佛山市地铁集团有限公司
摘要:随着工程技术的日新月异发展,钻孔灌注桩以其适应性强、成本适中、施工简便等特点被广泛地应用于工程领域。文章结合工程为实例,做简要阐述,以供参考。
关键词:钻孔桩;质量缺陷;预防;处治
1工程概况
1.1 工程简述
兴业路站为佛山市城市轨道交通三号线工程的第三十四座车站。车站位于佛山市南海区兴业东路与科达路交叉口处,车站有效站台中心里程为CK68+561.965,设计起终点里程为CK68+459.665~CK68+652.765。
1.2 水文地质条件
车站地貌单元属低山丘陵前缘。场地范围内地层主要为①-1杂填土、①-2素填土、④-1b1+2粉质黏土、④-4e1+2粉质粘土夹卵、砾石、J31-1全风化角砾凝灰岩、J31-2强风化角砾凝灰岩、J31-3中风化角砾凝灰岩。本站岩层埋深较浅,车站主体结构底板主要坐落于J31-3中风化角砾凝灰岩层。地下水主要为孔隙潜水、承压水和基岩裂隙水。承压含水层分布于车站西南侧④-4e1+2粉质粘土夹卵、砾石中。
1.3施工工艺
根据详勘资料,该车站围护结构桩体深度多为风化岩层,且地下水量甚微,部分桩体无需进行泥浆护臂工艺,多为干孔作业,施工过程可根据现场具体情况进行处置。干孔作业桩体无需泥浆制备和泥浆循环等工艺环节。
2常见问题原因分析及采取技术措施
2.1钻孔倾斜
(1)原因:
钻机支架不稳,地质松软不均,土层呈倾斜状分布,遇探头石及其他硬物等。
(2)预防措施:
在钻机就位前,场地必须平整、夯实,钻机就位时,转盘中心与钻架上起吊轮在同一轴线。应尽量采用自重大,钻杆刚度大的钻机。
(3)处理措施:
①当进入不均匀地层、倾斜状地层时,发生孔壁倾斜,则回填石子(碎石)至开始偏移处以上50cm左右,回填过程应分层回填,并用钻头进行冲击使其密实,回填完成后重新钻进,钻进过程中放慢钻进速度,同时要使钻杆向背离倾斜侧尽可能的靠拢,从而使孔位正直。
②遇到探头石及其他硬物时,继续钻进至探头石或硬物底部,重新回填高标号砂浆或低标号混凝土至硬物顶部50cm处,待砂浆或混凝土达到一定强度后从开始钻进,钻进速度不宜过快,钻头更换成套筒式钻头,从而使其孔位正直。
③遇到硬物时,在工期允许的条件下,可将偏移的孔位回填后进行旋喷桩处理,旋喷桩处理深度为偏移处顶部以上50cm至硬物底50cm处。待旋喷桩桩体达到一定强度后,重新进行钻孔施工。该方案成本较高,不宜采用。
④遇到探头石或硬物时可换用冲击钻冲击成孔,若偏移严重时,回填片石后再用冲击钻进行冲击成孔。
2.2钢筋笼上浮
(1)原因分析
①当混凝土灌注至钢筋笼下 ,若此时提升导管 ,导管底端与钢筋笼仅有1 m 左右的距离时 ,由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大 ,推动了钢筋笼上浮 ;
②由于混凝土灌注过程中钢筋笼且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇筑时间较长 ,已近初凝 ,表面形成硬壳 ,混凝土与钢筋笼有一定握裹力,如果此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上 ,混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升 ,同时也带动钢筋笼的上移 。
(2)防治措施
①改善混凝土的流动性能、初凝时间及灌注工艺 ;
②灌注混凝土过程中,应随时掌握混凝土浇筑标高及导管埋深,当混凝土埋过钢筋笼底端2m~3m时,应及时将导管提至钢筋笼底端以上;
③当发现钢筋笼开始上浮时,应立即停止浇筑,并准确计算导管埋深和已浇混凝土标高,提升导管后再进行浇筑,上浮现象即可消除;
④可从钢筋笼自身的结构及定位方式进行考虑 :
a.适当减少钢筋笼下端的箍筋数量,可以减少混凝土向上的顶托力;
b.钢筋笼上端焊固在护筒上,可以承受部分顶托力,具有防止其上升的作用;
2.3灌注水下混凝土堵管和埋管
(1)原因分析
①混凝土配制不合理:混凝土配合比不符合要求,水灰比过小,塌落度过低,流动性差;水灰比过大,导致混凝土出现离析现象,水泥浆与碎石完全分离;粗骨料超出规定要求;运输或等待时间过长使混凝土严重离析。
②灌注时间过长导致表面混凝土已初凝
③导管内进水未及时发现,造成混凝土严重稀释,水泥、砂浆、碎石分离。
(2)预防及处理方法
①控制好施工配合比,集料最大粒径应不大于导管内经的1/6~1/8,以及钢筋净距的1/4,同时不大于40mm。
②拌和前要检查水泥是否有结块,如果在冬季施工,拌和前还应将细集料过筛,以免结块造成堵管,控制混凝土的塌落度在18~22cm范围内,混凝土拌合物要有良好的和易性,在运输和灌注过程中,混凝土不应有离析现象。
③各施工步骤应明确分工,协调工作,确保混凝土连续灌注,电路、水路等必须经过严格检查,尽量减少灌注时间,避免混凝土表层初凝。
⑤上下提动导管或振捣,使导管疏通;若无效,提出导管后进行清理,重新插入混凝土内足够深度,用潜水泵或空气吸泥机,将管内泥浆、浮浆、杂物等吸除干净,恢复灌注。
2.4断桩
(1)原因:
①计算导管埋管深度时出错,或盲目提升导管,使导管脱离混凝土面,再浇筑混凝土时,中间就会形成夹泥层。
②钢筋笼将导管卡住,强力拔管时,使泥浆混入混凝土中。
③导管接头处渗漏,泥浆进入管内,混入混凝土中。
④砼供应中断,不能连续浇筑,中断时间过长,造成堵管事故。
⑤料斗容量太小,或导管高度不够,致使导管内的混凝土压力不够而堵管。
⑥灌筑过程中发生坍孔、或机械故障等因素。
(2)预防措施:
测绳须事先校核,并有备用和作好交接班,将施工情况交接清楚。水下混凝土面测量要正确,并与计算值基本相符,以控制导管埋深。加强机械检查,施工中必须配有机修、电工等工种值班,发现问题及时处理。
(3)治理方法:
①当导管堵塞而尚未断桩时,可提起导管至一定高度(导管底部不能出混凝土面)再在桩顶部位设一卡口,导管顶部焊一个钢箍,然后使导管迅速下降,当下到卡口时导管停止下降,而混凝土因惯性作用继续下降,由此使得导管疏通,可接着灌筑砼。
②当导管堵塞,在疏通过程中将导管提出混凝土面而发生断桩,如混凝土还没有初凝时,可将导管重新插入混凝土内,然后继续灌筑混凝土直至将断桩部位混凝土台升至设计桩顶以上。
③当导管堵塞发生断桩而混凝土灌筑量较小时,可将导管提出孔桩,用吊车将钢筋笼拔出,重新钻孔,然后清孔,再下钢筋笼和灌注混凝土。
④当导管堵塞发生断桩且断桩部位距桩顶较浅时,可提出导管,安装一个钢护筒至断桩部位,抽掉桩孔内泥浆,在钢护筒的保护下,人下到桩孔中,对先前浇筑的混凝土面进行凿毛处理并清洗钢筋,然后继续浇筑混凝土。
⑤当导管堵塞时,可吊起一节钢轨或其他重物在导管内冲击,把堵管的混凝土冲散,然后继续灌筑混凝土。
⑥当断桩位置在地下水位以下时,可用直径较原桩直径稍小的钻头,在原桩位处钻孔,钻至断桩部位以下适当深度时,重新清孔,并在断桩部位增设一节钢筋笼,笼的下半截埋入新钻的孔中,然后继续浇筑混凝土。
⑦当导管被钢筋笼挂住时,如果钢筋笼埋入混凝土中不深,可提起钢筋笼,转动导管,使导管脱离。如果钢筋笼埋入混凝土中很深,只好放弃导管。
⑧当导管因其它原因而掉入孔内,如埋入泥浆不深时可迅速抽孔内泥浆至导管顶部露出,然后将导管吊出孔口,将导管内有泥浆的导管拆除(但必须注意导管底部不拔出桩内混凝土面),再继续灌筑混凝土。
3结束语
钻孔灌注桩属于隐蔽工程,但由于影响灌注桩施工质量的因素很多,对其施工过程中的每一环节都必须要严格要求,对各种影响因素都必须有详细的考虑,如地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、灌注过程等。若稍有不慎或措施不严,就会在导致质量事故的发生,小到塌孔、缩颈,大到断桩报废,以致对整个工程质量产生不利影响。所以,必须高度重视并严格控制钻孔灌注桩的施工质量,尽量避免发生事故及减少事故造成的损失,以利于工程的顺利进行。