影響鉆孔灌注樁施工技術(shù)的要點及質(zhì)量控制的分析

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影響鉆孔灌注樁施工技術(shù)的要點及質(zhì)量控制的分析

前言

鉆孔灌注樁的施工大部分是在水下進行的,其施工過程無法觀察,成樁后也不能進行開挖驗收。施工中任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)技術(shù)問題,都將直接影響到整個工程的質(zhì)量和進度。因此,基礎(chǔ)施工隊伍要加強施工技術(shù)和加強質(zhì)量管理,認真落實施工過程中每一個環(huán)節(jié),努力在成樁之前把隱患消除。要求施工前必須要認真熟悉設(shè)計圖紙及有關(guān)施工、驗收規(guī)范,核查地質(zhì)和有關(guān)灌注樁方面的資料,對灌注樁在施工過程中可能出現(xiàn)的問題進行分析和找到解決方法,制訂出施工質(zhì)量標準、驗收實施方案和做好每根樁的施工記錄,以便有效地對樁基施工質(zhì)量加以控制。本文介紹南水北調(diào)工程的某排水渡槽灌注樁基礎(chǔ)的施工技術(shù)方案和質(zhì)量控制。

1工程概況

某排水渡槽位于南水北調(diào)中線某段應(yīng)急供水工程,屬于左岸排水建筑物。中軸線和總干渠中心線垂直相交于某段累計樁號088+667處,設(shè)計流量107 m3/s。渡槽為3跨20多m側(cè)墻預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),槽墩為柱墩結(jié)構(gòu),基礎(chǔ)為鋼筋混凝土灌注樁結(jié)構(gòu),由承臺連接。邊墩設(shè)灌注樁6根,樁徑1.2 m,長20 m;中墩設(shè)灌注樁6根,樁徑1.2 m,長35 m;中墩蓋梁為馬蹄形斷面,高150 cm,寬180 cm。灌注樁共設(shè)4排,單排樁與樁之間的距離是4.3 m。

2工程地質(zhì)情況和機具的選擇

某排水渡槽主要地質(zhì)構(gòu)造:黃土狀砂壤土→黃土狀壤土→中砂→砂卵石→黃土狀壤土→全風(fēng)化角閃斜長片麻巖?？傮w來說地質(zhì)條件比較特殊,中層和底層堅硬。根據(jù)這樣的地質(zhì)條件,選擇了2臺CZ-30型沖擊鉆施工。

3鉆孔準備

首先確定鉆孔樁位,平整鉆孔樁位附近場地,擺放鉆機、混凝土攪拌運輸車、吊車吊裝鋼筋籠、起吊導(dǎo)管。同時修通施工便道,為施工機具、材料運送提供便利。

3.1測量放樣

用全站儀測出每個樁的中心點,并用木樁作上標識。放樣結(jié)束后利用各樁位相互間的距離進行鋼尺測距復(fù)核,測量誤差≤10 mm。根據(jù)樁位的具體位置用反鏟挖泥漿池和供水池,泥漿池和供水池的位置、大小必須滿足

樁基施工的需要。

3.2護筒的埋設(shè)

護筒的埋設(shè)是重要的一環(huán),起到定位、導(dǎo)向、靠筒內(nèi)水位和泥漿比重使孔內(nèi)水壓力大于外部壓力,防止塌孔的作用。護筒的內(nèi)徑比樁徑大200～400 mm,護筒埋入自然地面以下2～4 m,特殊情況應(yīng)加深以保證鉆孔和灌注混凝土的順利進行。護筒高出地面0.4～0.6 m,上部開設(shè)溢漿孔,外圍用粘土夯實。該渡槽采用3 m高、!1.5 m的護筒,鋼板壁厚4 mm。測定護筒標高的誤差不大于10 mm,以此作為控制鉆孔樁底高程的依據(jù)。為確保護筒埋設(shè)位置準確,護筒要垂直,其中心線應(yīng)與樁中心線重合,偏差小于50 mm,垂直線傾斜不大于0.5%。護筒頂部焊加強筋和吊耳,鉆進過程中要經(jīng)常檢查是否發(fā)生偏移和下沉,并及時糾正。

3.3沖擊鉆機就位

護筒埋設(shè)結(jié)束后將CZ-30沖擊鉆機就位,采用25 t汽車吊吊裝,鉆機擺放平穩(wěn),鉆機底座全部用枕木支墊。鉆機擺放就位后對機具及機座穩(wěn)固性等進行全面檢查,用水平尺檢查鉆機擺放是否水平,在鉆錐下懸掛垂球,以保證鉆孔傾斜度不大于1%,并利用交叉護樁檢查鉆機擺放是否正確。

4成孔質(zhì)量的控制

成孔是混凝土灌注樁施工中的一個重要部分,其質(zhì)量如控制得不好,則可能會發(fā)生塌孔、縮徑、樁孔偏斜及樁端達不到設(shè)計持力層要求等問題,還將直接影響樁身質(zhì)量和造成樁承載力下降。因此,在成孔的施工技術(shù)和施工質(zhì)量控制方面應(yīng)著重做好以下幾項工作。

4.1造孔時注意保持安全距離

造孔時采用隔孔跳躍式流水作業(yè),保證4倍樁徑的安全距離,以防止對鄰樁的影響。造孔時要隨時糾偏,若產(chǎn)生斜孔、塌孔,立即停鉆;如遇鉆孔傾斜,從傾斜位置開始反復(fù)提升鉆錐掃鉆。本工程試鉆資料顯示,在鉆孔10～16 m深左右有卵石存在,如鉆進時出現(xiàn)孤石,則采取向鉆孔內(nèi)拋填片石,并采用中、大沖程鉆進,操作時要防止打空錘和大松繩。

4.2采用優(yōu)質(zhì)的護壁泥漿

護壁泥漿采用高塑性黏土或膨潤土,為保證中層易液化坍塌的砂質(zhì)層的成孔質(zhì)量,并最終能將孔底清理干凈,對泥漿的比重與粘度制定了嚴格的指標。經(jīng)過20余次的泥漿配比試驗,決定采用當?shù)氐呐驖櫷?/span>,泥漿配和比為:水∶膨潤土∶粘土∶NaOH∶CMC=1 000∶100∶60∶1.5∶1.5。配制的泥漿比重為1.06～1.10,粘度18～22 Pa·s,含砂率0.3%～0.5%,pH值8～10,膠體率95%～98%,靜切力1.1～1.3,失水率13～15 ml。泥漿的好壞是成孔質(zhì)量的重要保證之一,優(yōu)質(zhì)的泥漿可使孔壁形成一層粘性好、密度大、滲透性差的泥皮,這層泥皮可防止孔內(nèi)泥漿外滲,大大減緩孔內(nèi)水頭降低的速度,使孔壁穩(wěn)定。由于配置了高質(zhì)

量的泥漿,在長期停鉆的情況下,沉積物很少。

4.3用檢測器多次檢查鉆孔的孔徑、垂直度

制作長7 m、!1.2 m鋼筋籠檢孔器,當鉆孔深度達6 m左右時進行第1次孔徑、垂直度檢查,保證孔徑不小于設(shè)計值,垂直度≤1%;鉆孔深度達15～20 m進行第2次檢查;終孔時進行第3次檢查。檢查時利用25 t吊車配合鉆機提升將鉆錐移至地面擺放,然后用吊車起吊檢測籠檢查鉆孔垂直度、孔徑。如遇孔徑小于設(shè)計值,則對鉆錐加焊刀片增加直徑,并在孔徑小于設(shè)計值位置反復(fù)提升鉆錐掃孔。

4.4塌孔處理

如遇塌孔,應(yīng)仔細分析、查明原因和位置,然后進行處理。塌孔不嚴重時,回填砂礫至塌孔位置,并增加泥漿稠度后繼續(xù)鉆進;如果塌孔嚴重,應(yīng)立即將鉆孔全部用砂或小砂石夾粘土回填,回填時用鉆錐配合擊實,回填完成暫停一段時間后,查明塌孔原因,采取相應(yīng)措施重鉆。

4.5密切注意孔內(nèi)水位和泥漿相對密度、粘度,確保成孔質(zhì)量

沖錐的鋼絲繩同鋼護筒中心位置偏差不大于2 cm,升降錐頭時要平穩(wěn),不得碰撞護壁和孔壁。鉆孔作業(yè)必須連續(xù),并作鉆孔施工記錄,經(jīng)常對鉆孔泥漿進行檢測和試驗,不符合要求的隨時改正,注意補充新泥漿。在整個施工過程中,應(yīng)保持孔內(nèi)水位和泥漿相對密度和粘度,可有效地防止孔壁坍塌、埋鉆頭的現(xiàn)象發(fā)生,確保鉆孔樁的成孔質(zhì)量和成孔速度。鉆進過程中,每進5～8 m檢查鉆孔直徑和垂直度,注意地層變化,在地層變化處撈取渣樣,判明后記入記錄表中并與地質(zhì)剖面圖核對。根據(jù)實際地層變化采用相應(yīng)的鉆進方式,在鉆至中層砂層時,鉆進速度必須放慢,以確保成孔質(zhì)量。

5成孔檢測、清孔

5.1成孔檢測

成孔檢測一般包括孔的中心位置、傾斜度、鉆孔底標高、深度、直徑、護筒頂標高等。孔的中心位置應(yīng)在±100 mm范圍內(nèi),孔徑≥設(shè)計樁徑,傾斜度<1%,孔深≥設(shè)計規(guī)定。

5.2清孔

只有成孔檢測合格后才可清孔。清孔方法一般有換漿、抽漿、掏渣、空壓機噴射等。廣利渠排水渡槽采用掏渣筒進行清渣,掏渣時用潛水泵向孔內(nèi)不停地供水,以保持孔內(nèi)壓力大于孔外壓力,以免造成塌孔。掏渣筒放到孔底后,要在孔底上下提放幾次,使其多進些鉆渣后提出。清孔后應(yīng)滿足表1要求。

表1 鉆孔成孔質(zhì)量標準

項目

允許偏差

孔中心位置/mm

<50

孔徑/mm

≥設(shè)計樁徑

傾斜度

鉆孔：＜0.5%

沉淀厚度/mm

端承樁：≤50

清孔后泥漿指標（從樁孔的頂、中、底部分分別抽樣檢驗的平均值）

相對密度：1.03%～1.10%；

粘度：17 ～20Pa·s；

含砂率：＜2%

膠體率：＞98%

6鋼筋籠的制作質(zhì)量和安放

6.1制作前鋼材的驗收

鋼筋籠制作前首先要檢查鋼材的質(zhì)保資料,檢查合格后再按設(shè)計和施工規(guī)范要求驗收鋼筋的直徑、長度、規(guī)格、數(shù)量和制作質(zhì)量。在驗收中還要特別注意鋼筋籠吊環(huán)長度能否使鋼筋準確地吊放在設(shè)計標高上。由于鋼筋吊籠吊放后是暫時固定在鉆架底梁上的,因此,吊環(huán)長度是根據(jù)底梁標高的變化而改變,所以應(yīng)根據(jù)底梁標高逐根復(fù)核吊環(huán)長度,以確保鋼筋的埋入標高滿足設(shè)計要求。

6.2具體制作

鋼筋籠按設(shè)計圖紙制作,采用全焊式分段制作、現(xiàn)場連接的方法。根據(jù)廣利渠排水渡槽設(shè)計圖紙的要求,每隔2 m設(shè)1道加強箍和定位筋,主筋接頭采用雙面貼角焊,接頭錯開1 m,焊縫厚度8 mm,控制在同一截面上搭焊鋼筋接頭根數(shù)不超過主筋總根數(shù)的50%。搭接焊長度為雙面焊5 D,加強筋、箍筋搭接焊長8～10 D。焊接方式為主筋間采用搭接焊、主筋與箍筋間采用點焊,螺旋筋與主筋間采用間隔點焊。為保證基礎(chǔ)主筋保護層,按設(shè)計要求正確設(shè)焊鋼護板。制作允許偏差按鋼筋加工規(guī)范執(zhí)行,鋼筋籠直徑和主筋間距±10 mm,箍筋間距±20 mm,骨架外

徑±10 mm、傾斜度±0.5%、保護層厚度±20 mm、中心平面位置±20 mm、頂端高程±20 mm、

地面高程±50 mm。

6.3鋼筋籠的吊運

鋼筋籠制作完成,經(jīng)驗收合格后方可吊運至施工現(xiàn)場。采用16 t吊車,將鋼筋籠吊至15 m長的跑車上,用鋼管和鐵絲固定相結(jié)合的方法,人工推至施工現(xiàn)場。6.4現(xiàn)場吊裝廣利渠排水渡槽邊墩樁長20 m,鋼筋籠事先按設(shè)計長度制作,單根整體吊裝;中墩樁長35 m,分兩節(jié)安放,孔口對接的方法。每節(jié)鋼筋籠主筋焊接完畢后補足接頭部位的箍筋方可繼續(xù)下籠。鋼筋籠的現(xiàn)場吊裝采用25 t吊車由專人指揮,為防止鋼筋籠彎曲變形,起吊時籠內(nèi)必須安設(shè)支撐桿,隨籠的下

沉依次取出。吊裝時對準孔位,盡量豎直輕放、慢放,遇障礙物可慢起慢落和正反旋轉(zhuǎn)使之下落,無效時立即停止下落,查明原因后再安裝。不允許高起猛落,以防彎曲、扭曲變形,更不能碰撞孔壁而引起坍孔。鋼筋籠就位完畢后,在孔口用事先焊好的吊環(huán)筋固定以使鋼筋籠定位,避免澆注混凝土?xí)r鋼筋籠上浮。

6.5兩次檢測,保證符合要求

在吊入鋼筋籠后,再檢查孔內(nèi)泥漿性能指標和孔底沉渣厚度,如果超過規(guī)定,要進行第2次清孔。清孔的主要目的是清除孔底沉渣,因為孔底沉渣是影響灌注樁承載能力的主要因素之一。同時要檢測1次泥漿性能,檢測內(nèi)容包括密度、含砂率和黏度等,符合要求后方可灌注水下混凝土。

7成樁質(zhì)量的控制

a)為了保證成樁質(zhì)量,鋼筋籠吊裝完成后及時用25 t吊車吊裝導(dǎo)管,以防孔內(nèi)沉渣增厚。廣利渠排水渡槽采用內(nèi)徑為0.3 m的鋼性導(dǎo)管,使用前進行了水密、承壓和接頭抗拉等試驗。吊裝時導(dǎo)管位于井孔中央,并在灌注混凝土前進行了升降試驗。導(dǎo)管位置居中,軸線順直,穩(wěn)步沉放,以防止卡掛鋼筋籠和孔壁碰撞。導(dǎo)管下端口高出沉渣面50 cm,導(dǎo)管上端口設(shè)置1.5 m3儲料斗,并掛鋼絲繩將管口和料斗牢牢兜住,混凝土灌注時用25 t吊進行提升。

b)檢查驗收進場原材料的質(zhì)保書(水泥出廠合格證、化驗報告、砂石化驗報告),發(fā)現(xiàn)實樣與質(zhì)保書不符,應(yīng)立即取樣進行復(fù)查,對不合格的材料(如水泥、砂、石、水質(zhì))嚴禁使用。某排水渡槽灌注樁混凝土為C20F150Ⅱ,灌注樁采用的混凝土配合比根據(jù)試驗大綱確定,配料時嚴格按配合比秤量,水泥用量不少于360 kg/m3。由于灌注樁混凝土采用吊車配合導(dǎo)管灌注,混凝土的離析現(xiàn)象還會存在,但良好的配合比可減少離析程度,因此,現(xiàn)場的配合比要隨水泥品種、砂、石料規(guī)格及含水率的變化進行調(diào)整。為使每根樁的配合比都能準確無誤,在混凝土攪拌前都要復(fù)核配合比并校驗計量的準確性,嚴格計量和測試管理,并及時填入原始記錄和制作試件。

c)某排水渡槽灌注樁混凝土采用混凝土拌和站拌料,運距為120 m,3臺混凝土攪拌車運輸?；炷吝\到現(xiàn)場后倒入吊斗中,由25 t吊提升料斗將混凝土倒入導(dǎo)管進行灌注,灌注工作應(yīng)連續(xù)進行。當混凝土面接近和進入鋼筋骨架時,保持導(dǎo)管較大埋深,放慢灌注速度,減少混凝土對鋼筋籠的沖擊。當混凝土面進入鋼筋骨架一定深度后,適當提升導(dǎo)管,使鋼筋骨架在導(dǎo)管下口有一定埋深。

d)為防止斷樁、夾泥、堵管,在混凝土灌注時應(yīng)加強對混凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制。因為混凝土攪拌時間不足會直接影響混凝土的強度,混凝土坍落度采用了18～22 cm,并隨時了解混凝土面的標高和導(dǎo)管的埋入深度。導(dǎo)管的埋置深度一般宜保持在混凝土面往下2～6 m,且嚴禁把導(dǎo)管底端提出混凝土面。在灌注過程中,應(yīng)派專人用測繩測探孔內(nèi)混凝土面的位置,及時調(diào)整導(dǎo)管的埋深。當灌注至距樁頂標高8～10 m時,應(yīng)及時將坍落度調(diào)小至12～16 cm,以提高樁身上部混凝土的抗壓強度,并控制好樁頂。

e)混凝土面的高程、灌注樁頂標高應(yīng)高出接樁底面0.5～1.0 m高度,用測繩經(jīng)常量測混凝土面到護筒頂?shù)母叨?/span>,高程達到設(shè)計要求時應(yīng)立即停止灌注,當混凝土達到一定強度后才能用吊車拔除鋼護筒。

f)在施工過程中,要控制好灌注工藝和操作,抽動導(dǎo)管使混凝土面上升的力度要適中,保證有程序的拔管和連續(xù)灌注。升降的幅度不能過大,如大幅度抽拔導(dǎo)管則容易造成混凝土體沖刷孔壁,導(dǎo)致孔壁下墜或坍落樁身夾泥,這種現(xiàn)象尤其在砂層厚的地方比較容易發(fā)生。在灌注過程中必須每灌注2 m左右測1次混凝土面上升的高度,確定每段樁體的充盈系數(shù),《建筑施工操作規(guī)程》規(guī)定樁身混凝土的充盈系數(shù)必須大于l。同時要認真記錄,這對日后發(fā)現(xiàn)有問題的樁或評價樁的質(zhì)量作用很大。

8結(jié)語

總之，鉆孔灌注樁的整個施工過程屬隱蔽工程項目,質(zhì)量檢查比較困難,如樁的各種動測方法基本上都是在一定的假設(shè)計算模型的基礎(chǔ)上進行參數(shù)測定和檢驗,并依靠專業(yè)人員的經(jīng)驗來分析和判讀實測結(jié)果。同一個樁基工程,各檢測單位用同一種方法進行檢測。由于技術(shù)人員的實踐經(jīng)驗的差異,其結(jié)論發(fā)生偏差很大的情況也時有發(fā)生。通過多年來的施工實踐技術(shù),總結(jié)出一個結(jié)論:要保證鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量,加強樁基工程檢測只是施工的一個手段,其關(guān)鍵還在于現(xiàn)場管理人員要有高度責(zé)任心,以防為主,對樁基各個施工環(huán)節(jié)充分重視并精心施工,這樣才能保證樁基的質(zhì)量。