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(dá)廣場商業(yè)樓基礎(chǔ)樁施工中應(yīng)用旋挖鉆機(jī)鉆孔,進(jìn)行水下灌注混凝土的樁基施工為例,按照樁基施工順序?qū)υ谑┕ぶ谐Ｒ姷馁|(zhì)量問題進(jìn)行原因分析,針對施工中的問題逐一提出預(yù)防措施和解決辦法。
關(guān)鍵詞:鉆孔 水下灌注 質(zhì)量問題 防治
近年隨著國家對基礎(chǔ)設(shè)施的加大投入,國內(nèi)鐵路、地鐵、公路等大規(guī)模工程紛紛進(jìn)入施工階段,旋挖鉆孔灌注樁因其對各種地質(zhì)條件具有很強(qiáng)的適應(yīng)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(yīng)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(jìn)行的,其施工過程具有隱蔽性,不可預(yù)見因素較多,成樁后也不能進(jìn)行開挖驗(yàn)收,整個(gè)施工中的任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題,都會影響整個(gè)工程的質(zhì)量和進(jìn)度,甚至造成巨大經(jīng)濟(jì)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(dá)廣場基礎(chǔ)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(zhì)量問題進(jìn)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(zhì)量問題及防治措施
1 護(hù)筒下沉或偏移
1.1現(xiàn)象:
護(hù)筒外壁土質(zhì)松軟,地基下沉,有水冒出,護(hù)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(zhì)多為回填土或者換填的粉土,容易造成埋設(shè)護(hù)簡的周圍土不密實(shí);再者護(hù)筒水位差太大,或護(hù)簡直徑不合適,或鉆進(jìn)過程中鉆頭起落時(shí)刮碰護(hù)筒。
1.3防治措施:
在上述土質(zhì)埋設(shè)護(hù)筒時(shí),首先要選擇直徑合適的護(hù)筒,一般護(hù)筒內(nèi)直徑比樁直徑大10cm左右,護(hù)筒周圍的土體要夯密實(shí),可直接用鉆頭或鉆桿頭部墩實(shí),或者在護(hù)筒外壁加些膨潤土夯實(shí)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(hù)筒引出固定,防止下沉。護(hù)筒高出地面20cm~右,過高施工不便,過低不安全。護(hù)筒內(nèi)要保持一定的水頭高度,如果水頭低于護(hù)筒底部,鉆孔過程中,泥漿反復(fù)沖刷護(hù)筒底部土體,容易產(chǎn)生護(hù)筒周圍土體松散漏水,護(hù)筒下沉偏移。鉆頭起落時(shí),到護(hù)筒位置時(shí)應(yīng)慢放慢提,防止碰撞護(hù)筒,發(fā)現(xiàn)護(hù)筒冒水時(shí),應(yīng)立即停止鉆孔,用粘土在四周填實(shí)加固,若護(hù)筒嚴(yán)重下沉或移位時(shí),則應(yīng)重新安裝護(hù)筒。
2 孔壁坍陷
2.1現(xiàn)象:
鉆進(jìn)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(zhì)松散,泥漿沒有調(diào)好,護(hù)筒周圍未用粘土緊密填封以及護(hù)筒內(nèi)水位不高。鉆進(jìn)速度過快、空鉆時(shí)間過長、成孔后待灌時(shí)間過長和灌注時(shí)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(dāng)加長護(hù)筒,用粘土密實(shí)填封護(hù)筒四周,使用優(yōu)質(zhì)的泥漿。例如聚合物泥漿,提高泥漿的比重和粘度,保持護(hù)筒內(nèi)泥漿水位高于地下水位,搬運(yùn)和吊裝鋼筋籠時(shí),應(yīng)防止變形,安放要對準(zhǔn)孔位,避免碰撞孔壁,鋼筋籠接長時(shí)要加快焊接時(shí)間,盡可能縮短沉放時(shí)間,混凝土的供應(yīng)(包括運(yùn)距,連續(xù)性等)也要細(xì)致計(jì)算時(shí)間。成孔后在保證施工質(zhì)量的情況下,應(yīng)盡量縮短灌注時(shí)間。
3 縮頸
3.1現(xiàn)象:
縮頸即孔徑小于設(shè)計(jì)孔徑。直接表現(xiàn)為鉆孔時(shí)。鉆頭外壁被粘泥包住,或者下鉆時(shí)達(dá)不到實(shí)際位置;成孔后,無法放人鋼筋籠,成樁后檢測結(jié)果顯示局部樁徑變小,嚴(yán)重者視為廢樁。
3.2造成原因:
塑性土膨脹;泥漿護(hù)壁效果不佳;粘泥層含水量較大,使之具有流動(dòng)性。
3.3防治措施:
在太原萬達(dá)廣場商業(yè)樓基礎(chǔ)樁施工中,地面到約-20米均為淤泥地層極易縮頸,有認(rèn)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(yàn)效果不好,且無理論依據(jù)。本文提出幾點(diǎn)措施效果較好,但也無法達(dá)到全部成功。])在基礎(chǔ)樁施工前進(jìn)行降水井施工,使地層含水量減少,減少泥層的流動(dòng)性;2)應(yīng)采用優(yōu)質(zhì)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(dǎo)正器外側(cè)增焊墊板,在鉆進(jìn)或起鉆時(shí)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(fù)雜且成本較高。另外旋挖鉆機(jī)操作手經(jīng)驗(yàn)也十分重要,鉆進(jìn)要慢,還要盡量節(jié)省時(shí)間盡快成孔。如出現(xiàn)縮頸,采用上下反復(fù)掃孔的辦法,以擴(kuò)大孔徑,但要仔細(xì)控制,防止擴(kuò)孔過大,灌注混凝土?xí)r,超方嚴(yán)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?qū)Ч芟虏坏轿弧?br>
4.2造成原因:
清孔不干凈或未進(jìn)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(zhǔn)￥l位而碰撞孔壁使泥土坍落樁底;清孔后,待灌時(shí)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(zhuǎn),進(jìn)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(jìn)行置換。鋼筋籠吊放時(shí),使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致,避免碰撞孔壁?？刹捎娩摻罨\冷壓接頭工藝加快對接鋼筋籠速度,減少空孔時(shí)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(yīng)利用導(dǎo)管進(jìn)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?xí)r,導(dǎo)管底部至￥l底的距離控制在50era為宜,初始灌注混凝土,應(yīng)有足夠的混凝土儲備量,一般采用較大料斗,使導(dǎo)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(dá)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(zhì)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(jìn)行灌注;返漿不順暢,甚至不返漿?！?br>
1.2造成原因:
初灌時(shí),隔水栓堵管;混凝土和易性、流動(dòng)性差造成離析;混凝土中粗骨料粒徑過大;導(dǎo)管沖洗不干凈,造成導(dǎo)管內(nèi)壁有混凝土凝結(jié);各種機(jī)械故障引起混凝土澆筑不連續(xù)(實(shí)際施工中等待混凝土的時(shí)間長原因居多),混凝土在導(dǎo)管中停留hj間過長而卡管;導(dǎo)管進(jìn)水造成混凝土離析等。
1.3防治措施:
應(yīng)確保導(dǎo)管連接部位的密封性,導(dǎo)管使用前應(yīng)試拼裝、試壓,試水壓力為0,6―1,0mpa,以避免導(dǎo)管進(jìn)水。及時(shí)檢查更換密封圈,導(dǎo)管接頭絲扣良好無損,接管時(shí)要上緊絲扣,保證導(dǎo)管的密封性,泥漿才能順利排出。拆卸導(dǎo)管進(jìn)行沖洗時(shí),注意導(dǎo)管內(nèi)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(dǎo)管進(jìn)行卸壓,卸壓過程一定不能馬虎,要反復(fù)觀察導(dǎo)管內(nèi)外液面變化,理想的卸壓結(jié)果是導(dǎo)管內(nèi)外液面高度一平,內(nèi)液面微高于外面,一般就達(dá)到了卸壓的目的了。加強(qiáng)對混凝土攪拌時(shí)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(shí)驗(yàn)室確定,坍落度宜為180-220em,粗骨料的最大粒徑不得大于導(dǎo)管直徑和鋼筋籠主筋最小凈距的1/4,且應(yīng)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(yùn)輸距離及道路擁堵情況,控制好混凝土到達(dá)現(xiàn)場時(shí)間,確保灌注的連續(xù)性,在混凝土澆筑過程中,混凝土應(yīng)緩緩倒人漏斗的導(dǎo)管,切勿封堵導(dǎo)管孔口,避免在導(dǎo)管內(nèi)形成高壓氣塞。在施工過程中,應(yīng)時(shí)刻監(jiān)控機(jī)械設(shè)備,確保機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)正常,避免機(jī)械故障的發(fā)生而導(dǎo)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?xí)r,鋼筋籠上浮,其位置高于設(shè)計(jì)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(dòng)性過小,導(dǎo)管在混凝土中埋置深度過大鋼筋籠被混凝土拖頂上升;當(dāng)混凝土灌至鋼筋籠下,若此時(shí)提升導(dǎo)管。導(dǎo)管底端距離鋼筋籠僅有ira左右時(shí),由于澆筑的混凝土白導(dǎo)管流出后沖擊力較大,推動(dòng)了鋼筋籠的上浮;由于混凝土灌注到鋼筋籠且導(dǎo)管埋深較大時(shí),其上層混凝土因澆注時(shí)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(shí)導(dǎo)管底端未及時(shí)提到鋼筋籠底部以上,混凝土在導(dǎo)管流出后將以一定的速度向上頂升,同時(shí)也帶動(dòng)鋼筋籠上升。
2.3防治措施:
鋼筋籠初始位置應(yīng)定位準(zhǔn)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(shí)間,或摻外加劑,防止混凝土頂層進(jìn)入鋼筋籠時(shí)流動(dòng)性變小,混凝土接近籠時(shí),控制導(dǎo)管埋深在1,5-2,0m。灌注混凝土過程中,應(yīng)隨時(shí)掌-握混凝土澆注的標(biāo)高及導(dǎo)管埋深,當(dāng)混凝土埋過鋼筋籠底端2 3m時(shí),應(yīng)及時(shí)將導(dǎo)管提至鋼筋籠底端以上。導(dǎo)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(yán)禁把導(dǎo)管提出混凝土面。當(dāng)發(fā)生鋼筋籠上浮時(shí),應(yīng)立即停止灌注混凝土,并準(zhǔn)確計(jì)算導(dǎo)管埋深和已澆混凝土面的標(biāo)高,提升導(dǎo)管后再進(jìn)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(yán)重者為斷樁。
3.2造成原因:
由于導(dǎo)管底端距孔底過遠(yuǎn),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(dòng)的影響或?qū)Ч苊芊獠涣?。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?xí)r,導(dǎo)管提升和起拔過多,露出混凝土面?；蛞蛲ｋ姟⒋系仍蛟斐蓨A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?xí)r,沒有從導(dǎo)管內(nèi)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(shí)堅(jiān)硬,個(gè)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(rèn)真清孔,一般是采用沖洗液清孔,沖孔時(shí)間應(yīng)根據(jù)孔內(nèi)沉渣情況而定,沖孔后要及時(shí)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(rèn)真進(jìn)行孔徑測量,準(zhǔn)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?jiān)?灌注前。放人隔水球,保證混凝土和導(dǎo)管內(nèi)液體分離,順利排漿,澆注過程中,應(yīng)隨時(shí)控制混凝土面的標(biāo)高和導(dǎo)管的埋深,提升導(dǎo)管要準(zhǔn)確可靠。并嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。嚴(yán)格確定混凝土的配合比,混凝土應(yīng)有良好的和易性和流動(dòng)性,坍落度損失應(yīng)滿足灌注要求。確保導(dǎo)管的密封性。導(dǎo)管的拆卸長度應(yīng)根據(jù)導(dǎo)管內(nèi)外混凝土的上升高度而定,切勿起拔過多。
三、結(jié)語
上述是結(jié)合石武客專鄭州段橋樁施工及太原萬達(dá)廣場基礎(chǔ)樁施工過程中常見的一些質(zhì)量問題,分析問題原因,根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)總結(jié)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(gè)環(huán)節(jié)都要有細(xì)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(zhì)量事故的發(fā)生,對工程的質(zhì)量、進(jìn)度、效益都將起到積極的作用。