鉆孔灌注樁是目前在建設(shè)工程中使用較廣泛的一種樁基。樁直徑一般在500MM以上,樁長一般為40~50M,砼的強度等級一般不低于C20,常采用C30的強度等級。鉆孔灌注樁的成孔方式有沖擊成孔,貝諾特法成孔,
泥漿循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆井成孔等方法。根據(jù)實際施工中的總結(jié),本文主要談?wù)勗谀酀{循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆井成孔灌注樁施工的質(zhì)量控制要點。
一、施工機具的選擇
施工機具的好壞對能否保證施工質(zhì)量以及功效的高低起著至關(guān)重要的作用。選擇好合適的施工機具是實現(xiàn)質(zhì)量控制的首要條件。泥漿循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆井成孔灌注樁的施工機具主要包括成孔的鉆機、泥漿循環(huán)設(shè)備、
鉆桿、
鉆頭與保徑圈,成樁的導(dǎo)管、料斗、球塞、混凝土拌制與輸送設(shè)備。
對于有同的地質(zhì)條件,不同的樁徑,其選擇使用的成孔機具如鉆機、鉆桿、鉆頭有很大差別。選擇鉆機,首先要看功率和扭矩夠不夠,因為樁徑越大,鉆井時切削阻力越大,要求功率和扭矩也越大。鉆桿選擇則不宜采用過細的鉆桿,過細的鉆桿其桿內(nèi)通道小,泥漿循環(huán)量受限制,鉆井速度慢,沉渣多,成樁質(zhì)量難以保證,同時鉆桿細則剛度小,受壓時容易發(fā)生彎曲,造成斜孔形狀不規(guī)則。鉆頭直徑必須保證樁的設(shè)計直徑,一般比設(shè)計樁徑小5~6cm,鉆頭形狀應(yīng)對稱,錐尖角度不應(yīng)小于120度,因為不對稱的鉆頭易產(chǎn)生斜孔錐尖過尖會在孔底產(chǎn)生一個錐形,在其中埋藏大量泥塊沉渣,影響樁的承載力。
成樁用設(shè)備主要根據(jù)樁體的混凝土方量來考慮安排。導(dǎo)管的基本要求是滿足混凝土灌注量、接頭密閉不漏水不漏氣。導(dǎo)管的長度應(yīng)保證使得導(dǎo)管下口離孔底的距離保持在0.5m左右。為此在施工中必須配有一些小導(dǎo)管,如0.5m,1.0m,1.5m等不同長度。導(dǎo)管的選用除需考慮混凝土的方量,還應(yīng)導(dǎo)管接頭的外徑比鋼筋籠直徑應(yīng)小100mm以上,以免導(dǎo)管鉤帶鋼筋籠。導(dǎo)管孔口的料斗與吊運混凝土的料斗的容量之和應(yīng)保證首批灌注混凝土的數(shù)量滿足導(dǎo)管首次埋置深度(≥1.0米)和填充導(dǎo)管底部的需要。首批灌注混凝土的數(shù)量不足會使得先灌入孔內(nèi)的混凝土大量混雜泥漿,影響樁的質(zhì)量。
可見施工機具的控制是泥漿循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆井成孔灌注樁施工質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié),只有應(yīng)切實把好這一關(guān),才能真正好施工質(zhì)量。
二、鉆機就位的控制
鉆機的安裝就位包含兩層意思,一是所鉆樁位在大地平面的位置控制,二是所鉆樁孔本身的立體位置控制。
鉆孔灌注樁施工前應(yīng)對施工場地整平壓實,當(dāng)場地為深水區(qū)或淤泥層較厚時,應(yīng)搭設(shè)工作平臺。應(yīng)建立附合于結(jié)構(gòu)物整體測量控制中的子控制網(wǎng)(包括平面控制與高程控制),且所有測量必須有多余觀測。對擬施工樁位進行放樣,并在另一測站進行復(fù)核。有條件時,應(yīng)用鋼尺對前后左右的樁位進行相互校核。在灌注樁施工中樁位的控制必須高度重視,確保無誤,一旦發(fā)生樁位錯誤將難以彌補。
鉆機安裝的基本要求是水平、穩(wěn)固、三點(天車、轉(zhuǎn)盤、護筒中心)一垂線,這樣才能保證樁的垂直度和樁位偏差符合要求,安裝完畢后要用水平尺和測錘校驗。由于鉆孔灌注樁施工節(jié)奏快,鉆機安裝容易馬虎,常因未墊實、墊穩(wěn),而在開鉆后很快發(fā)生傾斜。發(fā)現(xiàn)這種情況應(yīng)立即停鉆,重新調(diào)平或排除故障后再繼續(xù)施工,否則必定造成斜孔。
鉆機完成一樁孔后一般不應(yīng)直接到鄰樁位施工而應(yīng)實行跳打原則,這是為了防止因鉆機荷載或成孔的應(yīng)力釋放而影響到剛灌注完砼的鄰樁的質(zhì)量,實在無法調(diào)整樁位時,應(yīng)停頓36小時以后才可在鄰樁上進行施工。
三、泥漿的調(diào)制和使用
實踐證明泥漿是鉆孔灌注樁施工質(zhì)量好壞的重要環(huán)節(jié),必須從嚴控制。泥漿一般采用水、粘土(或膨潤土)和添加劑按適當(dāng)比例配置而成。在施工中應(yīng)注意檢測泥漿的各項指標,尤其是比重和粘度這兩項最直觀、最重要的指標。泥漿的比重過大既影響鉆井速度,也使孔壁泥皮增厚;泥漿的比重過小則護壁性能差,容易坍孔。
泥漿的品質(zhì)能否調(diào)節(jié)好,除與現(xiàn)場管理人員的經(jīng)驗與水平外,關(guān)鍵在于能否及時清理泥漿池溝中的沉淀物。如果不配備專職勞動力、排漿設(shè)備出現(xiàn)故障或廢漿運輸能力不足(有時是為降低成本而故意減少廢漿排放量),那么泥漿品質(zhì)調(diào)節(jié)將無從談起,有時甚至因泥漿池淤滿而將沉淀物倒灌回孔內(nèi),則施工質(zhì)量必定受到較大影響。
四、鉆井過程
鉆井過程中主要應(yīng)加強以下事項的控制;
1、總的原則要快,一個樁的施工時間越短,質(zhì)量也越不容易出現(xiàn)問題,當(dāng)然,也不是要絕對的快,該慢的孔段要慢。如開孔時要輕壓慢鉆以防止發(fā)生孔斜,待鉆頭或?qū)虿课蝗窟M入地層后,方可加速鉆井;在淤泥質(zhì)土層也不能太快,需防止形成螺旋形孔。
一般說來,蘇州市直徑650mm的三四十米長的樁,正循環(huán)鉆井耗時約5—7小時,如出現(xiàn)過長或過短則不正常。
2、鉆井過程中泥漿循環(huán)量應(yīng)根據(jù)地層和鉆井速度加以調(diào)整,若進尺速度快而泵量小,泥漿必定粘稠而且泥塊沉渣多,影響成孔質(zhì)量;在松軟易坍地層中鉆井時若泵量和壓力太大,會造成擴徑甚至坍孔。
3、在鉆孔排渣、提鉆頭除土或因故停鉆時,應(yīng)保持孔內(nèi)具有規(guī)定水位和要求的泥漿比重和粘度。處理孔內(nèi)事故或因故停鉆,必須將鉆頭提出孔外。
4、終孔時,需對樁孔的孔深、孔徑、傾斜度進行檢測,符合要求才能終孔,否則需繼續(xù)。
五、清孔
通常工次用兩次清孔來達到規(guī)定的砼灌注前的泥漿比重。
第一次清孔是鉆井至設(shè)計深度后直接利用鉆具進行的換漿清孔工作。第一次清孔是能否達到技術(shù)要求的根本基礎(chǔ),不能因為有第二次清孔而忽視第一次清孔的重要性,因為第一次清孔的沖力(吸力)大,清孔能力強,可以把絕大部分沉渣,包括較大的泥塊都返出孔外,而第二次清孔是利用截面粗的導(dǎo)管進行,沖力(吸力)要小得多,不能承擔(dān)主要的清孔責(zé)任,因而第一次清孔一定應(yīng)達到返出的泥漿中不含有的泥塊為止,根據(jù)筆者在施工中的經(jīng)驗,對一根三十幾米長的直徑650的樁來說,正循環(huán)清孔的時間應(yīng)大于30分鐘。
第二次清孔是在下完鋼筋籠和導(dǎo)管以后利用導(dǎo)管進行的清孔,目的是清除這段時間里從泥漿中沉淀到孔底或是被鋼筋籠撞到下去的泥塊沉渣。
在清孔過程中必須注意保持孔內(nèi)水頭,防止坍孔。清孔完畢后,應(yīng)從孔底取出泥漿樣品,進行性能指標試驗。
需特別注意不得用加深鉆孔深度的方式來替代清孔。
六、鋼筋籠
鉆孔灌注樁的鋼筋籠制作一般使用熱扎鋼筋,材質(zhì)與焊接要求應(yīng)符合國家的相關(guān)強制標準。
鋼筋籠制作的技術(shù)要求主要是:①鋼筋籠直徑應(yīng)符合設(shè)計尺寸;②每節(jié)的長度不宜超過9米,也不宜短于5米,因為過長則吊起時易彎曲變形,過短則增加焊接時間,對成樁的質(zhì)量不利;③使用法蘭接頭導(dǎo)管時,最下面的一節(jié)鋼筋籠底端應(yīng)使主筋向外張開,以防導(dǎo)管掛鉤導(dǎo)管造成鋼筋籠上。虎苤谱骱玫匿摻罨\應(yīng)平臥堆放在平整干凈的場地,堆高不得超過兩層。
鋼筋籠在下籠過程中應(yīng)從速,一般樁孔應(yīng)在2—4個小時內(nèi)完成。
七、水下混凝土的灌注
混凝土的強度等級必須滿足設(shè)計要求,砂石料、水泥、水等應(yīng)符合國家標準。此外,根據(jù)灌注樁的特點,水下混凝土還需控制:①初凝時間。這個指標對于灌注樁非常重要,一般要求所提供配比的初凝時間是實際澆灌時間的兩倍,否則容易在澆灌過程中出現(xiàn)導(dǎo)管凝死等事故。②流動性。規(guī)范要求坍落度18-22cm之間,當(dāng)坍落度小時,易堵塞導(dǎo)管,坍落度大時易發(fā)離析。
水下混凝土在灌注中應(yīng)控制以下幾個點:
、偎禄炷凉嘧⑶皯(yīng)檢查樁底的沉淀層厚度與泥漿指標,不符合要求則應(yīng)再次清孔。②當(dāng)混凝土灌到孔口不再返出泥漿時,說明混凝土壓力已等于或小于其在樁內(nèi)頂升的阻力,此時應(yīng)提升導(dǎo)管;若需提高0.5-1.0M以上才能灌入混凝土,則此時應(yīng)拆除一些導(dǎo)管,減小導(dǎo)管在混凝土的埋深,使動力重新大于阻力。③導(dǎo)管的埋深太大或太小都是不利的,埋深太大容易發(fā)生砼凝住導(dǎo)管的斷樁事故,埋深太淺容易沖翻孔內(nèi)砼頂面而將沉渣泥漿卷入,造成夾泥至斷樁,也容易發(fā)生將導(dǎo)管拔出砼的事故。因此,應(yīng)做到勤提勤拆,不能出現(xiàn)一次拆十幾米的情況。
以上是鉆孔灌注樁施工中應(yīng)引起足夠重視的質(zhì)量控制七大要點。