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简析码头钻孔灌注桩施工的质量问题及控制

发布时间:2023-07-29

【摘要】桩基础已渐渐用于工业建筑、高层楼宇、码头桥梁等软地基的工程。本文简要分析了码头钻孔灌注桩施工的质量问题,并提出了码头钻孔灌注桩施工质量的控制措施,以供相关人员借鉴参考。

1 码头钻孔灌注桩施工的质量问题

1.1护筒失效。在钻进过程中护筒变形或突然往下沉,护筒外壁冒水,刃脚或钻孔壁向孔内外漏浆。在施工中应重视漏浆事故,严重的漏浆若不处理,可引起坍孔。施工中造成护筒失效的原因如下:埋设护筒时,回填土夯实不够,埋设太浅,护筒脚漏水;护筒制作不良,接缝不密合或焊缝有砂眼等,造成接缝漏浆;由于护筒下方孔内大面积坍孔,致使地层发生变化,从而使钢护筒下沉并倾斜,失去护筒作用;由于地下障碍物或护筒内外压力差过大,使护筒局部变形、开裂、漏水,失去护筒作用。

1.2孔壁塌陷。钻孔过程中,如果排出的泥浆带有气泡,或泥浆发生漏失,则说明有孔壁塌陷的可能。造成该问题的主要原因是:土质松散、泥浆护壁不好、护筒周围未用粘土紧密填封、护筒内水位不高等。另外,钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长也是造成孔壁塌陷的主要原因。

1.3桩底沉渣过厚。桩底沉渣量过厚会影响桩基的承载力,载荷后会产生较大的沉降,所以必须通过清孔控制桩底沉渣厚度。清孔是灌注桩施工中保证成桩质量的前提条件,通过清孔应尽可能地使桩孔中的沉渣清除,使混凝土与地基结合良好,提高桩基的承载力。

1.4缩颈、扩径。缩颈是钻孔灌注桩施工时比较多见的质量问题,主要由于桩周围土体在混凝土灌注过程中产生膨胀造成。特别是土层中有软塑土则易遇水膨胀,成桩后容易造成缩颈现象。

1.5孔斜。孔斜是指钻孔灌注桩成孔过程中孔位产生倾斜,倾斜度大于1%的桩孔。造成孔斜的原因为钻机安装时,支撑不好、地层软硬不均匀,操作时在易斜孔段不适当加压钻进、转速过高造成晃动等因素引起钻机整体偏斜,也可能钻头在钻孔过程中发生偏斜,结果导致孔斜。

1.6钢筋笼偏位。钢筋笼偏位主要包括钢筋笼上浮或下沉,钢筋笼中心线沿桩基中心线失偏等问题。有如下几种情况:钢筋笼放置初始位置过高或过低;混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置过深,钢筋笼被混凝土顶托上浮;导管掩埋过长,提升时,易摇晃,难以对准笼的中心,易发生挂笼现象;导管提升过程,混凝土下沉太快,瞬时反冲力使钢筋笼上浮;钢筋笼自重太轻,被混凝土顶起等其它原因。钢筋笼上浮较大时,降低了桩体下部原本有配筋截面的抗剪切与抗弯能力,下沉过多,给施工带来麻烦并且浪费钢材。

1.7断桩。造成断桩的主要原因是:由于导管底端距孔底过远,混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固,形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充;受地下水活动影响或导管密封不良,冲洗液浸入混凝土,使混凝土水灰比增大,形成桩身中段出现混凝土不凝体;在浇注混凝土过程中,导管提升和起拔过快,露出混凝土面,或因停电、待料等原因造成夹渣,出现桩身岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开;违反操作规程,没有从导管内灌入混凝土,而是采用从孔口直接倒入混凝土的办法,产生混凝土离析现象,造成混凝土凝固后不密实坚硬。

2 码头钻孔灌注桩施工质量的控制措施

2.1护筒失效的控制。护筒失效的防治措施主要有:采用粘土加固护筒周围时,若漏水严重,应将护筒拔除,然后回填重新埋设;在顶入钢护筒时,尽量将钢护筒埋得深一些,增加其稳定性和抵抗局部冲刷的能力;如果护筒的下沉量较少,通过提高泥浆密度和粘度的方法,改善泥浆指标后,继续钻孔;护筒变形处理可以根据其变形的部位进行灵活处理。

2.2孔壁塌陷的控制。在松散易坍的土层中,适当加大护筒埋深;用粘土密实填封护筒四周;使用优质的泥浆,提高泥浆的比重和粘度。保持护筒内泥浆水位高于地下水位;钢筋笼搬运和吊装过程防止变形,安放时要对准孔位,避免碰撞孔壁;钢筋笼接长应加快焊接时间;成孔后待灌时间一般不大于3h,并控制混凝土的灌注时间,在保证施工质量的前提下,尽量缩短混凝土的灌注时间。

2.3桩底沉渣过厚的控制。成孔后,钻头提高孔底100~200mm,保持慢速空转,维持循环清孔时间不小于30min;采用性能较好的优质泥浆,控制泥浆的比重和粘度;吊放钢筋笼时,钢筋笼的中心与桩中心保持一致,避免碰撞孔壁;钢筋笼对接可采用钢筋冷压接头工艺加快对接速度,减少空孔时间,从而减少沉渣;钢筋笼就位后,检查沉渣量,如果沉渣量超过规范要求,则利用导管进行二次清孔,直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求;开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离以30~40mm为宜;混凝土的储备量要足够,使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上,利用混凝土的巨大冲击力溅除孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。

2.4缩颈、扩径的控制。加强对孔径的检测与控制,提高泥浆质量,严格控制泥浆的失水率、密度、粘度等各项性能指标。钻头直径应适当加大,在导正器上焊一定数量的合金刀片,在钻进或起钻的过程中起扫孔作用。局部扩径现象往往与坍孔是共生的,预防局部扩径现象的最好办法就是预防坍孔。经过多年的实践,一些桩身混凝土质量没问题而承载力大大低于设计值的试桩,除了沉渣可能较大外,孔径实测和动测资料都显示有强烈扩径现象,通过再次复压也提高不多。由此可见,局部扩径影响了整桩的共同工作和侧摩阻力的整体发挥。

2.5孔斜的控制。钻机安装周正、水平、稳固,天车前缘切点、转盘中心和护筒中心三点成线,护简不偏斜,钻杆不弯曲,主动钻杆保持垂直。增添导向架,控制提引水龙头,尽量采用钻铤加压,清除地下障碍物;如在硬塑粘土层中发生偏斜时,用砂、粘土混合物回填至偏斜处以上1~2米,待密实后用平底合金钻头轻压慢转纠斜;在基岩面发生倾斜时,可投入20~40mm粒径碎石,略高于偏斜处,冲击密实后用平底合金钻头、牙轮滚刀钻头或平底钢粒钻头纠斜。

2.6钢筋笼偏位的控制。钢筋笼安放初始位置应准确,并与孔口固定牢固。为防止钢筋笼下沉或上升,可采用固定等方法顶住钢筋笼上口。同时合理控制混凝土的灌注速度,防止钢筋笼上浮,当灌注的混凝土顶面距钢筋笼骨架底面1m左右时,应降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌合物上升到骨架底面4m以上时,提升导管,使其底口高于骨架底面2m以上,即可恢复正常灌注。

2.7断桩的防治方法。成孔后,必须认真清孔,一般采用冲洗液清孔;冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定,冲孔后应及时灌注混凝土;灌注混凝土前认真测量孔径,准确计算全孔及首次混凝土灌注量;混凝土灌注过程中,应随时控制混凝土面标高和导管埋深,严格遵守操作规程,准确可靠提升导管;混凝土的配合比要保证有良好的和易性和流动性,坍落度损失应满足灌注要求;在地下水活动较大的地段,事先要用套管或水泥进行处理,止水成功后方可灌注混凝土;灌注混凝土要从导管内灌入,灌注过程要连续、快速,混凝土用量要足够;预防停电、停水,确保导管的密封性。

3 结束语

综上所述,港口码头工程中的钻孔灌注桩施工过程,要严格按照施工工艺进行,采取新技术、新材料、新工艺和新结构等更加可靠的施工方法,不断总结钻孔灌注桩施工质量控制的有效措施。

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