钻孔灌注桩与CFG桩施工技术与质量控制.ppt

地基处理质量管理与控制 之二 7钻孔灌注桩施工技术与质量控制 钻孔灌注桩由于它无噪声 无振动 对环境影响小 直径最大达3 4m 承载力大 随着高速公路 高速铁路和高层建筑的建设 作为桩基础的一种形式 在工程中得到了广泛应用 但由于钻孔灌柱桩的施工大部分是在水下进行 其施工过程无法观察 成桩后也很难开挖验收 主要工序隐蔽作业 质量控制有一定难度 影响成桩质量的因素较多 质量控制点较多 施工中任一环节出现问题 都可能对成桩质量造成影响 只有控制好钻孔灌注桩施工 才能确保工程项目质量 本节根据多年桩基施工经验 着重阐述了钻孔灌注桩施工技术与质量控制 7 1钻孔灌注桩施工准备7 1 1做好施工技术交底桩基开始施工前 必须对施工作业相关人员进行以下几方面技术交底工作 组织施工图纸交底 认真熟悉施工图纸 学习有关施工验收规范 掌握地质资料 做到按图按规范施工 钻孔灌注桩施工方案交底 包括测量放样 成孔操作 钢筋笼制作吊装 混凝土灌注 成品保护等方案 施工记录交底 包括成孔记录 钢筋笼制作吊装 混凝土灌注等记录 以便有效地对桩基施工质量进行控制 7 1 2施工前质量控制1 对施工人员的控制 检查灌注桩施工人员的技术资质与条件是否符合要求 2 对施工方案的控制 具体包括 1 施工程序的安排 主要是各桩的施工成桩先后次序 2 合理的选择施工机械设备 施工机械必须适应施工现场的场地大小 场内搬迁 工期要求 供水 供电条件等 成孔机械必须与现场土质 桩径 桩深等要求相适应 3 施工前的准备 首先要做好场地平整 探明和清除桩位处的地下障碍物 按平面布置图的要求做好施工现场的施工道路 供水 供电 泥浆池和排浆槽等泥浆循环系统 施工设施布置 材料堆放等有关布置 7 2钻孔施工技术与质量控制在混凝土灌注桩施工过程中 钻孔作为主要的施工工序之一 钻孔施工质量的控制措施是否得当 直接关系到成桩质量 进而影响整个工程质量 因而应从以下几个方面加强钻孔施工技术与质量控制 7 2 1做好试成孔工作正式施工之前 有必要做试成孔工作 试成孔施工记录必须全面详实 通过试成孔掌握施工现场的地层稳定性 地质情况与设计资料符合度 成孔时间 泥浆配比及其相对密度 清孔次数及其大约时间 钢筋笼制作吊装时间 混凝土浇注时间等 对正式施工相关工序作业安排作指导 7 2 2定位质量控制这里所说的定位 既包括坐标定位 钻孔顺序定位 1 做好测量定位放样工作清理施工现场后 根据设计提供的坐标及高程控制点对桩位定点放样 设置不受施工影响的临时测量控制点 桩位测放顺序按施工顺序进行 桩位应牢固可靠 桩中心偏差 10mm 并做好测量记录 待监理方复核无误后方可进行桩基施工 2 护筒安置坐标定位首先应将护筒安置在放样位置 并对护筒的标高与位置进行及时校对 护筒的中心和桩位中心线之间的偏差必须小于等于50mm 从而保证护筒内的泥浆面标高大于等于地下水位 再对护筒四周土体密实与否进行检查 在开钻次日还应对护筒的标高和位置进行再次校对 如果出现变化 应及时分析变化原因 并根据原因采取针对性的补救措施 3 钻孔顺序定位钻孔顺序定位时 应采用隔孔施工的方式 这是由于钻孔灌注桩施工是先钻孔 再在孔内成桩 周围土移向桩身土体对桩产生动压力 且在混凝土浇筑之前是借助泥浆来平衡桩孔 又由于钻孔灌注桩成桩初期 桩身上的混凝土强度不高 难以抵御钻孔施工时钻机给土体带来的冲击力 所以 采用隔孔施工的方式就能有效的预防塌孔和缩颈现象的发生 故宜采用 4d的隔孔工序进行桩基施工 7 2 4桩孔垂直度控制措施桩身质量的好坏主要取决于所采取的桩孔垂直度控制措施是否得当 为了切实做好桩孔垂直度控制 符合垂直度设计要求 应从以下几个方面入手 1 垂直度精度是钻孔桩施工的首要条件 若达不到设计要求将无法沉放钢筋笼和导管 为确保成孔垂直精度满足设计要求 应加大桩机支承面积以增加桩基稳固性 钻孔施工时 经常校核钻杆或钻具钢丝绳的垂直度 即在平整场地后 枕木应铺设平稳牢固 钻机就位后 调平钻机 并使钻机天车 钻孔中心 桩位三点一线 在钻进过程中 每钻2 4m测1次钻杆垂直度和钻机水平 测量时应注意在相互垂直的两个方向测量 则可以及时发现并纠正偏差 确保成孔垂直度在1 以内 2 在开钻早期 通常是钻孔深度到5m左右时 应就钻杆的垂直度进行及时检查 以保证桩孔垂直度小于百分之一 直至各方运转正常 方能进行加速钻孔 并就在钻孔过程中加大钻杆垂直度的校核 7 2 5加大钻孔时泥浆性能指标的监测力度钻孔灌注桩施工中 泥浆质量控制对于成孔质量和成桩质量有较大的影响 在成孔阶段 如果泥浆质量差 稠度较小 将无法形成有效的护壁 在砂性地层中则易塌孔 在流塑状粘土层中则易于缩孔 如果泥浆稠度过大 相对密度大 含砂率高 则形成护壁的质量差 厚度大 又将大大降低桩的侧摩阻力 所以 在成孔阶段一定要控制好泥浆稠度和相对密度 保证泥浆质量方可 在成桩阶段 泥浆稠度大 相对密度过大 将使得钢筋与混凝土握裹力降低 也会在混凝土浇注过程中使混凝土水下灌注阻力增大 降低混凝土的流动半径 使得混凝土骨料大部分堆积在桩芯 钢筋笼外骨料较少 影响桩身质量和桩的侧摩阻力 为预防因泥浆性能指标不达标而导致钻孔时出现意外的安全事故 就必须加大钻孔时泥浆性能指标的监测力度 从而有效预防一些设计时难以预见而又必须面临的情况 比如 由于遭遇溶洞或地下河的缘故导致泥浆性能指标难以达标 又由于泥浆是确保桩孔平衡不缩颈和塌孔的缘故 就更应加大钻孔时泥浆性能指标的监测力度 7 2 6钻孔深度控制在成孔过程中自然地面标高会受影响 为准确控制钻孔深度 在桩架就位后 用复核过的临时测量点及时复核底梁标高 复测钻具的总长度并做好记录 以便在钻孔时根据钻杆在钻机上留出的长度来校验成孔深度 在提出钻具后用测绳复测成孔深度 测绳使用前应对其检查校对 大直径桩应注意测量位置 应以桩边深度为控制深度 同时应注意测绳一经水泡就会收缩 有时收缩量可达1cm m左右 为避免误测 应在测量后用钢尺对测绳进行复核 对于端承桩或摩擦端承桩应保证桩端达到设计嵌岩深度 由于水下无法直接观察 取样困难 如何正确判别控制嵌岩深度尤为关键 嵌岩深度的判别控制因钻孔工艺的不同而有所区别 反循环和冲击钻成孔桩可采用岩样鉴别法 正循环成孔桩由于取不到完整岩样 确定嵌岩深度很困难 较可靠的方法是认真分析钻探资料 根据各钻孔土层分布情况综合判定现场地质概况 做出岩层分布等高线图 确定成孔深度 虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度 但如在第一次清孔时泥浆比重控制不当 或提钻具时碰撞了孔壁 就可能发生坍孔 沉渣过厚等现象 这将给第二次清孔带来很大的困难 有时甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣 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深小 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 因其最大缩水率达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 清孔后 应从孔口 孔中部和孔底三部分提取泥浆 测定要求的各项指标 要求这三部分指标的平均值 应符合质量标准要求 7 2 7钻进速度控制钻进速度根据不同土质情况进行调整 以防止缩颈现象发生 对于塑性土层遇水膨胀造成缩颈 钻孔时应加大泵量 加快成孔速度 快速通过并调整泥浆配比 快速成孔形成护壁后因不渗水而阻止膨胀以免缩颈 如出现缩孔则采取上下反复扫孔以扩大孔径 在砂性土层中 钻进速度不得快于泥浆形成有效护壁速度 另外应尽量缩短成孔时间 成孔后应尽快清孔灌注混凝土 避免孔壁暴露时间过长而发生坍孔事故 7 2 8钻孔施工时的质量控制1 采取隔孔施工程序 钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同 打入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 钻孔灌注桩则先成孔 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塌孔和缩颈是一项稳妥的技术措施 2 钻进过程中 如发现排出的泥浆中不断出现气泡 或泥浆突然漏失 则表示有孔壁坍塌迹象 遇有坍孔 应仔细分析 查明原因和位置 然后进行处理 3 遇有扩孔 缩孔时 应采取防止坍孔和防止钻锥摆动过大的措施 缩孔是钻锥磨损过甚 焊补不及时或因地层中遇有膨胀的软土 黏土泥岩造成的 前者应注意及时焊补钻锥 后者应采用失水率小的优质泥浆护壁 已发生缩孔时 宜在该处用钻锥上下反复扫孔以扩大孔径 4 对于卡钻 不宜强提 只宜轻提钻头 5 确保桩身成孔垂直度 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 应采取扩大桩机支撑面积使桩机稳固 经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施 成孔后下放钢筋前作井径 井斜超声波测试 遇有孔身偏斜 弯曲时 应分析原因 并进行处理 一般可在偏斜处吊住钻锥反复扫孔 使钻孔正直 偏斜严重时 应回填黏性土到偏斜处 待沉积密实后再钻进 6 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 7 2 9做好清孔工作清孔的目的是清除孔底沉碴 确保钻孔灌注桩的承载力满足设计要求 沉碴厚度是影响桩基承载力的重要因素 工程中主要通过改善泥浆性能 延长清孔时间等措施 清除沉碴 一般采用2次清孔 即终孔后第一次清孔 吊放钢筋笼后第2次清孔 清孔时泥浆应不断置换 在保证不塌孔的情况下尽量降低泥浆密度 清孔时泥浆密度宜为1 15 1 2 在吊放钢筋笼和沉放导管后 由于孔内原泥浆中处于悬浮状态的沉碴再次沉到桩底 影响桩基质量 故应在混凝土灌注前利用导管进行第二次清孔 当泥浆相对密度及沉碴厚度均符合要求后应立即进行水下混凝土灌注施工 沉碴厚度测量一般用吊锺法测量 即用测锺反复提放 敲击孔底岩面 判定孔底沉碴是否都除干净 沉碴厚度检测宜在二次清孔停泵后5min左右测量 端承桩孔底沉碴厚度 50mm 摩檫桩孔底沉碴厚度 150mm 不断完善二次清孔 有些施工企业为施工提供方便 在吊放钢筋笼与安装完灌注混凝土的导管之后 通常只是简单的清孔或不进行二次清孔 这样在孔内的原土泥浆进行钢筋笼吊放和导管沉放时 使得悬浮状态的沉渣在这段时间内又一次沉入桩孔的底部 最后不仅混凝土的冲击无效 且会出现永久性的沉渣 进而影响真整个工程质量 因而应在灌注混凝土之前 借助导管进行二次清孔 待孔口的返浆比例和沉渣厚度达到相关要求之后 应及时进行水下混凝土灌注 倘若因工作计划或其它原因导致无法立即浇筑混凝土 从停止清孔到浇筑混凝土超过四个小时时 应重新进行清孔 7 3制作与吊放钢筋笼质量控制措施基于桩孔塌孔大都由于吊放钢筋笼而导致的 因而在验收钢筋笼时必须严格按照监理程序才能投入使用 这就需要控制好钢筋笼的制作过程 特别的调直 除锈 焊接以及钢筋的间距等方面加以注意 一旦钢筋笼制作完成 应及时检查和验收 待合格之后 方能投入使用 对于不合格的必须加大检查力度 做好分析 总结经验教训 才能更好的为下次钢筋笼制作提供更多的经验 对于验收合格的 进行挂牌和编制序号 预防误用 在运输与吊装钢筋笼时 应尽可能的避免出现钢筋笼变形 确保吊点对称 使其起吊时保持铅直状态 钢筋笼制作与吊装控制 首先 制作钢筋笼所需的钢材 电焊条等应符合设计要求 其外观质量 规格 型号 数量应与质保资料一致 钢筋笼的直径 长度和制作质量应按设计和施工规范施工 要注意钢筋焊接质量 所用钢筋的规格 数量及钢筋间距要满足设计和规范要求 在钢筋笼的施工中还要特别注意钢筋笼吊环长度能使钢筋笼准确地安放在设计标高上 吊环长度应根据底梁标高的变化而逐根复核吊环长度 以确保钢筋埋入标高满足设计要求 钢筋笼安放至设计标高位置后 应立即将钢筋笼固定好 防止上浮 在钢筋笼吊放过程中 应逐节控制好钢筋笼连接焊缝质量 对质量不符合规范要求的焊缝要进行补焊 同时 要注意吊放时不得碰撞孔壁 若吊放受阻应停止吊放并寻找原因 不得强行下放 否则将会造成坍孔 钢筋笼变形 如因钢筋笼未垂直下放 应提出后垂直吊放 如是成孔偏斜而造成 则应复钻纠偏 满足成孔质量后再吊放钢筋笼 同时 钢筋笼接长时在确保连接质量的基础上要加快焊接速度 尽可能缩短沉放时间 以利于钢筋笼顺利吊放和减少孔底沉碴量 另外要注意按要求在钢筋笼上固定好声测管并对端口加以保护 以便后期的桩基检测能顺利进行 钢筋笼制作质量和吊放钢筋笼宜分段制作 除预制焊接时每隔2 0m 2 5m设置加强箍筋一道 还应在钢筋笼内每隔3 0m 4 0m装一个可以拆卸的十字形临时加强架 待钢筋笼吊入钻孔后拆除 连接时50 的钢筋头应予错开焊接 对钢筋笼立焊的质量要特别加强检查控制 钢筋笼周围主筋上 每隔一定间距设混凝土垫块或塑料小轮状垫块 使混凝土垫块厚和小轮半径符合设计保护层厚 钢筋笼入孔时 应保持垂直状态 对准孔位徐徐轻放 严禁强制性下放钢筋笼 造成钢筋笼变形 孔壁塌孔 钢筋笼就位后 还应将钢筋笼上端焊固在护筒上 可减缓混凝土上升的顶托力 7 4混凝土灌注施工技术与质量控制7 4 1混凝土灌注施工之前的质量控制措施对混凝土灌注施工 应做好以下几方面的工作 1 准备原材料 例如对原材料的冲洗和过筛 以便清除原材料中的各种杂质 2 严格检查机械设备的性能 比如对搅拌机进行试运转 对翻斗车性能好坏进行试运输 爬梯的牢固和顺滑程度 否则就会出现灌注混凝土时因无法倾倒混凝土 导致灌注无法进行 3 在灌注完毕后的导管应在卸除之后进行及时清理 并在灌注之前编好序号分清长度 从而避免对计量深埋值的精确度带来影响 4 由于灌注或养护混凝土都在泥浆中进行 因而在设计混凝土配合比时应在确保设计强度的前提下适当加大 并准确计量位于导管上口的漏斗容量 若容量不够 应采取扩容措施 确保首灌混凝土的排淤性能和冲击能力 5 加强漏斗底口隔水设施的完备性的检查 从而避免因人为的大意而导致安全事故的发生 7 4 2混凝土灌注施工过程中的质量控制措施为确保首灌混凝土的流动性和和易性良好 不仅要确保灌注的混凝土量达到埋深要求 还应适当的增加水泥用量和提高含砂率 这样就能确保后灌注的混凝土顶升容易 如果首批灌注的混凝土初凝时间比灌注所有混凝土的时间要早 就必须在首批灌注的混凝土内加入缓凝剂 从而确保首批灌注的混凝土初凝时间与灌注所有混凝土的时间一致 在灌注混凝土过程中 不仅要严格检查混凝土坍落度 通常是18 20cm以内 还要注重埋设导管的深度的控制 通常是2 6m以内 如果埋设的深度不够 就会导致管外混凝土上面的泥浆卷入混凝土之中 从而形成夹泥 而埋设的深度过深 不仅对混凝土的顶升带来不便 还会导致桩外四周的混凝土的骨料形成空洞和离析 从而大大缩短桩的有效直径 更有可能导致离导管处近的混凝土面升高 离导管处远的混凝土面降低 使得混凝土顶升之后再向水平面扩散 从而出现死角 这样混凝土和泥浆的混合物就会填入死角 导致钢筋的握裹强度降低 这就需要提升导管 并坚持以下基本原则 1 对于卸除的导管 其长度应与灌注入桩孔的混凝土所上升的高度一致 2 确保导管的埋设深度在2 6m以内 这就必须在每次下料之后 对混凝土面所上升的高度进行精确测量 认真计算埋设的导管深度 从而有针对性的确定导管拆除的结束 并做好拆除记录 以防止因拔出混凝土面的导管而导致断桩 当混凝土灌注到钢筋笼位置时 应降低混凝土灌注速度 从而增加导管的埋设深度 等混凝土表面到钢筋骨架的一定深度时 再将导管口控制在最小的埋设深度 让导管口高出钢筋笼底骨架一段距离之后继续进行混凝土灌注 从而预防钢筋笼被混凝土顶托上升 灌注达到设计位置时 因为导管外的泥浆稠度会增大 导致混凝土顶升出现困难 这就需要用水将泥浆稀释 并提升灌注落差且增加一定的埋设深度 由于泥沙和一些拌合物以及被首批灌注的混凝土带上来的沉淀物等杂质散落在混凝土表面 这样测绳测量的高度就难以体现真实的高度 从而导致误测 最终过早的停止混凝土灌注 因而应在桩顶标高的标准上预加五十到一百公分的高度 以便于凿除基坑开挖后质量不达标的部分桩头 7 4 3灌注混凝土质量控制钻孔灌注桩施工的关键在于保证桩身成型和混凝土质量 一旦灌注混凝土成桩后 若出现质量问题 再行补救将在工期和经济方面带来极大影响 因此 务必严控混凝土灌注这最后一道也是最关键一关 如何确保成桩质量 应从以下几个方面着手控制 1 严格检查进场原材料 对不合格的材料严禁用于混凝土灌注桩 用于钻孔灌注桩的水下混凝土其粗骨料宜选用卵石或直径 40mm级配碎石 碎石含泥量 2 细集料宜为级配良好的中粗砂 含砂率在40 45 并以 20 的活性砂粉替代 以提高混凝土的流动性 防止堵管 水泥强度等级不低于42 5R 水灰比宜为0 5 0 6 坍落度180 220mm 首批混凝土 220mm 小孔径浅孔桩灌注混凝土初凝时间应 4 5h 大孔径深孔桩灌注混凝土初凝时间 8 0h 2 检查成孔质量合格后应尽快灌注混凝土 若清孔结束至混凝土开盘间隔时间超过4h 应重新检测孔底沉碴厚度 厚度不满足要求时要重新清孔至合格方可灌注混凝土 3 首盘混凝土应有足够的储备量 使混凝土埋没导管底口不小1m 保证桩底质量 4 灌注混凝土的导管应经水密试验合格 安装经复检合格后使用 以避免灌注混凝土过程中导管接口进水 而造成混凝土离析或形成夹泥层 更为甚者产生断桩事故 5 注意隔水栓的使用 工程中一般采用直径与导管内径相同的充满气的橡皮球放入导管 在首盘混凝土的压力下形成排水栓效果 对小于1m直径的桩可采用砂包作隔水栓 首盘混凝土灌注的效果与隔水栓的有效使用有着很密切的关系 6 混凝土灌注过程中为防止发生断柱夹泥 堵管等现象 在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制 并随时了解混凝土面的标高和埋管深度 导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2 4m 不宜 6m或 1m 每次拔管长度不超过3m为宜 严禁把导管底端提出混凝土面 也不要因混凝土灌注顺畅而使导管埋深超过6m 当灌注至距桩顶标高8 10m时 应及时将坍落度调高至120 160mm 以提高桩身上部混凝土的抗压强度 在灌注过程中 要控制好灌注工艺和操作方法 抽动导管使混凝土面上升的力度要适中 有序拔管和连续灌注 尽量缩短间隔时间 要徐徐缓慢灌注 防止导管内形成高压气囊而破坏导管接口连接 使导管接口进水 抽拔导管幅度不易过大 以免导致孔壁下坠或坍落 使桩身夹泥 导管在灌注过程中应尽量处于桩中心线 以防导管提升时被钢筋笼卡住 并使桩身混凝土均匀而确保桩身质量 为避免钢筋笼上浮 在混凝土埋过钢筋笼底端3 0m长上后应及时将导管提至钢筋笼底端以上 当发现钢筋笼上浮时应立即停止灌注 在保证导管埋深的前提下提升导管后再进行灌注 7 混凝土灌注标高应比设计标高高出至少0 5 1m 以保证桩头混凝土质量 护筒拔除也不宜过早 以免对桩头混凝土产生扰动 通过对许多钻孔灌注桩的施工实践 想要保证钻孔灌注桩的施工质量 其关键还在于人 只要现场施工管理人员有高度的责任心 对桩基各个施工环节充分重视并实时控制 严格按规范和设计要求施工 做到以预防为主 狠抓细节管理 及时纠正偏差 就一定能够保证钻孔灌注的质量 7 4 4灌注水下混凝土质量控制灌注混凝土前 应探测孔底泥浆沉淀厚度 如大于规定 应再次清孔 但应注意孔壁的稳定 防止塌孔 混凝土浇灌二次清孔验收合格后 现场初灌料斗 混凝土隔水栓 人员等应及时准备到位 在混凝土到场后可停止清孔 进行料斗等安装 混凝土灌注前必须检查混凝土坍落度是否满足要求 一般宜控制在180mm 220mm 检查孔内导管的长度及离孔底的距离 根据导管内外混凝土的压力平衡法计算首灌混凝土量 确定采用的料斗容量 保证首灌后导管底埋入混凝土中大于1m以上 在料斗内放满混凝土后 剪断铁丝 隔水栓埋入底部混凝土 此时后续混凝土浇捣必须及时跟上 保证混凝土连续施工 浇捣过程中检查导管提升 拆除等 必须保证管底在混凝土中的埋置深度 宜控制在2m 6m 并应通过测量确定 不盲目估计 避免拔空 在混凝土面接近钢筋骨架时 宜使导管保持稍大的埋深 并放慢灌注速度 以减小混凝土的冲击力 混凝土面进入钢筋骨架一定深度后 应适当提升导管 使钢筋骨架在导管下口有一定的埋深 灌注的桩顶标高应预加一定高度 一般应比设计高出不小于0 5m 1 0m 预加高度可于基坑开挖后凿除 凿除时须防止损毁桩身 如果首灌底口进水或灌注中导管提升过量进水时 应立即停止灌注 利用导管做吸泥管 以空气吸泥法将已灌注的混凝土拌合物全部吸出 针对发生的原因 予以纠正后 重新灌注混凝土 灌注开始不久发生堵管时 可用长杆冲 捣或用振动器振动导管 若无效果 拔出导管 用空气吸泥机或抓斗将已灌入孔底的混凝土清除 换新导管 准备足够量混凝土 重新灌注 对桩身在用地质钻机钻芯取样 表明有蜂窝 松散 裹浆等情况 取芯率小于40 时 桩身混凝土有局部混凝土松散或夹泥 局部断桩时 应采用压浆补强方法处理 7 5提升钻孔灌注桩施工质量 排除故障的建议7 5 1卡管故障原因及排除措施卡管原因有 混凝土和易性 流动性差造成离析 各种机械故障引起混凝土浇筑不连续 在管中停留时间过长而卡管 导管进水造成混凝土离析等 排除措施 1 锤击导管法兰 安装附着式振动器 吊绳上下抖动等皆可疏通 2 若卡管位置在地面以下不远者 可用25以上的钢筋冲捣 3 在导管外加焊铁板 利用导管下落时铁板与其它卡座的撞击振动疏通 7 5 2导管进水原因及排除措施导管进水原因有 首灌混凝土量不足或导管口提升过高以至无埋深 误测导致导管提升至混凝土面外 其表现为导管中会重新充水 孔内水位明显下降 排除措施有 1 用导管作为吸管 用空管吸泥方法将孔内混凝土吸出 重新灌注 2 重新插入混凝土中 用泥浆泵抽出管内的泥浆 再重新浇灌混凝土 7 6小结对已完工的钻孔灌注桩进行质量检测与验收 也就是对其进行事后质量控制 质量检测可检验钻孔灌注桩成桩后承载力能否达到设计要求 这里仅指桩身的完整性及静载试验法 静载试验法比较直观 得出的数据容易让人信服 但缺点是堆载的重量常常达到数百吨 操作不便 费工时 动测法可通过波速来测出桩身的完整性及桩的长度 测出的误差一般在 300mm 取芯法的缺点是取芯深度有限 目前只有声波透射法机理明确 设备简单 使用方便 检测准确可靠 能测出桩身的完整性 均匀性而被广泛应用 仅采用静载试验法不能保证施工后沉降达到设计要求 目前动测法还不能直接测出承载力值 总之 钻孔灌注桩施工质量的控制是一项较为系统 复杂的工作 钻孔灌注桩施工质量控制的好坏 直接关系到整个工程质量的好坏 因而作为施工企业 必须控制好灌注施工中每一道工序的质量 不断提升施工工艺水平 在提高施工质量的同时提升企业的社会效益和经济效益 8CFG桩施工技术与质量控制 8 0引言水泥粉煤灰碎石桩 简称CFG桩 是由碎石 石屑 粉煤灰掺适量水泥加水拌合 用成桩机具制成的一种具有一定粘结强度的桩 由桩 桩间土和褥垫层一起组成复合地基的地基处理方法 CFG桩有振动沉管灌注 长螺旋钻孔灌注 长螺旋钻孔 管内泵压混合料 泥浆护壁钻孔灌注四种成桩工艺 CFG桩复合地基是目前应用最广泛 也是最有效的地基处理方法之一 具有造价经济 质量合理 工期较短的优势 在施工中 存在着地质条件 基础类型 结构类型 地基承载力和变形要求等各种原因 对桩身质量影响较大 出现了诸如桩端虚空 不饱满 桩身缩颈 断桩等各种质量问题 影响复合地基承载力 8 1CFG桩施工工艺施工工艺的选择是确保成桩质量关键的第一步 应综合考虑地基条件 加固要求 环境保护 工程造价等多方面因素 在CFG桩复合地基的施工工艺上 最主要有振动沉管法和长螺旋钻管内泵压CFG桩法两种 振动沉管法是目前应用最广泛的成桩工艺 具有工艺简单 工程造价低的优势 但受地质因素影响大 存在噪声污染 长螺旋管内泵料CFG钻机成桩工艺钻孔成桩一步到位 见图1 无噪声污染 成桩质量可靠 但工艺复杂 成本较高 对淤泥质土层等无坚硬土层和密实砂层的地质条件 且远离城区或振动噪声混凝土限制不严格的地方 优先选用振动沉管法 施工效率高 造价相对较低 对于粘性土 密实砂土等穿透性要求较高的土层 以及对噪声混凝土和泥浆污染比较严格的地方 建议采用长螺旋管内泵料CFG钻机成桩工艺 先用长螺旋钻孔达到设计的预定深度 然后提升钻杆 同时用高压泵将混合料通过高压管道的长螺旋钻杆的内管压到孔内成桩 利用混凝土的自密性达到强度和桩身承载力要求 对部分存在的夹有硬土层地质条件的地区 灵敏度和密实度较高的土 如采用振动沉管法 会破坏土的结构强度 密实度减小 使得承载力下降 宜采用长螺旋钻孔 再用振动沉管机制桩的组合 可有效避免振动对桩间土的结构破坏而导致的地基强度降低 8 2CFG桩施工工艺流程CFG桩施工工艺流程见图2 图2CFG桩施工工艺流程图 8 3桩帽施工在施工中 当单独使用CFG桩加固软弱地基时 应截桩头设桩帽 以提高桩的荷载分担 增强桩对地基承载力和减小地基沉降所发挥的作用 浇筑桩体时 桩顶标高宜高出设计桩顶标高不少于0 5m 截桩时 不得造成桩顶标高以下桩体断裂和扰动桩间土 只能采用切割或人工剔凿 不得采取动力扰动 如挖机等 桩帽施工流程 人工开挖 清除CFG桩设计桩顶以上部分桩间土 截除桩顶设计标高以上桩头 图4 模板安装 混凝土浇筑 见图5 图4切断桩头 图5切割后的桩头图6桩帽浇筑完成 8 4施工中的注意事项以长螺旋管内泵料CFG钻机成桩工艺为例 在施工中注意以下事项 1 了解场地工程地质条件和水文条件根据土层特点 制定详细的施工组织计划 对钻头和活门的结构进行改进 钻头结构应考虑适应硬土层钻进的需要 2 掌握机械设备的性能参数了解混凝土泵的泵送速度和泵送效率 混凝土输送管的尺寸 钻机卷扬机的提升速度情况 3 做好施工前的准备工作施工人员的合理配备 施工现场各工序间的衔接和配合 施工现场和搅拌站间的协调 场地平整 4 做好标识 确保成孔深度不小于设计桩长 同时还要考虑施工工作面的标高的差异 核对实测地面与设计原地面的差异 做相应增减 5 保证混凝土的质量除保证强度外 施工过程中应保证混凝土具有良好的和易性 6 加强泵机与钻机司机间的配合 保证灌注过程中无提空现象 确保桩身不出现空洞 夹砂浆 夹泥断桩 严格执行标准化作业 先泵混凝土后拔管 拔管过程中始终保证钻头埋入混凝土 即始终保证钻杆内有混凝土 7 控制好提拔钻杆时间当钻孔达到预定的深度以后 开始泵送混凝土 待钻杆芯管及输送软 硬管内混凝土连续时开始提拔 禁止在泵送混凝土前提钻杆 要经常检查排气孔 确保泵送混凝土时畅通 8 5CFG桩复合地基的施工要求1 施工时应按设计配合比配制混合料 在搅拌机中加水搅拌 加水量由混合料坍落度控制 长螺旋钻孔 管内泵压混合料成桩施工的坍落度为160mm 200mm 振动沉管灌注成桩的坍落度宜为30mm 50mm 振动沉管灌注成桩后桩顶浮浆厚度不宜超出200mm 2 长螺旋钻孔 管内泵压混合料成桩施工在钻至设计深度后 应准确掌握提拔钻杆的时间 混合料泵送量应与拔管速度相配合 以保证管内有一定高度的配合料 遇到饱和砂土或饱和粉土层 不得停泵待料 沉管灌注成桩施工拔管速度应按均匀线速度控制 拔管线速度应控制在1 2m min l 5m min之间 如遇淤泥或淤泥质土 速度应尽可能放慢 3 桩顶标高应超出设计桩顶标高不少于0 5m 施工中桩顶标高应高出设计桩顶标高 留有保护长度 成桩时桩顶不可能正好与设计标高完全一致 一般要高出桩顶设计标高一段长度 桩顶一般由于混合料自重压力小或由于浮浆的影响 靠桩顶一段桩体强度较差 同时已打桩尚未硬结时 施打新桩可能导致已打桩受到振动挤压 混合料上涌使桩缩小 增大混合料表面的高度即增加了自重压力 可提高抵抗周围土挤压的能力 4 成桩过程中抽样作混合料试块 每台机械1d应做一组 3块 试块 边长为150mm的立方体 标准养护为28d 测定其立方体抗压强度 5 沉管灌注成桩在施工过程中应观测新施工桩对已施工桩的影响 当发现桩断裂并脱开时 必须对工程桩逐桩静压 静压时间一般为3min 静压荷载为保证使断桩接起来为准 6 复合地基的基坑可采用人工或机械 人工联合开挖 机械 人工联合开挖时 预留人工开挖厚度应由现场试开挖确定 以保证机械开挖造成桩的断裂部位不低于基础底面标高 且桩间土不受扰动 7 褥垫层铺设宜采用静力压实法 当基础底面下桩间土的含水量较小时 也可采用动力压实法 褥垫夯实后的厚度与虚铺厚度的比值不得大于0 9 8 复合地基检测必须在桩体强度满足试验荷载条件时进行 一般宜在施工结束14d 28d后进行 9 复合地基承载力宜用单桩复合地基载荷试验确定 试验数量不应少于3个试验点 抽取总桩数的0 5 1 进行低应变动力检测桩身结构完整性 10 施工中桩长允许偏差为100mm 桩径允许偏差为20mm 垂直度允许偏差为1 对满堂布桩基础 桩位允许偏差为0 5倍桩径 对条形基础 垂直于轴线方向的桩位允许偏差为0 25倍桩径 顺轴线方向的桩位允许偏差为0 3倍桩径 对单排布桩桩位允许偏差不得大于60mm 8 6CFG桩施工中存在的质量通病及控制措施在施工中 由于各种因素的影响 主要存在的质量问题有缩颈 断桩 桩体强度不均和不足等 8 6 1桩身垂直度及桩位偏差 见图7 主要原因 操作手未按技术交底进行作业 旁站人员未对桩机进行有效监控 技术交底未明确具体作业方式 图7桩位偏差 控制方法 垂直度控制 在桩机悬挂双向垂球 旁站人员在桩机就位后进行实测 判定桩身的垂直度偏差是否满足规范或设计要求 桩位偏差 施工前清除地下障碍 平整压实场地以防钻机偏斜 放桩位时认真仔细 严格控制误差 桩机的水平度和垂直度在开钻前和钻进过程中注意检查复核 8 6 2短桩 见图8 主要原因 标识不清 施工队伍偷工减料 旁站人员不足 控制不严 管理人员巡查不够 控制方法 在桩机机身上做明确的长度标识 为方便夜间施工控制 需用反光材料进行标识 标识的最小刻度一般为50cm或25cm 增加必要的旁站人员 进行现场培训 分部和经理部管理人员加强巡视 特别是夜间施工的巡视 图8短桩 8 6 3浅层断桩 见图9 主要原因 上覆土清除时间 机械不妥 桩头破除方式不妥 褥垫层施工方法不当 控制方法 在桩身强度达到设计强度的70 以上后 用小型挖掘机清除上覆土 建议电锯进行切桩头 褥垫层第一层施工时采用机械配合人工进行 大型机械不得进入地基处理区 图9浅层断桩图10桩头疏松 8 6 4桩头疏松 见图10 主要原因 提管速度过快 混合料离析等 停灰面过低 未留相应的超灌长度 控制方法 按作业指导书规定的提管速度严格控制 预留适当的超灌长度 加强对混合料搅拌 运输 浇筑过程的监控 8 6 5桩身离析 见图11 主要原因 混合料工作性能不佳 提管速度过快 提管过程中 停止供混合料 控制方法 加强对混合料搅拌 运输 浇筑过程的监控 根据混凝土泵的实际功效 确定合理的提管速度 提管过程中 严禁停泵 图3桩身离析 8 6 6桩端未进入相应的持力层主要原因 对瞬间电流控制目的不清 未按瞬间电流 桩长进行双控 控制方法 细化作业指导书和技术交底 对现场旁站 技术 管理人员进行培训 做好电流桩长的相互控制和配合 8 6 7桩身混凝土收缩桩身回缩是普遍现象 一般通过外加剂和超灌予以解决 施工中保证充盈系数大于1 控制措施 桩顶至少超灌1 0m 并防止孔口土混入 选择减水效果好的减水剂 8 7CFG桩复合地基施工质量的控制措施 8 7 1深入了解地质情况 选用合理的成桩工艺 严格按施工要求 在施工过程中 施工工艺对CFG桩复合地基的质量至关重要 不合理的施工工艺将造成重大的质量问题 甚至导致质量事故 而要选择确定合理的施工工艺必须深入了解地质情况 同时 CFG桩复合地基区别于桩基的主要特点就是CFG桩充分利用了桩间土的承载力 所以 施工过程中应尽量减少扰动原状土而引起土的强度降低 CFG桩成桩工艺中 选用哪一类成桩机和什么型号 与土的性质具有密切关系 要视工程的具体情况而定 在施工准备阶段 应根据地质情况合理地选用施工机械 这是确保CFG桩复合地基施工质量的有效途径 选择好施工工艺后 要严格按要求施工 把握好施工要点和施工环节 在施工准备阶段确定施工方案时 设计好相应的技术和质量保证措施 做到心中有数 8 7 2采用正确的打桩顺序1 在饱和软土中成桩 桩机的振动力较小 当采用连打作业时 由于饱和软土的特性 新打的桩将挤压已打桩 使已打桩被挤扁形成椭圆状或不规则形状 严重的产生缩颈和断桩 此时 应采用隔桩跳打施工方案 2 在饱和的松散粉土中施工 由于松散粉土振密效果好 桩体施工完后 土体密度会有显著增加 而且 打