影響鉆孔灌注樁施工技術(shù)的要點(diǎn)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(diǎn)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(jìn)行的,其施工過(guò)程無(wú)法觀察,成樁后也不能進(jìn)行開挖驗(yàn)收。施工中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題,都將直接影響到整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度。因此,基礎(chǔ)施工隊(duì)伍要加強(qiáng)施工技術(shù)和加強(qiáng)質(zhì)量管理,認(rèn)真落實(shí)施工過(guò)程中每一個(gè)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(rèn)真熟悉設(shè)計(jì)圖紙及有關(guān)施工、驗(yàn)收規(guī)范,核查地質(zhì)和有關(guān)灌注樁方面的資料,對(duì)灌注樁在施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行分析和找到解決方法,制訂出施工質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、驗(yàn)收實(shí)施方案和做好每根樁的施工記錄,以便有效地對(duì)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(jì)樁號(hào)088+667處,設(shè)計(jì)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(tái)連接。邊墩設(shè)灌注樁6根,樁徑1.2 m,長(zhǎng)20 m;中墩設(shè)灌注樁6根,樁徑1.2 m,長(zhǎng)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(jī)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(zhǎng)片麻巖?？傮w來(lái)說(shuō)地質(zhì)條件比較特殊,中層和底層堅(jiān)硬。根據(jù)這樣的地質(zhì)條件,選擇了2臺(tái)CZ-30型沖擊鉆施工。

3鉆孔準(zhǔn)備

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

3.1測(cè)量放樣

用全站儀測(cè)出每個(gè)樁的中心點(diǎn),并用木樁作上標(biāo)識(shí)。放樣結(jié)束后利用各樁位相互間的距離進(jìn)行鋼尺測(cè)距復(fù)核,測(cè)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(hù)筒的埋設(shè)

護(hù)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(hù)筒的內(nèi)徑比樁徑大200～400 mm,護(hù)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(jìn)行。護(hù)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(shí)。該渡槽采用3 m高、!1.5 m的護(hù)筒,鋼板壁厚4 mm。測(cè)定護(hù)筒標(biāo)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(hù)筒埋設(shè)位置準(zhǔn)確,護(hù)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(hù)筒頂部焊加強(qiáng)筋和吊耳,鉆進(jìn)過(guò)程中要經(jīng)常檢查是否發(fā)生偏移和下沉,并及時(shí)糾正。

3.3沖擊鉆機(jī)就位

護(hù)筒埋設(shè)結(jié)束后將CZ-30沖擊鉆機(jī)就位,采用25 t汽車吊吊裝,鉆機(jī)擺放平穩(wěn),鉆機(jī)底座全部用枕木支墊。鉆機(jī)擺放就位后對(duì)機(jī)具及機(jī)座穩(wěn)固性等進(jìn)行全面檢查,用水平尺檢查鉆機(jī)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(hù)樁檢查鉆機(jī)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(gè)重要部分,其質(zhì)量如控制得不好,則可能會(huì)發(fā)生塌孔、縮徑、樁孔偏斜及樁端達(dá)不到設(shè)計(jì)持力層要求等問(wèn)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(xiàng)工作。

4.1造孔時(shí)注意保持安全距離

造孔時(shí)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(duì)鄰樁的影響。造孔時(shí)要隨時(shí)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(jìn)時(shí)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(jìn),操作時(shí)要防止打空錘和大松繩。

4.2采用優(yōu)質(zhì)的護(hù)壁泥漿

護(hù)壁泥漿采用高塑性黏土或膨潤(rùn)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(duì)泥漿的比重與粘度制定了嚴(yán)格的指標(biāo)。經(jīng)過(guò)20余次的泥漿配比試驗(yàn),決定采用當(dāng)?shù)氐呐驖?rùn)土,泥漿配和比為:水∶膨潤(rùn)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(zhǎng)期停鉆的情況下,沉積物很少。

4.3用檢測(cè)器多次檢查鉆孔的孔徑、垂直度

制作長(zhǎng)7 m、!1.2 m鋼筋籠檢孔器,當(dāng)鉆孔深度達(dá)6 m左右時(shí)進(jìn)行第1次孔徑、垂直度檢查,保證孔徑不小于設(shè)計(jì)值,垂直度≤1%;鉆孔深度達(dá)15～20 m進(jìn)行第2次檢查;終孔時(shí)進(jìn)行第3次檢查。檢查時(shí)利用25 t吊車配合鉆機(jī)提升將鉆錐移至地面擺放,然后用吊車起吊檢測(cè)籠檢查鉆孔垂直度、孔徑。如遇孔徑小于設(shè)計(jì)值,則對(duì)鉆錐加焊刀片增加直徑,并在孔徑小于設(shè)計(jì)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(xì)分析、查明原因和位置,然后進(jìn)行處理。塌孔不嚴(yán)重時(shí),回填砂礫至塌孔位置,并增加泥漿稠度后繼續(xù)鉆進(jìn);如果塌孔嚴(yán)重,應(yīng)立即將鉆孔全部用砂或小砂石夾粘土回填,回填時(shí)用鉆錐配合擊實(shí),回填完成暫停一段時(shí)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(duì)密度、粘度,確保成孔質(zhì)量

沖錐的鋼絲繩同鋼護(hù)筒中心位置偏差不大于2 cm,升降錐頭時(shí)要平穩(wěn),不得碰撞護(hù)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(duì)鉆孔泥漿進(jìn)行檢測(cè)和試驗(yàn),不符合要求的隨時(shí)改正,注意補(bǔ)充新泥漿。在整個(gè)施工過(guò)程中,應(yīng)保持孔內(nèi)水位和泥漿相對(duì)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(jìn)過(guò)程中,每進(jìn)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(duì)。根據(jù)實(shí)際地層變化采用相應(yīng)的鉆進(jìn)方式,在鉆至中層砂層時(shí),鉆進(jìn)速度必須放慢,以確保成孔質(zhì)量。

5成孔檢測(cè)、清孔

5.1成孔檢測(cè)

成孔檢測(cè)一般包括孔的中心位置、傾斜度、鉆孔底標(biāo)高、深度、直徑、護(hù)筒頂標(biāo)高等?？椎闹行奈恢脩?yīng)在±100 mm范圍內(nèi),孔徑≥設(shè)計(jì)樁徑,傾斜度<1%,孔深≥設(shè)計(jì)規(guī)定。

5.2清孔

只有成孔檢測(cè)合格后才可清孔。清孔方法一般有換漿、抽漿、掏渣、空壓機(jī)噴射等。廣利渠排水渡槽采用掏渣筒進(jìn)行清渣,掏渣時(shí)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(jìn)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(biāo)準(zhǔn)

項(xiàng)目

允許偏差

孔中心位置/mm

<50

孔徑/mm

≥設(shè)計(jì)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(biāo)（從樁孔的頂、中、底部分分別抽樣檢驗(yàn)的平均值）

相對(duì)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(yàn)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(jì)和施工規(guī)范要求驗(yàn)收鋼筋的直徑、長(zhǎng)度、規(guī)格、數(shù)量和制作質(zhì)量。在驗(yàn)收中還要特別注意鋼筋籠吊環(huán)長(zhǎng)度能否使鋼筋準(zhǔn)確地吊放在設(shè)計(jì)標(biāo)高上。由于鋼筋吊籠吊放后是暫時(shí)固定在鉆架底梁上的,因此,吊環(huán)長(zhǎng)度是根據(jù)底梁標(biāo)高的變化而改變,所以應(yīng)根據(jù)底梁標(biāo)高逐根復(fù)核吊環(huán)長(zhǎng)度,以確保鋼筋的埋入標(biāo)高滿足設(shè)計(jì)要求。

6.2具體制作

鋼筋籠按設(shè)計(jì)圖紙制作,采用全焊式分段制作、現(xiàn)場(chǎng)連接的方法。根據(jù)廣利渠排水渡槽設(shè)計(jì)圖紙的要求,每隔2 m設(shè)1道加強(qiáng)箍和定位筋,主筋接頭采用雙面貼角焊,接頭錯(cuò)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(guò)主筋總根數(shù)的50%。搭接焊長(zhǎng)度為雙面焊5 D,加強(qiáng)筋、箍筋搭接焊長(zhǎng)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(diǎn)焊,螺旋筋與主筋間采用間隔點(diǎn)焊。為保證基礎(chǔ)主筋保護(hù)層,按設(shè)計(jì)要求正確設(shè)焊鋼護(hù)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(hù)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(yùn)

鋼筋籠制作完成,經(jīng)驗(yàn)收合格后方可吊運(yùn)至施工現(xiàn)場(chǎng)。采用16 t吊車,將鋼筋籠吊至15 m長(zhǎng)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(chǎng)。6.4現(xiàn)場(chǎng)吊裝廣利渠排水渡槽邊墩樁長(zhǎng)20 m,鋼筋籠事先按設(shè)計(jì)長(zhǎng)度制作,單根整體吊裝;中墩樁長(zhǎng)35 m,分兩節(jié)安放,孔口對(duì)接的方法。每節(jié)鋼筋籠主筋焊接完畢后補(bǔ)足接頭部位的箍筋方可繼續(xù)下籠。鋼筋籠的現(xiàn)場(chǎng)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(shí)籠內(nèi)必須安設(shè)支撐桿,隨籠的下

沉依次取出。吊裝時(shí)對(duì)準(zhǔn)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(wú)效時(shí)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(cè),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(biāo)和孔底沉渣厚度,如果超過(guò)規(guī)定,要進(jìn)行第2次清孔。清孔的主要目的是清除孔底沉渣,因?yàn)榭椎壮猎怯绊懝嘧冻休d能力的主要因素之一。同時(shí)要檢測(cè)1次泥漿性能,檢測(cè)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(shí)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(jìn)行了水密、承壓和接頭抗拉等試驗(yàn)。吊裝時(shí)導(dǎo)管位于井孔中央,并在灌注混凝土前進(jìn)行了升降試驗(yàn)。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(chǔ)料斗,并掛鋼絲繩將管口和料斗牢牢兜住,混凝土灌注時(shí)用25 t吊進(jìn)行提升。

b)檢查驗(yàn)收進(jìn)場(chǎng)原材料的質(zhì)保書(水泥出廠合格證、化驗(yàn)報(bào)告、砂石化驗(yàn)報(bào)告),發(fā)現(xiàn)實(shí)樣與質(zhì)保書不符,應(yīng)立即取樣進(jìn)行復(fù)查,對(duì)不合格的材料(如水泥、砂、石、水質(zhì))嚴(yán)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(yàn)大綱確定,配料時(shí)嚴(yán)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(huì)存在,但良好的配合比可減少離析程度,因此,現(xiàn)場(chǎng)的配合比要隨水泥品種、砂、石料規(guī)格及含水率的變化進(jìn)行調(diào)整。為使每根樁的配合比都能準(zhǔn)確無(wú)誤,在混凝土攪拌前都要復(fù)核配合比并校驗(yàn)計(jì)量的準(zhǔn)確性,嚴(yán)格計(jì)量和測(cè)試管理,并及時(shí)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(yùn)距為120 m,3臺(tái)混凝土攪拌車運(yùn)輸。混凝土運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)后倒入吊斗中,由25 t吊提升料斗將混凝土倒入導(dǎo)管進(jìn)行灌注,灌注工作應(yīng)連續(xù)進(jìn)行。當(dāng)混凝土面接近和進(jìn)入鋼筋骨架時(shí),保持導(dǎo)管較大埋深,放慢灌注速度,減少混凝土對(duì)鋼筋籠的沖擊。當(dāng)混凝土面進(jìn)入鋼筋骨架一定深度后,適當(dāng)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(shí)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)混凝土攪拌時(shí)間和混凝土坍落度的控制。因?yàn)榛炷翑嚢钑r(shí)間不足會(huì)直接影響混凝土的強(qiáng)度,混凝土坍落度采用了18～22 cm,并隨時(shí)了解混凝土面的標(biāo)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(yán)禁把導(dǎo)管底端提出混凝土面。在灌注過(guò)程中,應(yīng)派專人用測(cè)繩測(cè)探孔內(nèi)混凝土面的位置,及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管的埋深。當(dāng)灌注至距樁頂標(biāo)高8～10 m時(shí),應(yīng)及時(shí)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(qiáng)度,并控制好樁頂。

e)混凝土面的高程、灌注樁頂標(biāo)高應(yīng)高出接樁底面0.5～1.0 m高度,用測(cè)繩經(jīng)常量測(cè)混凝土面到護(hù)筒頂?shù)母叨?/span>,高程達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)應(yīng)立即停止灌注,當(dāng)混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后才能用吊車拔除鋼護(hù)筒。

f)在施工過(guò)程中,要控制好灌注工藝和操作,抽動(dòng)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(guò)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(guò)程中必須每灌注2 m左右測(cè)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(shí)要認(rèn)真記錄,這對(duì)日后發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的樁或評(píng)價(jià)樁的質(zhì)量作用很大。

8結(jié)語(yǔ)

總之，鉆孔灌注樁的整個(gè)施工過(guò)程屬隱蔽工程項(xiàng)目,質(zhì)量檢查比較困難,如樁的各種動(dòng)測(cè)方法基本上都是在一定的假設(shè)計(jì)算模型的基礎(chǔ)上進(jìn)行參數(shù)測(cè)定和檢驗(yàn),并依靠專業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)來(lái)分析和判讀實(shí)測(cè)結(jié)果。同一個(gè)樁基工程,各檢測(cè)單位用同一種方法進(jìn)行檢測(cè)。由于技術(shù)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的差異,其結(jié)論發(fā)生偏差很大的情況也時(shí)有發(fā)生。通過(guò)多年來(lái)的施工實(shí)踐技術(shù),總結(jié)出一個(gè)結(jié)論:要保證鉆孔灌注樁的施工質(zhì)量,加強(qiáng)樁基工程檢測(cè)只是施工的一個(gè)手段,其關(guān)鍵還在于現(xiàn)場(chǎng)管理人員要有高度責(zé)任心,以防為主,對(duì)樁基各個(gè)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。