摘要:钻孔灌注法是现代常见的成桩技术,因其能广泛应用于各种地质条件,因此,在建筑工程中钻孔灌注桩被广泛采用。本文以某工程为例,详尽地介绍了钻孔灌注桩的施工技术,并阐述了施工中常见质量问题及对策,确保工程的质量,可供同类工程参考。
关键词:钻孔灌注桩;施工技术;问题分析;处理方法
引言:
近年来,随着经济发展的要求,大型、高层的建筑工程不断开发,钻孔灌注桩慢慢地成为大型建筑工程所采用的成桩技术。钻孔灌注桩有着噪音小,能造大桩和适用于大多数地基等的优点,因此,越来越受到业主方和施工方的青睐。但是,如果施工中不严加控制,可能就会出现断桩、塌孔等严重的问题,这直接降低了工程质量及危害了业主方的利益。下面以具体工程实例,对钻孔灌注桩施工技术进行探讨。
1 案例工程项目概况
(1)某大厦,层高22层,地下室一层,结构体系为框筒结构,总建筑面积2.48万m2。桩基型式选用钻孔灌注桩,直径1000mm,设计总根数216根,桩长51~56m。单桩承载力为3400kN,桩端持力层为含泥砂砾卵石,桩身材料采用C30混凝土,设计要求桩端进入持力层≥3m。
(2)场地工程地质条件自上而下划分为9个工程地质层。质层依次为杂填土,厚1.00~2.30m;粉质粘土,厚1.5~2.60m;淤泥,厚3.2~6.90m;含泥砂夹淤泥,厚4.35~13.90m;中砂,厚11.00~15.00m;淤泥质土,厚6.30~13.40m;饱和粉土,厚1.00~3.50m;中砂,厚1.1~6.95m;含泥砂卵石,厚10m左右,稍中密状,骨架颗粒以3~5cm为主,最大超过10cm,含泥量约为10%。
2 钻孔灌注桩施工过程
2.1 施工机械及施工工艺选择
结合工程实际情况,在保证工期的同时考虑现场施工场地条件的局限,选用四台GPS-15型钻孔桩机分向施工。尽量减少搬迁时间和辅助时间,遵循相邻两孔施工中心距≥5m,或最少时间间隔不小于24h的原则,进行隔孔或跳孔施工。根据本工程地质勘察报告提示地质条件,第五层、第八层均为中砂层,且厚度均在5m以上,本工程选择泵吸反循环施工工艺,这样既提高了钻成孔功效,又可避免施工过程可能出现的涌砂现象,从而保证了成孔质量。
该施工工艺流程:设置护筒→安装反循环钻机→钻挖第一次清孔→移走反循环钻机→测定孔壁回淤厚度→吊放钢筋笼→插入导管→第二次清孔→水下灌注混凝土→拔出导管→拔出护筒。
2.2 埋设护筒
根据地质条件,护筒用4mm厚钢板卷制焊接而成。护筒长度制成2.0m,内径大于桩径20cm。护筒埋深不小于1m,高出地面不少于30cm。挖除护筒外壁周围0.5~1.0m范围内杂填土,分层夯填粘土至护筒底0.5m以下,埋设好的护筒中心与桩位中心偏差不得大于5cm,护筒倾斜度不得大于1%。
2.3钻孔施工
(1)桩孔钻进操作要点:桩机就位后,对准护筒中心,待桩机平衡后,桩机开孔。首先起动砂石泵,待反循环正常后,才能开动钻机慢速回转下放钻头到底。开始钻进时,应先轻压慢转,待钻头正常工作后,逐渐加大转速,调整压力,并使钻头吸口不产生堵水。其次控制好泥浆比重,保持孔口稳定。钻进时应认真仔细观察进尺和砂石泵排水出渣的情况,排量减少或出水中含钻渣量较多时,应控制钻进速度,防止因循环液比重太大而中断反循环。
(2)桩孔清孔:清孔过程中应观测孔底沉渣厚度和冲洗液含渣量,当冲洗液含渣量小于4%,孔底沉渣厚度符合设计及规范要求时即可停止清孔,并保持孔内水头高度,防止发生塌孔事故。清孔后泥浆比重应控制在1.15~1.25,粘度≤22s,含砂率≤8%,第一次清孔,在终孔时停止钻具回转,将钻头提离孔底50~80cm,维持冲洗液的循环,并向孔中注入含砂量小于4%的新泥浆或清水,令钻头在原地空转10min左右,直至达到清孔要求为止。
2.4 安装钢筋笼
制作好的钢筋笼必须符合设计与规范要求,为使钢筋笼达到图纸要求的保护层,在钢筋笼主筋上每隔2m左右对称设置四个水泥垫块。钢筋笼入孔时对准孔位吊直扶稳,缓缓下沉避免碰撞孔壁,下笼过程中遇阻不得强行下放晃动,可徐起直落和正反旋转使之下放防止碰撞孔壁因而引起坍塌,下放过程中要密切注意观察孔内水位情况,如发生异样马上停止并检查是否发生塌孔。
2.5 水下混凝土灌注施工
(1)水下混凝土的配合比。配合比应通过试验确定,混凝土坍落度宜控制在18~22cm范围。
(2)浇注水下混凝土。施工程序为:放钢筋笼→安设导管→使隔水栓与导管内水面紧贴→灌注首批混凝土→剪断铁丝→隔水栓下落至孔底→连续灌注混凝土→提升导管→混凝土灌注完毕→拔出护筒。
①灌注首批混凝土。开始浇注混凝土时,为使隔水栓能顺利排出,导管底部至孔底的距离宜为30~50cm。首批混凝土按下式计算:
其中:Vf-混凝土量(m3);d-桩孔直径(m);d1-导管内径(m);L-钻孔深度(m);H-导管埋入混凝土深度,一般可取H=1.0m;h-导管下端距灌注前测得的孔底高度(m),一般取h=0.3~0.5m;t-灌注前孔底沉渣厚度(m)。
本工程采用内径250mm的导管,实际初灌量控制为2.5m3。
②导管埋深。在水下灌注混凝土时,应根据实际情况严格控制导管的最小埋深,一般宜在2m以上,以保证桩身混凝土的连续均匀。
③连续浇注混凝土。首批水下混凝土浇注正常后,必须连续施工,不得中断,否则先浇注的混凝土达到初凝,将阻止后浇注的混凝土从导管中流出,造成断桩。
④混凝土灌注时间及桩顶标高控制。混凝土灌注的上升速度不得小于2m/h,每根桩的灌注时间按初拌混凝土的初凝时间控制。 3 施工中常见质量问题及对策
3.1 孔壁坍落
(1)原因分析。护壁泥浆比重不足,起不到可靠的护壁作用;护筒埋深位置不合适,埋设在砂或粗砂层中;成孔速度大快,在孔壁上来不及形成泥膜,孔内水头高度不够或出现承压水,降低了静水压力。
(2)对策。在松散砂土或流砂中钻进时,应控制进尺,选用较大比重、粘度、胶体率的优质泥浆;将护筒的底部贯入粘土中0.5m以上;成孔速度应根据地质情况选取;
3.2 桩孔偏斜
(1)原因分析:孔时遇有倾斜度的软硬土层交界处或岩石倾斜处,钻头所受阻力不均而偏位;钻孔时遇较大的弧石、探头石等地下障碍物使钻杆偏位;钻杆弯曲或连接不当,使钻头、钻杆中心线不同轴;地面不平或不均匀沉降使钻机底座倾斜。