摘要:钻孔灌注桩属于隐蔽工程,施工过程容易出现质量事故。本文结合工程实例分析了钻孔灌注桩施工中遇到的孔壁坍塌、缩颈等事故的原因,论述了在成桩过程中质量控制的要点。
关键词:复杂地质;大直径长桩;成孔质量;混凝土灌注
中图分类号:TU71 文献标识码:A文章编号:1006-4311(2010)09-0092-01
1工程概况
铜汤高速公路1标全长3.4km,包括水桥湖一桥、水桥湖二桥、朱家畈大桥和三段路基,水桥湖一桥七跨一联,每跨30m,桥墩桩基直径2m,桥台桩基直径1.2m。采用嵌岩端承桩基础,单桩单柱,半幅用柱间系梁及盖梁连接,上部为预制T梁。全桥2m桩径80根;1.2m桩径24根,多数桩长超过25m,最大桩长65m。
2场地工程地质条件
本场地属于丘陵地貌,地表水系发育,河涌、沟塘遍布,根据地质勘察资料,全桥地质由上到下的各地层岩性为:
①淤泥层:饱和,流塑,含有机质、细砂、贝壳碎片等,层厚2.0～8.0m,平均厚度5.0m。②中粗砂层:饱和,松散状,层厚1.2～3.5m,平均厚度2.4m。③砂岩全风化带:风化剧烈,裂隙发育,岩芯呈坚硬土柱状,遇水易软化、崩解。层厚1.8～6.0m,平均厚度4.5m。④砂岩强风化带:岩芯呈半岩半土状、碎块状,岩石风化不均,多夹中风化岩块,可见球形风化现象。层厚3.3～10m,平均厚度8.9m。⑤砂岩中风化带:岩石组织结构完整,裂隙较发育,层厚0.5～10.0m,平均厚度5.1m。
3桩基础施工过程的质量控制
3.1 质量控制目标钻孔灌注桩施工质量控制必须达到以下几个目标:①成桩过程各项指标,包括桩位、桩长、桩径、孔底沉渣、终孔垂直度及成桩材料质量等能满足设计要求;②预留混凝土试块强度满足规范要求;③桩身完整、匀质,连续性好,无夹泥、断桩等缺陷。
3.2 成孔质量的控制措施①孔底沉渣控制。孔底沉渣是影响桩承载能力的重要因素,水下灌注桩桩底沉渣厚度对端承桩不得超过100mm、磨擦桩为300mm,但在施工过程中,常有不少桩的桩底沉渣仍满足不了此要求,其原因主要是泥浆性能不符合要求。影响钻孔灌注桩成桩质量的泥浆的性能指标主要是比重和粘度,泥浆的比重、粘度应根据地下水位高低和地层稳定情况等进行确定,如地下水位较高,容易坍塌,泥浆比重、粘度可适当大些。钻孔结束后,应进行二次清孔,宜采用泵吸反循环清孔,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,且清孔的速度要慢。钻孔完毕后必须对终孔进行验收,根据钻杆和钻头或测绳的总长度和上部剩余长度检查终孔深度。②孔壁坍塌控制。孔壁坍塌一般是因预先未料到的复杂的不良地质情况、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钢筋笼及升降机具时碰撞孔壁等因素造成的,易造成埋、卡钻事故,应高度重视并采取相应措施予以解决。③扩径和缩径控制。扩径、缩径都是由于成孔直径不规则出现扩孔、缩孔及其它不良地质现象引起的,扩孔一般是由钻头振动过大、偏位或孔壁坍塌造成的,缩孔是由于钻头磨损过甚、焊接不及时或地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的。扩径会增加成本,而缩径会减少桩的竖向承载力,必须采取有力措施予以控制。为避免扩径的出现,应检查钻机是否固定、平稳,要求减压钻进,防止钻头摆动或偏位,在成孔过程中还应要求徐徐钻进,以便形成良好的孔壁,要始终保持适当的泥浆比重和足够的孔内水位,确保孔内泥浆对孔壁有足够的压力,成孔尤其是清孔后应尽快灌注水下混凝土,尽可能减少孔壁在小比重泥浆中的浸泡时间。
3.3 灌注过程主要环节质量控制①混凝土坍落度控制。混凝土的坍落度对成桩质量有直接影响,坍落度合理的混凝土应是拌和均匀、和易性好、初凝时间长、润滑性好且有较好的触变性能,坍落度合理的混凝土可有效地保证混凝土灌注性、连续性和密实性,一般应控制在18～22cm范围内。制作混凝土的原材料必须符合使用要求,特别是水泥的质量必须保证,粗骨料尺寸级配要合理,所使用的材料要进行二次复检方可投入使用,混凝土的配合比要通过试验确定,做好混凝土在现场搅拌的质量控制工作,严格按配合比进行投料。②导管埋深控制。导管底端在混凝土面以下的深度是否合理关系到成桩质量,必须予以严格控制。在浇注过程中,要经常探测混凝土面实际标高、计算混凝土面上升高度、导管下口与混凝土面相对位置,及时拆卸导管,保持导管合理埋深,严禁将导管拨出混凝土面,导管埋深一般应控制在1～6m,过大或过小都会在不同外界条件下出现不同形式的质量问题,直接影响桩的质量。③钢筋笼上浮控制。在灌注混凝土前,钢筋笼自重与悬吊力形成平衡状态,在混凝土灌注过程中,由于下列原因引起钢筋笼上浮:a.钢筋笼在孔口固定不牢固或提升导管用力过猛,将钢筋笼钩挂;b.混凝土面到达钢筋笼底面时,导管埋深过浅,灌注量过大或混凝土面超过钢筋笼底一定高度时,导管埋深过大;c.混凝土质量差,对于易离析、坍落度损失大的混凝土,都易使钢筋笼上浮,解决的办法是操作要正确、确保混凝土质量及加快混凝土灌注。④桩头质量控制。当凿除桩顶浮浆层后,应保证设计的桩顶标高及桩身混凝土质量。在钻孔灌注桩施工中,要想保证桩头的质量,必须控制好最后一次灌注量,凿出浮浆高度后必须保证暴露的桩顶混凝土达到设计强度值,这就要求灌注混凝土的高度要超过桩顶标高。必须重视影响桩头质量的因素,要求采取如下控制措施:a.严格成孔工艺,清孔彻底,采用正确的水下混凝土灌注工艺,使钻渣、泥皮被顶起至桩顶,在桩头形成较厚的浮浆层;b.施工中应测准混凝土上升面标高;c.应确定合理的超灌量,根据浮浆层厚度及桩顶标高附近的工程地质情况,宜取0.5～1.0m的超灌高度;d.清孔泥浆要满足要求,灌注混凝土前,要进行孔底泥浆取样;e.在混凝土灌注过程中,尽量少上下活动导管,导管埋深要在1～6m范围。
4结语
在灌注桩施工过程中,严格按施工实施细则要求,按工序进行质量控制,坚持每道工序实施检查验收许可制、成桩辅以适当的检测方法,就能保证属于地下隐蔽工程、施工难以控制的混凝土灌注桩质量达到设计要求。