浅谈混凝土钻孔灌注桩施工工艺

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  【摘要】 混凝土钻孔灌注桩作为深基础,因其能适应于不同地质条件,承载力大,建筑费用低等优点被广泛应用于工程建设中。本文结合工程实践,就采用钻孔灌注桩的施工工艺进行粗浅的论述,为钻孔灌注桩施工及质量控制提供参考。
   【关键词】混凝土;钻孔灌注桩;施工;
  Abstract: Concrete bored pile, as deep foundation, because of its advantages of adaption to different geological conditions, large loading, and the construction cost, are widely used in engineering construction. Combined with the engineering practice, this paper gives a superficial analysis of applying the construction technology of concrete bored pile, which offers reference for the construction and quality controlling.
  Keywords: concrete; bored piles; construction;
   中图分类号:TU37 文献标识码: A文章编号:2095-2104(2012)
  
  1.前言
   该渡槽建筑物等级为1级,洪水标准按50年一遇设计,200年一遇校核。渡槽采用桩基础,桩顶深入到承台10cm,混凝土等级C25。桩径0.8m,桩长30m。桩距2.25m,排距1.4m。
   根据施工现场水文、地质条件,本工程采用CZ-30型沖击钻成孔,钻孔采用隔孔跳跃式流水作业,保证安全距离不小于4倍桩径。混凝土灌注施工采用隔水栓导管法,混凝土采用拌和站混凝土,搅拌车运输,导管下送成桩。
  2.先导孔施工
   桩基施工前,打先导孔复勘场地地质条件和持力层埋藏深度,并编制复勘工程地质剖面图。
   先导孔勘察要符合如下要求:
   ① 严格按设计图纸确定的先导孔孔位开孔。
   ② 钻进过程严格按规程操作,观测并记录初见水位和终孔水位。
   ③ 钻孔采用干钻,并保证岩芯质量,必要时覆盖层及风化岩打入套管。岩心采集率:对于完整岩石≥95%;较完整岩石≥90%;较破碎岩石≥85%。孔斜:≤2°。
   ④ 钻孔深入桩端以下6m,终孔直径不小于75mm(金刚石钻具不小于59mm)。
   ⑤ 基岩部分采用l:2:4水泥砂浆封孔,上部覆盖层采用相应土层土料同填并分层捣实。
  3.钻孔施工
   (1)平整场地
   根据现场进行合理施工场地布置,对场地进行硬化平整、清除杂物,做好工地供电,供水准备,为施工创造良好条件。
   (2)桩位放样
   施工测量放样成果经监理工程师批准后进行具体的桩位施工放样工作。用“十字交会法”或“导线点控制法”控制桩位的中心位置并报经监理工程师检验。桩位放样工作完成后进行基坑开挖、护筒埋设工作;护筒埋设完毕在护筒上边缘用红(白)漆点上“十字线”控制点。
   (3)护筒埋设
   护筒埋设采用挖坑埋设法,选择壁厚8mm、为防止塌孔,施工时孔口使用内径比桩径大20cm的护筒;钢护筒埋设时,先在桩位处挖比护筒外径大80cm~100cm的圆坑,在坑底填筑50cm左右厚的粘土并分层夯实;再通过定位的控制桩放样把钻孔的中心位置标于坑底;然后把护筒吊进坑内,找出护筒的圆心位置,用十字线定在护筒顶部或底部,移动护筒,使护筒中心与钻孔中心位置重合,同时用水平尺或垂球检查,使护筒竖直,平面位置控制在50 mm,倾斜度不大于1%,埋置深度下到河床以下0.5 m,当钻孔内有承压水时护筒顶端高出承压水的稳定水位1.5~2.0m,护筒底部和四周用优质粘土分层填筑夯实,四周粘土填筑厚度为300~500mm,利用粘土压力及隔水作用保持护筒稳定,保护孔口地面。护筒顶要高出地面0.3m左右;并在顶部焊加强筋和吊耳,开出水口。钻进过程中要经常检查护筒是否发生偏移和下沉,并要及时处理。
   (4)泥浆制备
   在墩位旁边开挖沉淀池,选择符合要求的粘土制作泥浆。必要时,在泥浆中掺入适量的烧碱和碳酸钠,用泥浆搅拌机搅拌成合格泥浆存入泥浆池内,视不同土层确定泥浆比重、稠度和用量,造浆后,按设计要求测试泥浆性能指标,并在钻孔时抽查泥浆比重。
   (5)冲击钻机就位
   钻机稳定地安装在钻孔的一侧,钻机支承垫木不得立在孔口钢护筒上。选择适宜地层的配套钻锥和钻孔事故处理的配套机具,接通水电供应,备好泥浆粘土和泥浆池。调整钻机,使钻锥起吊,滑轮缘,钻锥中心和桩孔中心三者在同一垂线上,稳定好钻机和扒杆揽风绳。
   (6)冲击钻进
   开始钻孔时保持钻锥稳定,应采用小冲程、慢速、使初开孔坚实,竖直,能起导向作用,避免碰撞护筒,钻锥在孔中能保持竖直稳定时,可适当加速钻进,钻进过程中,随时注意孔内水位差,以防止产生涌沙。孔中泥浆随时进行检查,保持各项指标符合要求,不因泥浆过浓影响进度,过稀导致塌孔。钻进时及时填写钻孔施工记录,交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。连续三班作业,根据钻进感觉和快慢情况以及取样分析判明地层变化,因故停钻时,孔口应护盖,严禁钻锥流在孔内,以防埋钻。在钻孔排渣、提钻头除土或因故停钻时,应保持孔内有规定的水位和符合要求的泥浆相对密度和粘度,以防塌孔。
   (7)清除排渣
   排渣采用泥浆循环或抽渣筒等方法,如用抽渣筒排渣应及时补给泥浆。
   (8)清孔
   钻孔达到图纸规定深度,且成孔质量符合图纸要求并经监理工程师批准后,立即进行清孔。清孔时,孔内水位保持在地下水位以上1.5m~2.0m,防止钻孔的任何塌陷。
   采用掏渣法清孔,要求用手摸泥浆中无2mm~3mm大的颗粒为止,并且泥浆的密度减少到1.03~1.1。清孔前,投入水泥1~2袋,通过冲击锥低冲程的反复冲拌数次,使孔内泥浆、钻渣和水泥形成混合物,然后用掏渣筒掏出。
   降低泥浆相对密度的方法是在掏渣后用一根水管插到孔底注入高压水,使水流将泥浆冲稀,泥浆相对密度逐渐降低后向孔口溢出,达到所要求的清孔标准后,即可停止清孔。
   清孔时,要将附着于护壁筒的泥浆清洗干净,并将孔底钻渣和泥沙等沉淀物清除。清孔的次数按图纸要求和清孔后孔底钻渣沉淀厚度符合图纸规定值为前提进行,基础钻孔后一般需进行两次清孔。
   (9)钻孔检查及允许误差
   钻孔在终孔和清孔后,对孔径、孔型、倾斜度、沉渣厚度及清孔后泥浆指标等,采用专用仪器测定,严格控制其偏差在设计或规范允许的范围内,检测结果报请监理工程师复查。
  4.钢筋笼制作与吊放
   (1)钢筋材质
   各种钢筋均采用业主及总监理认可的厂家产品,有出厂合格证和产品材质证明,进场使用之前,还要按照规范现场取样进行产品材质性能试验和可焊性能试验。取样试验的频率是:同批钢筋每20t应作一组抗拉试验,一组抗弯试验,有焊接要求的还需作一组可焊性能试验。
   (2)钢筋笼制作
   钢筋笼制作在钢筋厂进行,用特制架子车运输到施工现场,运输途中避免钢筋笼发生变形。钢筋笼采用分段制作,间隔2.0m在加劲箍位置设置“十”字支撑,避免钢筋笼变形。在钢筋笼主筋外缘每隔2.0 m设置“耳朵”(竖向焊接)保证钢筋保护层厚度,同一截面圆周均匀分布6个。钢筋笼加劲箍与主筋之间采用点焊连接,箍筋与主筋之间用绑扎丝绑扎固定。
   (3)钢筋笼吊放
   钻孔在清孔检验合格后,即可下放钢筋笼,钢筋笼用汽车起重机吊放入孔,吊点设置在加劲箍筋处。钢筋笼分节吊放,当前一节钢筋笼放入孔内后,即用型钢穿入钢筋笼加劲箍下面,临时将钢筋笼搁支在孔口上,再下第二节,孔口对接,对接时上下主筋位置对正,保证钢筋笼上下轴线一致,主筋对接位置错开,钢筋采用直螺纹连接。吊放钢筋笼入孔时对准孔位轻放、慢放,若遇阻停止下放,查明原因进行处理。钢筋笼全部入孔后,按设计及规范要求检查安放位置并做好记录,符合要求,经监理工程师检验合格,即可进行下道工序施工。
  5.灌注水下混凝土
   (1)混凝土灌注前准备
   做好水下混凝土配合比设计报监理工程师批准后备用。准备漏斗、导管、储料斗、隔水栓,并做好导管拼装、密封性实验,对浇筑混凝土设备进行检查,确保浇筑过程中机具状态良好。
   (2)混凝土的拌制及运输
   混凝土原材料应符合下列要求:
   a水泥标号不低于42.5级,其初凝时间不早于2.5h。
   b粗骨料选用级配良好的碎石,粗骨料粒径不得大于导管内径的1/6~1/8和钢筋最小净距的1/4,同时亦不得大于40mm。
   c细骨料宜采用级配良好的中砂,混凝土的含砂率宜为40%~50%。
   d只有得到监理人的批准,才能使用缓凝外加剂,抗硫酸盐水泥按图纸说明,或按监理人的要求采用。
   e除非监理人另有许可,水泥用量不宜小于350kg/m3,水灰比宜为0.5~0.6。
   f坍落度宜为180~220mm。
   混凝土由拌和站统一拌和,采用混凝土搅拌车运输到施工现场。混凝土的运输时间和距离应尽量缩短,以迅速、不间断为原则,防止在运输中产生离析、漏浆和塌落度损失过大(灌注前混凝土塌落度损失不能大于2cm)。
   混凝土施工中,对其材料的质量和用量进行检查,每一工作班至少两次。并按要求进行坍落度测定,单桩混凝土量小于25m3,每根桩测定2次;大于25m3每根桩测定3次。试块数量一根桩不少于一组(三块),同组试块取自同拌或同车混凝土,试块脱模后在混凝土试块标准养护室中养护,并有由具有检测资质的检测单位进行检测。
   混凝土的提升采用吊机提升内装混凝土的活底吊斗,混凝土卸入储料斗内(首批)或直接卸入漏斗。
   (3)灌注水下混凝土
   ①灌注水下混凝土前,检测孔底泥浆沉淀厚度,如大于设计规范清孔要求,再次清孔。
   ②凝土拌和物运至灌注地点时,检查其均匀性和坍落度,不符合要求的不得使用。
   ③灌注水下混凝土的搅拌机能力,需满足桩孔在规定时间内灌注完毕。时间不得长于首批混凝土初凝时间。若估计灌注时间长于首批混凝土初凝时间,则掺入缓凝剂。
   ④孔身及孔底检查值得到监理工程师认可和钢筋笼安放后,立即开始灌注混凝土,并连续进行。
   ⑤在整个灌注时间内,出料口伸入先前灌注的混凝土内至少2m,以防止泥浆及水冲入管内,且不得大于6m。经常量测孔内混凝土面层的高程,及时调整导管出料口与混凝土表面的相应位置,并始终予以严密监视,导管在无水进入的状态下填充。初凝前,任何受污染的混凝土从桩顶清除。
   ⑥灌注混凝土时,溢出的泥浆引流至适当地点处理,以防止污染环境或堵塞河道和交通。
   ⑦混凝土连续灌注,直至灌注的混凝土顶面高出图纸规定或监理工程师确定的截断高度才可停止浇筑,以保证截断面以下的全部混凝土均达到强度标准。
   ⑧灌注的樁顶标高比设计高出一定高度,一般为0.5~1.0m,以保证混凝土强度,多余部分在接桩前凿除,桩头无松散层。
   ⑨灌注过程中,如发生故障及时查明原因,并提出补救措施,报请监理工程师经研究后,进行处理。
   ⑩灌注完毕后,及时拔出导管及刚性护筒,并用水冲洗干净放好,以备下次使用。
   (4)注意事项
   ①混凝土浇筑前严格检查导管压力及密封性,灌注时控制导管埋置深度。
   ②灌注桩混凝土要具有足够的流动性,并且连续灌注,不得有长时间的间断。
   ③浇筑水下混凝土施工时,严禁导管提出混凝土面,配备专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差,并填写水下混凝土浇筑记录。
   ④在浇筑过程中,当导管内混凝土不满含有空气时,后续的混凝土宜通过溜槽慢慢地注入漏斗和导管,不得将混凝土整斗从上面倾入导管内,以免在导管内形成高压气囊,挤出管节间的橡胶垫而使导管漏水。
  6.桩顶的灌注标高及桩顶处理
   桩顶的灌注标高比设计标高增加0.5m,以便于清除桩顶的浮浆渣层。桩顶灌注完毕后,立即测量桩顶的实际标高,待桩顶混凝土强度达到设计强度的70%时,将高出设计标高的部分凿除,凿除过程中防止损坏桩身。
  7.成桩质量检验
   灌注桩质量的检验内容和方法应符合规范的规定,通常检测承载力采用桩荷试验或大应变动测法,而检验桩身质量一般是通过对钻芯样实施超声波检测进行检验,抽查数量不少于总桩数的10%,若工程需要时,还可相应增加检验数量直至逐根检查。
  8.结束语
   混凝土钻孔灌注桩施工环节多,施工工艺复杂,其施工过程受到多种因素的干扰和制约,任何一个环节出现问题将有可能导致桩身承载力的明显降低,甚至造成病桩、断桩等重大质量事故,同时给投资者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此,必须严格按规范和操作规程施工,对施工工艺严格控制,只有这样才能保证钻孔灌注桩的施工质量。
  参考文献:
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