摘要:本文介绍了大直径钻孔灌注桩的施工技术,并针对其施工中极易引起的钻进孔斜、埋钻、坍孔、堵管等问题,提出了相应的处理措施。
关键词:钻孔灌注桩 施工技术
钻孔灌注桩应用于软土、岩石地基处理,具有施工技术成熟、成桩质量高等优点,得到了广泛应用。根据工程地质特点,采用泥浆护壁反循环回转钻进成孔、反循环清孔排渣、二次换浆清孔、导管法灌注水下砼的施工工艺。其主要工艺流程为:测定桩位→埋设钢护筒→复测桩位→安装钻机就位→钻进成孔→冲孔(第一次清孔)→钢筋笼安装→下放导管→清孔(第二次清孔)→水下导管法灌注混凝土。
1、测定桩位:根据建设方提供的基准点和基线,选用高精度的J2型经纬仪和钢卷尺测定出桩位中心,并用十字交叉法确定护筒的挖掘位置,在桩位中心插上一根长钢筋作为桩位标志;然后用DS3型水准仪测护筒口地坪高程,做好测量记录;在钻机就位时再使用线锤进行第三次桩位校正,使转盘中心与桩位中心重合。
2、埋没钢护筒:用悬臂式定位导向架,从先行搭设的较小的“起始平台”开始,依托已沉护筒,渐次推进下沉大直径超长超重钢护筒的方法。能够在导向架初定位后更精确地调整护筒的平面和竖向位置,使护筒可以像钢管桩进入打桩船龙口一样吊入导向装置内,提高平台的安全性。
3、钻进成孔:工程钻进工艺通常采用优质泥浆护壁、减压钻进、气举反循环的施工工艺。根据场地岩土工程勘察报告,结合施工经验,开始钻进时,先以泥浆正循环方式开孔。其工艺如下:在钻孔的同时,用泥浆泵将泥浆打入空心钻杆内,从钻头的出浆口冲出的泥浆,由于密度与粘性较大,带动碎石、泥屑向上浮起,溢出孔后流入泥浆分离器内。泥浆分离器将泥浆和钻渣分离后,清泥浆重新被打入孔中,如此循环。由于钻孔很深,必须调整好钻机水平,钻进过程中注意检查钻机水平。同时,钻孔作业时采用减压钻进,根据不同土层选择与之相适应的进尺和转速。对于淤泥质土层,采用低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进,每小时进尺不大于1 m,以免发生先扩孔后缩孔现象;对于砂层,采用轻压、低档慢速、大泵量、稠泥浆钻进,每小时进尺不大于0.5 m,以免孔壁不稳定,发生局部扩孔或局部坍孔,并充分浮渣、排渣,以防埋钻现象。钻进过程中,按“钻孔柱状图”及时捞取钻渣,分析地质吻合情况,以便及时调整钻速和泥浆指标,保证成孔质量。钻孔至钢护筒底时,采用气举式反循环方式钻进。其工艺如下:在钻进过程中,空压机将高压空气,通过钻杆中的空气通道送到钻头上部的风包并向钻杆内喷出,使风包下部形成真空,于是便将钻渣吸上来,并随着气浆混合体从水龙头排出。当钻孔深度超过50m(从孔内水面算起)时,现场配备的空压机产生的风压无法有效冲入钻杆,改为中间风包出气。最后,在提出钻具后用测绳复核成孔深度,如测绳的测深比钻杆的钻探小,就要重新下钻杆复钻。
4、第一次清孔:钻孔到位后采用长为4～6倍的桩径、直径等于桩径的检孔器和超声波检孔器进行孔深、孔径和垂直度检测,开始进行首次清孔。采用钻机气举法自行换浆清孔,通过钻杆以中速向孔底压入相对密度为1.15左右、含砂率小于4%的泥浆,把孔内悬浮钻渣多的泥浆替换出来。换浆法对于正循环钻进成孔,不需另加机具,且孔内维持泥浆护壁,不易坍孔。
5、钢筋笼安装:根据底梁标高逐根复核吊环长度,以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。然后采用两点起吊,第一吊点设在骨架底部,第二吊点设在骨架长度的1/2~1/3间。在钢筋笼吊放过程中,施工管理人员应该检查吊起钢丝绳是否合格,检查吊点是否准确,保证垂直度,然后对准孔位徐徐下放。连接好后稍提升骨架,抽去支撑,下放骨架至设计标高。最后用两个厚10 mm的钢板吊钩钩住钢筋笼,用4根同直径钢筋通过挤压套筒把钢筋笼接长,钢筋笼上部弯成环状,通过钢轨横撑于钻机轨道上,下放到位。同时注意:沉放时不能碰撞孔壁,当吊放受阻时,不能加压强行下放,因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象,应停止吊放并寻找原因。
6、导管下放及第二次清孔:检查限位卡板的中心与桩基中心在同一条线上,再下放底节导管,利用卡板固定导管接头处必须放入密封圈;然后安装密封圈,同时在丝扣上涂抹黄油,以保证密封;采用吊车起吊第二节导管进行安装,安装时借助外力将丝扣拧紧;最后缓慢下放,并重复此操作,直至将导管下放完毕。然后采用导管进行第二次清孔:采用吊车吊住导管提离孔底一定距离,逐渐送浆清孔,然后慢慢地下放导管,经常上下窜动导管,以便能将孔底周围虚土清除干净,至导管底端距孔底300～500mm处全泵量清孔。清孔后泥浆比重维持在1.15～1.20间,不得停歇过久,使泥浆、钻渣沉淀增多,造成清孔困难甚至塌孔。
7、水下导管法灌注混凝土:灌注时先用测锤测量水下混凝土面的位置。首批混凝土在下落过程中,由于和易性变差,受的阻力变大,常出现导管中堵满混凝土,甚至漏斗内还有部分混凝土,此时应加大设备的起重能力,以便迅速向漏斗加混凝土,然后再稍拉导管,若起重能力不足,则应用卷扬机拉紧漏斗晃动,这样能使混凝土顺利下落到孔底。下灌后继续向漏斗加入混凝土,进行后续灌注。后续混凝土灌注中,当出现非连续性灌注时,漏斗中的混凝土下落后,应当牵动导管,并观察孔口返浆情况,直至孔口不再返浆,再向漏斗中加入混凝土。牵动导管增强混凝土向周边扩散,加强桩身与周边地层的有效结合,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。灌注将结束时,应核对混凝土的灌入数量与灌注高度,而且灌注的桩顶混凝土高程应高出设计高程至少0.5m,以保证桩头凿除后的混凝土强度。
参考文献:
[1]王照宇,王洪涛. Φ3m超长大直径钻孔灌注桩的关键施工技术[J]四川建筑科学研究, 2010, (02)
[2]任国生. 钻孔灌注桩施工技术和质量控制[J]. 黑龙江科技信息, 2010, (03) :238