长螺旋钻孔压灌砼桩施工及质量控制技术

长螺旋钻孔压灌砼桩施工及质量控制技术

王晓军

甘肃省第八建设集团有限责任公司 甘肃 天水 741020

   摘耍法:长螺旋钻头压灌混凝土桩使用长螺旋钻机钻孔,至工程设计深度后提钻,灌水泥,下钢筋直径笼振捣成桩后,即成钻头、成桩由一机一次完成任务。在长螺旋干钻法技术理论基础上进一步蓬勃发展的压灌混凝土桩,以其不受地下水位的危害,成桩速率快,低噪声,无震动,单桩承载力高,工程造价相对低廉,综合经济效益好,环境适应性强等优势近几年已在我国各地进行普遍使用。同样,由于这些新桩型实施专业性较强,且桩基工程质量受建筑因素负面影响很大。所以,我们也针对实际过程中出现的工程质量问题,并借鉴了有关先进施工单位所总结的建筑工程质量控制经验,以提供给大家借鉴。

关键字:长螺旋钻孔压灌混凝土桩的浇筑技术

一、长螺旋钻孔压灌砼桩的质量优点

长螺旋桩机、输送泵、管件和混凝土钢筋笼震动器等都必须在现场采用,首先借助钻头来完成钻进,之后再借助水泥高压泵来和混凝土钢筋笼震动器来完成施工,最后一次性出桩。相比于传统灌注桩施工,长钉型钻孔压灌桩安装有着更大的技术优势。

1、适应性强:该桩型适合于粘性上,粉土,填筑物等不同土壤,可在有缩径的软上、流砂层、砂卵石层、有地下水等复杂地质条件下成桩。

2、桩体材料好:由于砼从钻杆中挤进洞中,砼有密实、无断桩、不缩颈的优点,同时对桩洞周围土壤有渗入、挤密效果。

3、单柱强度好:由于是在连续压灌超流态砼结构上的护壁土中成孔,对桩孔附近的土壤产生渗入、挤密等效果,从而增大了桩周土壤的侧摩阻力,使桩基有了很大的强度、耐拔能力、耐水平压力,而且变形较小,可靠性好。

4、机具投资较低:将钻机直接吊入钢筋捆扎笼,节约了大量吊车台班,从而降低了对大型机具的投入量。

5、在施工过程中,无需混凝土或砂浆护墙

在长螺旋钻孔压灌桩的施工,护壁完全不要求再利用水浆液和水泥,这样就有效减少了在施工对周边自然环境所造成的环境污染,从而确保了现场的完全整洁,同时也不要求使用水浆液或水泥来进行护壁,同时还有效的降低了施工材料价格,使施工成本得以合理的减少。

6、效率高

长型螺旋钻孔式压灌桩的设计可明显增加建筑施工效能,并大大缩短了施工时间。

7、使用成本低

长螺旋钻孔压灌桩的施工工艺对机械设备要求不高,一般由长螺线钻头和钢筋直径笼插入设备等所组成,不仅简易、便捷,而且噪声低,所以专业技术施工成本也较低。重要的机械设备结构及工程技术主要指标:长螺线钻头、水泥泵和起重型机器等。长螺线钻头包括步履式和轨道式二类。长螺线叶片外径为直径和桩孔的口径相同,齿距一般为0.6~0.7直径,钻杆中央为无缝管道,孔径一般为直径,在中央管的下方(即钻头处)为水泥流出,在流出处装有二片能自行开闭的活瓣。在钻削水泥期间,为避免水泥、沙和水流入中心管,必须封闭活瓣,开始水力泵送混凝土后才能使活瓣开启。长螺旋钻头并不是应用于所有的土壤中,粉土、砂土、黏性土、人工填筑物和泥沙质士时都没有问题,但是当遇到砖瓦、碎石或沙卵石层时,就会很困难施工了。此方法采用的是液压活塞式混凝土泵。将运输管路和长螺旋钻具的中央管连接而来,因此钻头移动得非常简单,而且在网站后台上也非常平稳,无须多次移动,就可以适应整个施工过程。因此施工时要求输料管口径不大于刃具的直径。

二、材料要求

建筑材料作为工程项目施工的关键部分,是工程施工质量的主要保证,故在长螺线钻孔压灌桩施工过程中,必须通过调整施工进度来作好建筑材料的准备工作,以保证建筑材料的品质和施工条件相匹配,在不同的施工阶段,按照实际状况来选用合适的建筑建筑材料,以保证工程建设的顺利完成。

1、混凝土质量:在长螺线钻孔压灌桩施工过程中,水泥已经成为了施工单位最重要的材料之一,对整体工程的建筑品质形成了很大的负面影响,所以一定要确保水泥的品质,使水泥的品质和基桩的强度品质相符合,而一般情况下在选用水泥时,其硬度一般都要控制在四十二点五以下,有效的确保基础桩的强度品质可以得以提高。

2、粗骨材:在补浆工流程中必须使用部分粗骨材,这不但有助于质量的提高,同时还会对建筑构件进行强化,使得工程建设的要求可以得以实现。而在进行粗骨料使用流程中,也必须针对各种施工情况情况来选用各种的配置比,并严格根据施工条件进行调整,保证了建筑工程的品质。

3、钢材:在长钉型钻孔压灌桩施工过程中,对钢材强度尺寸的要求很高,所以必须要根据施工要求的规范来选用钢材,这不但有助于质量的提高,同时也能够合理的管理好施工成本,保证工期的顺利完成。

4、水泥外加剂、填充料:混凝土的水泥外加剂一般被当成减水剂使用,其目的是为了增加桩体混凝土强度。当形成的桩颈和桩身长大后或对注浆材料泵力不够时,可采用缓凝剂或缓凝减水剂,为进一步提高成桩工艺品质,宜用奈系的F直径N、UNF、NNO等长效减水剂或长效缓凝减水剂。

5、通用混凝士水:《钢筋混凝土搅拌使用规范》(JCJ63-89)对普通砼水作出了要求,因此只能使用一般自来水。

三、主要机具设备

使用CFG中步履式系列或其他加长型螺旋钻机,带硬质合金钻机。另配钢筋直径加工、水泥搅拌、泵送装置。

四、作业条件

1、基坑开挖到位,水电接至施工现场,排水设施畅通。

2、螺旋钻机检查及时、准确,所有的生产设备、施工混凝土的施工设备如振动棒、污水泵等试验工作正常,且准备齐全并留有空间备用。

3、轴线控制桩、标高控制点明确、到位。

4、现场施工灯光走线准确,保证了晚上现场施工的要求。动力供电接在施工部位,要留有接线盒。

5、公司各部门人员、司机、机操员以及相应钢筋工、模板钢筋工、钢筋工等各类服务管理人员齐全,且已全部进行了相关的各种书面交底。

6、与当地城管、环保、交通等有关部门的所有事宜已经办理成功。

7、所有的紧急物品(如雨水、机器失灵等)全数完毕。

8、安置好员工的住宿,尤其是处理好临时增加员工的住宿。

五、施工操作工艺

(一)施工准备

1、建筑场地桩基岩土工程勘察资料。

2、桩位平面布置图。

3、桩和钢筋笼设计图纸及其施工技术要求。

(二)长螺旋压灌桩的工艺流程

(三)长螺旋的施工方法及技术要求

一)测量放样

1、测量放样流程

测量员工作由富有工程理论知识和实践施工管理经历的计量工程专业技术人员承担,在整个建筑施工过程中,发挥着计量工作人员的主导作用。按照业主提交的检测标准点,经过审核无误后,在场地设置的水平控制点上开始施工放样,经校核并做放样笔录后,再上报监理工程师审批。

2、桩位测定

(1)用全站仪监测,以轴线控制高度的测站,用极差坐标法完成桩位放样,将桩位用竹条或钢直径条在地层加以标注,且桩编号也必须标明于桩点上。

(2)由现场检查人员及时提供的现场试桩定位笔录和技术复核笔录,并与业主、工程监理部门共同校核合格。

3、开钻验收

审核长螺线钻具直径、钻孔和螺线叶片孔径、复核地面高度和桩机上抱箍护筒顶部高度,检测与桩架主杆的垂直程度,并检测长钻头钻尖高度和桩中心有无相符,在上述检测无误后填报开掘通知单,在开钻通知单上还必须标明:地基高度、桩顶标高,桩直径、钻孔深度、入岩孔深、钢筋直径笼参数和高度等,在桩机上的船桅上作刻度标注,这样就可以清晰反映并记载进尺深浅和在土壤中和岩石上的进尺速率。经所有方验证,符合签字后可予以开钻。

二)长螺旋成孔

1、用长螺线将钻头成孔,成孔后弃渣随钻具上升于地面,钻具落地倒转弃渣自行撒落。

2、当钻头到位后,立即进行预检,钻头磨损中心至桩位误差距离小于二十毫米,随即调换钻头,并用双垂球双向调节好与钻杆的垂直角度,检查合格后即可顺利钻孔。钻机在刚碰到地面时,要关闭钻头封口门,下钻头的速率也要慢。

3、对钻出的土方进行清洗、外运,以维护现场的施工文明。

4、当钻进深度超过所规定的控制要求后,终孔检验合格应在机组人员自查合格或由质监部门复核的基础上,现场由施工单位和监理代表联合检验,并在钻孔笔录中签章确认。

三)混凝土灌注

1、本工程项目需要采用的产品水泥,每批产品砼在进入项目工地后,除搅拌站按照规定出据的混凝土试块报告、项目工地复验报告以外,还应当对砼的塌落程度进行测试,测量方式采取了目测配合塌落量筒测试法。桩基试件留置计划,参照GB50202-2018第5.1.3条。

2、整个浇注过程中应仔细作好各种记录,包括浇注起止日期、停待料日期、天气和浇注中的非正常原因等,记载要全面、正确、有效。砼在浇注的整个处理过程中都要充分的注意,人人尽责,紧密配合,对浇注中的有关问题绝对没有隐瞒或不上报,而贻误处理的时机。

3、泵送混凝土时,根据技术与管理需要(主要润滑泵管),每台长钉状刃具或混凝土泵管的首支桩浇筑时可采用与砼同等强度的水泥1~2方。为保证下放钢筋笼,水泥必须浇注于地面上。其主要工艺特点包括:

(1)单桩泵送砼的最长浇注时间在六min以内,并符合砼初凝时间的参数规定。

(2)终孔检查验收符合要求后,待商砼产品送达现场施工时,由项目管理部的工程技术人员会同监理单位检查运输单、生产合格证,并检验塌落量,签证三方验收单。由在场监理专业工作人员见证取商水泥少量,并制成试块,每台机每100个m3为一组试验。砼拌和物有较优异的可泵性,坍落度应为16~20厘米,粗骨粒径也应低于二十毫米左右。

(3)先空提钻杆至低于三十厘米,并保证底部活阀完全开启,用八百的桩水力泵送砼至20-30s,然后再正旋转电镀拔下钻杆,并保证砼埋住钻杆一点零米。根据一分钟的泵容量与0.7m3的容量,充盈系数按1.2考虑,提升速率:0.7÷(1.2×3.1415×0.3×0.3)=2米。

(4)泵送混凝土的转速须与长螺线钻头的拔杆转速相符,计算公式:

每分钟泵流速(BL)=桩截面积×充盈系数×钻杆提高速率(Ts),以保证钻具埋钻后永远在砼上升面下1.0~1.5m,充盈系数则按一点二零考虑。泵送混凝土时,司泵工和司钻工之间要搞好合作关系,以保证砼的运送和停止及钻杆的提高和停止等工作紧密配合。八百毫米的桩钻杆旋拔,提高速率为≤2米/分。

(5)浇筑完毕后,进行下插钢笼。

四)钢筋笼制作与下设钢筋笼

1、钢筋混凝土到场后,报监理审批合格证及见证采样材料,送检规范:每个型号为六十T/1批次、每个进场后每个型号没有什么数量都要送检。

2、按照工程设计要求,为了保证钢筋笼质量,同时方便施工人员,钢筋笼一定要预先制造好。钢筋笼的质量,必须确保合格后方可安装。

3、钢筋大直径笼制作时,主梁板应校直,焊接饱满,且钢筋搭接尺寸符合规范要求,单面焊接十直径。

4、钢筋马笼主筋与焊接接头宜交错布置,在相邻截面上连接量不宜大于百分之五十,并满足设计要求。焊缝接头每三百个接头中须送检一个,由监理见证焊工焊接。

5、主筋接头的焊缝应沿环向并行,不得沿径向并行。

6、钢筋笼制作允许误差:

主筋间距:±10毫米箍筋间距:±20毫米

钢筋笼口径:±10毫米 钢筋笼直径:±100毫米

7、根据该项目中长钉状压灌桩的特性,首先浇注钢筋,然后再下钢筋笼,故在钢筋笼制造的最底端,应制造为一圆锥形,圆锥形长0.8m,锥尖也必须焊好,就是这样传力柱下钢筋笼时的主要受力点。

8、振动沉入钢筋笼

(1)在混凝土浇注后三分钟内迅速进行插笼,缩短时限差,以降低插笼困难。

(2)长螺线在压灌桩土中成孔、浇注砼于地后及时清除地表土方,并立即用打桩机的卷扬机将钢筋直径笼吊于桩地进行后插钢筋的直径笼浇筑。将经过检查为合格的钢筋直径铁笼套在管子上边,上边再用钢丝绳受力吊在设置于法兰的铁钩子上。

(3)下插钢筋笼时务必做好双面下垂度观测,并采用与双向线锤成的垂直度角配置,当发现下垂度误差过大及时提醒操纵者停机校正,同时下笼操作技术人员须扶正将钢笼进行已灌注完毕。

(4)在入笼过程中,必须先由震动锤以及将钢筋直径笼自沉重的下压入,压至根本无法压入后再开启震荡锤,以避免因振荡锤震动而引起的钢筋直径笼移位,插入速率应掌握在1.2~1.5m/min。

(5)钢筋笼的下放高度由水平仪观测插筋器上尺寸刻度决定(依据水平仪器仪高及桩顶高程、钢筋笼技术参数决定下放数据),将钢筋笼下插至设定的高度后关掉震动锤供电,接着摘下钢丝绳,以提高钢筋的密实度。

(6)混凝土浇筑时由水准仪观测混凝土浇筑标高,高于设计标高500毫米。

六、常见产品质量问题的成因与控制

1、桩身砼收缩

(1)原因:

桩体回缩为最普遍现象,一般采用水泥外加剂和超灌技术予以处理,在施工中保证补牙系数>1。

(2)控制措施:

①桩顶应超灌温度系数1米,并避免洞内土混合。

②有商砼厂家及时调整配比。

2、桩头质量问题

(1)原因:

主要有夹砂、气泡、砼缺陷、浮浆太厚等,通常是由操作人员控制得不好而引起。

(2)控制措施:

①尽快清理或从外运桩口取出,以防下笼后再掺入水泥内。

②保证钻杆顶端气阀打开自如,以避免因水泥中的积气导致桩顶砼含气泡。

③桩顶漂浮物多由孔内出流或砼混凝土的离析而引起,应在超灌排除浮浆后才终孔成桩。

④按要求的振捣程序,并确保每点质量。

3、偏桩

(1)原因:

通常有桩身平移误差和垂直超标误差二类。多由现场原因,桩机对位不认真,以及地层因素使钻井人员对钻杆走偏影响而引起。

(2)控制措施:

①在建筑施工前先清除底层建筑施工阻碍,并平整压实的地方以防止钻机偏斜。

②放桩位要认真仔细,并严格控制偏差。

③桩机的水准度与垂直度在开钻之前和钻进流程中要注意检查和复核。

4、钢筋笼下沉

(1)原因:

通常由混凝土收缩所产生,也有时因为桩顶钢笼的加固措施不良而引起。

(2)控制措施:

①避免砼收缩,从而避免笼子的下沉。

②的笼顶须用铁丝再加支架牢固,约十二小时后才即可拆卸。

5、钢筋笼无法沉入

(1)原因:

多是因为混凝土结合比不良或桩周土对桩体产生挤密影响。

(2)控制措施:

①提高混凝土结合比,以提高粗水泥的层配和粒度以达到需要。尽量使用细石混凝土,粗骨料尺寸限制在0.5~1.0厘米。

②选用合格的外加剂,并确保混凝土浇注重量满足规定。混凝土的坍落率要限制在20~22厘米,并推广性好,严禁离析。

③在吊放钢筋大直径笼时保持垂直方向和对位的准确。

6、钢筋笼上浮

(1)原因:

因为与相邻桩距离太近,在浇筑时钢筋的串孔及桩周土挤密效应,致使前一个桩钢笼上浮。

(2)控制措施:

①在与其他桩间隔得太近时开始跳打,以确保钢筋混凝土不串孔,但如果桩初凝后钢笼通常都不能再上浮。

②控制好相邻桩的浇筑时间间隔。

7、导管堵塞

(1)原因:

由于砂浆比例及坍落度不符合规定、导管过度弯曲,或是上下台结合不严密、成桩时限过长混凝土初凝、砂浆及粗骨材不符合要求,甚至水泥外加剂与砂浆的适应性都较差。

(2)控制措施:

①保证粗骨料的粒度、水泥的比例和塌落率符合规定。

②为了灌注管路以防止增大变径和弯折,每拆卸管路后都应该清理一遍。

③强化现场控制,确保前后台协调严密,及时发现并解决。

8、桩身砼强度不足

(1)原因:

压灌桩受泵送钢筋混凝土高度和后插钢筋直径的技术条件,坍落度通常不低于18~20厘米,因而要求高和易度好。配合中通常加粉煤灰,这种水泥的前期强度降低,再加之粗骨料粒度小,若不重视对用水量的管理仍易导致混凝土强度下降。

(2)控制措施:

①优化粗骨料级配。大塌落量砼一般用0.5~1.5厘米碎石,但根据桩直径和钢筋的捆扎高度和地下水状况可增加部分2~4厘米碎石,并尽可能不要增加用砂率。

②合理使用外加药。尽可能用早强型减水剂替代一般的泵送式混凝土药剂。

③粉煤灰掺量的选择要进行配比测试以确认掺量,而粉煤灰综合利用的则应选用II型石灰。

9、桩底不能入岩

(1)原因:

干钻机在施工时入岩困难很多,因为钻进工艺选择不合理,钻进和螺旋叶片的设计工作不当时长,螺旋钻机根本就无法入岩。

(2)、控制措施:

①钻头必须用锥型,以保护二翼,三翼等端部平的钻头,而且切削刚韧要用较大块。

②钻杆螺距最少二百五十毫米,以免钻孔部份因挤土而引起阻塞现象。

③钻头加水冷却。对于要求入中风化作用岩较深的φ800毫米桩,可泵送的高压水冷却钻头磨损。

④对岩石中硬度较大或很破碎的岩性地层也用大口径潜洞锤钻探,至后再用螺线钻探复洞。

10、单桩承载力低

(1)原因:

主要与钻入岩与土基嵌固状况相关,与粘性土壤层中施工与进展快慢也有一定关联。

(2)控制措施:

①增加入岩程度是最好的措施。

②对嵌岩桩必须要在砼带压灌注足够量后才可提钻,以确保桩基嵌固好。

③在粘土层中钻进时要提高进展速率,以防止因螺线钻的离心作用在钻孔壁上形成泥皮,而减小桩摩阻力。

④尽量采用输出功率大的水泵来浇筑,以提高泵送的孔内气压,增强混凝土的充盈力。