钻孔灌注桩技术应用分析

   钻孔桩基础施工简便、操作易掌握、设备投入一般不是很大。因而,在大型项目建设中得到了广泛应用。 
  关键词钻孔灌注桩;问题;施工工艺 
  钻孔桩是在泥浆护壁条件下,利用机械钻进形成桩孔,采用导管法灌注水下混凝土的施工方法。钻孔、灌注混凝土都是在水下进行,工程质量只能通过科学的过程控制和完工后的仪器检测来确认。因而,对作业人员的操作熟练程度、工艺水平都有较高的求。 
  一、施工工艺 
  钻孔灌注桩施工按工艺分为成孔及清孔、钢筋笼制作及安装、混凝土搅拌及浇注三大工序。 
  1.成孔 
  (1)护筒下设护筒内径大于钻头2ram以上,长度不小于1.5m,埋设时应高出地面1~2mm,护筒中心与桩位误差小于5mm。钻头中心与桩位中心误差不大于1mm。 
  (2)护壁泥浆塑性指数大于17、含砂量小于4%、比重1.3~1.5、粘度22~25s。 
  2.钻孔 
  在强、弱风化岩层分界面上钻进时,增加取渣次数,并及时翻浆排渣,并取净取渣筒内渣样,保证每次取渣筒内取出的渣样都是新鲜岩样。在岩层中钻进每隔一段时间,把钻锤起检查钻锤锤牙的磨损程度和加宽钻锤直径,直径每减小2cm 应补焊到设计直径,磨损程度过大可能导致孔内缩颈过大,严重的可能卡钻。在弱风化岩层中钻进,适当降低泥浆指标,并每隔一段时间改变冲程高度,以免出现梅花桩。 
  3.清孔 
  (1)钻孔垂直度小于l%,孔径士5ram。使用十字尺、简易测斜器进行测量。 
  (2)孔底沉渣不大于5ram,孔深允许偏差+3mm,使用测锤、简易沉渣测量器、钢尺进行测量。 
  (3)孔底5mm以内泥浆比重小于1.25;泥浆含砂率小于8%;泥浆粘度18~28s。使用泥浆比重计、含砂量测量计、漏斗式粘度计检测。 
  4.钢筋笼制作与安装 
  (1)桩侧混凝土保护层垫块,常用的有3 种形式 ①用短钢筋为轴的预制混凝土滚轮状垫块,滚轮半径为垫层厚度,钢筋轴焊接在钢筋笼的主筋上;②用弯起的扁钢焊接在钢筋笼上;③混凝土弧形垫块。从防锈出发,形式①、③更符合混凝土保护层的求。 
  (2)钢筋笼下端宜焊加劲环、主筋不宜伸出,防止被导管钩住。较大直径的桩,钢筋笼下端主筋可向内弯起,以防止安装过程中钢筋笼碰坏钻孔壁,但其内径应大于导管接头处外径1mm以上。 
  (3) 钢筋笼安放时应对准孔位,尽量减少碰撞孔壁。钢筋笼安放至设计标高位置后,应立即用卡环将钢筋笼固定在钢轨上,防止上浮。 
  5.水下混凝土灌注 
  混凝土灌注前,再次检查孔底沉淀厚度,如不符合规范求,再次进行清理,大桥桩基均进行二次清孔,导管前进行试压,在孔外试拼导管,一端用螺栓将加胶垫的钢板连接在法兰盘上,一端连接输风管接头,先灌入7%的水,然后再输入1.MPa的风压,灌动导管数次,经过l 5min后不漏水为合格。导管内径3cm,螺丝扣连接,底节长4m,其余节段为lm、2m,接头处设法兰盘,以防升导管时钢筋笼挂起,导管下放的长度距孔底.4m。 
  混凝土灌注时,严格按照施工配合比进行。初次拌制.5m3砂浆,其稠度和规格与混凝土相同,储料斗的容量可使首批灌注下去的混凝上能满足导管初次埋深1m以上。灌注过程中。导管在任何时候都保持埋深大于2m但小于6m。为保证质量及灌注顺利进行,混凝土坍落度控制在l 8~22mm,水下混凝上应连续灌注,在灌注过程中应设专人经常测量混凝土面高度,做好记录,以算出导管埋入深度,导管埋入混凝土深度不得小于2m,最大不得超过6m。每根桩灌注时间应尽量控制在8h内,防止导管范围内混凝土失去流动性,升导管困难。 
  二、施工过程中的质量问题 
  1.钻孔过程中的质量问题 
  (1)偏孔。偏斜孔钻机安装时,支撑不好、桩孔地质构造不均匀等因素导致出现偏孔。
  a.因钻机倾斜造成的应先移开钻机,检查钻孔壁情况,如果钻孔壁比较稳定,则应加固施工范围内的地基或加大钻机的支撑面积,而后,重新安装钻机恢复施工。 
  b.如果是地质构造不均匀引起的偏孔,先分析清楚岩层的走向,尔后采用适当的回填材料将钻孔回填至计算确定的高程处,静置一段时间后恢复施工。 
  (2)卡钻。钻孔经过岩层分界面时相邻岩层强度差别较大、操作中未及时根据地质情况调整钻头的行程等原因引起“卡钻”现象。针对发生“卡钻”的原因采取相应的方法处理 
  a.由于“探头石”引起的卡钻现象,可以适当往下放钻头,而后,强力快速往上,使“探头石”受瞬间冲击缩回,从而顺利起钻头。 
  b.因钻头穿过岩层突变处导致的卡钻,优先采用水下爆破的方法进行处理。在整体岩层中此方法容易奏效,砂土地层中不宜采取此方法处理。 
  (3)缩孔。缩孔是在饱和性粘土、淤泥质黏土,特别是IL>1.处于流塑性状态的土层中出现的特有现象,其原因是此类地层含水高、塑性大,钻头经过后钻孔壁回缩,从而导致钻孔的直径小于设计的桩直径。针对发生缩孔的原因,采取块、卵石土回填,而后用重量较大的冲击钻冲击,挤紧钻孔孔壁的办法处理;或者采用在导正器外侧焊接一定数量的合金叶片进行旋转清理的办法。 
  2.水下混凝土灌注过程中的问题 
  (1)封底失败。由于首批混凝土数量过小、孔底的沉碴厚度大等原因导致首批混凝土灌注入孔后,未实现水下混凝土封底的现象称为封底失败。封底失败后,应立即暂停灌注,及时对孔内已灌注的混凝土进行清理。 
  (2)卡管。因混凝土和易性差、混凝土中含有大块度骨料或受潮凝固的水泥块、灌注混凝土冲击力不足等原因导致水下混凝土灌注过程中无法继续进行的现象统称为“卡管”。 
  a.由于混凝土质量造成的导管堵塞,可以少量(根据堵管前测量及计算的导管埋深结果在保证导管最小安全埋深确定)升导管而后快速下落的方法或加大一次性灌注混凝土数量而后快速升再迅速下放,以冲击疏通导管的方法进行处理。 
  b.由于混凝土冲击力不足造成的,应及时加长上部导管的长度,而后,以一次性较大量混凝土冲击灌注达到疏通导管的目的。 
  (3)断桩。由于灌注中升导管失误、混凝土供应中断(下雨、停电、机械故障等)或导管漏水等原因导致导管中已灌注的混凝土与导管的混凝土隔断,无法继续灌注的现象通称为断桩。在灌注过程中认定发生断桩事故后,应立即停止继续灌注,拔导管和钢筋笼,尽量将损失降低到最小。并采取以下办法处理 
  a.断桩截面位置处于设计桩全长的三分之一以下时,一般采取冲击钻清除已灌注部分,再实施原位恢复。 
  b.断桩截面位置处于设计桩全长的三分之二以上且距离孔口深度不大于1m时,先进行钻孔壁加固,而后进行钻孔桩的接长比较经济。 
  (4)钢筋笼上浮。由于钢筋笼的加固不可靠或灌注过程中操作因素带来的钻孔桩钢筋笼移位现象统称钢筋笼上浮。 
  当导管底口在钢筋笼底口以下3米至以上2米之间,且混凝土表面在钢筋笼底部上下1米之间时,应放慢混凝土灌注速度。当混凝土面上升到骨架底口4米以上时,升导管,使其底口高于骨架底部2米以上,即可恢复正常的灌注速度。当发生钢筋笼上浮时,立即停止灌注混凝土,并准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高,升导管后再进行浇注,上浮现象即可消失。 
  三、结束语 
  综上所述,钻孔桩事故处理的方法很多,难度也较大。因此,在钻孔桩施工中必须作到每个工序严格按照规范操作,水下混凝土灌注统一指挥、紧张而有序,对可能出现的问题制定切实有效的防范措施,尽最大努力杜绝事故的发生。