桩基工程中钻孔灌注桩的施工技术.pdf

'施工技术蕾向国蒜晦2011年11月．桩基工程中钻孑L灌注桩的施工技术王开超(南京天华百润投资发展有限责任公司)摘要：钻孔灌注桩作为隐蔽工程，为保证钻孔桩的成桩质量，必须遵守的操作规程和采取的措施。本文结合工程实例探讨了钻孔灌注桩中的施工工艺以及质量控制，为钻孔灌注桩基础工程的和施工提供了经验和技术。关键词：基础工程；钻孔灌注桩；施工工艺1工程概况某工程室内外高差260mm，室内地坪土0．000相当于绝对高程8．5m，地下室l层，裙楼地上4层，主楼地上16层，基础埋深7．5m，均为桩基础方案。桩身范围内土质主要为粉质粘土，采用钻孔成孔灌注桩(共543根，其中试验桩6根)；为端承摩擦桩，施工有效桩长27m；桩径小800mm；桩基顶标高分别为一O．3~-9．4m，共13种桩顶标高；混凝土强度等级：工程桩C30，试验桩C40。2施工工艺2．1施工流程施工准备一桩位放样一埋设护筒-+钻机就位一钻孔一第一次清孔一沉放钢筋笼一沉放导管一第二次清孔一灌注混凝土一拨出导管一成桩。2．2施工准备(1)施工前营复核测量基线、水准点及桩位。桩基轴线定位点及施工地区附近所设的水准点应设置在不受桩基施工影响处。(2)施工前必须试成孔，数量不得少于两个，以便核对地质资料。检验所选的设备、施工工艺以及技术要求是否适宜，如出现缩颈、坍孔、回淤、贯入度(或贯入速度)不能满足设计要求时，应拟定补救技术措施或重新考虑施工工艺。2．3桩位放样(1)测量仪器须具有有效的鉴定合格证书。(2)根据建设单位提供的建筑物控制点，复测确认合格后在工程的施工区域及周边地区布设首级测量控制网，控制网的密度和施测精度符合规范要求。(3)依据基础平面图、规划红线控制点，由施工测量小组按照测量放线方案，用精密全站仪进行定位放线，认真填写测量放线记录，并对重要部位进行复核，群桩放样偏差不超过20mm，单桩偏差不超过10mm。2．4埋设护筒护筒主要是为了控制桩位，导正钻具，防止孔口处坍塌。护筒采用5mm厚的钢板制作，长度1．5～2m，半径大于桩100～200mm，其口部宜开设l～2个溢浆孔。埋设时在护筒周边用黏土夯实，保护护筒的稳定性，防止漏浆，护筒埋设应准确，护筒中心线与桩位中心线偏差不大于50mm，埋设深度应大于1m且满足孔内泥浆面高度的要求。复测护筒顶部中心与桩位之间的偏差及护筒垂直度，并在护筒上方拉“十”字线以便钻机对中桩心。2．5钻机就位采用履带式旋挖钻机(SD—lO)两台，移动定桩位前须平整场地，必须保持平整、稳固，不发生深陷、倾斜、翻倒。钻杆垂直度允许偏差不大于1％，钻头应对准中心，其水平位置允许偏差不大于20mm，将数据填写到《混凝土灌注桩检验表》中，经监理工程师检查后方可开钻。开机前要先试运转检查，以防成孔过程中发生机械故障。2．6钻孑L钻孔是灌注桩中一个重要部分，在施工第一根桩时要慢速运转，掌握地层对钻机的影响情况，以确定在该地层条件下的钻进参数。在钻进艇龇jt舢舢“舢皿“舢““皿“舢龇舢“驰皿舢业舢舢皿j止舢龇舢皿舢舢4．L皿“舢舢舢驰皿耻且4Lj屯业jIL业．‘lL拆除后完成100％的张拉，但这样将会大大延长工期。解决途径二：进行100％张拉，但需在张拉过程中堆载，控制板体反拱量，至施工完毕逐渐去除堆载。在一般情况下，预应力筋张拉应按(JGJ92～2004)《无粘结预应力混凝土结构技术规程》6．3的规定进行。但是，预应力筋与孔道壁的摩阻，不仅仅与管道的长度有关，而且还与管道的成型方式、曲率半径有较大的关系。同时张拉端还有钢筋回缩产生的应力损失。因此，在某些情况下，采用一端张拉比两端张拉还要有利，再者从施工角度考虑，一端张拉方式张拉次数少，施工也较简便。预应力筋的张拉顺序应符合设计要求，当设计无具体要求时，可采用分批、分阶段对称张拉，以免构件往过大的偏心压力下侧面开裂。同时应尽量减少张拉设备移动次数。分批张拉时应分批计算张拉的强应力损失值，分别加到先行张拉预应力筋的张拉控制应力值内。预应力筋张拉锚同时，无论采用何种锚具，都会产生预应力筋的回缩，引起预应力损失。施工过程中，可从以下三方面对该项损失作出补偿：(1)对预应力钢筋适度超张拉，然后锚固；(2)在钢筋张拉锚固后，利用撑脚将张拉千斤顶直接支撑在梁端混凝土上，再张拉钢筋．然后在锚具垫板之间加上适当厚度的钢垫片；(3)从锚夹具的结构上考虑．采用回缩量小的螺纹式锚具，或者在回缩量较大锚具外四周加上螺纹、螺帽，采用二次张拉，同样可以克服由于回缩造成的预应力损失。2．4耐久性处理预应力混凝土结构的耐久性问题是用户非常关心的问题。在预应力筋曲线底部位置凿小洞并刮去塑料油脂，对预应力筋的腐蚀程度进行了调查，发现预应力筋从完全没有腐蚀到产生严重腐蚀的状态均存在。其·54·结论为无粘结钢筋存在油脂干枯受腐蚀严重问题，主要原因是浇注混凝土时，端部密封不严使水渗入造成预应力钢筋腐蚀。为了有效保证预应力混凝土结构的耐久性，避免预应力钢筋的腐蚀，在施工中采用了以下措施：(1)对于预应力筋张拉端外露锚具的情况，用砂轮切割机切断，保留在锚具外侧的外露预应力筋长度不应小于3cm，进行防腐后套上护套。(2)在张拉端，应将预应力筋的外塑料皮距端头400～600mm先割断，待节点组装后，再将塑料包皮套穿在预应力筋上，以防止浇筑混凝土时，裸露的预应力筋与混凝土粘连。(3)后浇带支模后采用高一级微膨胀混凝土浇筑，要求处理好接茬，混凝土振捣密实。(4)对于张拉端外露的锚具，在支模后采用C40微膨胀混凝土浇筑并振捣密实。3结语该工程合理设置后浇带与采用补偿收缩混凝土相结合，施工中严格控制材料、施工工艺要点，有效地杜绝了混凝土的裂缝，工程质量可靠，是一项成功的经验。为避免大跨度现浇梁板施加预应力过程中产生的柱顶附加弯矩及柱支座约束力的影响，梁端支座可采用滑动一铰接式钢支座，待预应力施加后支座再与梁端埋件焊接，并用混凝土浇筑齐。滑动约束有利于减少收缩变形的约束力，减少混凝土收缩变形由于约束产生的拉应力，当拉应力减少到低于混凝土抗拉强度时，就不会出现裂缝破坏。为切实保证无粘结预应力混凝土结构的耐久性。在施工中要加强张拉后预应力筋张拉端处理。施工程序的优化有利于保证预应力的效果，减小预应力损失。 2011年11月瞿莉目曩晦施工技术过程中不可进尺太快，由于采取泥浆护壁，因此要给一定的护壁时间。在钻进过程中，一定要保持泥浆面不得低于护筒顶40cm。在提钻时，须及时向孔内补浆，以保证泥浆高度。施工过程中如发现地质情况与原钻探资料不符应立即通知设计、监理等部门及时处理。倾斜的桩孔会影响到钢筋笼和导管的下放，钢筋笼在偏斜桩孔中下放时容易碰撞孔壁，破坏护壁泥皮，引发塌孔现象。故在钻孔过程中要时常观察钻机稳定情况，检查钻机是否水平，当垂直度大于1％时，及时做出调整，有条件的可以利用井斜超声波测试桩孔的垂直度，对倾斜较大的进行复钻纠正桩孔。通过钻渣中的岩样判断钻头所到之处的地质情况，对照勘察报告核对地质情况，不符的报监理，并做好记录。成孔后及时测量孔深，为二次清渣确定厚度提供数据。测量孔深用测绳必须是经过检核的标准测绳，注意普通测绳具有收缩性，使用时对收缩大的测绳要及时更换新测绳，首选收缩率小的钢丝绳。2．7泥浆制作及质量控制泥浆在钻孔灌注桩中的作用为防止孔壁坍塌、浆液流失、携带钻渣和润滑钻头的作用。(1)泥浆的配置根据地质条件确定所需的泥浆黏度和配合比，本工程土质主要是粉质黏土，泥浆比重控制在1．10～1．20。泥浆的携渣能力和排渣率除与泥浆本身的性质有关，还与泥浆的流速有关，流速越大，携带渣土的粒径增大，比重大的泥浆排渣能力强，护壁效果好，但对泵的要求高。建立泥浆循环系统，泥浆循环系统包括泥浆池、沉淀池、循环槽、废浆池、泥泵、泥浆搅拌设备。对于含渣泥浆经过净化处理后重复使用，可降低成本。(2)泥浆质量控制的主要内容包括原材料、新制泥浆、浆池泥浆、孔内泥浆、回收泥浆质量控制，控制方法为制定并执行有关泥浆生产使用和质量管理制度，设置专职泥浆检查人员对泥浆的生产、使用过程和泥浆的性能进行检查，发现问题及时调整。(3)及时清理沉淀池中的沉渣，对于废弃的泥浆要做好净化处理，以防止污染环境。常用的方法有沉淀法，将废弃的泥浆输入沉淀池中，利用泥浆在静止的状态下依靠重力的作用让钻渣自由沉降。2．8清子L清孔的目的是清除孔底的沉渣和调节泥浆的黏度，孔底的沉渣是影响桩承载力主要因素之一，泥浆过稠则增加灌注混凝土的难度，泥浆比重大在混凝土灌注过程中容易发生堵管现象，利用清孔的过程可以调整孔内泥浆的比重，为混凝土的灌注提供良好的条件。清理孔壁上的泥皮，增强桩与四周土体间摩擦力，提高桩基承载力。(1)清孔的原理是利用泥浆具有携渣能力，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，利用泥浆的黏结力使悬浮的沉渣随着泥浆的循环流动被排出孔内，最终将桩孔内的沉渣清除干净。(2)第一次清孔。灌注桩孔达到设计标高时，将钻头提离孔底80～100mm，输入比重为1．05～1．08的新泥浆，循环至返回地面的泥浆比重达到小于1．15，沉渣厚度小于50mm为止。(3)第二次清孔。钢筋笼下放过程中，钢筋笼之间的焊接工作以及导管占用较长的时间，在这个过程中处于悬浮状态的沉渣再次沉入孔底，不能被初灌混凝土冲击翻起，这些沉渣将成为永久性的沉渣，这将影响到桩基的承载力；此时利用导管进行二次清孔，清除孔底沉渣和孔壁泥皮，直到孔口反浆比重持续1．10～1．20，含砂率小于4％，黏度小于28s，孔底沉渣小于50mm时停止，当沉渣厚度及泥浆比重达到设计要求时立即进行混凝土的灌注。2．9钢筋笼的制作及吊放钢材必须符合设计要求，钢筋笼的直径、长度、规格、数量和制作质量满足施工规范要求。制作长度为桩身长度的1／2，以便运输和吊放，钢筋笼下放过程中应该逐节验收钢筋笼间连接处焊缝质量，焊缝、焊口须饱满，不符合要求的要求补焊。钢筋笼下放到位后，将压杆固定在孔口，压杆下面垫以方木，上部压上灌注台板或灌注架，以防灌注时钢筋笼上浮或下沉。(1)本工程将基坑开挖至一2．00m后开始成孔，需要借助吊筋将钢筋笼吊放到设计高度，吊筋与钢筋笼必须焊接牢固，防止钢筋笼脱落。吊筋的长度必须严格控制，测量员对桩孔口的标高进行测量后精确计算出吊筋的长度，保证钢筋笼下沉到设计标高。在搬运过程中注意采取一定的措施防止钢筋笼扭曲、变形；在吊运过程中要保持钢筋笼垂直。(2)钢筋笼在下放过程中要对准孔位，平稳缓慢地进行，避免碰撞孑L壁，吊放过程中遇到下沉受阻的困难，此时不宜强行下放，这样往往容易破坏护壁泥皮，造成坍孔和钢筋笼变形的现象，桩孔偏斜严重的桩孔需要复钻进行纠偏，钢筋笼下放到位后要保持垂直并固定。(3)保护层厚为50mm，在钢筋笼外侧用预制的直径为100mm混凝土柱心穿觏6钢筋固定在两根主筋上面，沿圆周均匀的设置四个点，沿笼长间距2m。3混凝土的制作及灌注桩在垂直荷载压力的时候，桩顶位置所受的压力最大，下部承受的压力相对较小。控制桩顶混凝土的质量是保证灌注桩成桩质量的关键，灌注桩混凝土浇筑过程为顶升式，初灌混凝土最终将成为导管的顶混凝土，而初灌混凝土中含有沉渣、泥皮，驻及大量浮浆；在灌注过程中对灌注速度和提升导管的控制不当又容易产生夹泥，断桩的质量问题；钻孔灌注桩属于隐蔽过程，混凝土的灌注过程中不容易观察成桩质量，因此钻孔灌注桩混凝土的灌注是灌注桩质量控制的重点，也是难点，这一环节对成桩的质量起着关键的作用。3．1混凝土制作质量控制混凝土必须按要求进行调配，具有良好的和易性和流动性，坍落度控制在180～200mm，正负允许偏差20mm，初凝时间在4～6h。采用商品混凝土，出厂时按要求对混凝土的质量进行检测，到达浇筑现场时再对混凝土的坍落度进行检验，并按照《建筑桩基技术规范》(JGJ94—2008)要求留置试块，严把混凝土的质量关。3．2灌注混凝土注意事项3．2．1导管(1)导管入孔前，储水检查密封情况，并准备充足的密封垫圈：(2)导管入孔后，管底距孔底300～500mm为宜，导管的埋入深度一般应该在2．0～5．Om，不宜小于1．Om，也不宜大于6．Om：埋入深度小于1．Om时，混凝土易形成铺摊式灌注，而非顶升式灌注，导致桩身夹泥现象；而大于6．0m时，混凝土上升阻力大，流动性较差，此时混凝土上升速度慢容易产生堵管现象；(3)每浇筑一定量混凝土后要测量混凝土面的标高，以便控制混凝土的灌注速度和导管埋入深度，提管时严禁把导管底端提出混凝土面，这样容易产生夹泥、断桩现象。3．2．2灌注控制(1)计算好混凝土初灌量，满足最小埋管深度不小于1．Om；(2)导管灌注的水下混凝土是从下往上项升的，当第一斗混凝土浇灌完后，孔底沉渣混入混凝土中，导致桩顶混凝土含有淤泥，影响混凝土的质量。因此混凝土灌注量应超出设计标高1．0m，保证凿出桩头后桩顶混凝土强度能满足设计要求；(3)每根桩的充盈系数应大于1，通过充盈系数判断桩的质量，是否有缩颈、扩孔、坍塌现象。3．2．3灌注速度控制(1)灌注速度要适中，灌注速度过快，易产生离析现象，混凝土中粗骨料不能均匀分布，导致桩身局部强度降低；(2)灌注桩灌注必须连续浇筑，灌注过程中不得停顿，如有特殊情况，必须在混凝土初凝时间内灌注完；(3)灌注过程中发现钢筋笼有上浮现象，应立即停止灌注，此时测量混凝土面的标高，并计算出导管埋入深度，再缓慢灌注，当混凝土进入笼内1．O～2．0m时，再提升导管，恢复正常的埋管深度，事前可以在当混凝土面接近钢筋笼底端时，放缓混凝土的灌注速度。4结语钻孔灌注桩作为隐蔽工程，成桩质量控制一直是施工过程中的难点，在该项目桩基础施工前必须编制施工方案，按照程序性要求审查、审核、审批，具有针对性和可操作性，将管结果转移为事前管因素，抓住质量控制要点、重点、难点，制定严格的质量管理制度和质量保证体系，保证了桩基础工程质量。参考文献[1】罗兴汉．旋挖钻孔灌注桩施工技术[J】．铁道建筑技术，2005(s1)．【2】张新民，张武丹．浅谈钻孔灌注桩的施工技术和质量控制[J】．今日科苑，2008．4·55·'