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钻孔灌注柱断柱的形成与控制分析

  论文摘要:钢筋混凝土钻孔灌注柱在施工过程中:易产生断柱。其影响因素有,导管距孔底过远、导管提升过快,密封不良,灌注混凝土料时,有待料现象等原因。针对钻孔灌注桩断桩现象,改进了施工案,加强各个环节的监控管理消除了断桩产生。 

一、工程概况 
  交通枢纽站工程位于牡丹江市光华街南,火车站东。基础设计为钻孔灌注桩,桩的总数为1800根,混凝土采用C25,桩直径Ф400,柱尖入持力层为园砾层下1.00m,地下水位为-4.30m,园栎层为-10.30m。 
二、断桩的形成和原因 
  在钻孔灌注桩施工中,由于操作失误,设备不良及水文地质条件等的影响,极容易发生断桩现象,造成重大工程事故。因此,找出失误原因。一般而言,常见的断桩形式有以下四种: 
  1、混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土软件充填。原因是,由于导管下距孔底过远,混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固。 
  2、桩身中段出现混凝土不凝体。原因是受地下水活动的影响或导管密封不良,冲洗液浸入使混凝土水灰比增大。 
  3、桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开。原因是由于在浇注混凝土时,导管提升和起拔过多,露出混凝土面,或因停电、待料等原因造成夹渣。 
  4、桩身出现空洞体。原因是未采用“回顶”法灌注,而是采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土,产生离析造成凝固后不密实坚硬,个别孔段产生疏松、空洞现象。 
三、钢筋混凝土钻孔柱的控制工作 
  1、钢筋混凝土灌注桩的监控 
  钻孔灌注桩成孔的工序是:定桩位—护筒埋设—钻机就位—终孔—第一次清孔—下放钢筋笼—接人导管—第二次清孔,每个环节环环相扣,相互影响,都不能忽视。 
  (1)对操作人员的监控 
  钻孔灌注桩施工受人为因素影响很大,要随时检查现场人员特别是质检人员的在岗情况及有无作钻孔记录,要及时做好工序的检测验收工作。 
  (2)关于垂直度的控制 
  垂直控制主要依靠钻机就位的平整垂直,在钻进过程中应作必要的检测,特别是钻进过程中碰到孤石、坚土时更应及时复查。 
  (3)孔内水位及泥浆比重应及时的控制 
  为了防止坍孔,孔内水位必须高出地下水位1m以上,钻进过程中适时控制泥浆比重,一般控制在1.1—1.3m范围内。 
  (4)终孔 
  终孔的确定主要参照三个因素,即设计这深度、钻速及浮渣取样,原则上应由地勘单位派出有经验的技术人员进行鉴定。后经抽芯取样证实,入岩深度均控制得较好。 
  (5)清孔 
  清孔分两进行。当确定可以终孔时,先进行第一次清孔,浇注混凝土前应再进行第二次清孔,并及时做好检测及记录。目前通常使用垂法测定孔底沉渣,此工作全靠手感,应由有经验的人员测定。
  2、水下混凝土施工监控 
  水下砼施工隐蔽性强,很容易产生质量问题,是钻孔灌注桩施工质量监控的关键环节。在并行灌混凝土前必须做好各项准备,关键环节如第一次浇灌的混凝土量、中间过程提管拆管的高度要现场即时核定,混凝土灌注应连续施工,中途的停工将对桩质量产生极大的隐患。 
  (1)原材料、配合比、坍落度的控制 
  碎石应注意控制不宜大于导管的L6,以20mm—40mm为宜,水泥宜采用标号不低于425#的转窑普通硅酸盐水泥,骨料应合理级配,令混凝土有良好的各易性,坍落度宜控制在18cm—22cm之间。 
  (2)控制第一批混凝土量 
  混凝土导管的第一节底管应不小于4m,第一批混凝土量应能令导管埋入混凝土1m以上,监控应根据桩径予以核定。 
  (3)提升及拆管的监控 
  混凝土应连续灌注,随着桩内混凝土面的不断升高,需适时提升、拆卸导管,拆管前须用测绳测定混凝土面的高度,以确定提管高度即拆管节数,埋管深度宜保持在2m—3m,过多则影响灌注速度或造成塞管,过少则易造成浮浆或泥巴夹层。 
四、断桩的预防 
  对断桩的预防,是完全应该做得到的,而且,也是能够做得好的。桩孔成孔后,必须认真清孔。一般是采用冲洗液冲孔,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。 
  灌注混凝土前认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次灌注孔段的混凝土需要量。特别要注意到基岩中的孔径扩展情况,避免首次灌注量不足。 
  1、首次混凝土灌注量要满足把导管下端埋设0.8米以上的要求。 
  首次灌注时,起始部分或第1—2斗投料需采用水泥砂浆,并尽量做到一次性灌入孔内。 
  灌注导管口径下限应控制在200毫米以上。导管下端应尽量光滑。其连接处要加放“O”形密封圈,防止冲洗液浸入。导管使用前要进行清洗,除掉污垢与残渣。导管下端距孔底宜为0.5米。导管内水泥隔水塞应加放橡皮板,以增强隔水效果。 
  2、混凝土配合比应合理,应严格控制其塌落度。 
  在改变水泥标号、品种及生产厂家时,必须先做好配合比试验,按配合比控制质量。 
  3、在地下水活动较大的地段,事先要用套管或水泥进行止水处理,止水成功后方可灌注混凝土。
  采用从导管内灌入的“回顶”法进行灌注。 
  4、准备灌注的混凝土要足量,在灌注过程中应避免停水、停电。 
  5、根据导管内外混凝土的上升高度,合理掌握导管的拆卸长度,在正常情况下应保持导管下端被埋2—3米,切勿起拔过多。 
  6、在灌注混凝土过程中,要定时测量导管内外混凝土的深度,并绘制曲线,以监视断桩是否出现。在正常情况下,导管内外混凝土界面的距离是开始大,然后逐渐缩小,最后重合。若发现管内外混凝土灌注曲线距离拉大,并且导管外混凝土曲线变平,而管内混凝土曲线变陡,则是断桩预兆,应查明原因,尽快处理。 
  总之,钻孔灌注桩的质量监控工作主要依靠和事中控制,至于事后控制—桩基检测,由于目前在检测手段的代表性及可靠性方面尚存在许多问题,要结合现场千变万化的情况来理解及执行规范,就要依靠现场施工人员灵活掌握。 

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