沈彬李松泉(1广东省南沙航道局广州南沙511400;2广东省南沙航道局南沙航标与测绘所广州南沙511400)
摘要:本文结合工程实例,对钻孔灌注桩在港口工程施工中容易出现的问题进行阐述,并提出了相应的对策及防治措施,供大家参考。
关键词:港口工程,钻孔灌注桩,常见问题,防治措施
一、钻孔问题及防治措施1.钻孔位置和垂直度偏差过大造成原因:钻孔过程中遇到地下障碍物产生孔位偏差;钻机安装就位稳定性差,作业时钻机不稳或钻杆弯曲;地面软弱或软硬不均匀;水上施工平台稳定性差或高低不平;遇斜状变化分布土层或土层中夹有大的孤石或其它硬物等。
防治方法:钻孔施工选用冲抓钻机,利用冲击功能将石块等障碍物击碎,并抓出块石碎体;陆上场地夯实、整平,轨道枕木均匀着地;水上施工平台确保排架稳定,平台顶面标高不受高潮位影响;安装钻机时要求转盘中心与钻架上的起吊滑轮在同一轴线,钻杆位置偏差不大于200mm;在不均匀地层中钻孔时,选用自重大、钻杆刚度大的钻机;进入不均匀地层或碰到孤石时,钻速要放慢档;安装导正装置防止孔斜;如遇钻孔偏斜,可提起钻头,上下反复扫孔几次,以便削去硬土,万一纠偏无效,应在孔内填粘土至偏孔处500mm以上,重新钻孔。
2.孔壁坍陷造成原因:土质松散、泥浆护壁不好、护筒周围未用粘土紧密填封、护筒内水位不高等是孔壁坍陷的主要原因。另外,钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长也会引起孔壁坍陷。
防治方法:在松散易坍的土层中,适当加大护筒埋深;用粘土密实填封护筒四周;使用优质的泥浆,提高泥浆的比重和粘度,保持护筒内泥浆水位高于地下水位;钢筋笼搬运和吊装过程防止变形,安放时要对准孔位,避免碰撞孔壁;钢筋笼接长应加快焊接时间;成孔后待灌时间一般不大于3小时,并控制混凝土的灌注时间,在保证施工质量的前提下,尽量缩短混凝土的灌注时间。
3.缩颈造成原因:塑性土膨胀。
防治方法:采用优质的泥浆,泥浆的比重要加大,降低失水量;成孔过程加大泵量,成孔速度要加快,在成孔一段时间内,孔壁形成泥皮,则孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀;如出现缩颈,可采用上下反复扫孔的办法扩大孔径。
4.孔底沉渣厚度过大造成原因:清孔不干净或未进行二次清孔;泥浆比重过小或混凝土注入量不足而难以将沉渣浮起;钢筋笼吊放过程中未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落孔底;清孔后待灌时间过长,致使泥浆沉积。
防治方法:成孔后,钻头提高孔底100~200mm,保持慢速空转,维持循环清孔时间不小于30分钟;采用性能较好的优质泥浆,控制泥浆的比重和粘度;吊放钢筋笼时,钢筋笼的中心与桩中心保持一致,避免碰撞孔壁;钢筋笼对接可采用钢筋冷压接头工艺加快对接速度,减少空孔时间,从而减少沉渣;钢筋笼就位后,检查沉渣量,如果沉渣量超过规范要求,则利用导管进行二次清孔,直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求;开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离以30~40mm为宜;混凝土的储备量要足够,使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上,利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。
二、水下混凝土灌注出现的问题和防治要点2.1.钢筋笼上浮钢筋笼上浮是指钢筋笼的位置高于设计位置的现象。造成原因:钢筋笼放置初始位置过高;混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大,混凝土顶升钢筋笼;当混凝土灌注至钢筋笼底时,若此时提升导管,由于导管底端距离钢筋笼底仅有1.0m左右,浇筑的混凝土自导管流出后具有较大的冲击力,推动了钢筋笼上浮。
防治方法:钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢固;加快混凝土灌注速度,缩短灌注时间,或掺外加剂,防止混凝土顶面进入钢筋笼时流动性变小;混凝土灌注接近钢筋笼时,控制导管埋深在1.5~2.0m;混凝土灌注过程中,应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深,当混凝土埋过钢筋笼底端2~3m时,应及时将导管提至钢筋笼底端以上;导管在混凝土面以下的埋置深度一般宜保持在2~4m,不宜大于5m也不应小于1m,严禁把导管提至混凝土面之上;万一发生钢筋笼上浮现象,应立即停止灌注混凝土,准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高,提升导管后再进行灌注,上浮现象即可消失。
2.2卡管造成原因:初灌时,隔水栓堵管;混凝土的和易性、流动性差,造成混凝土离析;混凝土粗骨料粒径过大;钢筋笼吊装后弯曲变形严重;施工机械故障引起混凝土浇注不连续,混凝土在导管中停留时间过长;导管不密封进水造成混凝土离析等。
防治方法:使用的隔水栓直径应与导管内径相配,同时具有良好的隔水性能,保证顺利排出;钢筋笼箍筋间距不能过大,箍筋与主筋要焊接牢固;钢筋笼吊装时,注意不要与桩机等碰撞防止弯曲变形;混凝土浇注时,加强对混凝土搅拌时间和坍落度控制,坍落度控制在180~220mm为宜;混凝土的初凝时间不小于完成该桩混凝土浇筑所需时间;混凝土必须具备良好的和易性,配合比设计通过试验确定,粗骨料最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4,且应小于40mm;为改善混凝土的和易性和缓凝,水下混凝土宜掺外加剂;导管使用前应试拼装、试压,确保导管连接部位的密封性,防止导管进水(试水压力为0.6~1.0Mpa,试验压力不小于工作压力的1.5倍);混凝土浇注过程中,混凝土应缓缓倒入漏斗导管,避免在导管内形成高压气塞;施工过程中加强机械设备监控,避免机械发生故障。
2.3混凝土流失造成原因:孔底遭遇地下暗流,混凝土灌注下去后被地下水冲走。
防治方法:成孔后,发现孔中水位明显低于其他临近的孔或水位突然降低较多时,可往孔中投入一定量的较大的石块,待孔中水位上升后,马上灌注混凝土;首次灌注混凝土的强度等级比设计要求提高一个等级;适当加大水泥用量,使混凝土与原先投入的石块能较好混合在一起,确保桩的质量。
2.4断桩造成原因:由于导管底端距孔底过远,混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充;受地下水活动影响或导管密封不良,冲洗液浸入混凝土,使混凝土水灰比增大,形成桩身中段出现混凝土不凝体;在浇注混凝土过程中,导管提升和起拔过快,露出混凝土面,或因停电、待料等原因造成夹渣,出现桩身岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开;违反操作规程,没有从导管内灌入混凝土,而是采用从孔口直接倒入混凝土的办法,产生混凝土离析现象,造成混凝土凝固后不密实坚硬。
防治方法:成孔后,必须认真清孔,一般采用冲洗液清孔;冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定,冲孔后应及时灌注混凝土;灌注混凝土前认真测量孔径,准确计算全孔及首次混凝土灌注量;混凝土灌注过程中,应随时控制混凝土面标高和导管埋深,严格遵守操作规程,准确可靠提升导管;混凝土的配合比要保证有良好的和易性和流动性,坍落度损失应满足灌注要求;在地下水活动较大的地段,事先要用套管或水泥进行处理,止水成功后方可灌注混凝土;灌注混凝土要从导管内灌入,灌注过程要连续、快速,混凝土用量要足够;预防停电、停水,确保导管的密封性。
参考文献:[1]姚学颖,张宝奇.港口工程桩基设计及施工特点[J].城市建设理论研究(电子版).2013[2]章春宏.高桩码头桩基选型[J].科技传播.2010,23(8)