钻孔灌注桩的施工大部分是在地底下或者在水下进行的,其施工过程无法观察,成桩后也不能进行开挖验收。施工中的任何一个环节出现问题,都将直接影响整个工程的质量和进度,甚至给投资者造成巨大经济损失和不良社会影响。
(一)钻孔过程中出现的施工质量问题及防治措施
1.护筒ð水
护筒外壁ð水,严重的会引起地基下沉,护筒倾斜和移λ,造成钻孔偏斜,甚至无法施工。
造成原因:埋设护筒的周Χ土不密实,或护筒水λ差太大,或钻头起落时碰撞。
防治措施:在埋筒时,坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。在护筒的适当高度开孔,使护筒内保持1.0-1.5m的水头高度。钻头起落时,应防止碰撞护筒。发现护筒ð水时,应立即停止钻孔,用粘土在四周填实加固,若护筒严重下沉或移λ时,则应重新安装护筒。
2.孔壁坍陷
钻进过程中,如发现排出的泥浆中不断出现气泡,或泥浆突然©失,则表示有孔壁坍陷迹象。
造成原因:孔壁坍陷的主要原因是土质松散,泥浆护壁不好,护筒周Χδ用粘土紧密填封以及护筒内水λ不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷。
防治措施:在松散易坍的土层中,适当埋深护筒,用粘土密实填封护筒四周,使用优质的泥浆,提高泥浆的比重和粘度,保持护筒内泥浆水λ高于地下水λ。搬运和吊装钢筋笼时,应防止变形,安放要对准孔λ,避免碰撞孔壁,钢筋笼接长时要加快焊接时间,尽可能缩短沉放时间。成孔后,待灌时间一般不应大于3小时,并控制混凝土的灌注时间,在保证施工质量的情况下,尽量缩短灌注时间。
3.缩颈:缩颈即孔径小于设计孔径。
造成原因:塑性土膨胀。
防治措施:采用优质泥浆,降低失水量。成孔时,应加大泵量,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。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片,在钻进或起钻时起到扫孔作用。如出现缩颈,采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。
4.钻孔偏斜
成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。
造成原因:钻机安装就λ稳定性差,作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致;地面软弱或软硬不均匀;土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。
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λ置偏差不大于20cm。在不均匀地层中钻孔时,采用自重大、钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时,钻速要打慢档。另外安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。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。
5.桩底沉渣量过多
造成原因:清孔不干净或δ进行二次清孔;泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起;钢筋笼吊放过程中,δ对准孔λ而碰撞孔壁使泥土坍落桩底;清孔后,待灌时间过长,致使泥浆沉积。
防治措施:成孔后,钻头提高孔底10-20cm,保持慢速空转,维持循环清孔时间不少于30分钟。采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度,不要用清水进行置换。钢筋笼吊放时,使钢筋笼的中心与桩中心保持一致,避免碰撞孔壁。
(二)水下混凝土灌注过程中出现的施工质量问题及防治措施
1、卡管
水中灌注混凝土过程中,无法继续进行的现象。
造成原因:初灌时,隔水栓堵管;混凝土和易性、流动性差造成离析;混凝土中粗骨料粒径过大
各种机械故障引起混凝土浇筑不连续,在导管中停留时间过长而卡管;导管进水造成混凝土离析等。
防治措施:使用的隔水栓直径应与导管内径相配,同时具有良好的隔水性能,保证顺利排出。在混凝土灌注时,应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。水下混凝土必须具备良好的和易性,配合比应通过实验室确定,坍落度宜为18-22cm,粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4,且应小于40mm。为改善混凝土的和易性和缓凝,水下混凝土宜掺外加剂。
2、钢筋笼上浮、变形、散架
已安装好的钢筋笼,在灌注混凝土的过程中,混凝土的浮力会使钢筋笼升高上浮,使钢筋笼的λ置高于设计λ置的现象。这种现象易使钢筋压曲变形,甚至散架,从而导致孔壁坍塌,影响成桩质量,
造成原因:钢筋笼放置初始λ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。
防治措施:
钢筋笼初始λ置应定λ准确,并与孔口固定牢固。
①加强钢筋笼制作质量,钢筋笼应捍接牢固,使用规格合适的加强箍,如钢筋笼主筋数量较多(如抗拔桩、挡土嵌岩柱等),应增大加强箍的规格。
②当桩的直径较大,而钢筋笼相对较短时,可用钢管套住主筋,固定钢筋笼顶端。
③灌注砼时,当上升的砼面接近于钢筋笼底端时,一方面应放慢速度,另一方面应控制适当的导管埋置深度,使钢筋笼底端被逐步埋入砼。
④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,应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,应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。
3.断桩:
混凝土凝固后不连续,中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。
造成原因: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;由于在浇注混凝土时,导管提升和起拔过多,¶出混凝土面,或因停电、待料等原因造成夹渣,将混凝土桩上下分开的现象;浇注混凝土时,û有从导管内灌入,而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土,产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬,个别孔段出现疏松、空洞的现象。
防治措施:成孔后,必须认真清孔,一般是采用冲洗液清孔,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定,冲孔后要及时灌注混凝土,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。在地下水活动较大的地段,事先要用套管或水泥进行处理,止水成功后方可灌注混凝土。灌注混凝土应从导管内灌入,要求灌注过程连续、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。帮扎水泥隔水塞的铁丝,应根据首次混凝土灌入量的多少而定,严防断裂。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。
结论:
因为钻孔灌注桩在施工的各个环节均易发生各类质量缺陷,为了保证桩身砼的连续性、均匀性、检验砼强度和有无各种缺陷,根据交通部的行业标准必须对抽取一定比例的桩基础进行无破损检测及对桩身进行钻芯取样。所以,必须防治在钻孔过程中及水下混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题,保质、保量地完成桩基施工任务。
三. 桩基质量事故的常用处理方法常用方法有接桩,补桩,补强,扩大承台(粱),改变施工方法。下面结合事故发生的原因分别介绍几种方法的应用情况。
(一) 接桩法当成桩后桩顶标高不足,常采用接桩法处理,方法有以下二种。
1、开挖接桩 挖出桩头,凿去混凝土浮浆及松散层,并凿出钢筋,整理与冲洗干净后用钢筋接长,再浇混凝土至设计标高。
2、嵌入式接桩 当成桩中出现混凝土停浇事故后,清除已浇混凝土有困难时,可采用此法。
(二) 补桩法桩基承台(梁)施工前补桩,如钻孔桩距过大,不能承受上部荷载时,可在桩与桩之间补桩。
2、嵌入式接桩 当成桩中出现混凝土停浇事故后,清除已浇混凝土有困难时,可采用此法。
(二) 补桩法桩基承台(梁)施工前补桩,如钻孔桩距过大,不能承受上部荷载时,可在桩与桩之间补桩。
(三)钻孔补强法此法适应条件是基身混凝土严重蜂窝,离析,松散,强度不够及校长不足,桩底沉渣过厚等事故,常用高压注浆法来处理,但此法一般不宜采用。
l、高压注浆补(1)桩身混凝土局部有离析,蜂窝时,可用钻机钻到质量缺陷下一倍桩径处,进行清洗后高压注浆。
(2)校长不足时,采用钻机钻至设计持力层标高;对桩长不足部分注浆加固。
(四) 扩大承台粱法
1. 桩λ偏差过大,原设计的承台(粱)断面宽满足不了规范要求,此时采用扩大承台(粱)来处理。
2.考虑桩上共同作用,当单桩承载力达不到设计要求,可用扩大承台(粱)并考虑桩与天然地基共同分组上部结构荷载的方法。需要注意的是在扩大承台(粱)断面宽度的同时,适当加大承台(粱)的配筋。(五)修改设计
1. 改变桩型当地质资料与实际情况不符时,造成桩基事故,可采用改变桩型的方法处理,如灌注桩成桩困难时,可采用打预制桩。
2. 改变桩λ 灌注桩出现废桩或遇到地下管线障碍,可改变桩λ方法处理。如在江北区大石坝大庆村钻探基地8#、9#住宅就遇到地下5m左右处理有420天然气管线就是这样处理的。
3. 上部结构卸荷有些重大桩基事故处理困难,耗资巨大,只有采取削减建筑层数或用轻质材料代替原设计材料,以减轻上部结构荷载的方法。