浅谈冲孔灌注桩施工工艺及质量控制要点.doc

摘要：在冲孔灌注桩施工中，由于控制不严、操作不当、地质条件的特殊性等原因，易造成施工质量缺陷。本文根据钻孔灌注桩施工经验，提出冲孔灌注桩施工中质量控制点并进行了分析。浅谈冲孔灌注桩施工工艺及质量控制要点冲孔灌注桩具有入土深、能入岩、刚度大、承载力高、桩身变形小、可方便地进行水下施工等优点,已被广泛应用到工程建设中。我国的冲孔灌注桩技术也得到了长足发展，积累了丰富的施工经验，但复杂地质条件下的冲击钻钻孔灌注桩及病害的处理还是一大难题，下面通过福建福欣特殊钢厂桩基础施工经验，介绍一下冲击钻钻孔灌注桩施工工艺及质量控制要点。仅供参考。一、 工程概况福欣特殊钢厂工程位于福建省漳州市龙池开发区，设计采用冲孔灌注桩作为桩基础，炼钢区总桩数为1764根。设计采用1000mm冲孔灌注桩，持力层选择为第3层碎块状强风化花岗岩，桩端进入持力层不小于1.5m，桩身混凝土等级为C30。场区地层分布情况如下：层素填土(Qml)、层粉质粘土（Q43l+h）、层淤泥（Q42m）、层粉质粘土（Q3al）、层中粗砂(Q3al)、层粉质粘土(Qdl+el)、1层全风化花岗岩(52(3)c)、2层砂砾状强风化花岗岩、3层碎块状强风化花岗岩。二、施工工艺流程冲孔灌注桩的施工顺序为：测量放样护筒埋设冲孔成孔检测清孔下钢筋笼下导管砼浇注破桩头成桩检测。三、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。1、 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。综合考虑本工程的场地地质条件，确定采用CZ-6D型冲孔桩机，空心冲锤。2、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，并在垂直的方向上打设4个护桩，以便在施工过程中随时复测纠偏。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，桩净间距较小时，应实行跳打，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。3、护筒的埋设。护筒的作用是固定桩孔位置,保护孔口,提高孔内水位,增加孔内静水压力以维护孔壁稳定,并兼作冲孔导向。护筒可用钢板卷制,要求有足够的刚度。护筒内径应比桩径大200mm300mm。护筒埋设深度,根据土质和地下水位而定,在粘性土中不宜小于1m,在砂土中不宜小于1.5m,并应保持孔内泥浆面高出地下水位1m以上。护筒顶部开设1个2个溢浆口, 常采用压入或挖填方式埋设。埋护筒时一般宜高出地面30cm40cm,或高出地下水位1.5m以上,使孔内泥浆面保持高于孔外水位或地面,并使孔内水头经常稳定以利护壁。要求护筒中心与桩位中心线偏差不得大于50mm。挖填方式埋设时护筒与孔壁之间应用粘土分层填实,以防地面水流入,又能固定护筒。当灌注桩混凝土达到设计强度的25%以后,方可拆除护筒。4、泥浆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。是原土造浆还是采用高塑性黏土、膨润土或其他造浆材料取决于土层情况。5、冲击成孔冲击成孔的原理是通过卷场机悬吊起冲锤形成一定的势能,以冲锤的自由落体运动产生的的冲击力把岩层破碎成孔,一部分渣石挤入孔壁,一部分用泥浆浮起排除。开始应低锤密击,锤高0.4m0.6m,并及时添加粘土泥浆护壁,使孔壁挤压密实,直至孔深超过护筒底以下3m4m后,才可加快速度,将锤提高至1.5m2.0m以上转入正常冲击,并随时测定和控制泥浆比重。当在粘土和亚粘土层中冲击时,应采用中小冲程0.5m1.0m冲孔,并补充稀泥浆或清水,避免糊锤;地下水位低,要加水补充,发现漏水及时补充,始终保持孔内水位高于地下水位 1.5m左右,以防坍孔;遇岩层表面不平或倾斜,应抛入20cm30cm厚块石,使孔底表面略平,然后低锤快击使其成一紧密平台后,再进行正常冲击,同时泥浆比重可降到1.2左右,以减少冲锤阻力,但又不能过低,避免渣粒浮不上来,排渣困难。 进尺过程中，每进35米检查钻孔直径和竖直度，注意地层变化，在地层变化处捞取渣样，判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。根据实际地层变化采用相应的钻进方式，在钻至中层易液化砂层时，钻进速度必须放慢，以确保成孔质量。6、成孔质量检查当孔深达到设计要求后，应对孔深、孔径和倾斜度进行终孔检查。发现异常偏差应进行处理，如扫孔、扩孔等。成孔检查可用钢筋焊制验孔器，验孔器长一般6米左右。检测时，将检孔器吊起，把测绳的零点系于检孔器的顶端，使检孔器的中心、孔的中心与起吊钢丝绳的中心处于同一铅垂线上，慢慢放入孔内，通过测绳的刻度加上检孔器6m的长度判断其下放位置。如上下畅通无阻直到孔底，表明冲孔桩成孔质量合格，如中途遇阻则表明在遇阻部位有缩径或孔倾斜现象，则需重新下钻头处理。7、清孔通常运用两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，因为第一次清孔能力强，可以把绝大部分沉渣清除出孔外；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，清孔能力要小得多，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。8、钢筋笼的加工制作与吊装冲孔灌注桩的钢筋笼制作一般使用热扎钢筋，钢材应具备材料合格证明文件并经现场复验合格,钢筋绑扎及焊接质量应符合混凝土结构工程施工质量验收规范（GB502042002）中关于钢筋分项工程的相关要求。钢筋笼制作的技术要求主要是：钢筋笼直径应符合设计尺寸；每节的长度不宜超过9米，也不宜短于5米，因为过长则吊起时易弯曲变形，过短则增加焊接时间，对成桩的质量不利；制作好的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的场地，堆高不得超过两层。钢筋笼应逐节吊装，孔口焊接，钢筋笼主筋焊接方式为立焊，要求施焊人员具备相当高的焊接工艺水准，方能保证焊接质量。钢筋笼在下笼过程中应从速，一般应在24个小时内完成。确保保护层厚度，从钢筋笼底端向上每3m设置一层混凝土垫块，每层3个，按圆心角120布设，上下两层错位60角。在钢筋笼顶设置吊环。9、水下混凝土的灌注 首先，混凝土的强度等级必须满足设计要求，此外，根据灌注桩的特点，水下混凝土还需控制：初凝时间：这个指标对于灌注桩非常重要，一般要求所提供配比的初凝时间是实际浇灌时间的两倍，否则容易在浇灌过程中出现导管凝死等事故。良好的和易性：要求坍落度180-220mm之间，当坍落度小时，易堵塞导管，坍落度大时易发生离析。现在多用商品混凝土，以上技术要求应在混凝土供应合同中予以明确。水下混凝土在灌注过程中应控制以下几个点：水下混凝土灌注前应检查桩底的沉渣厚度与泥浆技术性能指标，不符合要求则应再次清孔。灌注开始后，应紧凑、连续地进行，严禁中途停工。开始浇筑混凝土时,为使隔水栓能顺利排出,导管底部至孔底的距离宜为300500mm，并应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下0.8m以上，当混凝土灌到孔口不再返出泥浆时，说明混凝土压力已等于或小于其在桩内顶升的阻力，此时应提升导管；若需提高0.5-1.0m以上才能灌入混凝土，则此时应拆除一些导管，减小导管在混凝土的埋深，使动力重新大于阻力。在灌注过程中，要防止砼拌和物从漏斗处掉入孔中，使泥浆内含有水泥而变稠凝结，而使测深不准确。灌注过程中应注意观察管内砼下降和孔内水位升降情况，及时测量孔内砼面高度，正确指挥导管的提升和拆除。导管埋深宜为26m，导管的埋深太大或太小都是不利的，埋深太大容易发生砼凝住导管的断桩事故，埋深太浅容易冲翻孔内砼顶面而将沉渣泥浆卷入，造成夹泥至断桩，也容易发生将导管拔出砼的事故。因此，应做到勤提勤拆，不能出现一次拆十几米的情况。在灌注过程中，当导管内砼不满含有空气时，后续砼要徐徐灌入，不可整斗地灌入漏斗和导管，以免在导管内形成高压气囊，挤出管节间的橡皮垫，而使导管漏水。当砼面升到钢筋骨架下端时，为防止钢筋骨架被砼顶托上升，可采取以下措施：尽量缩短砼总的灌注时间，防止顶层砼进入钢筋骨架时，砼的流动性过小。当砼面接近和初进入钢筋骨架时（1m左右），应保持较深埋管，并徐徐灌入，以减小砼从导管底口出来后向上的冲击力，当孔内砼面进入钢筋骨架底口4m以上时，适当提高导管，减少导管埋置深度（不得小于1m），以增加骨架在导管底口以下的埋置深度，从而增加砼对钢筋骨架的握裹力。导管提升到高于骨架底部2m以上，即可恢复灌注速度。在灌注将近结束时，由于导管内砼柱高度减小，超压力降低，而导管处的泥浆及所含渣土稠度增加，比重增大，如出现砼顶升困难