本文主要針對不同地層,以石武客專鄭州段橋樁施工和太原萬達廣場商業(yè)樓基礎樁施工中應用旋挖鉆機鉆孔,進行水下灌注混凝土的樁基施工為例,按照樁基施工順序對在施工中常見的質量問題進行原因分析,針對施工中的問題逐一提出預防措施和解決辦法。
關鍵詞:鉆孔 水下灌注 質量問題 防治
近年隨著國家對基礎設施的加大投入,國內鐵路、地鐵、公路等大規(guī)模工程紛紛進入施工階段,旋挖鉆孔灌注樁因其對各種地質條件具有很強的適應性,及其施工的安全性和高效率,因此在樁基施工中得到了廣泛的應用,此外在工民建筑(地基處理)方面鉆孔灌注樁也得到一定的青睞。
但是旋挖鉆孔灌注樁的施工大部分是在水下進行的,其施工過程具有隱蔽性,不可預見因素較多,成樁后也不能進行開挖驗收,整個施工中的任何一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都會影響整個工程的質量和進度,甚至造成巨大經(jīng)濟損失和不良社會影響,本文以石武客專鄭州段橋樁施工和太原萬達廣場基礎樁為例,分析旋挖鉆孔灌注樁在鉆孔及水下混凝土灌注過程中經(jīng)常出現(xiàn)的施工質量問題進行原因和提出防治措施。
一、旋挖鉆孔過程中出現(xiàn)的施工質量問題及防治措施
1 護筒下沉或偏移
1.1現(xiàn)象:
護筒外壁土質松軟,地基下沉,有水冒出,護筒下沉、傾斜或移位,甚至無法施工。
1.2造成原因:
石武客專鄭州段施工范圍較廣,開孔的土質多為回填土或者換填的粉土,容易造成埋設護簡的周圍土不密實;再者護筒水位差太大,或護簡直徑不合適,或鉆進過程中鉆頭起落時刮碰護筒。
1.3防治措施:
在上述土質埋設護筒時,首先要選擇直徑合適的護筒,一般護筒內直徑比樁直徑大10cm左右,護筒周圍的土體要夯密實,可直接用鉆頭或鉆桿頭部墩實,或者在護筒外壁加些膨潤土夯實使之不漏水,在石武客專鄭州段橋樁施工中。如遇到開7l就是沙層,可用鋼絲繩連接護筒引出固定,防止下沉。護筒高出地面20cm~右,過高施工不便,過低不安全。護筒內要保持一定的水頭高度,如果水頭低于護筒底部,鉆孔過程中,泥漿反復沖刷護筒底部土體,容易產(chǎn)生護筒周圍土體松散漏水,護筒下沉偏移。鉆頭起落時,到護筒位置時應慢放慢提,防止碰撞護筒,發(fā)現(xiàn)護筒冒水時,應立即停止鉆孔,用粘土在四周填實加固,若護筒嚴重下沉或移位時,則應重新安裝護筒。
2 孔壁坍陷
2.1現(xiàn)象:
鉆進過程中,如發(fā)現(xiàn)泥漿中不斷出現(xiàn)氣泡,或泥漿突然漏失,則表示有孔壁坍陷跡象。
2.2造成原因:
孔壁坍陷的主要原因是土質松散,泥漿沒有調好,護筒周圍未用粘土緊密填封以及護筒內水位不高。鉆進速度過快、空鉆時間過長、成孔后待灌時間過長和灌注時間過長也會引起孔壁坍陷。
2.3防治措施:
在石武客專鄭州段松散易坍的土層中,適當加長護筒,用粘土密實填封護筒四周,使用優(yōu)質的泥漿。例如聚合物泥漿,提高泥漿的比重和粘度,保持護筒內泥漿水位高于地下水位,搬運和吊裝鋼筋籠時,應防止變形,安放要對準孔位,避免碰撞孔壁,鋼筋籠接長時要加快焊接時間,盡可能縮短沉放時間,混凝土的供應(包括運距,連續(xù)性等)也要細致計算時間。成孔后在保證施工質量的情況下,應盡量縮短灌注時間。
3 縮頸
3.1現(xiàn)象:
縮頸即孔徑小于設計孔徑。直接表現(xiàn)為鉆孔時。鉆頭外壁被粘泥包住,或者下鉆時達不到實際位置;成孔后,無法放人鋼筋籠,成樁后檢測結果顯示局部樁徑變小,嚴重者視為廢樁。
3.2造成原因:
塑性土膨脹;泥漿護壁效果不佳;粘泥層含水量較大,使之具有流動性。
3.3防治措施:
在太原萬達廣場商業(yè)樓基礎樁施工中,地面到約-20米均為淤泥地層極易縮頸,有認為此地層無需膨潤土,用清水,在鉆孔過程中自制泥漿也可成孔,試驗效果不好,且無理論依據(jù)。本文提出幾點措施效果較好,但也無法達到全部成功。])在基礎樁施工前進行降水井施工,使地層含水量減少,減少泥層的流動性;2)應采用優(yōu)質泥漿,成孔過程中,在7」壁形成泥皮,則孔壁不會滲水,亦不會引起膨脹;3)在導正器外側增焊墊板,在鉆進或起鉆時起到掃孔作用;4)使用套管,下至穿過淤泥層,此方法效果很好但施工復雜且成本較高。另外旋挖鉆機操作手經(jīng)驗也十分重要,鉆進要慢,還要盡量節(jié)省時間盡快成孔。如出現(xiàn)縮頸,采用上下反復掃孔的辦法,以擴大孔徑,但要仔細控制,防止擴孔過大,灌注混凝土時,超方嚴重。
4 樁底沉渣量過多
4.1現(xiàn)象:
樁底泥土、泥漿等雜物沉積過多;鋼筋籠或導管下不到位。
4.2造成原因:
清孔不干凈或未進行二次清孔;泥漿比重過小或泥漿注入量不足而難于將沉渣浮起;鋼筋籠吊放過程中,未對準￥l位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底;清孔后,待灌時間過長,致使泥漿沉積。
4.3防治措施:
成孔后,鉆頭提高孔底10-20cm,保持慢速空轉,進行循環(huán)清孔。采用性能較好的泥漿,控制泥漿的比重和粘度,不要用清水進行置換。鋼筋籠吊放時,使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致,避免碰撞孔壁。可采用鋼筋籠冷壓接頭工藝加快對接鋼筋籠速度,減少空孔時間,從而減少沉渣。下完鋼筋籠后,檢查沉渣量,如沉渣量超過規(guī)范要求,則應利用導管進行二次清孔,直至孔口返漿比重及沉渣厚度均符合規(guī)范要求。開始灌注混凝土時,導管底部至￥l底的距離控制在50era為宜,初始灌注混凝土,應有足夠的混凝土儲備量,一般采用較大料斗,使導管一次埋人混凝土面以下一米以上,以利用混凝土灌注的巨大沖擊力濺除孔底沉渣,達到清除孔底沉渣的目的。
二、水下混凝土灌注過程中出現(xiàn)的施工質量問題及防治措施
1 卡管
1.1現(xiàn)象:
水中灌注混凝土過程中,無法繼續(xù)進行灌注;返漿不順暢,甚至不返漿?！?br>
1.2造成原因:
初灌時,隔水栓堵管;混凝土和易性、流動性差造成離析;混凝土中粗骨料粒徑過大;導管沖洗不干凈,造成導管內壁有混凝土凝結;各種機械故障引起混凝土澆筑不連續(xù)(實際施工中等待混凝土的時間長原因居多),混凝土在導管中停留hj間過長而卡管;導管進水造成混凝土離析等。
1.3防治措施:
應確保導管連接部位的密封性,導管使用前應試拼裝、試壓,試水壓力為0,6―1,0mpa,以避免導管進水。及時檢查更換密封圈,導管接頭絲扣良好無損,接管時要上緊絲扣,保證導管的密封性,泥漿才能順利排出。拆卸導管進行沖洗時,注意導管內壁要徹底沖洗干凈。涉及二次清孔的,在混凝土灌注前,需要對導管進行卸壓,卸壓過程一定不能馬虎,要反復觀察導管內外液面變化,理想的卸壓結果是導管內外液面高度一平,內液面微高于外面,一般就達到了卸壓的目的了。加強對混凝土攪拌時間和混凝土坍落度的控制。水下灌注,要求混凝土必須具備良好的和易性,配合比直通過實驗室確定,坍落度宜為180-220em,粗骨料的最大粒徑不得大于導管直徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4,且應小于40mm。為改善混凝土的和易性和緩凝,水下混凝土宜摻外加劑。還要考慮混凝土的運輸距離及道路擁堵情況,控制好混凝土到達現(xiàn)場時間,確保灌注的連續(xù)性,在混凝土澆筑過程中,混凝土應緩緩倒人漏斗的導管,切勿封堵導管孔口,避免在導管內形成高壓氣塞。在施工過程中,應時刻監(jiān)控機械設備,確保機械運轉正常,避免機械故障的發(fā)生而導致下水灌注混凝土不連續(xù)。
2 鋼筋籠上浮
2.i現(xiàn)象:
灌注混凝土時,鋼筋籠上浮,其位置高于設計位置的現(xiàn)象?！?br>
2.2造成原因:
鋼筋籠放置初始位置過高,混凝土流動性過小,導管在混凝土中埋置深度過大鋼筋籠被混凝土拖頂上升;當混凝土灌至鋼筋籠下,若此時提升導管。導管底端距離鋼筋籠僅有ira左右時,由于澆筑的混凝土白導管流出后沖擊力較大,推動了鋼筋籠的上浮;由于混凝土灌注到鋼筋籠且導管埋深較大時,其上層混凝土因澆注時間較長,已接近初凝,表面形成硬殼,混凝土與鋼筋籠有一定的握裹力,如此時導管底端未及時提到鋼筋籠底部以上,混凝土在導管流出后將以一定的速度向上頂升,同時也帶動鋼筋籠上升。
2.3防治措施:
鋼筋籠初始位置應定位準確,井與孔口固定牢固或做支撐工具撐住鋼筋籠頂部。加快混凝土灌注速度,縮短灌注時間,或摻外加劑,防止混凝土頂層進入鋼筋籠時流動性變小,混凝土接近籠時,控制導管埋深在1,5-2,0m。灌注混凝土過程中,應隨時掌-握混凝土澆注的標高及導管埋深,當混凝土埋過鋼筋籠底端2 3m時,應及時將導管提至鋼筋籠底端以上。導管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-4m,不宜大于5m和小于lm,嚴禁把導管提出混凝土面。當發(fā)生鋼筋籠上浮時,應立即停止灌注混凝土,并準確計算導管埋深和已澆混凝土面的標高,提升導管后再進行澆注,上浮現(xiàn)象即可消失?！?br>
3 斷樁
3.1現(xiàn)象:
混凝土凝固后不連續(xù),中間被泥漿、孔渣等疏松體及泥土填充,輕微者為夾泥,嚴重者為斷樁。
3.2造成原因:
由于導管底端距孔底過遠,混凝土被樸洗液稀釋,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土樁體與土體之間被不凝固的混凝土填充;受地下水活動的影響或導管密封不良。沖洗液浸入使混凝土水灰比增大,形成樁身中段出現(xiàn)混凝土不凝體;由于在澆注混凝土時,導管提升和起拔過多,露出混凝土面。或因停電、待料等原因造成夾渣,出現(xiàn)樁身中巖渣沉積成層,將混凝土樁上下分開的現(xiàn)象;澆注混凝土時,沒有從導管內灌人,而采用從孔口直接倒人的辦法灌注混凝土,產(chǎn)生混凝土離析造成凝固后不密實堅硬,個別孔段出現(xiàn)疏松、空洞的現(xiàn)象?！?br>
3.3防治措施:
成孔后,必須認真清孔,一般是采用沖洗液清孔,沖孔時間應根據(jù)孔內沉渣情況而定,沖孔后要及時灌注混凝土,避免孔底沉渣超過規(guī)范規(guī)定。灌注混凝土前認真進行孔徑測量,準確算出全孔及首次混凝土灌注量,漏斗要清洗干凈,不能有泥土等殘渣,灌注前。放人隔水球,保證混凝土和導管內液體分離,順利排漿,澆注過程中,應隨時控制混凝土面的標高和導管的埋深,提升導管要準確可靠。并嚴格遵守操作規(guī)程。嚴格確定混凝土的配合比,混凝土應有良好的和易性和流動性,坍落度損失應滿足灌注要求。確保導管的密封性。導管的拆卸長度應根據(jù)導管內外混凝土的上升高度而定,切勿起拔過多。
三、結語
上述是結合石武客專鄭州段橋樁施工及太原萬達廣場基礎樁施工過程中常見的一些質量問題,分析問題原因,根據(jù)施工經(jīng)驗總結出的一些防治辦法。在旋挖鉆孔水下灌注樁施工中,針對具體的施工情況對各個環(huán)節(jié)都要有細微的控制,做到有的放矢,防微杜漸,有效的減小或避免工程質量事故的發(fā)生,對工程的質量、進度、效益都將起到積極的作用。