冲击成孔灌注桩
冲击成孔灌注桩(精选十篇)
冲击成孔灌注桩 篇1
南平市**新区赤岸统建房一期工程Ⅰ、Ⅱ标段位于建阳市童游街道赤岸村。建筑面积约23万m2, 建筑层数为地下1~2层、地上18~32层, 建筑高度55.25~98.35m。结构质式为框剪结构, 基础设计采用冲 (钻) 孔灌注桩, 并进行桩底注浆。桩径为Φ800、Φ1000、Φ1100、Φ1400, 桩身混凝土强度C30, 选用 (9) 中风化片岩作为桩端持力层, 有效桩长≥10m, 桩底全截面进入持力层深度不小于1m。
场地从上至下共有11个岩土层 (含亚层) , 依次为 (1) 素填土、 (2) 粉质粘土、 (3) 淤泥质土、 (4) 细砂、 (5) 卵石、 (5) -1细砂、 (6) 片岩残积粘性土、 (7) 全风化片岩、 (8) -1砂土状强风化片岩、 (8) -2碎块状强风化片岩、 (9) 中风化片岩。典型地质剖面见图1, 其中 (3) 淤泥质土、 (5) -1细砂、 (6) 片岩残积粘性土仅局部钻孔揭示, 岩土层的主要特征和物理力学指标见表1。
图1典型地质剖面
考虑设备、技术、管理经验等诸多因素, 其中Ⅰ标段采用旋挖成孔施工工法, Ⅱ标段采用冲击成孔施工工法。
2 旋挖成孔与冲孔成孔工艺比较
2.1 冲孔桩机成孔工艺
冲孔桩机成孔工艺是使用历史长达近百年的传统工艺。这种工艺是采用冲击式钻机或卷扬机带动一定重量的冲击钻头, 在一定高度内使钻头提升, 然后突放使钻头自由降落, 利用冲击能冲挤土层或破碎岩层, 采用泥浆置换排出碎渣而形成桩孔。这种工艺适用于所有岩土层, 其最大成孔直径可达2.5m, 最大冲孔深度可达300m。
2.2 旋挖桩机成孔工艺
旋挖桩机成孔工艺是近十年才在我国推广使用的一种较先进的桩基施工工法, 是利用钻杆和钻斗的旋转, 以钻斗自重并加液压作为钻进压力, 使土屑装满钻斗后提升钻斗出土, 通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土反复循环而成孔。这种工法适用于大部分岩土层, 可针对不同岩土层更换不同的钻头, 对强度不高的胶结砂岩层、中风化泥岩和强风化岩, 在单轴抗压强度30MPa以下硬岩中成孔速度较理想。对粘结性好的岩土层, 可采用干式或清水钻进工艺, 无需泥浆护壁。对于松散易坍塌地层或有地下水分布, 孔壁不稳定, 则可采用静态泥浆护壁, 或全套筒钻进工艺。旋挖桩机由于具备成孔速度快、适用范围广、定位准确、机械参数能自动化检测与报警等优点, 近年来得到较快的推广应用。旋挖桩机最大钻孔直径可达4m, 最大钻孔深度可达120m[1]。
2.3 旋挖桩机与冲孔桩机的成孔工艺比较
旋挖桩机成孔可用短螺旋钻头进行干挖作业, 也可用旋挖钻斗在泥浆护壁的情况下进行湿挖作业, 利用旋挖钻斗直接将土、砂砾等钻渣旋转挖掘, 然后快速提出孔外, 清渣相对干净、彻底。冲孔桩机成孔一般采取泥浆护壁的方式作业, 通过泥浆循环或掏渣筒清渣, 排渣效果差, 清孔时间较长, 孔底沉渣较厚。
旋挖桩机由电脑精确控制钻进过程, 可自动调整钻进角度和垂直度, 成孔质量高, 桩身垂直, 孔径偏差小, 非粒状土层混凝土充盈系数较小, 一般为1.03~1.05。冲孔桩机由于冲锤上下往复运动, 随着钢丝绳的旋转带动冲锤摆动容易造成桩孔不圆, 扩孔率较高, 桩身易倾斜, 孔径偏差大, 其混凝土充盈系数一般大于1.2。
旋挖桩机的成桩质量孔壁比较粗糙、桩径上下基本一致, 孔壁较少出现泥渣沉结物, 出现断桩、桩身夹泥、蜂窝等质量问题的可能性较小。冲孔桩机成孔直径难以统一、孔壁泥皮较厚, 在泥浆护壁、掏渣的情况下, 极易导致孔壁附有大量泥渣沉结物, 存在断桩、桩身夹泥、蜂窝等风险较高。
旋挖桩机在进入强度较高的岩层时, 钻杆有明显的抖动, 可直接将岩土提升到地面观察孔底渣样, 及时准确判断入岩情况。冲孔桩机需要靠泥浆循环才能将孔底的岩渣带出, 并且还混杂了一直悬浮在其中的前期渣样, 无法及时准确判断入岩情况。
3 旋挖桩机与冲孔桩机的成孔时间比较
以两个标段的不同成桩工艺, 选取了部分取芯、静载检测的桩号列表分析成孔时间, 如表2。
从表2分析, 在工程地质、桩径、桩长、持力层基本一致的情况下, 旋挖桩的平均成桩时间约为16.5min/m, 冲孔桩的平均成桩时间约为111.9min/m, 旋挖桩的工效是冲孔桩的6倍以上, 大大缩短了成孔时间, 对于工期紧迫的项目可以有效缩短工期。
4 旋挖成孔与冲孔成孔的基桩质量比较
以两个标段基桩成桩后的低应变动力检测、取芯检测、静载检测试验结果比较见表3、4、5。
从以上数据分析, 旋挖成孔与冲击成孔的基桩低应变动测、取芯、静载检测结果均能满足设计要求。旋挖桩的取芯检测结果表明其桩底沉渣是可控的, 且旋挖桩的静载检测最大桩顶沉降值为24.54mm, 小于冲孔桩的静载检测最大桩顶沉降值32.75mm。
5 旋挖成孔与冲击成孔的经济比较分析
鉴于目前旋挖桩机没有施工造价定额, 两种工法的成孔成本参照市场价格进行比较, 旋挖桩机的成孔单价240~260元/m3, 冲孔桩机的成孔单价180~200元/m3。旋挖桩机渣土外运每公里单价约6元/m3, 冲孔桩机泥浆外运每公里单价约24元/m3。冲孔桩机的混凝土充盈系数约1.2, 旋挖桩机约1.1, 混凝土超量产生的材料费用增加约35元/m3。综合考虑环境、管理、资金时间成本因素, 旋挖桩机的综合成本低于冲孔桩机。
6 结语
(1) 通过本工程桩基的动测、取芯、静载检测结果分析, 旋挖桩机可以有效控制孔底沉渣, 成桩质量可靠。
(2) 在工程地质、桩径、桩长、持力层基本一致的情况下, 冲孔桩机的成孔时间是旋挖桩机的6倍以上, 对于工期紧迫的项目采用旋挖桩机可以有效缩短工期。
(3) 在机械化和劳动力紧缺的未来, 旋挖桩机应是大力推广的施工工法。
(4) 旋挖桩机的施工规范和造价定额尚不完善, 相关部门应协作配合尽快制定。
参考文献
[1]玉龙.旋挖钻机主要技术参数的选择及在桩孔施工中的钻头选用.安装, 2006 (05) .
冲击成孔灌注桩 篇2
桥梁端承冲击成孔灌注桩沉渣厚度研究-反射波法对端承桩孔底沉渣厚度的监测
规定端承桩端沉渣厚度不大于50mm,端承冲击成孔灌注桩是采用导管形式.在混凝土自重的冲击下,桩端混凝土可以把孔底不大于50mm厚度的.沉渣吸附干净,使桩端混凝土与岩石接触良好.这里的关键是如何做到孔底沉渣厚度不大于50mm:一是施工过程中要加强控制;二是终孔验收时应采用低应变反射波法对孔底沉渣厚度进行监测.
作 者:常聚友 刘志军 刘德伟 牟元存 王树栋 Chang Juyou Liu Zhijun Liu Dewei Mu Yuancun Wang Shudong 作者单位:中铁二院工程集团有限责任公司,成都,610031 刊 名:工程地球物理学报 英文刊名:CHINESE JOURNAL OF ENGINEERING GEOPHYSICS 年,卷(期): 6(5) 分类号:P631 关键词:端承桩 沉渣厚度 孔底
复杂岩层地质冲击成孔质量控制 篇3
【摘要】本文主要介绍琅岐闽江大桥桩基冲击成孔施工的特点及经验,总结了一套复杂岩层地质冲击钻孔施工组织方法,对高强度、复杂岩层地质冲击钻孔施工工艺及其事故处理等进行了分析总结,以供参考。
【关键词】复杂岩层;冲击;钻孔桩;施工
1、概述
1.1工程概况
琅岐闽江大桥及接线工程Ⅰ合同段主桥边辅墩及引桥桩基桩径为180cm;钻孔桩均按柱桩设计,要求桩底进入微风化岩不小于1.5倍桩径,且沉渣厚度不得大于5cm。
通过方案比选,主桥边辅墩及引桥φ1.8m桩基采用成本较低、破碎高强度岩层效果较好的冲击钻机冲击成孔施工工艺。
1.2水文、气象条件
1.2.1水文条件
场地地下水类型主要为浅部填土中的上层滞水,中部中砂层中的孔隙承压水,以及基底不同风化程度岩层中的孔隙-裂隙承压水。
地下水埋深0.50~3.10米,赋存于基地不同风化程度花岗岩构造系中的岩层空隙-裂隙承压水,各含水层存在直接水力联系,由于风化程度不同,风化孔隙裂隙率和连通性差异较大,总体透水性较弱,富水性也较弱。
1.3地质条件
1.3.1地层地质情况
本区段位于大桥亭江侧陆域,地势较平坦,主要为道路和农田,,地面高程4.66~6.17m。土体层厚度11.3~55.7m,岩体为花岗岩。
土体层主要为:表层为厚1.7~3.1m松散素填土、杂填土,其下主要为流塑状淤泥②2(局部夹薄层卵石②6),淤泥②2层厚9.6~43.3m,N3~N1墩下部为可塑性为主的粉质黏土(③1)厚度为7.4~17.1m、局部有中密的中砂透镜体(③4),厚度为2.2~2.5m。
岩体整体上埋藏较浅,岩面起伏大,风化厚度相差较大。强风化层厚薄不均,厚0.5~8.6m,多为密实砂砾状,底部夹少量碎块状;中风化层整体较薄,一般不超过一米,有些部位缺失;部分强风化岩中夹有1.5~2.0m微风化残余体,微风化面起伏很大,埋深11.8~66.6m,高程-6.51~-60.63m。
由于本段强风化层、中风化层整体厚度薄且不连续,微风化岩埋藏浅,采用端承桩基础,桩端置于微风化基岩中。
1.3.2岩土体设计参数建议值
根据钻探、原位测试和室内土工试验结果,并结合钻进情况和现场野外鉴定,综合确定场地岩土体设计参数建议值如下表所示。
岩土设计参数建议值表
1.3.3不良地质作用
不良地质现象主要为沙土液化。桥址地震设防裂度为7度区,工程场地在埋深20米以内分布有饱和的粉砂、细砂层,为可液化土,场地液化等级为严重。
特殊岩土主要为软土(淤泥、淤泥质土)和风化岩,其中软土分布十分普遍,厚度达50m,水平层理明显,局部呈千层饼状,局部层理面附粉砂,具有高灵敏度和触变性。桩基施工时须特别注意淤泥塑性变形的问题。
2、钻孔施工
2.1钻机选型
根据钻孔桩桩径、桩长及地质条件,选用CK2000型及CK2200型两种冲击钻机配备泥浆净化器等配套机具进行成孔作业。该机为大口径冲击钻机,适用于各种地层,特别是卵、砾石层和坚硬岩层,比其他类型钻机有较高的钻进效率和成孔质量。钻机性能参数见下表。
冲击钻机性能表
2.2冲击成孔
采用冲锤冲击成孔,泥浆沉淀除渣,正循环钻进、清孔施工工艺。开钻前向孔内注入泥浆,以冲击锥小冲程反复冲击造浆。在通过护筒底口及底口以下2~4米时,采用浓泥浆、低冲程,高频率反复冲砸,使孔壁坚实不塌不漏。
①开孔及整个钻进过程中,孔内水位要求保持1.5m~2.0m水头高度,并低于护筒顶面0.3m以防溢出泥浆,掏渣后及时补水。每钻进2m和在地层变化处及时捞取渣样,以便与勘察设计时的地质剖面图进行核对,同时也为泥浆、钻锤及钻进速度的选择提供更为直接的资料。
②在钻孔施工过程中,冲程要根据土层情况而异:在通过坚硬密实岩层或漂石之类的土层中采用中冲程,冲程过高,对孔底振动大,易引起塌孔。在通过高液限黏土、低塑形淤泥土层时,采用高冲程。在易坍塌或流砂地段用小冲程,并提高泥浆的粘度和相对密度。
钻进成孔过程中各类地层中的冲程及泥浆比重选用值见下表。
各类地层钻进中的冲程及泥浆比重选用表
③在通过岩石或漂石,如孔内岩层表面不平整或倾斜,先投入粘土、片石,将表面垫平,再进行冲击钻进,防止发生斜孔、卡钻或掉钻事故。
④钢丝绳的长度要均匀地松放,一般在松软土层每次松绳5cm~8cm,在密实坚硬土层每次松绳3cm~5cm。为正确提升钻锤的冲程,在钢丝绳上采用油漆做出长度标志,防止松绳过少,形成“打空锤”;松绳过多,则会减少冲程,降低钻进速度,严重时使钢丝绳纠缠发生事故。
⑤采取泵吸正循环沉淀除渣,通过粘土造浆悬浮岩屑,再将钻渣循环至孔口,采用筛网将泥浆中的岩屑除去。
⑥在掏渣后或因其它原因停钻,再次开钻时先由低冲程逐渐加大到正常冲程,以免卡钻。
2.3冲击成孔注意事项
1)防渗漏技术措施
若遇岩石破碎,裂隙发育地层,泥浆渗漏的可能性极大,必须采取预防措施,防止孔内水头突然下降导致孔口护筒被水压压坏或引起局部破碎岩塌孔。始终保持护筒内泥浆面高出护筒外水面1.5m以上,一旦发生渗漏,及时采取增大泥浆比重和粘度、回填粘土等措施进行处理。
2)在钻进过程中,发生故障或突然停电,设法尽快将钻头提起,以免埋钻。
3)在钻进过程中,定时检查钻头直径,当冲锤磨损到比原尺寸小2~3cm或刃口磨钝时,及时补焊。
4)冲击钻一般采用正循环清渣,清孔速度慢,清孔效果差,很難达到柱桩沉渣指标要求,需采用泵吸反循环清孔工艺,确保清孔质量。
5)复杂岩层地质冲击钻孔常见事故预防和处理见下表。
复杂岩层地质冲击成孔常见问题、原因和处理方法
3、总结
冲击成孔灌注桩的质量控制 篇4
本文通过冲击成孔灌注桩的前期准备、冲击成孔、钢筋笼安放、砼的灌注、溶洞及裂隙的特殊处理等施工全过程讲述了冲击成孔灌注桩的质量控制。
一、成孔质量控制
1. 成孔
成孔是灌注桩施工工序中的一个重要环节,其成孔质量的优劣 (包括塌孔、缩径、偏斜等) ,直接影响到钢筋笼及导管的下放以及桩身质量及桩基承载力的优劣,在成孔过程中应注意以下几点:
(1)保证钻孔垂直度:钻孔垂直与否,不仅影响下一步钢筋笼及导管的下放,而且直接关系到其桩基整体受力状态,因此在钻进过程中应经常校核其垂直度,包括对钻孔设备垂直系统的检查。
(2)保证钻孔直径:这也是钻孔过程中值得注意的环节之一。一是为防止塌孔、缩径,其有效的办法是根据不同的地质情况,随时调整钻孔工艺、钻进速度并及时了解、调配泥浆的比重、粘度。二是钻头的消耗也是造成孔径偏小的一个重要因素之一,因此应经常检查钻头的直径,如发现其磨损超过一定程度就要及时补焊钻头使其达到要求的直径。
(3)钻孔泥浆的配置:对于不同的钻孔工艺,钻孔泥浆具有不同的作用,只有掌握了泥浆的性能及其作用,才能很好地在施工中应用。在本工程易塌的砂层、卵石层等地层,用于正循环钻孔工艺的泥浆,比重要相对大一些,你方使用红土作为造浆原材料。这种泥浆既可以起到护壁作用,同时可以起到携带钻渣的功能。
2. 检孔
钻孔完成后,用电子孔斜仪或检孔器进行检孔。孔径、孔垂直度、孔深检查合格后,再进行清孔工作,否则重新进行扫孔。有条件限制时可使用钢筋笼检孔器检验,检孔器外径应比钢筋笼外径大10cm,长度不得小于孔径的4~6倍。
3. 清孔
清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量等指标符合规范要求。钻孔达到设计深度后,且质量满足设计要求并经监理工程师批准后应立即进行清孔。清孔时,孔内水位应保持在地下水位或河流水位以上1.5~2 m,以防钻孔塌陷。成孔质量标准和检验方法见表1。
二、钢筋的质量控制
1. 钢筋笼的制作质量控制
钢筋主筋的焊接连接、加劲圈的加工成型。
(1)主筋连接采用闪光对焊或者电弧焊,加劲圈采用加工模具加工,要确保成圆形。主筋可以采用如图1进行布设:
(2) 在主筋上划加劲圈位置线
按图纸标明的加劲圈间距,算出实际需要的加劲圈根数,一般让靠近骨架底部的加劲圈离主筋底边为5 cm,然后依次划出加劲圈位置线。
(3) 焊接加劲圈到主筋上
加劲圈与主筋接触处采用点焊的方法焊接,焊接时必须采用两面施焊,焊缝饱满,不得有烧伤、啃边等现象。主筋间距必须均匀。
2. 2钢筋吊装及下放质量控制
慢移动钢筋笼,将钢筋笼吊到孔位上方,对准孔位、扶稳,缓慢下放,依靠第一吊点的滑轮和钢筋笼自重,眼观使钢筋笼中心和钻孔的中心一致。以护筒顶面为基准面,量测钢筋笼,当钢筋笼到达设计位置时,焊吊筋固定。当钢筋笼需接长时,先将第一节钢筋笼利用架立筋临时固定在护筒部位,然后吊起第二节钢筋笼,对准位置用焊接或套筒连接。焊接时可以使用多台电焊机同时焊接。钢筋笼固定,可以采用在钢筋笼主筋上焊定四根吊筋,吊筋圈内穿穿杠,将钢筋笼固定。如图2所示。
三、混凝土灌注质量控制
灌注开始后,应连续地进行,准备好导管拆卸机具,缩短拆除导管的时间间隔,防止塌孔。开始灌注时,砼面高度将至钢筋笼底部时要放慢灌注速度,当孔内混凝土顶面距钢筋笼底部1 m时,混凝土灌注速度应控制在0.2 m/min左右,并仔细量测砼表面高度,以防钢筋笼上浮,当混凝土拌和物上升到钢筋笼底口4m以上时,提升、拆除导管,使混凝土灌注导管底口高于钢筋笼底部2m以上,恢复0.5 m/min左右的正常灌注速度。灌注水下砼时,应及时探测孔内混凝土面至孔口的深度,以控制导管埋深。如探测不准确,易造成导管提漏,发生断桩,或导管埋深太多,不容易提升导管。因此,灌注水下混凝土中,测深工作桩中是一项非常重要的,一定要由责任心强的人来操作。
四、事故预防及处理措施
1. 护筒外壁冒水护筒外壁冒水,严重时会引起地基下沉、护筒倾斜和位移,造成桩孔偏斜,甚至无法施工。
病因分析:埋设护筒时周围土不密实;或护筒内外水位差太大;或钻头起落时碰撞。
防治措施:埋护筒时,坑底与四周要选用最佳含水量的黏土分层夯实;护筒内保持有1~1.5 m的水头高度;起落钻头时,防止碰撞护筒。发现护筒冒水时,可用黏土在四周填实加固,如护筒严重下沉或位移,则应返工重埋。
2. 钻孔桩钢筋笼浮笼措施
分析钢筋笼浮笼原因:钢筋笼浮笼原因是由多种因素造成的,主要因素有以下几项:
(1)钢筋笼为半笼,重量较轻:灌注过程中,当混凝土灌注至钢筋笼底时,混凝土容易推动钢筋笼上浮.
(2)混凝土质量和中间等待时间过长:混凝土初灌时坍落度小以及混凝土初凝时间短,灌注至一定时间后,孔内形成初凝层,当混凝土灌注至钢筋笼底部时初凝层推动钢筋笼底部使其上浮。
(3)混凝土灌注至钢筋笼底时,灌注速度过快,也可导致钢筋笼上浮。
防钢筋笼浮笼措施:
(1)采用定位措施:为了防止浮笼现象发生,从钢筋笼浮笼的机理考虑,只要给钢筋笼上部施加一定的力的作用,平衡混凝土的上推力,钢筋笼就不会浮笼。因此,我们在钢筋笼定位时,可给钢筋笼顶部第一个加强箍筋处,辅以刚性较强的活卡头,卡头上部用钢管连接至护筒顶,然后和护筒顶焊接为一体。混凝土灌注至第一个加强箍筋前,拔出活卡头。
(2)混凝土质量保证:混凝土质量必须符合水下混凝土的坍落度、初凝时间以及运送的时间间隔要求,保证混凝土初凝前完成水下混凝土的灌注作业。
(3)灌注过程控制:钢筋笼为半笼且重量较轻时,混凝土灌注至钢筋笼底时,混凝土的灌注速度应减慢。另外,拆除导管时,应尽量避开导管底口与钢筋笼底在同一平面或接近同一平面。
3. 溶洞处理方案
在钻孔桩钻进过程中如发现溶洞应采取有效措施进行及时的处理;
为了便于操作人员准确判断孔内是否发生漏浆,可以在孔内放置了一个小皮球并在上面插一面小三角旗,这样有利于钻机上的操作人员坐在操作台上随时观察孔内泥浆面的变化,一旦发现泥浆面出现下降就可以立即将钻头提出孔外,再根据漏浆的情况采取补浆和回填片石。
如在溶洞位置经过反复的回填片石钻进仍出现漏浆的情况下,可以采取灌注水下的混凝土对溶洞进行填充,混凝土强度等级不宜太高一般选择C20混凝土,灌注高度以超出溶洞顶板以上1m为宜。
钻进过程中的溶洞处理需要钻机操作人员熟悉孔位的地质情况,且现场要储备足够的泥浆和片石,及时进行补浆和溶洞填充保证孔内水位高于地下水位,保持孔内水头高度和泥浆比重及黏度确保不发生塌孔。
当接近岩溶地段, 采取轻锤冲击、加大泥浆密度的方法成孔, 以防卡钻和掉钻。
五、结束语
冲击成孔灌注桩施工是一个复杂、严密的工程,要综合考虑地质条件、钻孔设备、施工工艺等因素,准确的现场施工记录,过硬的施工单位素质,切合实际的施工方案,以及每道工序的施工质量,是保证桩基质量的重要环节。
摘要:由于有些地区岩层中溶洞和裂隙较多, 采用普通成孔工艺 (如正反循环钻机) 无法入岩层和穿越溶洞, 因此冲击成孔灌注桩在这一带被广泛采用。冲击成孔灌注桩施工是一个复杂、严密的工程, 要综合考虑地质条件、钻孔设备、施工工艺等因素, 切合实际的施工方案, 以及每道工序的施工质量, 是保证桩基质量的重要环节。本文对冲击成孔灌注桩的质量控制进行了探究, 希望对今天同类型的施工起到参考作用。
关键词:灌注桩,成孔,钢筋,混凝土灌注,质量控制,预防措施
参考文献
[1]张德宣.降低灌注桩冲击成孔扩孔系数[J].大众科技, 2010 (8) .
[2]姜军.浅谈桥梁冲击钻成孔灌注桩施工技术[J].价值工程, 2012 (06) .
冲击成孔灌注桩 篇5
4.1施工单位根据控制桩做好桩位中心放样,并整理资料上报监理,由监理复测,监理复测的频率为100%,
4.2在监理对桩位中心点进行确认合格后,施工单位方可据此设置桩中心点。
4.3主要控制桩及临时的水准点应有明显标志及良好的保护措施,定期进行复测认可放可使用,临时水准点闭合差应符合规定标准。
4.4在钻孔过程中,
施工单位要控制好施钻速度,掌握好泥浆比重,采用优质泥浆护壁成孔是防止缩孔和成孔后坍塌的有效措施。为使孔壁稳定良好,钻孔成孔时要针对地层变化对泥浆性能及时适当调整。孔内水位必须稳定地高出孔外水位。
4.5在钻孔达到设计高程后,即刻进行终孔检察,测量核实,并报监理复核后即可进行第一次清孔。
4.6取钻后用钢筋探孔器吊入孔内检测孔深、孔径、垂直度。
4.7在施工单位完成二次清孔后,监理根据施工单位自检Y料,对孔深.沉渣厚度.泥浆比重进行测定,符合要求后方可开始浇灌水下砼。
冲击成孔灌注桩 篇6
本文以南京九霄商业广场桩基工程施工为例,论述施工中干成孔旋挖钻孔灌注桩专项施工技术的施工工艺、施工技术要求、灌注桩检测要求、钢筋笼制作要求、混凝土浇筑要求。
一、工程概况:
南京九霄商业广场项目位于南京市地铁二号线学则路站北侧,地处仙林大学城版块。该项目地上建筑由1~5层商业广场、5~18层商住楼等组成;地下建筑由四层商业广场、停车场等组成。现场周边地面相对标高为-0.500~+0.500m,基坑开挖面积约1.04万平方米,基坑开挖深度15.1~16.10米,支护周长约407米。整个围护体系共计292根旋挖灌注桩。根据岩土工程勘察报告,场地内地层自上而下为:回填土、强风化岩、中风化岩。场地内均为弱秀水层,地下水不发育,仅在填土层含上层滞水。
二、干成孔旋挖钻孔灌注桩工艺流程、专项施工技术要点:
1、干成孔旋挖钻孔灌注柱工艺流程为:放线定位-钻机对桩位-旋挖埋护筒-干钻旋挖成孔-旋挖清埋孔底沉渣-成孔检收-吊装钢筋笼-安装导管-灌混凝土-测定桩顶标高-拔出导管-清理场地。
2、桩位测量:依据设计桩位平面布置图及建立的现场测量控制网,放出桩位点并打入定位桩。若在桩间距比较小的情况下,应采取跳打方式,桩基在混凝土浇筑完毕12小时后方可施工临近工程桩。
3、钻机就位、埋设护筒及清孔:为保持钻機的垂直度,通过控制器使钻杆前俯1000mm,后仰600mm,左右摆800mm。在钻进过程中,如钻机倾斜率在0.3以内,可自行调节垂直度。根据地质情况,埋设护筒的长度可达4m,一般护筒长为2~4m。埋设护筒时用水平尺检查垂直度,护筒顶一般高于原地面0.3m,以便钻头定位及桩孔保护。如果场地中杂填土较厚、松散,必须将埋设的护筒底部填土进入粉质粘土层,以保证杂填土不坍落入孔底。
4、当钻(挖)到设计标高后即开始第一次清孔作业:用孔内钻斗来掏除钻渣;第二次清孔采用导管正循环清渣,在安装每节导管之前,应检查其密封圈是否完好,涂止水黄油,确保导管封水性能。按孔深配置建管长度,导管下端距孔底宜为0.3~0.5m,导管安装完毕应下放至孔底,检查其到位情况。此次清孔应使孔底500mm内泥浆比重小于1.25,含砂率小于8%,粘度不大于28s,孔底沉渣≤50mm,验收后在30min内应开始浇筑混凝土,若超过30min,应复测孔底沉渣厚度。若沉渣厚度超过允许厚度时,则需利用导管清除孔底沉渣至合格,方可灌注混凝土。
5、钢筋笼制作、安装及混凝土灌注桩施工要求:①钢筋笼制作按GB50202-2002规范和设计图纸要求进行控制,制作偏差:主筋间距±10mm;箍筋间距±20mm;钢筋笼直径±10mm;钢筋笼长度±50mm。在大批量钢筋笼加工之前,要制作出钢筋笼样板,经各方检验人员验收认可后,方可大量制作钢筋笼。焊接长度:双面焊5d,单面焊10d。钢筋笼存放、搬运时要采取切实可行的措施,防止钢筋笼扭曲变形和污染。②为了保证钢筋笼主筋的保护层厚度,钢筋笼焊接完毕后,要在主筋外安装5.5cm厚定位钢筋环,使钢筋笼与孔壁隔开。钢筋笼吊安入孔时,应对准钻孔中心,缓慢下放,当前一段放入孔内后,用钢管搁支在孔口方木上,再吊起另一段,上下节对正并垂直。头笼、中笼、终笼钢筋搭接采用单面焊接,焊接后逐段放入孔内。整笼焊接完毕后,应用吊筋将钢筋笼悬垂于设计标高。吊放过程中不允许左右旋转,若遇阻应停止下放,查明原因进行处理,严禁高起猛落,碰撞和强行下压。若因桩孔缩径或其它原因导致钢筋笼无法下入,应拔起全部钢筋笼,重新将钻机移至该孔位处扫孔,扫孔验收合格后方可重新安装钢筋笼。吊装钢筋笼时要高吊慢放垂直安装,不准横立斜插将孔壁泥土带入孔底形成沉渣,钢筋笼安装好后立即安放导管,导管吊脚高度控制在0.5~1.0m之间,不可将导管吊脚离孔底过高以免造成混凝土离析。导管安装完成后立即灌注混凝土,灌注混凝土时经常反复上下活动导管利用导管捣实桩体混凝土。大桩径的桩必要时可采用高压振动棒来捣实桩体混凝土。③桩身混凝土设计强度为C35(水下导管浇注)。灌注桩应满足桩身质量及钢筋笼焊接质量要求,不得有断桩、混凝土离析、夹泥现象发生。混凝土应连续灌注,每根桩的灌注时间不得大于混凝土的初凝时间。灌注桩钢筋保护层厚50mm,充盈系数≥1.1。灌注桩排桩宜采取隔桩施工,并应在灌注混凝土24h后进行邻桩成孔施工。圈梁施工前,应将支护桩桩顶超灌部分(不小于一倍桩径)凿除清理干净,桩顶以上出露的钢筋长度应不小于锚固长度,桩顶嵌入圈梁50mm。
6、建筑材料要求:
①水泥采用42.5级普通硅酸盐水泥,旋挖灌注桩混凝土标号为C35,支撑、圈梁及围檀混凝土标号为C35。水泥的质量必须符合国家有关规定要求,并作相应检验;②HPB300、HRB335、HRB400钢筋的技术标准应符合GBJ1499-91的规定。
三、混凝土灌注桩质量检测要求:
1.完整性检查:抽取总桩数的30%,且不少于20根进行小应变检测;小应变检测结果影响受力时,采用钻芯法进行补充检测,其检测数量为总桩数的2%,不小于3根;对于直径大于800mm的灌注桩应抽取10%进行超声波或取芯检测。
2.成孔的垂直度:钻孔桩采用测斜仪测量,其数量为总桩数的10%,且不少于10根。
3.孔径:钻孔桩采用井径仪测量,其数量为总桩数的10%,且不少于10根。
4.钢筋混凝土支撑结构的检测要求;宜采用超声波探伤等破损方法检测,检测数量根据现场情况确定。
四、注意事项
1、施工单位在进行围护结构施工前,应根据主体结构设计相关图纸的要求对整个围护结构的平面、垂直布置进行放样和施工组织设计,若发现问题应及时通知设计。对围护桩的平面定位,若发现地质条件与勘察资料不符或与勘察资料出入较大,应通知设计单位调整设计。
冲击钻成孔灌注桩试桩施工技术 篇7
该合同段钻孔桩共有925根, 其中直径10 m有372根, 直径11 m有8根, 直径12 m有148根, 直径13 m有23根, 直径15 m有374根。平均桩长约36 m。为了获得实施性钻孔施工工艺, 更好地完成钻孔桩的施工任务, 并结合现场情况和施工计划, 确定桩基为试桩。
2 试桩的地质情况
本工程区地层属江南地层区, 前第四纪地层较复杂, 主要分布奥陶系志留系侏罗系白垩系地层等。第四系主要有冲湖积、冲积、洪冲积、残坡积等成因。
设计图的地质状况为:115 m为亚粘土;115 194 m为淤泥质亚粘土;19 421 m为强风化泥质粉砂岩;21 296 m为弱风化砾岩。
3 冲击钻钻孔灌注桩施工工艺
3.1 初步放样
施工前先进行了排水、修路, 清除桩基位置的杂草和淤泥, 换填山皮土并刮平压实等作业, 然后根据设计提供的导线点 (经导线复测闭合后) 及水准点用光电全站仪及水准仪定位, 桥墩中线在桥轴线方向上的位置中误差在±15cm以内, 成排成列放样, 放样后用钢尺校核。
3.2 护筒埋设, 恢复定线
护筒内径比桩径大20 cm, 护筒高度高出地面3 m, 护筒的埋设深度为2 m。护筒底部和四周所填粘质土分层夯实, 埋设时位置准确, 护筒竖直。护筒中心竖直线与桩中心线重合, 平面误差10 mm, 竖直线倾斜0%, 护筒顶部焊加强筋和吊耳, 开出水口。
3.3 泥浆的循环
泥浆循环采用泥浆池、循环池、泥浆外运车组成。泥浆的处理采用专用槽车外运。
3.4 冲击钻钻孔作业
钻机就位前, 对主要机具设备检查和维修, 就位后, 平稳, 未产生位移和沉陷, 开孔的孔位准确。钻进过程中, 每进19 m检查钻孔直径和竖直度, 在地层变化处捞取渣样, 经判明与地质剖面图基本相符。在钻进过程中, 孔内水头基本保持稳定。
3.5 终孔
第一次清孔采用换浆清孔方法, 稍提钻具离孔底15 cm, 保持泥浆正常循环, 以便把孔底残砾石排出, 清孔时间约为3 h。清孔后实测数据:泥浆密度115 g/cm3, 粘度20 Pas, 含砂率2%。第一次清孔后, 提出钻具, 测量孔深, 接着安放钢筋笼及混凝土导管, 随后进行第二次清孔, 时间为3 h左右。第二次清孔后, 实测得到:泥浆密度110, 粘度19 Pas, 含砂率为2%。沉渣厚度5 cm。
3.6 钢筋笼的制作
钢筋进场后在材料场地堆放整齐。进场钢筋具备质保单, 并完成了有关材料与焊接试验。钢筋笼制作前清除了钢筋表面污垢、锈蚀, 钢筋下料时控制下料长度。分段长度为9 m, 同时接头错开。制作时, 按设计位置布置了加强箍筋, 加强箍筋与主筋点焊, 在加强箍筋和全部主筋焊接后, 绑扎螺旋筋, 并用点焊加强。钢筋笼加强箍筋采用环形模制作, 焊接接头为双面焊。钢筋笼焊接过程中, 及时清除了焊渣。钢筋笼主筋连接采用单面焊接, 焊缝长度10D, 且同一截面接头数50%且错开。在钢筋骨架的顶端焊接吊筋, 以便将钢筋骨架临时搁置在钻机平台上。成型的钢筋笼平卧堆放在平整干净的硬地面上。钢筋笼安装前在加工现场监理需要对其进行验收, 合格方能使用。
3.7 钢筋笼的安装
钢筋笼安装时分段安装成形, 各段吊装时, 未与其他物体发生碰撞而产生不可恢复的弯曲变形。钢筋骨架对准护筒中心缓慢下放至设计标高, 对分段制作的钢筋骨架, 当前一段放入孔内后, 即用钢管临时搁置在钻机平台上, 再起吊另一段, 上下节笼进行对接施焊时, 保持垂直状态, 两边对称施焊, 采用单面焊, 焊缝长度10 d。焊接完成验收合格后, 逐段放入孔内至设计标高与设计桩位中心位置, 最后将最上面一段利用挂钩挂在护筒上, 检测钢筋笼中心位置符合要求后, 将挂钩与护筒内壁焊接固定, 避免了在混凝土浇筑过程中钢筋笼的整体上浮与偏移。
孔口对接钢筋笼完毕后, 进行中间验收, 合格后可继续下笼进行下一节笼安装。钢筋骨架在吊装前对骨架分段数量进行核对, 以防钢筋骨架长度达不到设计要求。
钢筋骨架的顶面和底面标高必须符合设计要求。利用已测设好的钻机平台标高与护筒口标高进行控制, 并利用四周轴线控制桩控制好钢筋骨架中心位置, 使其符合设计与规范要求。
3.8 下导管
下导管:导管采用钢导管, 使用前进行了水密、承压和接头抗拉等试验, 基本符合规范要求, 吊装时导管位于井孔中央, 位置居中, 轴线顺直, 稳步沉放, 未发生卡挂钢筋骨架和孔壁碰撞等问题, 导管下口到孔底的距离在40 cm左右。
3.9 灌注水下砼
根据JTJ-41-2000《公路桥涵施工技术规范》, 砼首冲方量实际值为2.9方。砼在灌注过程中基本保持连续, 导管的埋置深度控制在2~6 m。每车混凝土运至浇筑地点时, 都检查其和易性和坍落度, 坍落度控制值为18±3 cm, 经项目部现场检测, 混凝土坍落度分别为215 mm、210 mm、205 mm。坍落度平均值210 mm。确保灌注的水下混凝土满足设计要求。
参考文献
[1]曹雪华.冲孔灌注桩基础在岩溶地区建筑中的应用实例[J].广东土木与建筑, 2006 (6) .
[2]张海刚, 张水军.桩基施工中冲击钻成孔工艺简介[J].黑龙江科技信息, 2007 (15) .
冲击成孔灌注桩 篇8
1 冲击钻施工的工艺原理
(1) 冲击钻的构造。冲击钻机的构成主要是由主副卷扬机 (即起重设备) 、钻头和泥浆泵组等组成, 其各个部件的主要作用如下:1主副卷扬机:主副卷扬机的作用是提升钻头、泥浆胶管以及导管等, 是作用力的输出点, 给冲击钻起到了动力提升的作用。2钻头:钻头的作用比较简单, 它是整个冲击钻的输出点, 其作用是击碎岩石、破坏土层成孔等等。3泥浆泵组:主要是起到循环泥浆反复利用的作用。 (2) 冲击钻的工作原理。利用冲击钻施工的施工原理主要是利用主副卷扬机带动有一定重量的冲击钻头, 使拥有一定重量的冲击钻提升到一个相应的高度, 而后让其自然下落, 利用重量加上自由落体的冲击动能来对岩层或者土层进行冲击, 而后将打出来的桩孔中的土石破裂的碎片挤入孔壁当中, 用动态泥浆悬浮出渣, 再利用泥浆泵以循环排渣的方式将破碎的岩屑排出孔外。在这里有一点需要说明, 泥浆循环一般采用正循环, 即在冲击钻钻进的同时, 将动态泥浆压入孔底, 使其携带钻渣上升, 自护筒的顶部排出到沉淀池中, 钻渣沉淀, 泥浆入泥浆池中。
2 较常出现的质量事故
冲击钻成孔灌注桩具有适应力强, 操作简单, 投入较低等优点, 但是因为其大部分是在地面以下进行工作, 施工过程中无法观察, 成桩后也不易验收, 所以冲击钻成孔灌注桩又很容易出现质量问题。一般来说, 出现的质量事故有这么几种:塌孔、偏孔、缩颈、钢筋笼上浮、桩底沉渣量过多、导管进水、卡管、断桩等质量事故。那么在这种情况下, 注意冲击钻成孔灌注桩在施工过程当中容易发生的事故, 进行必要的防范才能够保证施工质量和施工效率。
3 冲击钻成孔灌注桩的质量控制
(1) 测量放样。根据设计的桩位坐标, 利用相关的控制网, 采用极坐标放样法进行放样, 并且在放样之前将桩位坐标报给监理工程师进行复核。 (2) 钢护筒的埋设。根据放样的桩位, 进行钢护筒的埋设工作。在钢护筒的埋设上面采用人工和机械埋挖结合的方式进行埋设并且测量定位, 而后将钢护筒与孔壁之间的空隙用黏土填实。这里要注意的是, 在埋设深度上, 粘性土应不小于1m, 砂类土应不小于2m;保证钢护筒的埋设中护筒顶面中心与桩位不得有大于5cm的偏差和1%以上的倾斜度。 (3) 泥浆系统的制备和循环。施工时每个墩位旁边都要设立泥浆沉淀池一个, 在护筒的顶部开孔, 制作泥浆沟与泥浆沉淀池的联通。在正式钻进前, 在护筒内抛放优质黏土泥砖, 并且利用钻机搅拌成泥浆。在这里, 若是选用造浆质量较好的膨润土能够使钻渣处于凝絮状态, 能够保持泥浆的相关性能。在施工的过程当中, 泥浆的循环应当在墩位周围就近布置, 配备泥浆池便于泥浆的储存。在这里要注意的是, 在泥浆方面要根据不同的地质来制备不同浓度的泥浆, 地质为岩石时, 泥浆比例为1.2, 黏土、粉土为1.3, 卵石层为1.4。适宜的泥浆浓度能够起到保护筒壁和清渣的作用, 而且不会影响钻进速度。 (4) 钻孔时的施工要点。钻孔阶段, 是最容易出现质量问题的一个阶段。在钻机到位之前, 应当将钻机机座加固、垫平并且安好枕木, 防止在钻进中失去平衡出现位移或沉陷。冲孔前检查冲孔机的各部件是否能够正常工作和运转以及润滑油是否够量。对于钻孔顺序上一定要进行合理安排, 而且对于钻进速度也要有合适的控制。在保证质量的考虑下, 在刃脚处应当低档慢行, 将锤高控制在40cm~60cm, 并且要保证刃脚处有充足泥浆护壁。钻进刃脚下3m~4m之后再按照正常速度钻进。在钻进过程当中, 如果遇到塌孔、斜孔、缩颈、弯孔等情况, 应当立即停止施工, 在采取有效措施解决问题之后再行施工。清孔, 钻孔的工序完成以后, 采用专业检控器或者探笼测定的方法进行检验, 经过检验后达到设计标高, 再考虑进行下一步工序。 (5) 钢筋笼的安装。在钢筋笼的安装上面, 为了避免钢筋笼上浮的状况出现, 可以将钢筋笼焊在钢护简上。如果桩长较长, 那就必须保证钢筋笼安装时下方的垂直度, 传统焊接可能无法保证其顺直程度, 容易发生卡笼的现象。不光使焊接时间变长, 还无法保证焊接质量, 有可能引起孔内变化。对此可以将钢筋笼的主筋用套筒连接起来, 避免质量问题。如果钢筋笼的直径比较大, 可以根据相应需要在内箍的内侧设置三角内撑或者“米”字型内撑, 防止钢筋笼的变形。 (6) 导管安装。随着桩内的混凝土不断升高, 要根据混凝土面的高度提升或者拆卸导管, 在提管时注意提前测量, 避免测量误差。 (7) 水下混凝土灌注。在灌注混凝土的时间内, 导管口应当先行埋入至少2m, 防止灌注时泥浆冲入管内, 但是不能够大于6m。开始灌注时不能够中断, 应当连续快速进行。灌注过程中要注意管内的混凝土下降情况和孔内水位上升情况, 及时的掌握孔内的混凝土面高度, 根据混凝土面的高度及时提升或拆除导管。在灌注即将结束, 拔出最后一段长导管时, 速度一定要慢, 避免桩顶部位的泥浆挤入导管下形成泥心。并且在拔管时留心提拔和反插, 保证桩心的混凝土密度, 为了确保桩顶部分的质量, 在桩顶设计标高时应当灌注100cm左右。
结语
随着国家对于公路、铁路、桥梁等工程的发展, 对于基础工程的质量要求也不断的越来越高, 考虑工程具体的地质情况和结构方面的荷载, 正循环冲击钻成孔灌注桩是应用广泛的一种方法。由于它整个施工过程都在地下, 而且对桩的质量检测手段都尚有欠缺, 难以进行质量检查。我们就应当应对这样情况, 做出防范控制和事中控制, 避免出现质量问题, 以防为主, 确保施工质量。
摘要:正循环冲击钻成孔灌注桩是一种在桥梁等大型施工项目中使用的一种施工工艺, 在各种项目开发当中经常使用。本文就从冲击钻施工原理入手, 对正循环冲击钻成孔灌注桩的施工质量控制进行简述。
关键词:正循环冲击钻,成孔灌注桩,施工质量控制
参考文献
冲击成孔灌注桩 篇9
某电厂地质条件主要为砂泥岩夹煤层, 土质情况由上至下分别为素填土层、碎块石层、层砂、泥岩互层夹煤层、煤层、中风化层状砂、泥岩、凝灰岩和玄武岩。表面大部分被第四系土层所覆盖, 植被较发育, 层砂、泥岩互层夹煤层、砂岩, 分布广泛, 地质条件复杂, 厚度变化大, 钙、泥质胶质, 强度随风化程度不同变化较大, 且受断裂构造和微褶皱挤压等影响, 局部倾角达到60°, 粉煤或是块煤破碎性强, 透水性大, 均为相对软弱层, 不能作为桩端持力层, 中风化凝灰岩和玄武岩岩体完整、力学强度较高, 可作为建筑物的桩端持力层。
二、成孔方式的选择
由于桩基多数位于由强风化或中风化的砂泥岩为主要填料的高回填区域, 其下为碎块石层、层砂、泥岩互层夹煤层、煤层、中风化层状砂、泥岩, 桩基需穿过松散的超厚的回填层、复杂多变的煤系地层, 最终嵌入中风化基岩。其间大块孤石较多, 岩层破碎, 地下水丰富, 易发生偏桩、坍孔、扩孔、卡锥、缩颈、断桩、流砂管涌等现象。经计算分析研究, 考虑孔壁的稳定性、机械设备力量、瓦斯、透水等因素, 人工挖孔或冲抓成孔均需进行深井作业, 无法确保桩基的质量和施工人员的安全, 最终决定采用机械冲击、泥浆护壁成孔混凝土灌注桩。
三、施工原理及工艺流程
(一) 施工原理
冲击成孔灌注桩是提升冲击锥往下反复冲击, 将钻孔中的土、石涌裂、破碎或挤入钻孔壁中, 用泥浆悬浮钻渣, 使冲击锥能经常冲击到新的土层, 然后用淘渣筒提出钻渣成孔。
优点:适用广泛土层, 可造孔深度大。但不同的土质制浆的方式不同。
缺点:速度慢, 影响现场文明施工。
(二) 工艺流程
桩位放样→埋护筒→注制泥浆→冲击钻进→一次清孔→放钢筋笼→插入导管→二次清孔→砼灌注→拔出护筒→基桩检测。
四、质量的控制和监督
根据桩的承载原理和常见的质量通病来分析质量监控的重点和方法。桩基的强度、沉降及嵌岩深度能否满足设计要求关键在于以下四项控制工序的过程质量监控: (1) 桩基平面控制; (2) 桩基承载力控制; (3) 桩基清孔控制; (4) 桩身强度控制。
(一) 桩基平面控制
1. 测量放样。
施工前详细审阅施工图及地质勘测资料并进行图纸会审, 编制审批施工作业指导书。由专业测量组布设控制点, 进行桩位放样, 质量管理人员复检后才能开钻施工。待定位和保护孔口的护筒形成后再对桩基的平面位置进行第三次复核, 尤其是单桩的桩基, 其桩位的控制非常重要。
2. 成孔控制。
这是灌注桩顺利施工的一个重要条件, 否则钢筋笼和导管将无法沉放。冲击钻孔过程中, 由于回填土的不密实、破碎岩层裂隙发育等问题, 易发生漏浆的现象, 要认真检查、控制泥浆比重, 否则会造成泥浆护壁失败而坍孔;根据不均匀填料、不同土层情况对比地质资料, 若发现孤石, 及时抛石块并调整钻头冲程和速度, 避免倾斜钻进造成扩孔、坍孔、孔桩偏斜钻进或卡锥现象;成孔后下放钢筋笼前利用测绳作井径、井斜检测。
(二) 桩基承载力控制
因为本工程受断裂构造和微皱褶挤压的影响, 局部出现碎块夹层, 而且桩基多数处于煤系地层中, 所以该桩基工程存在不少薄坚硬基岩下卧松散软土层或夹煤层的现象。根据设计要求, 桩基的桩端应穿过持力层范围内的煤层, 并以一定厚度的中风化砂、泥岩、玄武岩或凝灰岩为桩端持力层, 嵌入中风化基岩内2D (D为基桩直径) 。当桩基位于煤层时, 应保证桩端底部4倍桩径的持力层范围内无软弱的煤层。但是由于工程勘察的局限性, 往往现有的勘察资料无法满足施工要求, 若分析判断失误, 就很容易造成废桩的出现。
所以, 施工时须认真查阅地勘资料和相关施工图, 预计孔深, 根据现场实际情况做好成孔记录。对地质不详的, 应会同设计代表和地质工代做好地质和岩层走向分析, 确保桩端持力层满足设计的地基承载力的要求。
(三) 桩基清孔控制
1. 泥浆比重控制。
在成孔过程中, 孔内泥浆一面循环, 一面对孔壁形成一层泥浆膜, 它可以将钻孔中不同土层的空隙渗填密实, 使孔内漏水减到最低限度, 尤其在高回填土层和破碎泥砂岩夹煤层中;同时可以延缓砂粒等悬浮状土粒的沉降, 易于处理沉渣。泥浆的浓度越高, 对于护壁和悬浮、清除沉渣就越有利;但是泥浆太稠, 在成孔时会使冲锥被泥浆吸住, 致使冲锥倾倒顶住孔壁而卡锥, 在灌注时, 会增加浇注混凝土的阻力。按照本地土质和回填土料的情况, 泥浆比重控制为1.2~1.4, 在冲击过程中根据地质土层情况调整泥浆比重, 在清孔时再调整泥浆的稠度和比重。
2. 清孔和处理孔底沉渣。
在成孔结束后进行第一次清孔换浆, 改善泥浆性能, 清孔完毕后对排水泥浆比重、泥浆含砂率、胶体率及孔底沉渣厚度进行检查, 合格后办理终孔验收签证。第二次清孔在下放钢筋笼和灌注混凝土的导管安装完毕后进行, 在导管下完后, 提离孔底0.4m, 在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。此时孔底沉渣厚度应≤50mm。二次清孔可以及时有效保证桩底干净。从清孔停止至混凝土开始浇灌, 应控制在1.5~3h, 一般不得超过4h;否则, 应重新清孔。
(四) 桩身强度控制
1. 混凝土的生产工艺。
对于泥浆护壁的冲击成孔灌注桩, 为了保证水下混凝土的质量, 首先要控制好混凝土质量的和易性, 防止出现堵管、埋管, 引起断桩事故。针对不同的岩土情况采用不同塌落度的混凝土, 本工程控制为160~180 mm。
2. 混凝土的灌注。
贮斗内混凝土初存时必须满足首次灌注时导管底端能埋入混凝土中0.8~1.2m。在混凝土灌注过程中, 设置专人经常测量导管的埋深。随着混凝土的上升, 适当提升和拆卸导管, 确保导管底端埋入管外混凝土面以下2~3m。严禁将导管提出混凝土面, 使混凝土面处于垂直顶升状, 而导致浮浆、泥浆卷入混凝土, 或引起提漏导致断桩事故。提升导管时, 要避免碰动钢筋笼, 并应采取有效措施防止钢筋笼的上浮。水下混凝土的灌注应连续进行, 不得中断。应注意控制最后一次混凝土的灌入量, 当凿除桩顶浮浆层后, 应保证设计的桩顶标高及混凝土质量。
五、质量通病分析及处理
(一) 孔壁坍孔及处理
在冲击成孔中, 由于土质松散, 泥浆护壁不好, 护筒水位不高, 会引起坍孔。
处理:维持筒内的水位, 控制泥浆稠度和比重, 操作中避免碰撞孔壁。
(二) 桩身夹有软层、局部混凝土离析
在泥浆护壁灌注中, 出现断桩和夹层、混凝土离析的原因有:
1. 泥浆过稠, 增加了浇注混凝土的阻力。
因此, 在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象, 有时甚至灌满导管还是不行, 最后只好提升导管上下振击, 由于导管内储存大量混凝土, 一旦流出其势甚猛。在混凝土流出导管后, 即冲破泥浆最薄弱处急速返上, 并将泥浆夹裹于桩内, 造成夹泥层。
2. 灌注混凝土过程中, 因导管漏水或导管提漏也是造成夹泥层和断桩的原因。
导管提漏有两种原因: (1) 当导管堵塞时, 一般采用上下振击法, 使混凝土强行流出, 但如此时导管埋深很少, 极易提漏。 (2) 因泥浆过稠, 如果估算或测混凝土困难, 在测量导管埋深时, 对混凝土浇注高度判断错误, 而在卸管时多提, 使导管提离混凝土面, 也就产生提漏, 引起断桩。
3. 灌注时间过长, 而上部混凝土已接近初凝,
形成硬壳, 而且随时间增长, 泥浆中残渣将不断沉淀, 从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物, 造成混凝土灌注极为困难, 造成堵管与导管拔不上来, 引发断桩事故。
4. 导管埋得太深, 拔出时底部已接近初凝, 导管拔上后混凝土不能及时冲填, 造成泥浆填入。
处理: (1) 认真做好清孔, 防止孔壁坍塌; (2) 尽可能提高混凝土浇注速度; (3) 提 (下转第160页) (上接第162页) 升导管要准确可靠, 灌注混凝土过程中随时测量导管埋深, 并严格遵守操作规程; (4) 灌注水下混凝土前检查导管是否有漏水、弯曲等缺陷, 发现问题要及时更换。
(三) 桩底沉渣量过大
原因:检查不够认真, 清孔不干净或没有进行二次清孔。
处理: (1) 认真检查, 采用正确的测绳; (2) 一次清孔后, 不符合要求, 要采取措施:如改善泥浆性能, 延长清孔时间等进行清孔。
六、结论
在该电厂桩基施工中, 针对不同的地质情况制定了相应的方案和技术措施, 并在过程中坚持做到:
一是检查施工工艺是否适合于施工的实际情况, 采取了什么质量保证措施。
二是对施工记录进行审查, 要求施工单位认真做好成孔记录与灌注记录, 认真分析记录中出现的机械故障或其他原因及孔内异常情况对整个桩基质量的影响, 并进行推断后及时作出有效的处理方法。
冲击成孔灌注桩桩底零沉渣施工方法 篇10
冲击成孔泥浆护壁灌注桩施工,分为正循环和反循环。反循环施工孔底干净,但设备成本高,密封性能要求高。正循环设备简单,孔底清渣不容易清理干净,清孔时间长。正循环适应性强,应用更为广泛。现代高层建筑已成主流,桩底沉渣量直接影响着桩的承载力大小。规范范围内桩底的少量沉渣同样会造成桩基础的微量不均匀沉降,降低了高层建筑整体的稳定性及抗震能力。现详叙正循环施工冲击成孔灌注桩桩底零沉渣施工方法,反循环施工类同,不做介绍。钻孔成孔后泥浆循环,传统清渣方法是全孔调浆,清渣。在此基础上做了改进,灌注前突出调整孔底以上1 m~2 m孔内泥浆参数,达到较好的悬浮孔底局部沉渣能力,最大限度降低桩底沉渣,以达到零沉渣效果。
1 冲击成孔灌注桩适用范围
适用一般地层,填土、淤泥、粘土、粉土、砂土、砂砾、基岩等地层,特别适用于硬岩层,孔底零沉渣施工工艺适用所有冲击成孔灌注桩中。
2 泥浆的配制
泥浆是一个非常重要的施工指标,钻进施工时相对密度控制在1.2 g/cm3~1.5 g/cm3,粘度25 s~30 s,含砂率小于10%。灌注前调到1.10 g/cm3~1.20 g/cm3,含砂率4%~6%,粘度20 s~22 s。泥浆配置采用原土或加粘土用钻头在孔底锤击造浆,每进尺几米向护筒内添加粘土和水。在接近较厚的砂层时提前加粘土多备泥浆,保持泥浆池有充足泥浆,有利于穿过砂层。砂层很厚也可采用专门制备泥浆补充,采用相对密度较大的泥浆有利于循环泥浆携带泥砂排出孔外,同时有利于孔壁稳定,成孔后或在接近成孔时,相对密度过大泥浆可适当提前逐步缓慢加水调整泥浆参数,有利于缩短清渣时间。
3 成孔过程
向孔内不断加入粘土和补充加水,通过钻头锤击造浆,泥浆循环向孔外排渣。施工中每隔5 m~10 m用钻头上下拉动孔壁几次,刮去较厚的泥皮。
4 孔深、沉渣的测量
4.1 终孔深度测量误差
孔底的沉渣及测量工具及测量者的经验不足等原因造成孔深测量数值不准。
4.2 解决方法
孔深及持力层达到设计要求,停止钻进,停泵,钻头下落孔底,采用小行程、小力度吊紧钢丝绳,锤击孔底沉渣,使孔底大颗粒沉渣破碎成小颗粒易悬浮状态,而不再增加孔深。经3 min~5 min后,人站在井口周围,双脚感觉到锤击造成地面震动较清脆时,立即拉出锤头。下测绳测锤测量井深,由于孔内刚锤击完成,孔内干净,测锤放入孔底,手握测绳,上下活动测量井深,手感觉到“铛铛”的清脆感觉时,说明孔底干净。在护筒不同的方向取三个位置点取平均数作为孔深,记录孔深数值。测井时手感觉不到清脆时,说明孔底有沉渣。向孔内填加40 cm~60 cm厚粘土,停泵,重新下锤击打造浆,悬浮孔底沉渣。一般锤击5 min~10 min采用相同方法,小行程、小力度吊紧钢丝绳,锤击孔底沉渣,不再增加孔深,当双脚感觉清脆振动时,提锤量井,记录孔深。当孔底沉渣仍然较多,测锤测不到孔底时,重复以上步骤,向孔内加粘土造浆,直到测准孔深为止。
4.3 动态孔深
锤击清孔过程中,孔深有变化时,按动态方法确定终孔实际孔深。
4.4 沉渣的厚度测量
清孔完成后测量孔深,用终孔实际孔深减去现在孔深即是现在的沉渣厚度。每次用测绳测井都要用钢尺矫正测绳的长度。
5 成孔后的清渣方法
1)成孔并量取孔深及沉渣厚度后,循环孔内泥浆,沉淀沉渣并捞砂。
根据孔深、孔径、孔内泥浆的含砂率及泵量大小,一般需要几个小时清孔。暂不加水稀释,以保证泥浆有较好悬浮大颗粒砂砾的能力。用手试或用仪器测出的泥浆含砂率较低时,特别是大颗粒砂砾几乎没有了,再开始慢慢从护筒出浆口外向循环槽加水稀释,一旦加水过快或在孔口加水,孔底沉渣很快就沉积起来。清孔过程中时常测量孔底沉渣,通过调整孔内泥浆指标逐渐达到设计要求后,停止冲孔,拉出钻头,测量孔内沉渣。
2)第一种情况。
清孔过程中发现沉渣较多,传统方法是重新冲孔,效率低。现改进方法,将钻头落入孔底,停泵,用小行程,小力度吊紧钢丝绳锤击孔底沉渣,使孔底大颗粒变成细小易悬浮小颗粒状。一般3 min~5 min后,双脚感觉振动较清脆时,钻头提离孔底,向孔底泵入事先配好的新泥浆或向孔底投放粘土,按沉渣厚度的3倍~5倍确定投放粘土量,一般40 cm~60 cm厚度量即可。下钻头冲击造浆破碎并悬浮孔底沉渣,一般10 min~15 min即可完成。孔底1 m~2 m范围内沉渣得到充分破碎和悬浮,再开泵循环排渣,几个小时后测量孔底沉渣厚度,沉渣多,仍重复采用以上方法。
3)第二种情况。
当测得沉渣厚度小于5 cm时,停泵15 min后孔底沉渣厚度基本不变时,说明孔内基本干净,此时再下钢筋笼,下导管二次清孔后灌桩就能保证孔底沉渣量符合设计要求。
4)为了达到零沉渣效果,还需要以下步骤。
a.第一步:刮泥皮,孔壁较厚泥皮,容易造成缩径和下笼时泥皮刮落孔底,采用合格直径的探孔器或在钻头上焊1圈~2圈设计桩径大小的钢筋圈,上下活动,刮掉多余泥皮,泥皮落入孔底。泥皮刮好后要去掉钢筋圈,防止卡锤。
b.第二步:加粘土,孔底局部调浆,向孔底泵入新配泥浆1 m~2 m或向孔底填加厚度40 cm~60 cm粘土,等待30 min~60 min让孔内较大颗粒沉渣充分沉淀到孔底,同时及时补充井口泥浆面下落的部分高度,防止井口坍塌。停泵,钻头下落孔底,采用小行程、小力度吊紧钢丝绳锤击孔底沉渣方法使孔底大颗粒沉渣破碎成小颗粒易于悬浮状态,造浆的同时不再增加孔深,使孔底2 m左右以内的泥浆重新调和达到更好的悬浮效果,一般可保持2 h左右孔底基本无沉渣。
6 下笼、下导管灌注
1)导管使用前先做水密承压实验,做好编号,按编号顺序接导管。
下笼要吊正,平稳放入孔内。导管安装完成后检查丝扣松紧程度,按以往经验,连续上导管过程中,前几节部分已松动,需从下而上二次上紧导管丝扣。下完导管,测量沉渣,合格就不必二次冲孔。经上述步骤的施工,可保持2 h左右孔底基本无沉渣。水下混凝土灌注前,要重新对孔深、孔径、标高、垂直度、孔底沉渣等指标复核。复核合格立即开始连续灌注,达不到要求的立即处理。当沉渣超标,采用导管二次清孔。
2)二次清孔的桩常出现以下情况。
导管内外液面高差不一,导管内泥浆面高于护筒内浆面,严重的会使泥浆面顺导管上涌到上部料斗里造成灌注困难,不利于灌注时冲刷孔底沉渣。
a.原因。由于加水过快,孔底泥浆相对密度远高于导管冲孔时的泥浆相对密度,停泵后,泥浆顺导管向上反流。
b.防止与解决方法。采用优质泥浆,灌注前向孔底泵入相对密度1.2左右新泥浆。调泥浆时,加水应逐渐调整,不可过快。当出现泥浆顺导管上升过高时,卸开导管,让导管上口落入井口泥浆面附近,待回流停止再安装,灌注前,再测一次沉渣厚度,合格后再灌桩。
3)灌注。
灌注前检查混凝土坍落度,控制在180 mm~220 mm。导管落入孔底探底后提起,离孔底30 cm~50 cm。在保证孔不坍塌的情况下,适当降低护筒内泥浆面高度,从而提高首灌压力差。提前交底清楚,关键是操作人员的协调与配合。根据计算,保证首灌量,孔底导管埋深1.0 m以上,连续灌注,适当增大首灌量。首灌完成后,保证底管埋深1.0 m的情况下,上下活动导管,使导管底口在离孔底30 cm~50 cm范围内上下活动几次,以提高孔底清渣能力。导管埋深2 m~6 m,勤卸导管。
7 砂层复杂情况
遇到砂层很厚,孔内含砂量较多时,为防止孔坍塌及提高对砂土的悬浮能力,适当提高泥浆相对密度和粘度。也可配捞渣筒加快捞渣能力。砂层较厚更适合于下笼灌注前加粘土孔底局部再造浆工艺,提高孔底以上1 m~2 m局部范围悬浮沉渣能力。
8 注意事项
1)护筒埋设要牢固,周围用粘土分层回填夯实,保持水头压力。
2)刮泥皮要平稳轻刮,防止钻头歪倒破坏孔壁。
3)孔外加水调浆过程逐渐调整,不可加水过快,以免造成孔内沉渣过多。
4)首灌配合非常重要,是关系到零沉渣成败的关键。
9 优点
1)孔底局部再造浆测井工艺能准确测量孔底沉渣厚度。
2)清孔时孔底局部再造浆工艺,提高了孔底悬浮砂土的能力,减少了冲孔清渣时间。
3)灌前的孔底局部再造浆工艺,提高了孔底悬浮砂土的能力。多数情况下不需要导管二次清孔,有利于防止钢筋笼上浮现象。
4)零沉渣桩的承载力、稳定性及抗震能力大大提高。
参考文献
[1]JTS 167—4—2012,港口工程桩基规范[S].
[2]JGJ 94—2008,建筑桩基技术规范[S].