钻孔灌注桩施工质量控制措施

贾冬梅

(山西省晋中路桥建设集团有限公司,晋中 030600)

钻孔灌注桩施工质量控制措施

贾冬梅

(山西省晋中路桥建设集团有限公司,晋中 030600)

随着我国工程经济建设的发展,钻孔灌注桩技术在各类土木工程施工建设中应用广泛。该文从钻孔灌注桩施工工作出发,结合相关工作经验,简要叙述了钻孔灌注桩常见的质量问题及其施工质量控制要点。

钻孔灌注桩; 施工; 质量控制; 成因分析

随着我国工程经济建设的发展,钻孔灌注桩技术在各类土木工程施工建设中应用广泛。钻孔灌注桩承载力大,抗震性能优良,其施工过程造成的噪音污染小,尤其在沿海地区、高层建筑中,其作为桩基础的一种结构形式已十分常见。同时,钻孔灌注桩与预制桩基础等其他桩基础的施工过程相比,其不仅拥有一般桩基础的共性,又有区别于其他桩基础的施工工艺。因此,在工程实践中,需要根据钻孔灌注桩的施工工艺对其进行严格的施工控制,并根据相关工程规范和设计文件对其进行复核检测。根据多年的施工经验,该文认为有效保证钻孔灌注桩的施工质量,必须对其关键施工工序进行严格的质量控制。

1 钻孔灌注桩工程常见病害

钻孔灌注桩施工工序可简单划分为场地准备、钻孔、清孔、水下灌注混凝土等工序,针对上述施工过程,其常见的施工病害有:孔位偏移、孔底沉渣超厚、混凝土离析及桩身混凝土质量问题等。其中发生在桩身的混凝土病害主要有:露筋、混凝土强度不达标、缩颈、钢筋笼上浮等。上述诸类病害的存在会直接影响钻孔灌注桩的施工质量,因此必须严格控制上述质量问题,并把其作为钻孔灌注桩施工过程质量控制工作的重点。

2 钻孔灌注桩工程常见病害预防措施

2.1 钻孔灌注桩定位要精确

钻孔灌注桩施工准备时应对钻孔位置进行精确的工程放样,严格控制护筒的空间坐标,以有效保证钻孔灌注桩平面位置的准确性。在桩身竖直方向的控制方面,由于护筒对钻头在重力作用下起到了一定的引导作用,所以务必要保证护筒本身的垂度控制。在开钻第一个孔位时,其平面位置和空间垂直度必须给与足够的重视,在工程实践中必须采用两道井字架进行钻孔作业,同时在钻孔的施工过程中应实时观察平台的位移情况,以及时进行纠正。钻孔施工完毕下放钢筋笼的过程中务必保证钢筋笼的垂直度和位置,并确定保护层的厚度满足相应规范和设计文件的要求。同时,应对钢筋笼进行临时固定以防止其发生上浮等质量问题。

2.2 钻孔灌注桩孔底沉渣厚度控制要严格

钻孔灌注桩的容许承载力与清底系数息息相关,较好的清底质量可在一定程度上将容许承载力提高3倍左右。因此,施工过程中应严格控制钻孔灌注桩清底质量,务必保证孔底沉渣厚度不大于设计文件的规定厚度。为达到上述要求,清孔工作必须彻底,在钢筋笼及导管下方清孔完毕后再次进行清孔作业,以严格控制泥浆的稠度。沉渣的检测时间与混凝土浇筑时间之间的间隔应尽量减小,有条件时可再次进行清孔工作。沉渣厚度的控制对端承桩而言尤其重要,因此务必保证沉渣厚度满足设计要求,否则将有可能导致桩基的不均匀沉降进而影响上部结构的安全性与稳定性。

2.3 钻孔灌注桩混凝土桩身质量应保证

钻孔灌注桩水下混凝土灌注施工时间较长,技术要求高,钻孔桩质量病害问题的很大一部分在此工序中产生。因此,要重点控制钻孔灌注桩的水下混凝土灌注工艺,其对钻孔灌注桩质量控制工作十分关键。

1)保证灌注混凝土的落差。在水下灌注混凝土的过程中,漏斗的底部应高出水面5 m左右,特别是在浇筑桩身的最后10 m时,务必严格控制其达到上述技术要求,以满足导管内混凝土的流动性要求。

2)加大第一次灌注混凝土的数量。在工程实践中,第一次灌注的混凝土的方量应以能使导管埋置深度在1 m左右适宜。导管埋置深度过小,会为后续灌注的混凝土下落造成一定困难,后续灌注的混凝土会将先期灌注的混凝土顶破,并在一定程度上可能导致断桩。

3)在水下混凝土的灌注过程中,首次灌注的混凝土应处于后期灌注的混凝土的顶层,并保证其与水泥和泥浆充分接触,成为后续灌注的混凝土的隔水保护层,以期其能有效保证后续灌注混凝土的施工质量。施工过程中要求首次灌注的混凝土至灌注施工完成前保持必要的塑性和流动性,即对其初凝时间有着较高的要求。为此,需尽量提高灌注施工的速度,在工程实践中往往采用距离最近的混凝土运输路线,并严格要求各施工工序紧密衔接。对桩身直径很大或深度较长的钻孔灌注桩,可在灌注混凝土内适当添加缓凝剂。

4)混凝土灌注过程中,需频繁的测量导管底部与混凝土表面的深度,务必确保导管底部在混凝土内的埋深保持在2 m以上。否则,后续灌注的混凝土会将先期灌注的混凝土顶破,并在一定程度上导致断桩、夹层等质量问题。导管的埋置深度不宜大于6 m,否则会导致埋入混凝土内的导管提升困难,造成埋管事故。

5)水下混凝土的灌注应保证连续性,否则易出现断层、夹层等质量事故。当然,混凝土的灌注过程极有可能遭遇施工机械故障、断电等事故,此时应采取积极有效的补救措施,尽最大可能避免施工质量事故。在此情况下,可以采取空压机清孔后再进行灌注的补救措施。待浇筑完成后,对桩身应及时进行检测,以保证桩身的完整性及其使用性能。

6)混凝土的实际灌注高度应高于设计高度0.5 m以上,在最后一次浇筑的过程中,应加大混凝土灌注量,保证将钻孔内的浮浆全部清理干净,进一步保证桩身混凝土的浇筑质量。

7)对于嵌岩桩而言,嵌岩深度必须达到设计文件的要求,监理工程师在施工过程中对此要求应着重进行检验。工程实践中,常用硬质的测杆或者重锤线,并结合勘查报告测定嵌岩桩嵌岩深度。设计文件中如对嵌固岩层有要求,必须对岩层进行取样鉴定,以确保其满足施工设计要求。如果设计文件对桩身的上拔力有要求,应着重控制护筒的埋置深度,确保护筒不与孔底直接接触。

3 钻孔灌注桩施工质量控制要点

3.1 桩身成孔垂直度控制

垂直度精度控制是钻孔桩施工的前提条件,若无法达到设计文件提出的进度要求,其将直接导致无法放置钢筋笼和导管。因此,为保证钻孔的垂直精度要求,工程实践中应加大施工机械的支撑面积以确保桩基的稳定性。同时,钻孔工作施工过程中需经常性的检校钻杆的垂直度以便及时调整。在场地平整工作后,应平稳的铺设枕木,待机械就位后调平钻孔机械,保证钻孔中心与桩位在同一竖直线上。在钻孔的施工过程中,每隔3 m左右应及时测量钻杆的垂直度和钻机的水平度,确保钻孔的垂直度误差在百分之一以内,如若产生偏差应及时给与调整纠正。

3.2 桩位和钻孔深度控制

护筒定位后应及时复测护筒空间位置,严格控制其中心线偏差小于5 cm。同时,应认真检查施工回填土的密实度,防止施工过程那种发生因漏浆而产生的环境破坏。成孔阶段的地面标高往往会受到较大影响,为准备控制桩孔的深度,必须复核施工机械的高度及钻具的长度等以进一步确定桩孔的深度。在钻孔工作完成后,应用检校复测过的测绳复测成孔的深度。对钻孔直径较大的桩孔进行测量时,应以桩周边的深度作为控制深度。同时,由于测绳遇水收缩的特性,在进空测量作业后务必采用钢尺对测绳的长度进行复检,以尽量减少测量误差。

对于端承桩或摩擦端承桩应保证桩端达到设计嵌岩深度。由于水下无法直接观察,取样困难,如何正确判别控制嵌岩深度尤为关键。嵌岩深度的判别控制因钻孔工艺的不同而有所区别,反循环和冲击钻成孔桩可采用岩样鉴别法。正循环成孔桩由于取不到完整岩样,确定嵌岩深度很困难。较可靠的方法是认真分析钻探资料,根据各钻孔土层分布情况综合判定现场地质概况,做出岩层分布等高线图,确定成孔深度。

3.3 泥浆质量控制

钻孔灌注桩施工过程中,泥浆的质量意义重大,其对钻孔和桩身的质量均具有较大影响。如若泥浆质量不足,稠度低,必然将无法形成有效的泥浆护壁,此时泥浆护壁在砂性地基中易坍塌,在流塑状粘土层中反而易于缩孔,其极不利于桩身质量的控制。而一旦泥浆稠度过大,泥浆护壁必然厚度较大,质量较差,含砂率显著提高,其十分不利于桩身摩阻力的有效发挥。综上所述,在钻孔灌注桩的施工过程中切记控制好泥浆的质量,保证其稠度和相对密度维持在合理范围内。此外,在成桩阶段,泥浆质量控制不足还常常导致钢筋与混凝土之间的结合不足,使混凝土浇筑过程中的阻力显著增大,从而降低了混凝土的流动性,使得混凝土骨料在孔内聚集而不是有效分散开,这将直接影响桩身质量及其承载力,所以在钻孔灌注桩混凝土浇筑过程中应十分注意泥浆的控制。

3.4 钻进速度控制

钻孔灌注桩钻进速度应根据施工现场的地质条件进行调整,避免桩身出现颈缩等质量问题。对塑性较大的土层,钻孔工作进行时应加大工作量,加快施工进度,通过快速施工及合理的泥浆配比,在快速形成泥浆护壁后避免因渗水膨胀而造成的桩身缩颈病害。一旦出现缩孔的征兆,应及时采取补救措施。而在砂性地质条件下,钻孔的钻进速度应低于泥浆护壁的形成速度。此外,还应尽量缩短成孔时间,成孔后应尽快进行后序施工工作,避免钻孔长时间暴露在空气中而造成坍塌事故。

3.5 做好清孔工作

清孔是指清除孔底的沉渣,清孔工作主要是为了保证钻孔灌注桩的承载力满足规范和设计文件的要求。工程实践中常采用改善泥浆稠度,延长清孔时间等措施清除孔底沉渣。在清孔工作中常常采用两次清孔。第一次清孔在钻孔结束过后,第二次清孔在吊放钢筋笼和导管后。清孔工作对泥浆质量有特别的要求,在保证不发生坍塌事故的基础上适当降低泥浆稠度(工程中常常将泥浆稠度控制在1.2左右)。在钢筋笼和导管下放完毕后,孔内残存的沉渣随泥浆再次沉到孔底,为有效保证钻孔灌注桩的承载力,应在混凝土灌注前进行孔底的第二次清孔工作。当沉渣和泥浆稠度等问题检测复核满足设计要求后,可进行后序混凝土灌注施工。

孔底沉渣的测量常用吊锤法,测量时将测锤反复敲击孔底以判定孔底沉渣的情况,沉渣厚度的检测应在二次清空后45 min内进行。对于沉渣厚度的控制,端承桩厚度应小于5 cm,摩擦桩厚度应小于15 cm。

4 结 语

工程实践中,钻孔灌注桩根据其施工工艺,在保证桩身定位准确、混凝土质量可靠的基础上,质量控制的要点在于桩基几何尺寸的控制以及成孔质量的控制,而成孔质量的控制则主要在于防止断桩、吊脚桩等病害的发生与发展。今后的钻孔灌注桩施工建设过程中,广大施工设计人员需要及时纠正施工中存在的问题,分析其原因后并采取必要措施以解决出现的工程难题。只有这样,才能有效的控制钻孔灌注桩的施工质量。

[1] 吕秀杰.浅谈钻孔灌注桩施工中的质量控制[J].嘉兴学院学报,2002,18(3):34-35.

[2] 王志伟.浅谈钻孔灌注桩施工质量的控制重点[J].福建建筑,2011,29(12):81-83.

[3] 刘成德.论公路桥梁钻孔灌注桩施工质量控制[J].华章,2013,13(20):361-363.

[4] 莫毅舟.浅谈钻孔灌注桩施工的质量控制[J].山西建筑,2010,36(6):221-222.

[5] 尹春燕.水下钻孔灌注桩施工工艺与质量控制的研究[D].武汉:华中科技大学,2006.

[6] 吴宗仁.桥梁钻孔灌注桩施工质量控制要点之我见[J].江西建材,2014,21(7):121-122.

Construction Quality Control of Bored Pile

JIA Dong-mei
(Shanxi Jinzhong Road&Bridge Construction Group Co,Ltd,Jinzhong 030600,China)

With the development of China's construction,bored pile technology is widely used in all kinds of civil engineering construction.Starting from the construction of bored pile,combining with its own experience,this article briefly describes the common quality problems of bored pile and its construction quality control points.

bored pile; construction; quality control; cause analysis

2014-05-13.

贾冬梅(1984-),助理工程师.E-mail:1106614263@qq.com

10.3963/j.issn.1674-6066.2014.04.033