大量泥浆,要根据施工现场的具体情况及时排放出去。清理过程要注意尽量不要破坏周边环境。
(二)钢筋结构的制作和安装
在建筑施工中使用钢筋结构成为钢筋笼。钢筋笼是影响施工质量的关键因素,因此,在建筑施工中要严格选择钢筋材料,并按照规范进行操作。施工人员要依照设计图纸的要求,挑选适合的优良钢筋,这样才能保证钢筋笼的质量。
制作钢筋笼前,要按照施要求核对钢筋的型号,检查钢筋的强度,核对检查无误后方可制作钢筋笼。钢筋笼制作的每一个步骤都要与施工设计要求相符,确保将不同钢筋焊接在一起后质量合格。通常选择完整的钢筋作为主钢筋,特殊情况下,可以使用两根及两根以上钢筋焊接后作为主钢筋。
(三)混凝土灌注操作步骤
1. 准备阶段
根据设计要求选用灌注用的混凝土,并严格控配料比例,确保混凝土质量符合质量要求。拌制用水也要进行相应的水质化学检测。按照灌注桩的设计长度,选择小于孔壁直径的护筒要比灌注桩直径大5mm。
2. 灌注混凝土
灌注混凝土时要保证护筒底部与孔底部的垂直距离在300mm~500mm 之间。初灌时通常选择球胆止水。第一次必须灌入足够量的砼配置,切勿将不足量的砼灌注孔内。基于砼的凝结的时间考虑何时灌注混凝土。灌注混凝土时,护筒不能脱离砼面。灌注混凝土的全过程要关注孔壁,防止发生坍塌情况。操作人员要注意调整好混凝土灌注的时间及速度。
3. 灌注完毕后的操作
灌注混凝土结束后,待砼初凝方可将固定的钢筋笼设备拆除。由于钢筋笼同混凝土是同时收缩的,为了避免粘结力丧失必须选择合适的时机拆除设备。待砼强度升至设计指标的 1/4 时,可以惊醒拆掉护筒和凿除多余混凝土的操作。
结束语:
钻孔灌注桩技术作为建筑施工的重点技术之一,其施工质量的优劣直接影响整个建筑工程的质量。因此,施工单位必须严格控制钻孔灌注桩施工环节,确保每一步操作都合乎相关要求。此外,施工企业还要积极总结工作中的经验,不断学习先进的施工技术,这样才能优化钻孔灌注桩的施工流程。
参考文献:
[1]赵霞、于美灵.浅议建筑施工中的钻孔灌注桩技术[J].建材园装饰,2013,36 (19) :104-105.
[2]庞奇峰.钻孔灌注桩技术在建筑施工中的应用分析[I]科技向导,2012,28 (13) :368-369.
[3]钱月红.建筑施工中钻孔灌注桩技术或论[J].华人时刊,2013,36 (04) :139-140.
关键字:钻孔桩、施工、质量控制
中图分类号: O213.1 文献标识码: A
前言
近年来我国的建设行业迅猛发展,对建筑地基承载力的要求也越来越高,钻孔桩具有结构稳定、速度快、承载力大等优点。但在施工过程中工艺环节较多,有测量、机械操作、钢筋加工、砼拌制和灌注等多种工作,其中成孔阶段的测量、泥浆的控制都是施工过程中的重要环节,若施工措施不当就会造成桩缺陷,甚至产生报废桩,从而给施工单位造成重大损失,因此,钻孔桩施工质量控制是确保整个工程质量的前提。
二、钻孔桩的概述
钻孔桩施工过程中应根据不同地质情况,选用不同类型的钻机进行造孔、泥浆护壁、钢护筒,吊下钢筋笼,再根据不同的现场情况使用合适的工具进行混凝土浇筑成桩作业。不同项目工程规模和工期要求,需要的钻机台数也不同。通常工期越短,桩基数量越多,需要的钻机台数就越多;工期越长,桩基数量越少,需要的钻机台数就越少。建筑工程钻孔桩施工的主要步骤为施工准备、制作与埋设钢护筒、布置泥浆循环系统、钻孔、清孔作业、制作与安装钢筋笼、水下混凝土灌注。其中,前期的施工准备工作包括搭建水中平台和平整场地、装定位。为了保证建筑工程钻孔桩施工质量,应当采用合理的钻孔桩施工技术,并对施工过程进行严格监控。
三、总结以往钻孔桩施工出现的问题和原因
在以往钻孔桩施工中易发生的工程质量问题有:钻孔施工中的护筒冒水、脱落和钻孔时出现偏孔和斜孔以及孔壁坍塌、钢筋笼上浮、断桩等。施工时一旦发生质量问题不易观察,处理也非常困难,所以我们必须认真对待在施工过程中经常出现的施工质量问题,找出其相应的处理方法,保证工程质量。
1、护筒冒水、脱落。由于埋设护筒时护筒背后回填质量不好或护筒水位差太大,,或钻头起落时碰撞。受地面流的浸泡等因素引起的护筒失去稳定和脱落。
2、偏孔、斜孔。钻机安装时就位稳定性差,支撑不好、桩架不稳定、导杆不垂直或土(岩)层软硬不均匀。 或者桩孔地质松软不均匀、岩面倾斜或遇探头石致使钻头冲击力不均匀,向地势较低的岩层方向打滑造成偏斜。施工前测量放线工作不到位,导致测量数据有误,钻孔过程中沿着错误的数据钻孔,导致孔偏斜。
3、孔壁坍塌.坍塌的原因有四个:第一,护筒的埋设不稳固或埋置太浅,周边的粘土未夯实,护筒的底脚周围漏水,导致孔内水位降低。第二,钻机施工,遇粉砂土等比较松散地层时,进尺太快没有保护好护壁。第三,护筒周围堆放有重物或机械振动导致塌孔,护筒周围回填黄土时没有分层夯实,再经地表水浸泡,护筒底产生较大空隙。第四,泥浆制作的质量存在问题。如:红土、膨润土本身的质量,红土、膨润土的粘性差而泥浆比重太低,都会导致孔壁坍塌。
4、钢筋笼上浮。其中的原因有以下几个方面:第一,当混凝土灌注至钢筋笼下,提升导管,导管底端距离钢筋笼仅1m左右的距离时,由于灌注的混凝土自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼上浮。第二,由于混凝土灌注过程钢筋笼和导管埋置较深,其上层混凝土因灌注时间较长,表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定握裹力,导管底端未及时提到钢筋底部以上,混凝土在导管流出后以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上移。第三,混凝土顶面接近钢筋笼底口以下1~3m时,由于灌注速度过快,导致混凝土下落并冲出导管口向上反冲,导致顶托力大于钢筋的重力。
5、断桩。由于灌注中提升导管失误、混凝土供应中断或导管漏水等原因,导致导管中已灌注的混凝土与导管的混凝土隔断,无法继续灌注的现象通称为断桩。
四、钻孔桩施工的质量控制
1、钻孔施工前质量控制
事前控制是保证建筑钻孔施工质量的最有效措施之。钻孔施工的事前控制包括调查水文地质与工程地质情况,审查施工组织设计,安全交底等。首先,调查水文地质与工程地质情况。在钻孔施工中,钻机、泥浆、施工平台的选用和护筒埋设的方法、高度、深度等,需要根据水文地质和工程地质的具体情况进行确定。适合的泥浆与钻进速度能够有效地避免钻进时的故障。如果场地是浅水,就应当选择筑岛式施工平台;如果场地是深水,就应当选择固定式平台,例如钢板桩平台、钢围堰平台等。其次,审查施工组织设计。施工组织设计是否合理对建筑工程钻孔施工质量有着重要的影响。施工单位应当根据人员、设备、资金等具体情况,编制科学的施工组织设计。编制施工组织设计应当注意可操作化、优化与细化。审查施工组织设计时,应当加强关键部位、重点环节的审核,例如振捣混凝土、清孔、终孔岩质鉴别、垂直度控制等。另外,还需要建立、完善安全施工制度、质检制度、岗位责任制、现场管理制度等。
2、成孔阶段质量控制
(1)桩位控制
确保桩位准确,保证桩位对中。护筒定位后,需要进行复核检查。将桩位中心线和护筒中心的偏差严格控制在建筑工程规范的标准之内。护筒埋设,应根据现场杂填土的深度而定。护筒埋设深度应大于杂填土的深度、深入到原土中。并且采用恰当的措施对护筒进行固定。用粘性土将护筒外侧回填、捣实,避免在钻孔时发生漏浆。
(2)垂直度控制
保证成桩质量的关键环节就是钻孔灌浆柱的垂直度控制。当钻机就位后,工程施工人员应当检查钻机主动钻杆的垂直度和转盘的平整度,确保施工时钻机稳固、平整。在钻孔时,需要经常检查钻杆和钻架的垂直度,一旦发生偏差,必须及时调整,保证成孔的垂直精度符合工程设计规范。
(3)泥浆控制
在钻孔桩施工时,泥浆具有清孔、护壁的作用。质量好的泥浆不但具有较强的携渣能力,而且能够形成粘附力强的护壁泥膜,使得孔壁不容易崩塌,具有较好的稳定性。由此可见,泥浆的性能是影响钻孔桩施工质量的重要影响因素之一。因此,在施工时应当尽量选用膨润土或高塑性粘土制备泥浆,根据施工土层、施工工艺、施工机械等情况进行合理配比。
(4)孔径控制
综合分析施工场地的地质情况,合理选用型号适宜的钻机型号和钻头。钻孔作业时,需要考虑土层的情况,合理调配泥浆,恰当调整钻进速度,避免出现缩径、塌孔等现象。在钻孔时,必须保持连续钻孔。如果因故停钻,就需要把钻机提升到孔外,避免发生埋钻。此外,钻头直径应小于设计桩径,扩孔系数应不大于1.03,否则就会浪费大量混凝土。因此需要选择符合工程项目设计要求的钻头直径。在施工时,如果钻头的磨损大于1cm,就应当及时补焊或调换钻头,保证桩径能够符合工程项目设计要求。
(5)孔深控制
准确计算钻具的总长度,根据钻具的总长度、设计的孔深与转盘标高之间的关系,确定尺余,在成孔后按照尺余校验成孔的深度能够满足工程项目设计要求。在施工时,根据尺余确定成孔深度,当成孔深度符合设计要求时,就可以停止钻进。提升钻头,使其距离孔底部20cm,进行空转,将孔底部的泥浆初步稀释,经过一段时间的循环后,将孔底泥块等杂质排出孔外。接着使用测绳对孔深进行准确测量。如果经过测量孔深不符合工程项目设计要求,就应当重新清孔。
(6)孔底沉渣控制
水下砼灌注摩擦桩桩底的沉渣厚度应该小于0.5D,但是在实际工程中,常有桩底沉渣不能满足要求的现象发生。主要原因是泥浆性能不符合要求(主要指标是泥浆比重和粘度)。实际施工时,施工单位应根据当地的地下水位高低和地层稳定情况来确定泥浆的比重和粘度,切勿盲目设置。若泥浆设置过稀,则携渣能力不够;若泥浆设置过稠,则孔壁会形成一层厚厚的泥皮,降低了摩擦桩的承载力。第一次清孔时必须不断补充新鲜泥浆,将孔内含砂量大、性能差的泥浆置换出来;二次清孔时宜用泵吸及循环清孔(若采用正循环清孔,要排出岩渣和泥团,须加大泥浆比重和粘度,并且清孔的速度慢)。钻孔结束后,应对终孔进行验收,须严格检测钻杆和钻头或测绳长度的准确性,杜绝以超深来抵消孔底淤积。
(7)第一次清空控制
第一次清孔可以采用密度相对较低的泥浆,根据工程施工实际情况确定泥浆的密度。泥浆应当循环均匀,确保泥浆相对密度保持一致,以便于清孔作业。如果泥浆有过多的沉渣,就容易阻碍第二次清孔作业。泥浆指标应当经常检测,确保泥浆指标能够符合工程项目设计标准。接着下钢筋笼,应当注意将浇筑前的施工时间尽量缩短,降低沉淀回落。
(8)孔壁坍塌控制
出现未知的不良地质情况、钢护筒未按规定埋设、泥浆粘度不够、护壁效果不佳、孔口周围排水不良或下放钢筋笼及升降机具时碰撞孔壁等,都能产生孔壁坍塌、堆钻、卡钻事故。为解决和避免此类现象:首先,必须熟悉工程地质报告,对钻孔的地质情况做到心中有底。其次,按规定埋设钢护筒,保证孔口排水良好;钢筋笼焊接牢固、成笼圆直,下放时必须保持顺直,防止偏斜。再次,出现特殊地层时采用优质冲洗液护壁,或用正循环钻进、反循环排渣来抑制不稳定段地层的坍塌。最后,在不稳定的地层中,不要过早换浆,可在下完钢筋笼后第二次清孔时替换高比重的泥浆,并及时灌注混凝土,减少沉渣时间,确保桩身质量。
(9)钢筋笼控制
根据施工规范和工程项目设计要求,检查、验收钢筋笼。钢筋笼应当保持垂直状态入孔,沉放钢筋笼时不可以碰撞孔壁。如果吊放受到阻碍,不可以强行加压下方,不然就会导致钢筋笼变形、坍孔等。当不能顺利吊放钢筋笼时,应当及时停止吊放,分析原因,并采用相应的处理措施。如果钢筋笼吊放时没有保持垂直,就应当使钢筋笼垂直后重新吊放;如果成孔偏斜,就需要进行纠偏、复移。在吊放钢筋笼时,尽量缩短沉放时间。钢筋笼就位后,需要将其固定。
(10)第二次清孔控制
在沉放导管与吊放钢筋笼的过程中,孔内泥浆的沉渣沉到孔底,所以在灌注混凝土前需要第二次清孔。是否能将沉渣清理干净对灌注桩的承载力有着直接影响。第二次清孔的关键是合理配置泥浆,严格控制泥浆指标。合适的泥浆能够使砂粒、岩粒等沉渣悬浮起来,并随着泥浆循环流动排出孔外,从而使沉渣清理干净。
3、成桩阶段质量控制
(1)灌注前控制
首先,仔细检查沉渣厚度和泥浆指标。在灌注前,需要确保沉渣的厚度和泥浆的相对密度符合工程项目设计规范标准。其次,仔细检查砼坍落度。砼坍落度通常应当在180mm~220mm的范围内,确保砼的流动性与和易性,使砼出料容易,防止发生导管堵塞的现象。第三,仔细检查隔水设施。根据工程要求,确定砼的初灌量,埋入砼中的导管应当在1米以上,确保首灌混凝土的排淤能力和冲击力。 (2)灌注时控制
在灌注时,应当注意以下几个方面的施工作业。首先,连续浇筑砼。为了获得较大的冲击力,就必须保证连续浇筑砼,促进砼向四周扩散。不然就容易导致砼粗骨料堆积在桩芯部分,桩身不均匀,降低桩的承载力和抗压强度。其次,准确提升、拆除导管。在灌注砼时,提升导管的幅度不应当太大。拔管应当遵循一定的程度,不可以随意拆管。通常,一次拆除导管的长度不应当大于6m。准确计算导管埋深和砼面上升高度,以确定拆除导管的节数,避免发生由于拔出导管导致断桩的现象。第三,在钢筋笼位置,需要降低砼浇筑的速度。砼进入钢筋骨架后,再将导管提升,避免钢筋笼被顶托上升。灌注时,应当尽量减少导管上下窜动的次数,以防止泥浆沿着导管渗入砼中,降低桩的质量。最后,砼将要灌注到桩顶时,应当保留适当长度的导管,使砼有足够的冲力。当砼灌注到桩顶时,导管外部的泥浆稠度较大,导致砼顶升困难,此时可以用水稀释泥浆,增加灌注落差,加大埋深,确保桩的质量。
(3)灌注时断桩的控制
在灌注混凝土开始不久出现的问题,应迅速拔出导管和钢筋骨架,将可吸出的混凝土尽量吸出,如全部吸出,问题处理后重新灌注混凝土,如部分吸出,将剩余已硬化的混凝土凿除,再进行灌注混凝土;如果灌注中发现导管进水、堵管或其他故障,如有充足的时间,在灌注混凝土不初凝的情况下,可将导管拔出,修理后采用管底堵塞的隔水方法,重新插入导管,去掉底塞恢复灌注或直接将导管插入已灌注的混凝土中,并不小于2m,将导管内的水和表层稀松的混凝土吸出后重新灌注。
结语
综上所述,钻孔桩在建筑工程中应用广泛,提高了人们对建筑质量要求的不断提高,钻孔桩施工质量控制引起了大家的普遍关注。在钻孔施工前的质量控制中,应当调查水文地质与工程地质情况,审查施工组织设计;在成孔阶段质量控制中,应当加强桩位控制,垂直度控制,泥浆质量控制,孔径控制,孔深控制,清孔控制,钢筋笼控制等工作;在成桩阶段,应当加强灌注控制等工作。
参考文献
[1] 邢文斌 隋志军 董伟:《钻孔灌注桩质量控制要点及注意事项》,《辽宁交通科技》,2004年10期
[2] 梅瑞泰:《复杂地质深水长大钻孔桩施工关键技术》,《铁道标准设计》,2009年05期
[3] 张书刚:《钻孔灌注桩质量控制要点及常见事故防治》,《工程建社出版社》,2010年28期
关键词:钻孔灌注桩 设计施工 质量控制
引言
钻孔灌注桩灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段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,依照成孔方法不同,灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。
一、钻孔灌注桩设计
1、单桩承载力的确定
由于桩顶要承担轴向力 横向力和力矩,也叫竖向受压、竖向手拉和水平承载力。其中,当有轴向何在作用下,不管受压情况还是受拉情况,桩周围土或者岩石的阻力不够大,发生了比较大的竖向位移,不适合继续承载,或者由于桩本身的强度不够大,导致桩构件本身发生破坏。所以,单桩的轴向承载力的确定就自然而然分成了两个部分来确定,一是根据桩周围土或岩石的阻力来确定轴向承载力;二是竖向位移下桩的承载力来确定轴向承载力。采用设计的原则是 采取二者的较小值。关于根据桩周围的土(岩石)的阻力确定单桩承载力的方法我们稍后会做出详细的讨论。现在首先分析根据单桩承载力来确定轴向承载力。在水平荷载下,桩身的裂缝也需要控制,也要确定桩身强度 ,所以无论是为了获得轴向承载力也好,还是为了控制水平荷载下桩身裂缝的控制也好,都必须确定单桩承载力。
2、在铁路和公路桥梁的桩基础设计中,由于采用定值设计法,用的单桩轴向受压容许承载力[P]是经验公式。根据规范《地基设计规范》,钻孔灌注桩的单桩轴向受压容许承载力一是根据桩周围土或岩石的阻力来确定轴向承载力;二是根据桩身承载力来确定轴向承载力。根据桩周围土或岩石的阻力来确定轴向承载力是[P]=?UσfiLi+m0A[δ]
其中m0是钻孔灌注桩桩底承载力折减系数,按照规范表去查询,根据土质的较好、较差、差的三个主要程度、地面或局部冲刷线一下桩长和桩身直径取得相应的折减系数m0。[δ]是桩底地基土的容许承载力,根据桩的入土深度l根据相应深度来确定。根据桩身承载力来确定轴向承载力,根据混凝土结构设计原理,桩基础同时受到轴向力和弯矩同时作用,属于偏心受压构件,根据相应规范总结的公式来计算出轴向承载力。
3、 建筑桩基础的单桩轴向承载力
根据桩周围土或岩石的阻力来确定轴向承载力 Puk=Psk+Ppk=UσqskiLi+αpskAp,Psk是单桩的总极限侧阻力标准值;Ppk是单桩的总端阻力标准值;U是桩身截面周长;qski是用经理初探比贯入阻力值估算的桩周第I层土的极限侧阻力标准值;Li是桩穿越第i层土的厚度;α是桩端阻力修正系数;Psk是桩端附近的静力触探比贯入阻力标准值(平均值);Ap是桩端面积。这里需要重点说明的是桩端阻力修正系数值。我们根据规范桩端阻力修正系数值可以看到桩入土 的深度与修正系数值有密切关系。可见钻孔灌注桩尤其是嵌岩桩,岩层参数的选取不合理会导致桩基承载力计算值与实际承载力的差异很大
4、考虑群桩作用 群桩共同作用本质上是承台和桩群以及土体共同作用,对于岩层,轴向压力作用下桩身可以说只有弹性压缩,而没有整体的位移,侧摩阻力就没有得到足够的发挥,,这种情况下可以认为群桩基础各桩的工作情况与独立单桩相同。当相邻的桩的中心距离大于六倍的桩直径时候,,桩底平面处压力分布图不会重叠,当桩的间距足够小,桩底平面处相邻桩的压力图将发生重叠,地基所受压力在数值上和其影响范围和深度都会明显加大。群桩基础的沉降量也会比独立单桩要大。具体计算方法要根据《建筑桩基础规范》去设计桩的承载力设计值去确定引进群桩效应系数。
二、施工质量控制要点
钻孔桩的施工要点:主要工序方法是1、场地准备。在旱地施工主要是平整场地和夯实场地,以防机座发生不均匀沉陷,倘若有浅水,则采用筑岛。岛面应该高出施工水位0.75米到1.0米。2埋设护筒当地下水位较高时候,埋设方法有填筑式和埋挖式,地下水位高确定填筑式。护筒直径要控制在大于钻头直径20cm—40cm之间。3、钻孔。根据地址条件选用合适的钻头和钻孔方式。应该采取防止发生塌孔德措施。通常除了采用泥浆护壁作为主要防踏孔措施之外,还要尤其注意预先做好护筒地面处的防塌孔措施。4、排渣。在钻进过程中应该及时排除钻渣,采用冲击式钻孔法时候,以及采用旋转式,都有不同的排渣方式。5、清孔。在钻孔达到设计的标高后,在灌注水下混凝土之前,应该清除孔底的沉渣,即清孔。根据套渣筒掏渣清孔适用于冲击的摩擦桩。根据吸泥清孔法,将高压空气经射风管射入孔底翻起沉渣,以及循环泥浆换浆清孔法。6、下钢筋笼和灌注水下混凝土。通常采用的方法是直升导管法,处理好混凝土的脱落度。另外,要注意施工时候导管的堵塞现象,导管也会经常漏水。
在水中修筑桩基础时,在水上修筑桩基础需要修筑承台。要注意控制水中的修建具体情况。在水中打桩,尤其要注意在施工期间要在水深3到4 米,或者在水深变化无常的游荡性河流中。或者在受潮的水面的水位变化达到数米的近海河流中,由于水深不能全部确定,所以在受潮水影响一天内水位变化数米的近海河流中,因为其水深不确定,一般采用搭便桥,在便桥中安装可移动的打桩机打桩。水中打桩的定位,首先是定位的问题,解决定位问题,因为在水中无法定位准确,也不能做到具体每个桩都精确定位,这样就会存在打桩有问题。实际施工中应进行施工钻探,了解岩层情况,避免桩基施工未到设计的持力层而影响桩基承载力。
三、总结的结论
根据地质勘探报告提供的数据及土质情况,对照现场实际土质来确定。在具体的设计中要考虑群桩效应以及考虑群桩放大效应,指出群桩抗压承载力设计值是由桩周围土或岩石的阻力来确定轴向承载力;二是竖向位移下桩的承载力来确定轴向承载力来计算桩身荷载共同决定。 钻孔灌注桩主要根据两者的较小值来确定轴向承载力设计值,钻孔灌注桩作为一种较为常见的桩, 如何在施工中做到质量控制以及在设计中处理好单桩荷载承载能力和周围岩土的土的阻力,做到符合极限承载力要求。本文从具体的是根据桩周围土或岩石的阻力来确定轴向承载力;二是竖向位移下桩的承载力来确定轴向承载力来计算桩身荷载。根据不同的荷载传递方式,对设计合理选择类型,提出一定的构造措施。最后提出岩石的参数直接决定着桩基础的承载力和持力层的确定的结论。
参考文献:
关键词:熊家湾大桥;桩基施工;溶洞;裂隙;地下水
中图分类号:TU74 文章标识码:A文章编号:
1工程概况
熊家湾大桥起讫桩号为:K135+146.92-K135+903.08,中心桩号K135+525,全桥共分5联;上部构造采用预应力砼T梁,先简支后连续;下部构造桥台采用肋板式台配钻孔灌注桩,0#桥台、25#桥台设计桩径为1.2m;其它桥墩设计桩径为1.5m,设计最深桩长为67m;桥墩采用双柱式墩,其中0#台、22-24#墩、21#墩左幅及25#台采用摩擦桩,其他墩采用端承桩以完整灰岩作为桩端持力层。原设计此标段为填方路段,包括中桥一座(K135+200熊家湾中桥4×20m空心板),盖板通道2道(K135+300、K135+788均为1-4×5m盖板通道),盖板涵1道(K135+450为1-3×3m盖板涵)。因该路段塌陷严重,已危及高速公路的建设,现全部改为25×30m预应力砼连续T梁,每跨半幅6片T梁,全桥全幅共300片T梁。
2 地质概述
桥址区及周边总体为溶蚀构造剥蚀中低山丘陵地貌类型,两端桥台为低矮丘包区,地势较高,桥梁中部为农田区,地形较低。桥址区大部份地段处于山间谷地,第四系地层广泛出露,且厚度较大,一般厚度3-10m,局部厚度达27.0m。桥址区地表水系不发育,大气降水是本区地下水的主要补给来源,地下水迳流主要由高向低顺坡向沟谷运移,在沿沟谷洼地处以泉井形式排泄于地表。桥址区主要不良地质为岩溶和地面塌陷;大桥桥址区下伏基岩为主,岩溶强烈发育,且呈串珠状分布,溶洞最多达8层,最高达24.4m,部分软-可塑粘性土,砾砂等全充填或半充填,部份为溶蚀空洞,无充填。
3桩基施工中的各种难题及应对措施
熊家湾大桥地质条件非常复杂,同一墩位相邻两根桩基的地质情况就相差很大。由于溶洞多、流砂严重、地下水特别发育等原因,不太适宜采用人工挖孔桩,因此要采用钻孔灌注桩施工工艺。在施工过程中,根据地质条件和现场实际情况,通过不断的摸索、分析、总结,对溶洞、裂隙、漏浆、斜岩、流砂层和地下暗河等各种不良地质条件下的钻孔桩施工环节采取了不同的施工方法和应对措施,取得了较好的效果。
3.1桩基穿过溶洞的措施
桩基穿过溶洞时,钻孔顺序应依据先钻桩后钻中间桩,先钻深桩后钻浅桩的原则。结合地质资料,当孔桩施工至溶洞顶板约1m左右时,应放慢冲进速度;当冲击至距溶洞顶约0.3 m时,应提高锤头;当冲击高度至3m左右时,应提高冲击力,避免一锤穿顶后造成卡钻。如溶洞为大型溶洞且为空溶洞时,应回填片石、黏土和袋装高强水泥并采用小冲程反复冲击,经多次投料和反复冲击后,将黏土、片石挤入溶洞,形成稳固的孔壁。
3.2桩基穿过裂隙发育地区的措施
钻孔过程中遇岩层裂隙比较发育时,会造成漏浆,使正在冲进的钻孔桩无法正常冲进,使成孔的孔桩无法清孔。遇到这种情况时首先应考虑增加泥浆比重,除选用优质的黏土外应在泥浆中掺入适量的水泥、火碱和锯末,以提高泥浆胶体率和悬浮能力,掺人的质量比为黄土:水泥:火碱=1:0.2:0.4。如果通过增加泥浆比重的方法无法解决漏浆问题,应根据漏浆部位的不同,采用不同的处理方法。如果漏浆部位在孔桩下部或底部,应采用回填袋装水泥后,用冲击钻冲散底部水泥,静停6 h~8 h,再进行冲击成孔。如果漏浆部位在孔桩中部或上部,应采用回填片石和黏土至高出漏浆部位后重新缓慢冲进。如果以上几种方法仍无法控制漏浆,应采用水下灌注法灌注混凝土至漏浆部位,通过混凝土中水泥浆的渗透来封闭发育的裂隙,待混凝土达到一定强度后再重新钻孔冲进。
3.3桩基穿过斜岩的措施
钻孔桩在冲进过程中,斜岩的处理是岩溶发育地区钻孔桩施工的难点,也是影响孔桩施工进度最重要的原因,为此针对不同的斜岩,采用不同的处理方法。在冲进过程中如果偏孔不大,采用及时回填质硬、块大的片石后进行冲进,同时应降低每次提锤高度和冲进频率,提锤高度以小于0.5 m为宜。待偏孔修正后,再按正常冲进。如果多次回填片石后仍无法修正偏孔时,采用钻探小钻机加钢套筒紧贴钢护筒,在偏孔位置钻直径为75 mm的孔,钻孔入岩深度在1.0 m左右。在钢筋上绑扎管状硝铵炸药,然后用防水绝缘胶带将炸药、火雷管和引爆漆包线等密封包扎起来。通过水下爆破法将偏孔处的多余斜岩炸除后,再用钻机重新冲进。如果水下爆炸仍不能解决偏孔,首先通过下钢护筒至斜岩位置,然后对孔内泥浆进行清孔,再用泥浆泵将孔内泥浆抽出后,采用人工钻眼放炮的方法将偏孔处的多余斜岩处理掉。为确保斜岩的处理效果,在处理好的基岩底部再打眼放炮但不进行清渣,以利于冲锤重新冲到该位置时易于立锤,不至于再次发生偏孔。斜岩处理完毕后将钢护筒逐节拔出,再回填一定的黏土和片石后冲进。该方法虽然处理时间较长(5 d左右),但效果较理想。
如果桩基通过的岩层成明显的斜向分布即岩层倾角较陡,在冲击的过程中,需处理的斜岩厚度又较大时,采用人工挖孔和冲击钻钻孔相结合的方法。首先采用人工挖孔桩的方法挖至斜向岩层在孔桩范围的基岩完整且无夹层、石质硬度均匀(挖孔桩径应比设计孔径大30 em)后,再安置钻机进行冲孔。根据现场经验,在斜岩地段钻孔时,尽量采用重量大的冲锤,在斜岩中冲孔时要选用质硬的锤牙,且必须经常换锤牙,保证锤牙的锋刃度。钻孔桩施工中斜岩处理方法的选择很重要,如果处理方法不当既严重影响进度,又增加很多投入。
3.4桩基穿过流砂层的措施
钻孔桩施工过程中,遇到流砂层时,由于流砂自身固结较差,在通过流砂地段时,应及时调整泥浆比重,一般泥浆比重调整为1.4左右。如发生漏浆、成孔后清孔困难,应回填袋装水泥,冲击锤冲击后,静停4 h~6 h后再冲进。如出现孔底沉渣太厚无法清出和大面积的塌孔等特殊情况时,应采用压浆机对流砂层进行压浆固结后,再进行冲击。
4水下混凝土灌注应注意的问题
4.1防止串孔和贯通的措施
成孔后,在清孔过程中发现附近2个正在施工的孔桩存在串孔和贯通现象时,为防止在浇筑过程中发生串孔现象,应先用黏土回填其中一孔桩,将另一孔桩混凝土灌注完毕,达到一定的强度后,再重新冲进回填的孔桩。
4.2防止漏浆的措施
成孔后,遇有在钻进过程对裂隙和溶洞处理不是很彻底,在清孔时发生较严重的漏浆现象,而且漏浆部位能确定,可采用下钢护筒穿过漏浆部位;如果漏浆不严重,可采用在钢筋笼周边包裹薄铁皮以防漏浆。
4.3防止桩基“缩头”的措施
为防止桩身混凝土在灌注完毕后由于裂隙漏浆等原因造成混凝土下沉,从而导致桩基“缩头”现象,岩溶地区的桩头应控制在2.0 m~3.0 m左右。同时在岩溶、裂隙发育地区灌注混凝土,应放慢灌注速度,并增加导管埋置深度至6 m~10 m。
5结语
在岩溶、裂隙及地下水等不良地质发育地区进行桩基施工,必须充分做好地质勘探工作,提前准备各种应急预案,针对不同的情况,做出科学合理的分析判断,采取有针对性的措施,及时调整施工方法,才能达到满意的效果。
参考文献:
[1]中华人民共和国行业标准.公路工程地质勘察规范[M].北京:人民交通出版社,1998
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