浅谈钻孔灌注桩在施工中的注意事项
2017年07月05日 来源:高速网 张建宗

  【高速网 张建宗】钻孔灌注桩是灌注桩按成桩方法分类而定义的一种桩型。它是利用钻孔机械先钻出桩孔,然后在水中浇筑混凝土而成的桩。钻孔灌注桩有以下几个特点:

  1、施工过程中噪音影响轻微;

  2、在各种地基上均可使用;

  3、施工过程中质量是否合格由桩的承载力来影响的; ;

  4、混凝土是在水中灌注,施工质量不易掌握,具有一定隐蔽性;

  5、质量稳定,受气候的影响小。

  因为钻孔灌注桩技术适用于各种土质,施工技术成熟,所以它在国内公路桥梁基础工程中得到广泛应用;但它也同时具有一些缺点,施工难度大,不易控制,这就需要施工单位和监管部门严格监管,避免事故的发生。

  对钻孔灌注桩的施工质量的控制是为了达到工程合同规定、图纸要求的质量而采取的质量作业技术和活动。施工过程中的质量是由施工前、中、后三个阶段进行对施工质量的控制,以便每个阶段都能达到相应的质量要求,本文从这三方

  面对钻孔灌注桩进行分析、讨论。
 

  1  施工前质量控制

  1.1施工前控制

  施工前的准备过程就是对工程进行的质量控制.施工前的准备工作对整个施工过程有着十分重要的作用,只有在施工准备充分的条件下,工程方能顺利进行。尤其对开工前的各种手续,施工技术人员的资质,施工人员的安全、技术交底,工程材料质量检查要严格,确定承包商的技术能力、管理水平、工程材料能保证能满足合同和行业标准的要求,施工人员才能进场作业。

  1.1.1.施工程序的安排

  施工程序的安排,主要是施工过程中对每个桩基施工的先后顺序和各个工序的前后安排。

  1.1.2.施工机械设备的选择

  适应地层特点和施工工艺的要求;施工机械一定要与桩基的直径、深度等技术要求相符。施工机械一定要适应施工现场场地、环境、气候等;

  1.2灌注桩施工工艺

  灌注桩施工工艺:就是在地层中,按照图纸的要求,钻筑成一定形状、断面,并达到设计要求的一种桩基础工艺。钻孔灌注桩的施工过程为:施工前准备工作-钻孔施工-终孔、验孔-清孔-制备吊放钢筋笼-二次清孔-灌注水下混凝土-检测。

  1.3做好施工准备

  1.3.1场地选择

  施工前要先对场地进行整理,清除各处杂放物品,确保场地平整、没有障碍物。其次对施工现场的便道、水电、料场、机械位置、泥浆池等等进行相关布置、安排。

  1.3.2桩位的确定

  用全站仪放样出各个桩位中心,并用骑马桩固定其位置。骑马桩一定要固定好,测量地面高程,测量的过程需用到水准仪,测量完成后,计算出钻孔深度。接下来就是放置护筒、机械就位。护筒有隔离地面水、防止孔塌陷等作用,故护筒的位置一定要稳定、准确、垂直。护筒外围土壤一定要分层回填,并且层层夯实,护筒埋设一定要准确。护筒的埋置位置和埋置深度不可小视,护筒中心位置偏差不得超过30mm,护筒埋置深度依据不同土质有不同规定,对土质进行评估后,埋置时需按规定进行,例如,粘性土不可小于1M。

  1.3.3制备泥浆

  在钻孔灌注桩钻孔施工过程中,因为土层土质松散,周围的土体受到扰动,这是钻孔可能就会发生塌方。在钻孔灌注桩中,利用泥浆保护孔壁、润滑孔壁作用,具有一定黏稠度的泥浆可以携带泥渣一起排出。同时泥浆也有冷却机械的作用。

  一般泥浆使用膨润土和火碱。

  2  施工中质量控制

  2.1控制点的设立

  施工过程中,每道工序施工质量的好坏对成桩的质量有着非同一般的影响,所以,要对每个桩的位置点放样。为此要将钻孔、验孔、清孔、放钢筋笼、浇灌水下混凝土等工序作为重点监管,并设立成质量控制点。

  2.1.1桩位对中整平

  用装载机或其他机械把桩位附近施工现场整平,并夯实,然后在对桩位进行放线,接下来钻机就位。防止钻机倾斜,在钻机下面铺设枕木。埋设护筒确定桩位,埋设护筒时要严格按照规定进行工作,保证垂直,确保护筒埋设的准确性,埋设好后进行标识,确保后续工程可以顺利进行。

  2.1.2钢筋笼的制作

  在钻孔前或是钻孔的同时就要对钢筋笼进行加工。钢筋笼的制作要注意以下几个问题:

  1、钢筋笼下部分的螺旋筋一定要电焊,在上部分的螺旋筋采用绑扎;

  2、钢筋的焊接应采用双面搭接焊,焊接表面无凹凸、光滑平整;

  3、定位筋及加强筋要每2m一组,并均匀安装垫块,用以保证钢筋笼在水下灌注时混凝土保护层厚度;

  4、钢筋笼制作最好在钻孔现场,钢筋笼不能在地面放置,做好防尘防锈措施。

  2.1.3钻孔施工方法

  根据图纸地质资料,先了解各个桩位的地质情况。在钻孔之前,一定要对钻机放置的稳定性、桩位的准确性进行复核。在钻机钻进的的过程中要时刻关注现场情况,要根据不同地质情况,对钻进速度进行适当调节。开钻时要把制好的泥浆充满护筒,参照图纸地质资料组织用什么方法进行施工。在施工过程中要及时填写好施工记录,在交接班时对出现的问题、注意事项、钻机进展情况进行详细交接。因为钻孔作业为连续作业,所以要经常检查钻机的性能、良好度、周围地质情况、泥浆性能指标,对出现的问题及时解决、处理。

  钻孔施工工艺好多种,经常用的是正循环和反循环。所谓正循环是钻头旋转进入土体进行钻进时,泥浆泵将泥浆从钻杆顶部压入,通过钻杆中心流到钻杆底部,从底部钻头喷出进入钻孔,在钻孔中泥浆不断上升会携带出钻渣一并上升,并一并排出至沉淀池,钻渣在沉淀池停止流动,进行沉淀,而泥浆还会继续流动直至到达泥浆池进行循环使用。钻进与排渣可同时进行,速度比较快,排渣率偏低,需要设置沉淀池,占地较多。反循环与正循环的区别是泥浆的进入、排出顺序不同,适用的土质也不同。反循环适用于粘性土、砂土以及石粒径小于钻杆内径2/3的砂性土;而正循环适的直径小于10cm。反循环排渣效率较高,但也有钻渣堵塞管路的事情发生。因为钻头在孔底吸进钻渣,水流会自然从上往下流,势必会导致钻孔顶部有水冲刷的现象,势必会有塌孔的危险,因此顶部护筒有重要的作用,另外对泥浆的质量也要有较高的要求。我们要根据正循环、反循环所适应的不同土壤、不同土质作出相应处理,趋利避害,为工程施工提供最合理的方案。

  要提高施工速度,就要使钻渣排除容易,这就需要增加泥浆的用量,使其在钻孔底部的比重增加,进而高了对泥渣的裹握力。要保持钻孔内水面高于钻孔外,才能保证钻孔内水压的稳定和钻孔内壁的安全。

  2.2清孔

  2.2.1清孔

  对比图纸设计的标高,当钻孔符合要求后,然后查看孔径、桩基垂直度与孔径是否与图纸一致。接下来就是清空,将钻头稍微提起,大概提起10-20cm的位置进行反复冲击、空转,用以稀释泥浆,尽可能的打碎空底的泥块和碎石,并随着泥浆一起排出。清孔在实际应用中一般采用抽浆清孔法,使用时水头高度是其中需要防范的问题,高度的适中可防止塌孔现象。抽浆清孔法适用于各种钻孔桩,其清孔效果比较好。在灌注混凝土清要进行二次清孔,要保证孔底没有太多沉渣,满足孔底图纸的设计要求。清孔中多由真空式泵吸泥机、泵吸反循环等进行清洗操作。

  2.2.2事故处理

  由于钻孔灌注桩施工技术复杂,地底隐蔽工程施工难度大,地质情况不明确在施工过程中较易发生事故。为保证工程质量,降低损失,所以要事先制定出完善的补救措施,以便事故发生时能及时按类够进行妥善处理。

  在砂层中,由于土质缺乏粘结力,或是清孔时泥浆浓度降低,孔内泥浆对孔壁的压力减小使土质在自重作用下发生坍塌,还有就是在下钢筋笼时被钢筋笼剐蹭导致坍塌。针对以上几种情况可以采取以下记性措施1、在砂层土内施工时,可以适当掺入水泥浆,增加孔壁粘结力。2、在清孔时控制泥浆的比重,防止泥浆比重太低。3、对于钢筋笼剐蹭的情况,可以根据规范要求适当缩小钢筋笼的直径,以达到目的。

  在桩位放样时,误差太大或是护筒埋设不密实,钻孔期间护筒发生偏移就可能出现斜桩、偏位桩。如果桩位倾斜不太严重可以用钻锥对偏移位置进行反复扫孔,直至钻孔垂直;若钻孔偏斜较大,发生偏位,那只能重新回填,待其沉淀密实后方可进行重新施工。

  当发现护筒内水平面不稳定,水位下降,就证明有漏浆的现象发生。应该立即将护筒位置上移、深埋,并在其周围添加黏性较好的土壤,并将其压实,适当减小水头高度。

  正反循环中经常出现糊钻、埋钻现象,主要是因为泥浆粘稠度较大,或是塌方导致钻头没有办法上提。遇到此情况应及时对泥浆进行稀释,并迅速清理钻孔内钻渣。不要轻易提出钻头,对埋钻的情况应用真空泵吸走埋在钻头上部的泥沙。如果钻头掉入空底,无法提出,必须认为潜入孔底时,必须确定孔内没有有害气体、并准备好防毒、放坍塌的安全设施,找有一定资质,有经验的人深入空底处理事故。当钻孔发生故障时,必须检查护筒和其他防护措施,在缺少护筒或其他防护措施不到位的情况下,严禁任何人在任何情况私自进入处理故障。

  2.3混凝土的水下灌注

  2.3.1下钢筋笼

  钢筋笼要分节制作,在吊装定位准确后经过焊接形成一个整体。钢筋笼制作过程中要严格按照图纸加工,确保钢筋笼的保护层厚度、对接和焊接处等符合相应质量要求。钢筋笼入位时,要在垂直的情况下对准孔位慢慢的往下放。钢筋笼入位应注意不能使钢筋笼与孔壁有任何接触,更不能强行将其放入,以免出现孔坍塌或其改变形状的现象。在钢筋笼吊完全入位后,应及时将钢筋笼的上端固定在护筒上,在灌注水下混凝土时,防止混凝土在上升过程中产生强大的顶托力,将其顶上升。

  2.3.2灌注混凝土

  在二次清孔合格后才能进行水下混凝土的灌注。水下灌注的混凝土一般用C25商用混凝土,塌落度必须在18-22cm,确定钻孔内导管的长度,保证导管底到孔底的距离不大于30-40cm。首批灌注混凝土的方量按照设计方案计算出,按时按量运送到施工地点,确保工程量能够及时有效地完成。由初罐量确定采用的料斗大小,灌注首批混凝土时应提前在导管漏斗底口处设置一个防水设施,一般放置一个直径与管内径基本大小的木球。混凝土倒入漏斗时压住木球一同向下运动,压迫导管中水从管底压出。混凝土靠着自身重力和向下冲力压一直压至孔底。用测量绳测量导管埋深约为6m时,向上拔升导管,拆除多于导管,拆除导管后要保证导管在混凝土中埋深不小于2m,然后继续灌注筑混凝土。此时一定要注意两点,第一,导管埋深不能太大,应该在4-6m适宜,否则无法拔出导管,形成断桩;第二就是不能埋深太浅,不能小于2m,防止在操作工程导管提升太快,或是拔升过高就会造成断桩、夹泥等事故。为了把钻孔用混凝土全部灌满,要不断的灌注混凝土,把泥浆挤压出孔内,这样其便在孔内不断升高。灌注一些时间之后,就要将导管拔出,对灌入混凝土数量和对灌入混凝土高度进行测量、计算,确定并抽拔导管时间,不能盲目的去估计抽拔时间,避免出现断桩等事故,所以一定要严格控制导管提升时间。在混凝土顶面上升将要接近钢筋笼底部时,应将灌注的速度进行降低,导管埋的深度减少,进而可使混凝土上升的冲击力减弱,防止钢筋笼因混凝土的冲击力上升位移。灌注开始后,一定要连续进行,期间不得中断作业,无论白昼黑夜,天气如何恶劣,都必须不得中断作业,休息片刻。在提升拆除导管的时候要尽可能的缩短时间。灌注的混凝土顶部高程应比设计高程高出0.5~1m,等开挖基坑浇承台、桥墩时在凿除顶部桩头,目的是将孔内泥浆全部排除,保证桩体成桩质量。
 

  3  施工后质量控制

  3.1成桩检测

  对已完成的钻孔灌注桩进行桩位偏差、成桩质量、承载力的检测,也是对其进行施工后质量控制。桩基检测有好多种方法,超声波、抽芯试验、弹性波等。桩位偏差由全站仪对成桩的中心点进行复核,必须保证桩位的中心在成桩的中心线上。根据图纸设计要求对钻孔灌注桩成桩进行质量检测。在质量检测中桩的承载力是质量检测的重点。成桩的承载能力检测有低应变法、钻芯法、超声检测法以及静荷载试验法等几种检验方法。在灌桩中云中较多的为钻芯法,但是检测费用较高、监测范围较小。每一种方法有各自的优缺点,为了保证检测的全面与准确性,确保工程质量的安全行,最好按实际情况,多种检测方法配合使用。

  3.2断桩处理

  钻孔灌注桩在建筑工程中是一种地基基础隐蔽工程,断桩是经常会出现的问题。那断桩是怎么发生的,要怎么预防,断桩以后要怎么处理呢?我简单的从以下几方面说一下:1、在灌注混凝土时灌注对其计算、测量的失误,导致导管拔升过程中漏出混凝土导致夹层断桩,或是导管拔不出来导致的断桩,所以这就要求施工人员在灌注混凝土期间一定要经过准确测量、计算方能对导管进行提升。2、在灌注混凝土时孔壁进行坍塌,出现流砂、软塑等情况,出现的泥砂性断桩。这就要在施工前期对桩位附近的地质情况一定要做全方位的勘查。3、由于施工现场的的停电、漏水等造成施工作业的停滞。灌注混凝土前一定要准备好备用电源,考虑到每个施工工序的突发事件,做好充足有效的应对措施。

  对于地质条件好、缺陷部位离地表浅的位置可以人工、机械挖开,将有问题的混凝土移除,再把新混凝土填充其中,并对其进行加固。还有就是压浆,对缺陷桩中钻孔压入水泥浆,完成修补。

  如果断桩太严重就要考虑废弃该桩,从旁边另设一根桩。
 

  结  论

  本文根据作者所学及在钻孔灌注桩工作过程中的经验总结,分别从施工前、施工中、施工后分析了影响其施工质量的几种因素,其中有孔壁坍塌、钻孔偏斜、桩底沉渣等并提出了相应的预防和处理措施,施工技术人员要认真学好专业基础知识,多结合现场实际,遇到问题多思考,正确处理,从各种问题中不断总结;施工前一定要对其地质进行充分的了解、参透设计图纸、了解相关文件材料及与其相关的各项技术要求,不断提高自身的业务素质和技术水平,抓好施工期间桩位位置放样、成孔验孔、清孔、二次清孔、水下混凝土灌注等各个环节的质量控制,采取各种有效的措施,保障灌注桩的成桩质量。

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