在鉆孔灌注樁施工過程中,經常出現由于施工工藝因素影響成樁質量的情況,其主要原因是施工人員對鉆孔灌注樁施工的一些工藝技術原理和工藝過程了解不夠或認識不一致引起的。結合近幾年的工作經驗,談些影響成樁質量的工藝因素及出現斷樁的原因分析和處理。
一、影響成樁質量的原因
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1、泥漿的作用
泥漿在鉆孔灌注樁施工成孔過程中起攜帶泥渣、平衡穩定孔壁、冷卻鉆頭和沖切土體的作用。在混凝土灌注階段、性能不好的泥漿的液靜切力對混凝土面上升起阻礙作用,容易造成混漿、夾層樁以及斷樁。泥漿的好壞是鉆孔灌注樁施工中保證成孔成樁質量的關鍵因素。
2、泥漿的性能指標
泥漿的性能指標是鉆孔灌注樁施工的重要工藝指標,特別是對鉆孔直徑>600mm,鉆孔深度>20m的樁孔的影響更大。它直接影響孔深、孔徑、孔的垂直度以及混凝土灌注前的孔底沉渣的厚度。影響鉆孔灌注樁成樁質量的泥漿的性能指標主要是密度和粘度,由于在多數地區的鉆孔灌注樁施工中成孔時間短,地下水位埋深淺,所鉆進的地層多為含水率飽和狀態的土體,所以失水量指標不是主要影響因素,在施工過程中主要是控制泥漿的密度和粘度。在清孔階段,隨著上返泥漿含砂量的減少,應逐漸減小泥漿的密度,以利于下一步灌注混凝土。在混凝土灌注階段要求泥漿密度值控制在1.25以下,密度小有利于導管(串桶)外混凝土面的上升。
(二)混凝土的可灌性對樁身質量的影響
在鉆孔灌注樁施工過程中,混凝土的可灌性對成樁質量有直接的影響??晒嘈院玫幕炷翍前韬途鶆颉⒑鸵仔院?、內阻小、初凝時間長、潤滑性好且有較好的觸變性能??晒嘈院玫幕炷量捎行У乇WC混凝土灌注的連續性和密實性。要配制出可灌性好的混凝土來保證樁身混凝土的質量必須做到以下幾點:
1、制作混凝土的原材料必須符合設計要求,特別是水泥的摻量必須保證,粗骨料尺寸級配要合理,所使用的原材料必須經過檢測復試合格后可投入使用;
2、混凝土的配合比要經過有相應資質的單位試配確定;混凝土外加劑要選擇分散性能好的緩凝型減水劑,并通過試驗確定其加量;
3、混凝土生產廠家必須具有相應的資質,混凝土的質量必須符合設計要求,并安排專人對混凝土坍落度等指標進行檢驗;
4、按設計及規范要求留置好混凝土試塊,并保證取樣的真實性。
(三)樁孔直徑對成樁質量的影響
1、影響因素
從鉆孔灌注樁的施工工藝來看,影響樁孔直徑大小的因素很多,如鉆孔直徑、鉆具同心度及級配合理性、回轉離心力、沖洗液流速及流向、鉆機的新舊程度、施工設備的安全質量以及地層情況等。在這些因素中,鉆頭直徑的大小是影響樁孔直徑的主要因素。
2、控制方法
根據本人近幾年的監理實踐證明,控制鉆頭直徑的方法一定要根據所鉆進地層的情況確定。在軟地層中成孔,在設計樁徑為600~1200mm范圍內,鉆頭直徑比設計樁徑小30~50mm是合理的。一般情況下,在樁徑大、鉆進速度快、沖洗液流量大而采用正循環時取大值,反之取小值。對于易引起超徑的砂性土層和砂礫石地層,在設計樁徑為600~1200mm范圍內,鉆頭直徑比設計樁徑可小50~80mm。而對堅硬的土層及巖層,鉆頭直徑比設計樁徑小10~20mm。對于由于其它原因引起樁徑過小或過大,可通過施工初期的工藝試成孔階段對鉆頭直徑進行調整。
?。ㄋ模┯绊憳额^質量的因素
在鉆孔灌注樁施工過程中,要想保證樁頭的施工質量,則必須控制好最后一次混凝土的灌注量,樁頂標高必須符合設計要求,不得偏低,鑿除樁頂表面浮漿后必須保證暴露的樁頂混凝土強度達到設計值。這就要求灌注混凝土的高度要超過樁頂標高(一般要求高出樁頂標高設計值500mm)。在實際施工過程中,超灌量不足,則直接導致樁的質量不能滿足設計要求,造成質量事故。另外在開挖樁頭檢測時發現,由于樁頂混凝土與孔內的泥漿有直接接觸,里面有時會裹有泥砂和浮漿等雜質,對樁頭質量也產生極大的影響,所以在成樁前要對樁體四周做適當的圍擋或防護,以確保樁頭的成樁質量符合設計要求。
二、鉆孔灌注樁斷樁出現的原因及處理
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原因分析:
1、護筒埋置太淺,周圍封填不密漏水。
2、操作不當,如提升鉆頭或放鋼筋籠時碰撞孔壁。
3、泥漿稠度小,起不到護壁作用。
4、泥漿水位高度不夠,對孔壁壓力小。
5、向孔內加水時流速太大,沖刷。
6、土質松散,進尺太快。
預防及處理措施:
1、坍孔部位不深時,可改用深埋護筒,將護筒周圍回填土夯實,重新鉆。
2、輕度坍孔可加大泥漿相對密度,提高水位。
3、嚴重坍孔,用粘土泥膏投入,穩定后低速鉆進。
4、提升鉆頭,下放鋼筋度垂直,盡量不要碰撞孔壁。
5、土質松散時應控制進尺速度,并用較好泥漿護壁。
?。ǘ┿@孔偏斜
原因分析:
1、樁架不穩,鉆桿導架不垂直。
2、土層軟硬不勻,鉆頭受力不均。
3、鉆孔中遇有較大孤石、探石。
4、擴孔較大處鉆頭偏向一方。
5、鉆桿彎曲,接頭不正。
預防及處理措施:
1、檢查糾正樁架安置穩定。
2、偏斜過大,加入土石重新鉆進。
3、如有探頭石,宜用沖擊鉆機,將石擊碎。
?。ㄈU孔及縮孔
原因分析:
1、擴孔是孔壁坍塌或鉆頭錐擺動過大所致。
2、縮孔原因鉆錐磨損太大,焊接不及時或地層中軟土,遇土膨脹后使孔徑縮小。
預防及處理措施:
1、注意焊補鉆頭,并用失水率小的優質泥漿護壁。
2、發生縮孔應反復掃孔。
4、卡鉆
原因分析:
1、孔內梅花孔、探頭石、縮孔等未及時處理。
2、被下落石塊或誤入的大工具卡住。
3、入孔較深的鋼護筒下部傾斜或被鉆頭撞擊變形。
預防及處理措施:
1、對于能向下動的上卡,可上下提開,并配以鋼絲繩左右移并旋轉。
2、卡鉆后不宜強提,可用小沖擊鉆錐沖或吸法將周圍的鉆渣松動后再提出。
3、注意保持護筒垂直,鉆頭尺寸統一,下鉆應控制進速,不要太猛、太快。
(四)導管進水
首批混凝土下落后導管進水,將已灌注的拌和物用吸泥機(可用導管)全部吸出,針對進水原因,改正操作工藝后重新灌注;當提升導管不慎底口超出已灌混凝土面使導管進水,遇到該故障可立即將導管拔出,混凝土不深時可以用吸泥機將混凝土全部吸出,重新灌注。當灌注混凝土較深時可以采用二次剪球法重新灌注,也可將裝有底塞的導管重新插入混凝土表面下2.5米深處,然后在無水導管中繼續灌注。
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初灌導管堵塞混凝土多因隔球卡住或混凝土過分離析造成;中期導管堵塞多因灌注時間過長,表層混凝土拌合物已初凝產生,或因某種故障,拌合物在導管內停留過久而發生堵塞。處理辦法是將導管連同堵塞物一起拔出,若原灌混凝土表層尚未初凝,可用新導管插入原灌拌和物內2m深,用潛水泥漿泵下入導管孔底,將底部水泵出,再用圓桿接長的小掏渣桶下入管底,升降多次將殘余渣土掏除干凈,然后在新導管內繼續灌注。
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除去一般被勾掛上升的原因外,主要是由于混凝土拌合物沖出導管底口后向上的頂托力造成的。輔助方法是將鋼筋骨架頂端焊固在護筒上,或將鋼筋骨架中4根主筋伸長至樁孔底;當設計許可時,骨架下端2m范圍內的箍筋間距布置要大一些。
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灌注過程中導管提升不動,或灌注完畢后導管拔不出,統稱埋管。常因導管埋置過深或灌注時間過長所致。若已成埋管故障,宜插入一直徑稍小的護筒至已灌注混凝土中,用吸泥機吸出混凝土表面上泥渣。