在鉆孔灌注樁施工過程中,經(jīng)常出現(xiàn)由于施工工藝因素影響成樁質(zhì)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(shù)原理和工藝過程了解不夠或認識不一致引起的。結(jié)合近幾年的工作經(jīng)驗,談些影響成樁質(zhì)量的工藝因素及出現(xiàn)斷樁的原因分析和處理。
一、影響成樁質(zhì)量的原因
(一)泥漿性能對成樁質(zhì)量的影響
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(wěn)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(zhì)量的關(guān)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(zhì)量的泥漿的性能指標主要是密度和粘度,由于在多數(shù)地區(qū)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(tài)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(zhì)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(zhì)量有直接的影響。可灌性好的混凝土應是拌和均勻、和易性好、內(nèi)阻小、初凝時間長、潤滑性好且有較好的觸變性能。可灌性好的混凝土可有效地保證混凝土灌注的連續(xù)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(zhì)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(jīng)過檢測復試合格后可投入使用;
2、混凝土的配合比要經(jīng)過有相應資質(zhì)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(chǎn)廠家必須具有相應的資質(zhì),混凝土的質(zhì)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(guī)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(zhì)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(zhuǎn)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(zhì)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(jù)本人近幾年的監(jiān)理實踐證明,控制鉆頭直徑的方法一定要根據(jù)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(nèi),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(huán)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(nèi),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(diào)整。
(四)影響樁頭質(zhì)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(zhì)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(zhì)量不能滿足設計要求,造成質(zhì)量事故。另外在開挖樁頭檢測時發(fā)現(xiàn),由于樁頂混凝土與孔內(nèi)的泥漿有直接接觸,里面有時會裹有泥砂和浮漿等雜質(zhì),對樁頭質(zhì)量也產(chǎn)生極大的影響,所以在成樁前要對樁體四周做適當?shù)膰鷵趸蚍雷o,以確保樁頭的成樁質(zhì)量符合設計要求。
二、鉆孔灌注樁斷樁出現(xiàn)的原因及處理
(一)坍孔
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(nèi)加水時流速太大,沖刷。
6、土質(zhì)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(wěn)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(zhì)松散時應控制進尺速度,并用較好泥漿護壁。
(二)鉆孔偏斜
原因分析:
1、樁架不穩(wěn),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(wěn)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。
(三)擴孔及縮孔
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(yōu)質(zhì)泥漿護壁。
2、發(fā)生縮孔應反復掃孔。
4、卡鉆
原因分析:
1、孔內(nèi)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(zhuǎn)。
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(tǒng)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(xù)灌注。
(五)堵管
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(chǎn)生,或因某種故障,拌合物在導管內(nèi)停留過久而發(fā)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(nèi)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(nèi)繼續(xù)灌注。
(六)鋼筋籠上浮
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?qū)摻罟羌苤?根主筋伸長至樁孔底;當設計許可時,骨架下端2m范圍內(nèi)的箍筋間距布置要大一些。
(七)埋管
灌注過程中導管提升不動,或灌注完畢后導管拔不出,統(tǒng)稱埋管。常因?qū)Ч苈裰眠^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。