混凝土钻孔灌注桩施工质量控制与检测试验

郭林山

在基础工程施工中,混凝土钻孔灌注桩施工是常用的施工方法。其施工内容主要包括:施工准备工作、钻孔、清孔、成孔检验、钢筋笼制安、浇筑混凝土、截桩头及清除混凝土、质量检验、钻取芯样、工程试桩及与桩基有关的其他作业。本文主要探讨混凝土钻孔灌注桩的质量控制及检测试验。混凝土钻孔灌注桩的质量控制主要包括:原材料质量,钻孔前的准备工作,原材料质量控制,成孔检查及清孔,浇筑水下混凝土,截桩头及清除混凝土,钻孔灌注桩的检测试验以及钻取芯样、工程试桩及与桩基有关的其他作业等。

1 混凝土钻孔灌注桩施工前准备工作

混凝土钻孔灌注桩施工前的准备工作包括原材料的质量控制和施工方案的确定、施工现场的准备工作。

原材料主要有水泥、骨料、水、掺加剂以及钢筋等的质量控制。配制水下混凝土所用原材料必须符合有关混凝土技术规范规定,同时还应满足以下要求:1)粗骨料宜优先选用卵石。如采用碎石,含砂率应增加约3%,并具有良好的级配;2)细骨料宜采用级配良好的中砂;3)骨料最大粒径为40 cm,并应不超过导管直径的1/8和钢筋间距的1/4;4)缓凝外加剂只有经过试验才能使用;5)坍落度不得小于16 cm,且不大于20 cm;6)水灰比不得超过0.6,钢筋应符合设计要求及钢筋施工技术规范的规定。

施工方案应包括以下资料:1)施工平面布置图;2)施工程序、施工工艺和对影响桩基工程质量通病采取的切实可行的技术措施文件;3)承担桩基工程施工的管理人员、技术人员名单,施工机械设备清单及技术性能资料;4)施工进度计划;5)保证工程质量、安全生产和季节性施工的技术措施。

2 钻孔前必须安排有施工经验的人员现场负责操作,并给予书面要求

书面要求包括钻孔方法、应达到的钻孔深度、检验方法、混凝土配合比等,以及完成一个桩和进行下一个桩之间的最短时间和施工进度安排等。同时应做好以下工作:1)钻孔必须由有经验的施工人员主持,钻孔前施工人员对所在地区的地质和水文等情况必须有一个全面的了解,钻孔设备应完好,钻孔必须有记录;2)钻孔过程中,若发现钻孔位置所处的地质情况与设计图纸上描述的情况有显著差别时,应书面报告现场管理人员,及时处理存在的问题;3)护筒应坚实、不漏水。护筒入土较深时,宜以压重、振动、锤击或辅以筒内除土等方法沉入。护筒接头处要求内部无凸出物,耐拉、耐压。灌注桩施工完成后,钢护筒和钢筋护筒除设计有规定外,一般应拆除,如实际情况不能拆除的护筒,应不影响下一步工程施工和桩基的力学性能。护筒内径应比桩径稍大,护筒顶高度应高出施工水位或地下水位1.5 m～2.0 m,并须采用稳定护筒内水头的措施,应设置合适长度和强度的护筒保证不坍孔,并隔离地面水和保持孔内泥浆水位以维护孔壁及时对钻孔起导向作用,一般要求护筒埋设深度不小于2 m,护筒平面位置偏差不得大于5 cm,护筒倾斜度的偏差不得大于1%,水中沉入护筒时,应采用导向设备定位,并保证护筒竖直。

钻孔泥浆在施工中起着重要的作用,因此对钻孔泥浆要求:1)除地层本身为黏性土外,其余地层在开始钻孔前必须备有足够数量的优质或膨胀土以供调制泥浆;2)筒内的泥浆顶面,应始终高出筒外水位或地下水位至少1.0 m;3)黏土制作泥浆时,其塑性指数不应小于15;4)泥浆应常试验,对不符合规定的,必须及时调整,以保证工程施工质量。

钻孔开钻前应对钻机的动力设备,主要部件和电器线路等进行仔细检查,并进行试运转,钻孔应放置平稳、垫实,并用线锤和水平尺检查导杆是否垂直,以保证钻头沿垂直方向钻进,钻杆对准桩位后,先使钻杆向下运动,待钻头触到地面时,立即使钻杆转动,以防止钻孔偏斜。在钻进过程中,一般不得中途停止,如遇到坚硬物或发现钻杆摇晃、移动和机架偏斜等异常情况时,应立即停钻,查明情况并提出处理措施,妥善处理后再继续开钻。桩的钻孔和挖掘,只有在距灌注桩的中心距离5 m以内的其他桩的混凝土现浇完毕24 h后,才能开始施工,以避免扰动正在凝固的邻桩混凝土。

3 成孔检查及清孔

1)钻孔完成后,必须用仪器及相关设备,对孔深、孔径、孔位、孔型和斜度进行检查,未经检查的钻孔不得安装钢筋笼和灌注混凝土;2)孔径及孔深必须符合图纸要求;3)桩孔允许偏差一般不得超过表1规定;4)当检查时发现有缺陷,必须及时提出补救措施,并按照补救措施进行补救;5)成孔检查完成后,应立即进行清孔,清孔方法根据设计要求、钻孔方法、机具设备、土层等条件而定。清孔时,孔内水位应保持在地下水位或河流水位以上1.5 m～2.0 m,清孔后的沉渣厚度严禁大于5 cm;6)当经检验确认桩孔满足图纸的要求后,应立即填写终孔检查单,经检查合格后,方可进行水下混凝土浇筑。

表1 桩孔允许偏差规定

4 浇筑水下混凝土前应做好的工作

1)钢筋笼的制作应符合图纸要求,笼体经检查合格;2)钢筋笼应牢固,使其不因搬运而损坏,应定位准确、固定牢固,防止移位脱落,并应使用垫块或其他措施,以保证钢筋笼有适当的保护层;3)当提升导管时必须采取措施,以观察和测量钢筋笼可能产生的移动并及时加以处理;4)钢筋制作应符合相关允许偏差的规定;5)钢筋笼吊装完毕,应进行隐蔽工程验收,合格后立即浇筑水下混凝土。

混凝土拌合物运至浇筑地点时,应检查其均匀性和坍落度,如不符合要求应进行第二次拌和,二次拌和仍达不到要求时不得使用;当桩孔经验收合格并放入钢筋笼骨架后,应尽快不间断地连续浇筑混凝土,如清孔后4 h尚未开始浇筑混凝土,则孔底必须重新清理。同时应注意以下几点:1)水下混凝土浇筑应连续进行,严禁中断,最后一次灌注量应使桩顶在凿除泛浆高度后必须保证桩顶混凝土达到设计高程和设计强度;2)导管应装卸方便,连接牢固,并带有密封圈,保证不漏水,不透水。导管的支撑应保证在需要减慢或停止混凝土流动时使导管能够继续升降;3)导管在任何时候必须保证无气泡的情况下充满混凝土直到漏斗底部,出料口必须埋在已浇筑的混凝土中2 m以上,并应不大于6 m;4)浇筑混凝土的数量应做好记录,随时测量并记录导管埋置深度和混凝土表面高度;5)浇筑过程中,应将孔内溢出的泥浆引流至适当地点处理,防止污染河流及周围的环境;6)如果导管中的混凝土混入空气和水,必须立即采取补救措施;7)填报水下混凝土灌注记录表时,应同时绘制混凝土或桩柱状图以便了解桩的缩孔,扩孔位置及大小。

5 截桩头及清除混凝土

混凝土浇筑完毕后,桩顶混凝土的质量不良部分必须截掉或清除。其截掉的高度不少于50 cm,为此水下混凝土的灌注必须在其顶面超过图纸规定的截面高度至少50 cm时才能停止,以保证截面高度以下的混凝土具有良好的质量,桩顶混凝土的预加高度可在基坑开挖后凿除,凿除时须防止损毁桩身。钻孔桩施工完毕,必须填写桩质量报告。对每根桩必须有完整的施工记录,以备检查使用。

6 钻孔桩的检验

单桩承载力及桩身质量检测数量应符合下列规定,应采用静载实验检验其单桩承载力,同时采用小应变检验其桩身质量。试桩数量:静载试验不少于总桩数的1%,且不少于3根,动载试验不少于总桩数的15%,且不少于15根。对需要取芯检验的桩,现场应备有钻取整个桩全长直径70 mm～110 mm芯样的设备及熟练的操作人员。全长取芯检验时,最少应超过桩底50 cm,取芯检验完毕,取芯孔必须用高压注纯水泥浆填实。如果不符合规范要求或在施工过程中发生不正常情况,认为桩质量不良时则应报废,报废的桩应通过增加1根或2根桩来代替,加桩的数量、尺寸、位置、深度和由于加桩而增加的承台尺寸等应重新设计后进行施工。

[1] 叶 翔.浅谈钻孔灌注桩施工质量控制[J].山西建筑,2008,34(30):235-236.