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钻孔灌注桩施工种类繁多,技术含量高,影响因素多,一旦在施工当中稍有不甚或控制不严,很容易出现一些质量事故,使整个工程的基础质量和进度受到影响。常见且危害性较大的事故主要有断桩和坍孔,此外还可能出现缩径、斜孔等现象,为尽量减少事故,在施工过程中,必须做到分工明确,密切配合,操作规范,措施到位。下面作者结合本人的施工经验,就上述问题进行分析,并根据相应问题提出一些合理化建议。
一、断桩产生的原因及相应的防范措施
1.产生断桩的主要原因
1.1混凝土拌和物发生离析使桩身中断。
1.2灌注中,发生堵塞导管又未能处理好;或灌注中发重型导管卡挂钢筋笼,埋导管,严重坍孔,而处理不良时,都会演变为桩身严重夹泥,混凝土桩身中断的严重事故。
1.3灌注时间过长,首批混凝土已初凝,而后灌注的混凝土冲破顶层与泥浆相混;或导管进水,未及时作良好处理,均会在两层混凝土中产生部分夹泥浆渣土的截面。
2.相应的防范措施及处理
2.1灌注时严格科学地控制混凝土配合比、坍落度和粗骨料粒径。如更换水泥标号、品种或生产厂家,务必事先做好配合比试验,按科学配合比控制混凝土质量;
2.2必须从导管内灌注混凝土,灌注过程必须连续、快速、有节奏,灌注混凝土要准备足量,且绑扎水泥隔水塞的铁丝要根据首次混凝土的灌入量而定量,严格控制防止断裂;
2.3选用导管必须要有足够的抗拉强度,能承受其自重加上盛满混凝土的重量,同时内径最好在30cm以上的并保持一致,误差应小于±2mm,内壁无阻光滑。导管在组拼后须用球塞和检查锤做通过试验。导管最下一节长度一般为4m左右,且底端不得带法兰盘,否则在混凝土内会很难拔起。为了便于丈量长度,每节导管长度应统一,并作记录和标记;
2.4清孔过程中要及时对孔内泥浆的相对密度进行调整,以保证清孔后泥浆的相对密度要达到设计要求。清孔后分别从孔的口部、中部、底部提取泥浆,以检测泥浆的各项指标是否达标;
2.5成孔后必须使用冲洗液认真清孔,清孔时间应根据孔内沉渣情况而定,只有当孔底沉渣值小于规范要求时,方可进行混凝土灌注。
二、坍孔产生的原因及相应的防范、处理措施
1.产生坍孔的主要原因
1.1施工工艺控制不当,对地质条件关注不够,未根据土质实际情况采用合适的泥浆和成孔工艺,导致泥浆护壁质量差;
1.2护筒埋设过浅,护筒的接缝和回填土不够密实出现漏水漏浆情况,造成孔内出现承压水或孔内液面高度不够,孔壁静水压力降低;
1.3对清孔的冲洗液和孔底沉渣控制不严,导致泥浆粘度和密度降低,孔壁静水压力衰减,孔壁牢固度降低;
1.4在松散砂土中钻进过快,或在某一处空转时间过长,或用给水管直接冲刷孔壁;
2.具体处理办法
2.1根据地质报告成孔选择合适的成孔方法和机具,如土质为松散砂黏土或流沙,应提高泥浆的比重和粘度,选用密度、胶体率、黏度相对较大的质量高的泥浆;
2.2选择足够强度和尺寸的护筒,遇松散易坍的土层应适当埋深护筒,并用粘土密实填封护筒四周,检测泥浆的各项指标是否达标;
2.3加强钻孔的现场管理,钻进速度和空转时间要控制适宜,采用适当的方法保持水头的稳定;
2.4成孔后待灌时间一般控制在3h以内,并派熟练地技术人员控制好混凝土的灌注时间;
发生孔壁坍陷后,应暂停施工判明坍陷部位并认真分析原因。当坍陷的水量较小时,在坍陷部位上1~2m处回填粘质土混合物和砂后可继续钻孔,并严密监控坍陷数量变化。当坍陷无法控制时,立刻拆除护筒和钻机,待回填钻孔并重新埋设护筒妥善后再钻;当钢筋笼吊装或清孔造成塌孔时,立即停止施工并将钢筋笼吊出,添加泥浆护壁将坍陷物清理干净,不再继续坍陷后重新安装钢筋笼和清孔。
三、缩径问题的产生原因及相应处置措施
缩径问题再混凝土灌注桩施工过程中较为常见,成孔直径不规则,出现的不良地质现象引起的,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。实际施工过程中提钻过快等都可能造成缩径。
所以在实际操作过程中,可通过措施处理:
1.可选用密度、胶体率、黏度相对较大的质量高的泥浆,尽可能降低失水量;
2.将合适数量的合金刀片焊接于导正器外侧,起钻或钻进时可发挥扫孔作用;
3.成孔时加大泵量,提高成孔的速度,这样孔壁在成孔一段时间内会形成泥皮,孔壁则不会渗水和引起膨胀;
4.采用上下反复扫孔的办法扩大孔径消除缩颈。
四、钻孔桩身偏斜问题产生的原因及相应措施
1.钻孔桩身偏斜问题产生的原因
1.1存在技术性失误,钻孔机械定位不准确,或施工人员放样有偏差;
1.2钻孔时在土层遇到孤石或障碍物,或在岩石倾斜处和软硬土层交界處,钻头因受阻不均偏移导致桩孔倾斜;
1.3钻杆连接不当或弯曲,导致钻头钻杆两点中线处于不同轴线;
1.4钻架就位后未进行调平或场地本身不平整,导致钻机、底座、钻盘不平而产生偏斜;
2.防范及处理办法
2.1加强技术管理,减少人为的技术性失误,放样和机械定位须根据技术参数反复校核;
2.2钻入斜状岩层、土质不均匀地层、孤石或碰到明显阻碍地层时,须调慢钻速,不能一味快进。在地质不均匀地层中钻孔时,宜使用钻杆刚度大、自重大的钻机;
2.3钻孔前须平整场地,并夯实硬化,枕木应均匀着地尽量找平。钻机安装时钻架上吊滑轮与转盘中心在同一轴线,钻杆位置偏差控制在不大于20cm,此外安装导正装置也是防止偏斜的有效方法。
2.4在松散易坍地层钻孔时,应尽可能加固地层,钻速不宜过快,注意观察钻杆角度和桩位偏差;
应对一般的偏斜情况,可用钻头上下反复扫钻数次削去硬土,如效果不佳,回填粘土至高出偏孔处0.5m以上重新钻入;如偏差较大,应通知监理及设计人员鉴核,桩箱及桩筏基础必要时在基础底板内增设暗梁,单桩基础通常重新补桩。
五、结语
钻孔灌注桩在实际操作过程中可能还存在其他问题,如孔底沉渣问题、钢筋保护层厚度薄厚不均等,只要现场重点抓好施工管理,加强现场监督,强化施工人员质量意识教育,规范施工工序流程,做好事前、事中、事后质量控制,就能避免极大部分问题的出现和工程质量事故发生。
一、断桩产生的原因及相应的防范措施
1.产生断桩的主要原因
1.1混凝土拌和物发生离析使桩身中断。
1.2灌注中,发生堵塞导管又未能处理好;或灌注中发重型导管卡挂钢筋笼,埋导管,严重坍孔,而处理不良时,都会演变为桩身严重夹泥,混凝土桩身中断的严重事故。
1.3灌注时间过长,首批混凝土已初凝,而后灌注的混凝土冲破顶层与泥浆相混;或导管进水,未及时作良好处理,均会在两层混凝土中产生部分夹泥浆渣土的截面。
2.相应的防范措施及处理
2.1灌注时严格科学地控制混凝土配合比、坍落度和粗骨料粒径。如更换水泥标号、品种或生产厂家,务必事先做好配合比试验,按科学配合比控制混凝土质量;
2.2必须从导管内灌注混凝土,灌注过程必须连续、快速、有节奏,灌注混凝土要准备足量,且绑扎水泥隔水塞的铁丝要根据首次混凝土的灌入量而定量,严格控制防止断裂;
2.3选用导管必须要有足够的抗拉强度,能承受其自重加上盛满混凝土的重量,同时内径最好在30cm以上的并保持一致,误差应小于±2mm,内壁无阻光滑。导管在组拼后须用球塞和检查锤做通过试验。导管最下一节长度一般为4m左右,且底端不得带法兰盘,否则在混凝土内会很难拔起。为了便于丈量长度,每节导管长度应统一,并作记录和标记;
2.4清孔过程中要及时对孔内泥浆的相对密度进行调整,以保证清孔后泥浆的相对密度要达到设计要求。清孔后分别从孔的口部、中部、底部提取泥浆,以检测泥浆的各项指标是否达标;
2.5成孔后必须使用冲洗液认真清孔,清孔时间应根据孔内沉渣情况而定,只有当孔底沉渣值小于规范要求时,方可进行混凝土灌注。
二、坍孔产生的原因及相应的防范、处理措施
1.产生坍孔的主要原因
1.1施工工艺控制不当,对地质条件关注不够,未根据土质实际情况采用合适的泥浆和成孔工艺,导致泥浆护壁质量差;
1.2护筒埋设过浅,护筒的接缝和回填土不够密实出现漏水漏浆情况,造成孔内出现承压水或孔内液面高度不够,孔壁静水压力降低;
1.3对清孔的冲洗液和孔底沉渣控制不严,导致泥浆粘度和密度降低,孔壁静水压力衰减,孔壁牢固度降低;
1.4在松散砂土中钻进过快,或在某一处空转时间过长,或用给水管直接冲刷孔壁;
2.具体处理办法
2.1根据地质报告成孔选择合适的成孔方法和机具,如土质为松散砂黏土或流沙,应提高泥浆的比重和粘度,选用密度、胶体率、黏度相对较大的质量高的泥浆;
2.2选择足够强度和尺寸的护筒,遇松散易坍的土层应适当埋深护筒,并用粘土密实填封护筒四周,检测泥浆的各项指标是否达标;
2.3加强钻孔的现场管理,钻进速度和空转时间要控制适宜,采用适当的方法保持水头的稳定;
2.4成孔后待灌时间一般控制在3h以内,并派熟练地技术人员控制好混凝土的灌注时间;
发生孔壁坍陷后,应暂停施工判明坍陷部位并认真分析原因。当坍陷的水量较小时,在坍陷部位上1~2m处回填粘质土混合物和砂后可继续钻孔,并严密监控坍陷数量变化。当坍陷无法控制时,立刻拆除护筒和钻机,待回填钻孔并重新埋设护筒妥善后再钻;当钢筋笼吊装或清孔造成塌孔时,立即停止施工并将钢筋笼吊出,添加泥浆护壁将坍陷物清理干净,不再继续坍陷后重新安装钢筋笼和清孔。
三、缩径问题的产生原因及相应处置措施
缩径问题再混凝土灌注桩施工过程中较为常见,成孔直径不规则,出现的不良地质现象引起的,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。实际施工过程中提钻过快等都可能造成缩径。
所以在实际操作过程中,可通过措施处理:
1.可选用密度、胶体率、黏度相对较大的质量高的泥浆,尽可能降低失水量;
2.将合适数量的合金刀片焊接于导正器外侧,起钻或钻进时可发挥扫孔作用;
3.成孔时加大泵量,提高成孔的速度,这样孔壁在成孔一段时间内会形成泥皮,孔壁则不会渗水和引起膨胀;
4.采用上下反复扫孔的办法扩大孔径消除缩颈。
四、钻孔桩身偏斜问题产生的原因及相应措施
1.钻孔桩身偏斜问题产生的原因
1.1存在技术性失误,钻孔机械定位不准确,或施工人员放样有偏差;
1.2钻孔时在土层遇到孤石或障碍物,或在岩石倾斜处和软硬土层交界處,钻头因受阻不均偏移导致桩孔倾斜;
1.3钻杆连接不当或弯曲,导致钻头钻杆两点中线处于不同轴线;
1.4钻架就位后未进行调平或场地本身不平整,导致钻机、底座、钻盘不平而产生偏斜;
2.防范及处理办法
2.1加强技术管理,减少人为的技术性失误,放样和机械定位须根据技术参数反复校核;
2.2钻入斜状岩层、土质不均匀地层、孤石或碰到明显阻碍地层时,须调慢钻速,不能一味快进。在地质不均匀地层中钻孔时,宜使用钻杆刚度大、自重大的钻机;
2.3钻孔前须平整场地,并夯实硬化,枕木应均匀着地尽量找平。钻机安装时钻架上吊滑轮与转盘中心在同一轴线,钻杆位置偏差控制在不大于20cm,此外安装导正装置也是防止偏斜的有效方法。
2.4在松散易坍地层钻孔时,应尽可能加固地层,钻速不宜过快,注意观察钻杆角度和桩位偏差;
应对一般的偏斜情况,可用钻头上下反复扫钻数次削去硬土,如效果不佳,回填粘土至高出偏孔处0.5m以上重新钻入;如偏差较大,应通知监理及设计人员鉴核,桩箱及桩筏基础必要时在基础底板内增设暗梁,单桩基础通常重新补桩。
五、结语
钻孔灌注桩在实际操作过程中可能还存在其他问题,如孔底沉渣问题、钢筋保护层厚度薄厚不均等,只要现场重点抓好施工管理,加强现场监督,强化施工人员质量意识教育,规范施工工序流程,做好事前、事中、事后质量控制,就能避免极大部分问题的出现和工程质量事故发生。