浅谈冲孔灌注桩施工质量控制要点.doc

浅谈冲孔灌注桩施工质量控制要点施工过程中质量控制要点冲孔灌注桩的施工工艺虽然很成熟，但其工序复杂，从测设桩位开始冲孔到水下浇筑桩身混凝土的全过程中，稍有不慎或把关不严，就会造成孔径、垂直度偏差，冲孔过程偏孔、扩径、坍孔，水下混凝土灌注时出现堵管、缩颈、断桩、桩身混凝土强度不足、桩顶混凝土不密实或强度不足以及钢筋笼上浮等质量事故，经验教训屡见不鲜，影响的因素也是多方面的，如地质勘察资料的局限性，地质情况的不可预见性、施工工艺标准控制不严、施工管理不善、施工经验不足以及材料方面的问题，所以，在施工过程中，应全面考虑以上各种可能的影响因素，细致地做好事前、事中的控制工作，把质量隐患消除在萌芽状态。根据笔者的工程实践经验，认为在冲孔灌注桩施工过程中要注意以下质量控制要点。31 施工机具的选择施工机具的好坏对能否保证施工质量起着至关重要的作用,选择好合适的施工机具是实现质量控制的前提。32 桩机就位的控制桩机就位首先要保证工程桩位的准确无误，为此，除全面测设工程桩位外，还应在桩机就位时复测工程桩位，并采取不同的测站进行复核，在可能的情况下，应用钢尺对前后左右相邻桩位进行相互校验。在灌注桩施工中的桩位控制必须引起高度重视，一旦发生错误将难以弥补。桩机就位的基本要求是平面位置准确，桩机机台水平、稳固，安装就位后要用水平尺和测锤校验，由于在冲孔过程中振动较大，常因桩机机台未垫实而发生倾斜、偏位，因此，在冲孔过程中尚应定时或不定时的复核钢丝绳是否与桩位中心重合，这样桩的垂直度和桩位才有保证。另外需要注意的是，冲孔灌注桩属部分挤土成孔法，应实行跳打原则，防止因桩机荷载和冲孔所产生的应力释放而影响到刚浇筑完混凝土的邻桩的质量，当无法调整避开时，应至少待混凝土浇筑完成72小时后方可进行邻桩施工。33泥浆的制备冲孔灌注桩是靠泥浆护壁，防止坍孔，运用泥浆循环清孔掏渣，泥浆比重和粘度是两项最直观、最重要的指标，泥浆比重太小则难以护壁，容易坍孔；泥浆比重太大则会影响冲孔进度且壁膜太厚，因此，正确控制泥浆比重是成孔施工顺利及保证质量的一个重要环节。34 冲孔过程开始冲孔前要检查机械性能及桩锤锤径、锤牙、钢丝绳是否符合要求。刚开孔时，应低锤密击，当孔位已形成稳定时，再适当提高冲锤落距，以获得较快的进尺，冲孔过程中，泥浆循环量应根据地层和进尺速度加以调整，若进尺速度快而循环量小，泥浆必定粘稠而泥块沉渣多，影响成孔质量；在松软地层若循环量大，则会造成扩径甚至坍孔。终孔时，需对桩孔的孔深、孔径和是否到达持力层进行检查，符合设计及规范要求方可终孔。35 清孔通常运用二次清孔来达到混凝土灌注前对泥浆的技术性能要求。第一次清孔是冲孔至持力层并进入持力层达到设计深度要求时进行的泥浆循环清孔工作。第一次清孔是能否达到技术要求的基础，不能因为有第二次清孔而忽视第一次清孔的重要性，因为第一次清孔吸力大，清孔能力强，可以把绝大部分沉渣吸出孔外；而第二次清孔是在下完钢筋笼和导管后，利用导管进行清孔，吸力要小得多，目的是清除在下钢筋笼和导管过程中沉淀到孔底或是被钢筋笼碰撞而掉下去的泥块沉渣。在清孔过程中必须保持孔内水头，防止坍孔，清孔完毕后孔底500MM以内的泥浆应达到以下技术性能要求：孔底沉渣厚度50MM，泥浆比重1.25,含砂率8,粘度28S。冲孔灌注桩是灌注桩的一种,灌注桩是直接在桩位上就地成孔,然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成.冲孔灌注桩施工冲孔机冲击成孔，为泥浆护壁成孔。冲孔灌注桩是冲击钻成孔,然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成,主要用于岩土层中成孔,成孔时将冲锥式钻头提升到一定高度后以自由下落的冲击力来破碎岩层,然后用掏渣筒来掏取孔内的渣浆.=对桩的检测试验设计有明确要求：（1） 高应变动力栓测试验，试桩数量不少于桩总数的2%。（2） 低应变动力栓测试验，试桩数量每一柱下承台不少于一根，试验总数量不少于桩的总数量的30%。（3） 单桩竖向静载试验，试桩数量同一桩径不少于该桩径总数的1%，且不少于 根。（4） 单桩水平静载试验，试桩数量同一桩径不少于该桩径总数的1%，且不少于 根。试桩的位置由监理、设计及业主根据桩的施工质量情况确定。（5） 抽芯检查，检查数量不少于桩的总数的3%。4.质量标准1主控项目：（1）冲孔灌注桩使用的原材料必须符合设计要求和施工规范的规定。（2）成孔深度必须符合设计要求，沉渣厚度严禁大于50mm。（3）实际浇筑混凝土量严禁小于实际理论计算体积，桩身任意一段平均直径与设计直径之比严禁小于1。（4）浇筑后的桩顶标高及浮浆的处理必须符合设计要求和施工规范的规定。（5）钢筋的规格和数量必须符合设计要求。（6）砼强度必须符合设计要求。（7）桩端伸入持力岩层和深度必须符合设计要求。（8）桩端持力岩层的性质和持力岩层的厚度必须符合设计要求，6.监理具体实施细则a， 制备泥浆：泥浆的使用材料和质量由承包人按规定自检为主，监理人抽检。使用前的主要质量指标宜符合下列要求：b， 安装护筒：检查护筒制作质量：宜用4-6mm钢板制作，其内径宜大于钻头直径100mm。检查护筒埋设质量：埋设必须牢固，准确。护筒中心与桩位中心的偏差不大于50mm。质量由承包人自已控制为主，监理人监督为辅。但中心偏差应成批报验签证。护筒检查符合要求后，监理人和承包人口头通知安装钻机，进行下道工序。c， 安装钻机：钻机安装应水平、稳固，钻机安装质量是桩垂直度和桩位的质量保证的重要措施。质量由承包人自已控制为主，监理人监督为辅。符合要求后，监理人和承包人口头下令开孔，进行下道工序。d， 冲击成孔：控制冲进速度：开孔时应低垂慢冲，软土层中以泥浆补给情况控制速度，在硬土层或岩层中以钻机不发生跳动为准控制钻进速度。控制钻孔的垂直度：注意钢丝绳在孔中的位置，偏斜后应及时调整。要及时置换泥浆排碴；e， 钢筋笼吊装：l 检查焊接接头：长度、错开距离、每个桩断的数量是否符合要求；l 检查钢筋笼长度，送筋长度，特别注意伸入承台的锚固长度；l 检查钢筋笼的主筋保护层的措施及厚度是否符合要求；l 特别注意钢筋笼的中心偏差，请注意桩的最后中线位置的检查是以钢筋笼的中心为准的，因此，当桩孔有偏差时可以利用钢筋笼安装时作适当调整，但调整幅度不大于20mm。i， 第二次清孔：第二次清孔要复测孔深、沉碴厚度、泥浆质量其要求和第一次清孔要求如下：孔底500mm内的比重1.25、含砂率8%、粘度25s。经监理人同意后立即浇灌砼。j， 安装漏斗、隔水栓：k， 灌注水下砼：第二次清孔后30min内必须灌注砼；必须检查确定砼的初凝时间，每根桩必须在砼初凝前浇灌完毕，最好是在1/2初凝时间内浇灌完毕。承包人确定砼配舍比时应注意调整砼的初凝时间；砼的初灌量承世人必须计算确定：一般要求导管插入桩内砼内深度为1500mm；在灌注砼的过程中，应注意拔管速度，导管埋入桩内新砼中的深度保持2-6m，承包人应派专人测量导管内外砼面的高度，作出施工记录；每根桩灌注到顶后应注意超高800mm的质量，承包人应检查标高。标商按设计标高加800mm进行检查。关键词:钻孔桩;成孔;工法;应用范围1引言土建工程中各种规模大小、深度不一的基坑比比皆是，其围护结构有相当一部分采用钻孔桩。单就钻孔桩而言，其成孔方法就有旋挖成孔法、冲击钻孔法及回旋钻钻孔法等，上述几种成孔方法的适用范围和条件不同，对工期、成本和质量的影响程度各异。笔者结合广州地铁五号线小北站及三号线厦大明挖区间围护结构钻孔桩施工实践，从工期、成本、质量及技术适用性等方面对三种成孔工法进行深入的分析研究，明确指出各种工法的应用范围及条件，对以后同类基坑围护结构的设计与施工具有切实的指导意义。2地铁五号线小北站冲击钻孔与旋挖成孔施工2.1工程概况广州地铁五号线小北站西端站厅设备治理用房为一座两层三跨的明挖结构，其围护结构设计采用f1.0m钻孔桩+桩间三管旋喷+三管旋喷咬合止水帷幕，如图1所示，桩间净距150mm，总桩数为87根。基坑深度为17m，最大桩长20.46m，桩身经过的地层依次为杂填土、粉质粘土、硬塑状残积土和强、中、微风化泥质粉砂岩，如图2，中、微风化泥质粉砂岩最大单轴抗压强度分别为8MPa和27MPa。2.2施工情况五号线小北站西端站厅基坑围护结构动工后，由于对旋挖钻施工不熟悉，印象中单价偏高，于是引进了5台冲击钻机施工，历时14天成孔10根，每台机平均7天成孔一根，平均成孔单价(含泥浆外运、含电费)为480元/m3。按这样的施工速度，完成全部87根钻孔桩将需122天，超出计划工期32天，难以满足工期要求且施工成本也没有明显优势。鉴于以上原因，决定引进1台旋挖钻机代替冲击钻机进行钻孔桩施工，旋挖钻机进场后在60天内完成了77根钻孔桩，平均天天成孔1.3根，平均成孔单价562元/m3，围护结构施工工期较计划工期提前了16天。基坑开挖后成桩质量得到了验证，桩体垂直度符合规范要求，未发生偏桩，桩体最大侵限8cm，围护结构质量优良。2.3施工具体情况分析冲击钻成孔与旋挖钻成孔的施工进度指标和直接成本对比分析分别见表12。冲击钻机偏孔的原因主要是桩锤碰到倾斜的岩层面，当上层较软下层较硬时，桩锤下落后自然会出现“叩头现象”，从而造成偏孔，如图3所示。冲击钻机偏孔后一般的处理方法就是向孔内回填片石后，再次冲孔，同时控制桩锤下落过程中钢丝绳的松紧程度，尽量避免桩锤出现叩头现象。3地铁三号线厦滘大石明挖区间回旋钻机成孔施工3.1工程概况广州地铁三号线厦大明挖区间隧道工程位于广州市番禺区大石镇厦滘村的苗圃中，由445m的三层三跨明挖区间主线隧道、872m的入段线和929m的出段线明挖隧道组成，标段简图如图4所示。明挖隧道围护结构设计为f1000钻孔桩+f600水泥搅拌桩止水帷幕，钻孔桩与水泥搅拌桩咬合160mm，其设计简图如图5。全标段共有钻孔桩3113根，最大桩长27m，桩身经过的地层依次为淤泥、淤泥质砂、中砂和粗砂、粉质粘土、残积土和全风化、强风化岩。其中，淤泥及砂层平均厚度为8m，80%的钻孔桩桩底位于残积土和全风化岩层中，强风化岩层岩石最大单轴抗压强度为6MPa。3.2施工概况厦大明挖区间3113根钻孔桩施工历时5个月，高峰时期共投入回旋钻机50台，平均每台机2天成孔1根(平均桩长20m)，未入岩桩平均成孔单价为358元/m3(含泥浆外运)。钻机成孔过程中，由于地层软硬不均，钻杆的垂直度控制一直是一个难题。基坑开挖后桩体垂直度验证结果显示，在桩位外放15cm的情况下，由于成孔过程中钻杆垂直度控制不良而造成桩体侵限严重，最大侵限值达50cm左右。回旋钻机成孔进度指标组成统计分析和回旋钻成孔直接成本分析分别见表34。偏桩侵限的主要原因如下:围护结构设计存在缺陷厦大明挖区间的围护结构设计为钻孔桩和搅拌桩相互咬合的形式(如图5)，这种设计必须是搅拌桩施工后才能开始钻孔桩施工，且钻孔桩的钻头必须咬住搅拌桩16cm往下加压旋转，由于搅拌桩具有510MPa的强度，钻头一侧硬一侧软使得钻孔过程中钻杆垂直度难以控制，钻杆始终偏向基坑内侧，从而造成严重侵限。由于地层本身存在软硬不均的情况造成钻杆偏斜。4三种成孔方法的应用条件及适用范围通过对以上施工实例进行总结分析，笔者提出了旋挖钻、冲击钻及回旋钻机成孔三种工法各自的应用条件、适用范围及施工中应注重的问题，见表5。5结论钻孔桩作为广泛应用的基坑支护形式，其成孔方法的合理选择，可以有效地节约成本，缩短工期，提高文明施工水平，保证施工质量。参考文献1苏宏阳，郦锁林主编.基础工程施工手册M.北京:中国计划出版社，2002.62夏明耀，曾进伦主编.地下工程设计施工手册M.北京:中国建筑工业出版社，1999.7 钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的，其施工过程无法观察，成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题，都将直接影响到整个工程的质量和进度，甚至给投资者*建筑cad网校*造成巨大的经济损失和不良的社会影响。因此，要求基础施工队伍在施工技术措施上要落实，并加强施工质量管理，密切注意抓好施工过程中每一个环节的质量，力争将隐患消除在成桩之前。因此在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范，核查地质和有关灌注桩方面的资料，对灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后制订出施工质量标准、验收实施方案和每根桩的施工记录，以便有效地对桩基施工质量加以控制。1.成孔质量的控制成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分，其质量如控制得不好，则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等，还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此，在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。1.1.采取隔孔施工程序钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同，打人桩是将周围土体挤开，桩身具有很高的强度，土体对桩产生被动土压力。钻孔混凝土灌注桩则是先成孔，然后在孔内成桩，周围土移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始，桩身混凝土的强度很低，且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的，故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。1.2.确保桩身成孔垂直精度这是灌注桩顺利施工的一个重要条件，否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求，应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固，经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施，并于成孔后下放钢筋前作井径、井斜超声波测试。1.3.确保桩位、桩顶标高和成孔深度在护筒定位后及时复核护筒的位置，严格控制护筒中心与桩位中心线偏差不大于50mm，并认真检查回填土是否密实，以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高*建筑cad网校*会发生一些变化，为准确地控制钻孔深度，在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录，以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度，但是如在第一次清孔时泥浆比重控制不当，或在提钻具时碰撞了孔壁，就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象，这将给第二次清孔带来很大的困难，有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。*建筑cad网校*因此，在提出钻具后用测绳复核成孔深度，如测绳的测深比钻杆的钻探小，就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题，因其最大收缩率达1.2，为提高测绳的测量精度，在使用前要预湿后重新标定，并在使用中经常复核。为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象，除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外，还根据不同土层情况对比地质资料，随时调整钻进速度，并描绘出钻进成孔时间曲线。当钻进粉砂层进尺明显下降，在软粘土钻进最快0.2mmin左右，在细粉砂层钻进都是O.015mmin左右，两者进尺速度相差很大。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小，在施工过程中要经常复核钻头直径，如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。1.4.钢筋笼制作质量和吊放钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料，检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上，这是由于钢筋吊笼放后是暂时固定在钻架底梁上的，因此，吊环长度是根据底梁标高的变化而改变，所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度，以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。在钢筋笼吊放过程中，应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量，对质量不符合规范要求的焊缝、*建筑cad网校*焊口则要进行补焊。同时，要注意钢筋笼能否顺利下放，沉放时不能碰撞孔壁；当吊放受阻时，不能加压强行下放，因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象，应停止吊放并寻找原因，如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的，应提出后重新垂直吊放；如果是成孔偏斜而造成的，则要求进行复钻纠偏，并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼接长时要加快焊接时间，尽可能缩短沉放时间。1.5.灌注水下混凝土前泥浆的制备和第二次清孔清孔的主要目的是清除孔底沉渣，而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净，这就是泥浆的排渣和清孔作用。从泥浆在混凝土钻孔桩施工中的护壁和清孔作用，我们可以看出，泥浆的制备和清孔是确保钻子L桩工程质量的关键环节。因此，对于施工规范中泥浆的控制指标：粘度测定1720min；含砂率不大于6；胶体率不小于90等在钻孔灌注桩施工过程中必须严格控制，不能就地取材，而要专门采取泥浆制备，选用高塑性粘土或膨润土，拌制泥浆必须根据施工机械、工艺及穿越土层进行。配合比设计。灌注桩成孔至设计标高，应充分利用钻杆在原位进行第一次清孔，直到孔口返浆比重持续小于1.101.20，测得孔底沉渣厚度小于50mm，即抓紧吊放钢筋笼和沉放混凝土导管。沉放导管时检查导管的连接是否牢固和密实，以防止漏气漏浆而影响灌注。由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔底部，最终不能被混凝土冲击反起而成为永久性沉渣，从而影响桩基工程的质量。因此，必须在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔。当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求后，应立即进行水下混凝土的灌注工作。 摘要通对过水下钻孔灌注桩工艺流程的介绍,着重叙述水下钻孔灌注嵌岩桩施工中应注意的事项。 关键词水下钻孔灌注桩 施工 事项 中图分类号:TV5 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2009)0110076-01 一、引言 在施工过程中根据现场水文地质情况,判断桥梁基础的施工方法,水下钻孔灌注桩基础是桥梁基础施工的一种方法,水下钻孔灌注桩基础施工是桥梁施工的关键,其主要施工工艺流程为:场地平整-测量放线-护筒埋设-钻机就位-制浆冲孔-掏渣清孔-成孔检测-下钢筋笼-下导管-灌注混凝土-拆除护筒-验桩,各个环节都很重要,稍有不慎就会导致混凝土离析、缩颈,甚至断桩等质量事故,不但经济上要蒙受损失,声誉也会受到影响,所以施工过程技术人员要全方位全过程现场监督指导。本文着重叙述水下钻孔灌注嵌岩桩施工中应注意的事项。 二、如何判定桩基钻到基岩 在公路桥涵施工技术规范中没有明确嵌岩桩桩底标高要落进微风化多少,一般设计图规定嵌岩桩桩底标高要落进微风化岩4-6m,由于找不到客观的标准,且没有一套科学的鉴定方法,很难统一观点,这给施工部门和监理单位出了一道难题。根据施工经验一般用以下两种方法判断岩石的风化程度: (一)根据钻机的进尺速度和钻机工作状态判定钻机钻头所在部位的岩石风化程度,首先看钻机钻进速度,钻机8h总进尺为30-50cm,即认为钻头达到了微风化岩石顶部。 (二)观察钻机在运行中的受力状态,当钻机在给进时,在地面能够听到钻头切削岩石的声音,钻机机体呈颤抖状态,此时就判定钻机基本已经钻入微风化岩石了。但单凭此点还不能最终判定,还要对孔底的岩样进行感观鉴定。在检查进尺速度的同时,将钻孔中返出的泥浆在沟道中沉淀的岩样捞出,冲洗干净,放在手中观察岩样边角,若边角尖锐,表明可能进入微风化岩石了,然后将岩样放在两手掌中搓动,若感觉岩样轻微刺手,则认为已经进入微风化岩石了;若不刺手,则表明还没进入微风化岩石,应继续钻进,用上述同样方法确定进入微风化岩石后,按图纸要求钻入微风化岩石4-6m。 三、钢筋笼上定位环的设置问题 水下钻孔灌注桩主筋设计的保护层不小于5cm,并要求在钢筋笼上设置定位钢筋环、混凝土垫块或在钻孔中设置导向钢管或导向钢筋。定位钢筋环可理解为用钢筋制作成钢筋圆环,使其外径比钢筋笼外径大l0cm,沿钢筋长度方向至少设置2道或3道。但在现在的设计中,考虑圆环易与孔壁相撞导致孔壁上的泥土下落而增厚孔底的沉渣,影响桩的承载力,故改圆环为耳环,即在主筋上焊一个直径16cm的耳状突起钢筋。但桩头开挖后,发现有些钢筋笼不居中,少数桩的主筋嵌入孔壁中,造成露筋。耳环与孔壁接触面很小,钢筋易嵌入孔壁泥土中,不能起保证主筋位置正确的作用。建议今后设计时,不采用圆环钢筋耳环的方案,而是将钢筋改成钢板,其宽度不小于5cm,长度不小于10cm(与孔壁的接触面)。 四、测定沉渣时间的确定 在公路桥涵施工技术规范中没有明确规定测定沉渣的具体时间,而只是对沉渣厚度规定了质量要求值。在施工过程中,下钢筋笼要移动钻机,下完钢筋笼后在换浆清渣,钻机需重新对位,影响钻机对下步施工的准备工作,故清孔和检测沉渣应在下钢筋笼前进行。但是,下钢筋笼需一定的时间,因此时泥浆泵循环作用己停止,会造成泥浆沉淀,故测定沉渣应在下钢筋笼后,并且测完应立即进行混凝土浇注,以免造成二次沉淀。后根据相应的地基与基础工程施工及验收规范(GBJ202-83)第4.5.21条规定,浇注混凝土前,应先放置钢筋笼并再次测量孔内虚土厚度,并将设计要求的沉渣厚度l0cm分解为两个检查标准。下钢筋笼清孔后进行第一次检查,沉渣厚度不大于5cm即为合格,可以下钢筋笼作业。下钢筋笼后再检查一次,总沉渣厚度