长螺旋钻孔灌注桩质量问题防治方法?
(1)堵管。堵管是长螺旋钻孔、管内泵压混凝土灌注成桩工艺常遇到的主要问题之一。它直接影响CFG桩的施工效率,增加工人劳动强度,还会造成材料浪费。特别是故障排除不畅时,使已搅拌的CFG桩混合料失水或结硬,增加了再次堵管的几率,给施工带来很多困难。
产生堵管的原因有以下几点:
①混凝土配合比不合理。当混凝土中的细骨料和中砂用量较少时,混凝土和易性不好,常发生堵管。因此,要注意混凝土的配合比,坍落度应控制在180mm~200mm之间。
②混凝土搅拌质量有缺陷。在CFG桩施工中,混凝土由混凝土泵通过刚性管、高强柔性管、弯头最后到达钻杆芯管内。混凝土在管线内借助水和水泥砂浆润滑层与管壁分离后通过管线。坍落度太大的混合料,易产生泌水、离析。泵压作用下,骨料与砂浆分离,摩擦力加剧,导致堵管。坍落度太小,混凝土在输送管路内流动性差,也容易造成堵管。
③施工操作不当。钻孔进入土层预定标高后,开始泵送混凝土,管内空气从排气阀排出,待钻杆内管及输送软、硬管内混凝土连续时提钻。若提钻时间较晚,在泵送压力下钻头处的水泥浆液被挤出,容易造成管路堵塞。
④设备缺陷。弯头曲率半径不合理也能造成堵管。弯头与钻杆不能垂直连接,否则也会造成堵管。混凝土输送管要定期清洗,否则管路内有混凝土的结硬块,还会造成管路的堵塞。
(2)窜孔。在饱和粉土、粉细砂层中成桩经常会遇到这种情况,打完X号桩后,在施工相邻的Y桩时,发现未结硬的X号桩的桩顶突然下落,当Y号桩泵入混凝土时,X号桩的桩顶开始回升,此种现象称为窜孔。
发现窜孔的条件有如下三条:
①被加固土层中有松散饱和粉土、粉细砂;
②钻杆钻进过程中叶片剪切作用对土体产生扰动;
③土体受剪切扰动能量的积累,足以使土体发生液化。由于窜孔对成桩质量的影响,施工中采取的预控措施:
a.采取隔桩、隔排跳打方法;
b.设计人员根据工程实际情况,采用桩距较大的设计方案,避免打桩的剪切扰动;
c.减少在窜孔区域的打桩推进排数,减少对已打桩扰动能量的积累;
d.合理提高钻头钻进速度。
(3)桩头空芯。主要是施工过程中,排气阀不能正常工作所致。钻机钻孔时,管内充满空气,泵送混凝土时,排气阀将空气排出,若排气阀堵塞不能正常将管内空气排出,就会导致桩体存气,形成空芯。为避免桩头空芯,施工中应经常检查排气阀的工作状态,发现堵塞及时清洗。
(4)桩端不饱满。这主要是因为施工中为了方便阀门的打开,先提钻后泵料所致。这种情况可能造成钻头上的土掉入桩孔或地下水浸入桩孔,影响CFG桩的桩端承载力。为杜绝这种情况,施工中前、后台工人应密切配合,保证提钻和泵料的一致性。
(5)加强施工过程中的监测。在施工过程中,应加强监测,及时发现问题,以便针对性地采取有效措施,有效控制成桩质量,重点应做好以下几方面的监测:
①施工场地标高观测。施工前要测量场地的标高,并注意测点应有足够的数量和代表性。打桩过程中则要随时测量地面是否发生降起。因为断桩常和地表隆起相联系。
②已打桩桩顶标高的观测。施工过程中注意已打桩桩顶标高的变化,尤其要注意观测桩距最小部位的桩。因为在打新桩时,量测已打桩桩顶的上升量,可估算桩径缩小的数值,以判断是否产生缩径和窜孔。
③对有怀疑桩的处理。对桩顶上升量较大或怀疑发生质量问题的桩应开挖查看,并做出必要的处理。
钻孔灌注桩工程由于施工工艺复杂,施工中有可能因各种可见或不见因素的干扰而影响最终的成桩质量。因此,施工中务必不可掉以轻心。为确保整体桩基工程质量达到设计要求,对钻孔灌注桩常见质量问题的预防及处理如下:
1、成孔质量问题
①塌孔 :
预防措施:根据不同地层,控制使用好泥浆指标。在回填土、松软层及流砂层钻进时,严格控制速度。地下水位过高,应升高护筒,加大水头。地下障碍物处理时,一定要将残留的砼块处理清除。孔壁坍塌严重时,应探明坍塌位置,用砂和粘土混合回填至坍塌孔段以上1—2m处,捣实后重新钻进。
②缩径 :
预防措施:选用带保径装置钻头,钻头直每径应满足成孔直径要求,并应经常检查,及时修复。易缩径孔段钻进时,可适当提高泥浆的粘度。对易缩径部位也可采用上下反复扫孔的方法来扩大孔径。
③桩孔偏斜 :
预防措施:保证施工场地平整,钻机安装平稳,机架垂直,并注意在成孔过程中定时检查和校正。钻头、钻杆接头逐个检查调正,不能用弯曲的钻具。在坚硬土层中不强行加压,应吊住钻杆,控制钻进速度,用低速度进尺。对地下障碍行预先处理干净。对已偏斜的钻孔,控制钻速,慢速提升,下降往复扫孔纠偏。
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2、钢筋笼安装质量问题
① 钢筋笼安装与设计标高不符 :
预防措施:钢筋笼制作完成后,注意防止其扭曲变形,钢筋笼入孔安装时要保持垂直,砼保护层垫块设置间距不宜过大,吊筋长度精确计算,并在安装时反复核对检查。
② 钢筋笼的上浮:
钢筋笼上浮的预防措施:严格控制砼质量,坍落度控制在18±3cm,砼和易性要好。砼进入钢筋笼后,砼上升不宜过快,导管在砼内埋深不宜过大, 严格控制在10m以下,提升导管时,不宜过快,防
止导管钩钢筋笼,将其带上等。
3、水下砼灌注问题
① 堵管 :
预防措施:商品砼必须由具有资质,质量保证有信誉的厂家供应,砼的级配与搅拌必须保证砼的和易性、水灰比、坍落度及初凝时间满足设计或规范要求,现场抽查每车砼的坍落度必须控制在钻孔灌注桩施工规范允许的范围以内。灌注用导管应平直,内壁光滑不漏水。
② 桩顶部位疏松 :
预防措施:首先保证一定高度的桩顶留长度。因受沉渣和稠泥浆的影响,极易产生误测。因此可以用一个带钢管取样盒的探测,只有取样盒中捞起的取样物是砼而不是沉淀物时,才能确认终灌标高已经达到。
③ 桩身砼夹泥或断桩:
预防措施:成孔时严格控制泥浆密度及孔底沉淤,第一次清孔必须彻底清除泥块,砼灌注过程中导管提升要缓慢,特别到桩顶时,严禁大幅度提升导管。严格控制导管埋深,单桩砼灌注时,严禁中途断料。拔导管时,必须进行精确计算控制拔导管后砼的埋深,严禁凭经验拔管。
1、孔壁坍塌:因桩位土质不好,或地下水渗出而使孔壁坍塌。开挖前应掌握现场土质错开桩位开挖,缩短每节高度随时观察土体松动情况,必要时可在坍孔处用砌砖,钢板桩、木板桩封堵;操作进程要紧凑,不留间隔空隙,避免坍孔。
2、孔底残留虚土太多:成孔、修边以后有较多虚土、碎砖,未认真清除。在放钢筋笼前后均应认真检查孔底,清除虚土杂物。必要时用水泥砂浆或混凝土封底。
3、孔底出现积水:当地下水渗出较快或雨水流入,抽排水不及时,就会出现积水。开挖过程中孔底要挖集水坑,及时下泵抽水。如有少量积水,浇筑混凝土时可在首盘采用半干硬性的,大量积水一时又排除困难的情况下,则应用导管水下浇筑混凝土的方法,确保施工质量。
4、钢筋笼扭曲变形:钢筋笼加工制作时点焊不牢,未采取支撑加强钢筋,运输、吊放时产生变形、扭曲。钢筋笼应在专用平台上加工,主筋与箍筋点焊牢固,支撑加固措施要可靠,吊运要竖直,使其平稳地放入桩孔中保持骨架完好。
二、长螺旋钻孔灌注桩常见质量问题及防治措施
1、堵管
长螺旋钻孔钻头两边设计有两个钻门,在施工过程中钻门关闭防止钻屑进入钻杆内造成钻杆堵塞。当泵砼时随着泵压增加两钻门打开,由此将砼灌入孔内。一旦提钻时钻门打不开,直接导致钻孔内无混凝土,后果严重。所以要求每次开钻前后均应检查钻门是否卡死。如果出现塑性高的粘性土层,则采用钻具回转泵砼法,就是在泵砼的同时使钻具在提拉下正向回转,使挤压在钻门的泥松动或脱落,从而在泵压下打开钻门。
2、卡钻
长螺旋钻机钻进过程中如果钻具下放速度过快,致使钻出的钻屑来不及带出孔外而积压钻杆与孔壁之间,严重时就会造成卡钻事故。如果事故轻微,应立即关掉回转动力电源,将钻具用最低提升速度提起后重新施钻即可;如果事故严重首先应将钻机塔下大梁用机枕木垫好,再用最低提升速度拉钻具。
3、断桩、缩径和桩身缺陷
出现该问题的主要原因是由于钻杆提升速度太快,而泵砼量与之不匹配,在钻杆提升过程中钻孔内产生负压,使孔壁塌陷造成断桩,而且有时还会影响邻桩。解决此类问题的方法一是合理选择钻杆提升速度,通常为1.8~.4m/min,保证钻头在砼里埋深始终控制在1m以上,保证带压提钻;二是隔桩跳打,如果邻桩间距小于5d时,则必须隔桩跳打。
4、桩头不完整
造成这一问题的主要原因是停灰面过低,没预留充足的废桩头,有时提钻速度过快也会导致桩头偏低,解决之道在于平整工场地时保证地面与有效桩顶标高距离不小于0.6m,停灰面不小于有效顶以上0.6m。
三、长螺旋钻孔灌注桩工程质量保证措施
1、保证项目:
(1)灌注桩的原材料和混凝土强度必须符合设计要求和施工规范的规定。
(2)实际浇灌的混凝土量,严禁小于计算的体积。
(3)浇灌混凝土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,本工程灌注混凝土要求完成面之标高比桩顶的设计标高高出500MM。
(4) 成孔深度必须达到设计要求持力层。以端承为主的桩,沉渣厚度严禁大于100mm。
(5)混凝土灌注完成后的24h 内,5m 范围内相邻的桩禁止进行成孔施工。
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