鉆孔灌注樁施工及質量控制(畢業(yè)論文).docVIP

鉆孔灌注樁施工質量問題控制與防治措施一、前言 鉆孔灌注樁由于對各種地質條件的適應性、施工簡單易操作且設備投入一般不是很大，因此在各類工程中得到廣泛應用。但是由于鉆孔灌注樁的施工大部分是在地面以下進行，其施工過程無法直接觀察，成樁后也不能進行直接開挖驗收，它又是最容易出現(xiàn)質量問題的一種基礎形式。分析鉆孔灌注樁在施工過程中可能發(fā)生的事故，進行必要的防范是保證鉆孔灌注樁成樁質量，確?；A工程安全的重要措施。以下從幾點淺談在施工過程中遇到的問題處理辦法。二、橋梁鉆孔樁施工工藝及方法1、鉆孔樁基礎施工工藝鉆孔樁施工工藝流程見圖2-1;孔灌注樁施工程序見圖2-2。泥漿備料泥漿池平整場地（搭設鉆機平臺）樁位放樣埋設護筒鉆機就位鉆 進終孔質量檢查清 孔下鋼筋籠安裝導管再次檢查沉渣厚度及泥漿指標，必要時二次清孔水下混凝土灌注拔除護筒鑿除樁頭，質量檢驗下道工序孔內造泥漿泥漿沉淀池混凝土拌制及輸送檢查混凝土質量及頂面標高、制作試件拼裝檢查導管鋼筋籠制作圖2-1 鉆孔樁施工工藝流程圖 圖2-2 鉆孔灌注樁施工程序示意圖2、施工準備平整場地，清除坡面危石浮土。施工現(xiàn)場的出土路線應暢通。施工復測后，定出樁孔準確位置，在樁外側設置樁中心的十字控制樁，設置護樁并固樁；經(jīng)常檢查校核護樁。放出樁孔四周。現(xiàn)場四周應設置排水溝、集水井和沉淀池；孔口四周挖排水溝，做好排水系統(tǒng)；及時排除地表水，搭好孔口雨棚。施工現(xiàn)場備足鉆孔用水、粘土、碎石、片石等材料，確保意外情況發(fā)生時材料齊備，滿足處理需要。3、護筒埋設鋼護筒采用=8mm的鋼板制作，護筒直徑大于孔徑0.4m。護筒頂宜高出施工水位或地下水2.0m，并高出施工地面0.5m，鋼護筒四周用粘土夯實。水中護筒在鉆孔作業(yè)平臺上采用導向架導向，振動錘下沉至粘土層。護筒埋設或下沉到位后，頂面位置偏差不大于5cm，傾斜度小于1%。4、鉆機安裝旱地樁施工時應平整、加固處理地面，在鉆架下部支點處墊設方木，以擴散對地面應力。水中樁時鉆機直接安放于平臺上。鉆機就位時保持底盤平穩(wěn)、鉆架直立、鉆頭中心對準樁位中心，并將鉆架可靠固定。確保在鉆進過程中不發(fā)生傾斜和位移。5、泥漿制備泥漿選用優(yōu)質粘土或膨潤土造漿，經(jīng)試驗室配比確定。本工程泥漿指標采用：比重為1.11.30，粘度1622秒，PH值大于6.5，含砂率不大于4%，膠體率不小于95%。對不同的地質條件可適當調整泥漿比重。6、成孔沖擊鉆進開孔時主要為造漿護壁，開孔前在孔內多放粘土，并加適量粒徑不大于15cm的片石和碎石，頂部拋平，用大比重泥漿、低沖程密擊，鉆進0.51.0m后，再回填粘土，繼續(xù)用低沖程密擊，如此反復二、三次，使孔壁堅實、豎直、圓順，待沖砸至鉆頭頂在護筒下34m后，方可加大沖程正常鉆進。鉆孔過程中根據(jù)樁位處詳細地質情況采用不同方式鉆進。粘土、粉質粘土覆蓋層采用中沖程，輸入較低稠度泥漿沖擊成孔，鉆進要注意防止卡鉆、埋鉆；易塌孔的粉砂、砂土層采用小沖程，多投粘土提高泥漿的粘度與相對密度，并適量填加片石、碎石，使之擠入孔壁。塊石土、角礫土、碎石土層采用中沖程，加大泥漿稠度，添加片石、碎石反復沖擊，將孔壁擠實。基巖采用大沖程沖擊成孔，鉆進過程中，特別注意當基巖面傾斜大或高低不平時，回填片石、碎石，低錘快打，造成一個平臺后，方可采用較大沖程正常鉆進，如發(fā)現(xiàn)孔偏、孔斜，用片石回填至偏、斜上方0.30.5m處重新沖砸造孔。每鉆進0.51.0m后，開動反循環(huán)泥漿泵，將孔底鉆渣抽出來，并及時向孔內補入新鮮泥漿，如此循環(huán)操作，隨著鉆進深度不斷增加，排渣管在副卷揚機操作下也隨之及時下落，始終與孔底保持1020cm距離。7、終孔終孔檢查項目：孔徑、孔形、垂直度檢查，用籠式檢孔器；孔深和孔底沉渣厚度檢查，用測繩配測錘；樁位檢查，用全站儀測放樁位中心。8、清孔鉆孔至設計高程后進行清孔，孔用抽碴筒清孔。抽碴時，及時向孔內注入清水或新鮮泥漿，以保持孔內水位不變，避免坍孔。還可以采用換漿法清孔，采用優(yōu)質泥漿正、反循環(huán)換漿，直到達到規(guī)范規(guī)定的清孔質量標準?？讖健⒖咨畈恍∮谠O計值；孔位中心偏差不大于50mm；傾斜度不大于1%；灌注混凝土前孔底沉碴厚度滿足規(guī)范要求。9、鋼筋籠制作、安裝鋼筋籠采用箍筋成形法集中分節(jié)制作，接頭相互錯開，外觀必須順直，不得扭曲變形，焊接、綁扎必須牢固。鋼筋籠所用鋼材有產品合格證和現(xiàn)場抽檢復查資料，滿足有關規(guī)范要求。制作安裝時主筋接頭按規(guī)范規(guī)定錯開。采用擠壓或機械連接接頭時，先要進行工藝評定，并在施工時現(xiàn)場取樣做接頭試驗。鋼筋籠加工確保主筋位置準確。鋼筋保護層可在鋼筋籠外側設置耳環(huán)筋。按設計要求設置聲測管。用汽車吊下放鋼筋籠，在孔口焊接接長。鋼筋骨架上端焊拉鉤和橫撐固定于孔口，當樁身混凝土初凝后，解除固結設施。10、水下混凝土灌注水下混凝土灌注是保證鉆孔樁質量最重要、最關鍵的工序。灌注導管采用250mm的快速卡口垂直提升導管。導管使用前組裝編號，并進行接頭抗拉試驗和水密性試驗，保證接頭牢固、嚴密、不漏水。下放導管時小心操作，避免掛碰鋼筋籠。導管安裝的長度建立復核和檢驗制度，避免因誤裝造成斷樁。水下混凝土灌注前，再次檢查沉渣厚度，如不合格，進行二次清孔，合格后立即開始灌注混凝土?；炷吝x定適當?shù)幕炷僚浜媳?，粗骨料選用碎石，粒徑為525mm，砂為級配良好的中砂，優(yōu)先采用礦碴水泥，含砂率為40%45%。坍落度為1822cm，摻加適量的緩凝劑，延長混凝土的初凝時間?；炷猎诨炷翑嚢枵旧a供應，由混凝土攪拌運輸汽車運輸至樁位處，直接灌注或泵送，汽車起重機配合灌注。首批混凝土灌注量必須保證導管埋深不小于1m，拔球前準備足夠的混凝土儲備量，保證拔球后導管的埋置深度大于m并小于3m。拔球前，導管距孔底的高度要適當，一般取30cm左右。混凝土灌注過程中，注意觀察管內混凝土面下降和孔內水位升降情況，及時測量孔內混凝土面高度。導管埋置深度要適當，埋置深度控制在24m的范圍內。水下混凝土灌注要快速、連續(xù)不間斷地進行，灌注標高比設計樁頂超灌0.51.0m，以便鑿除樁頭浮漿，確保樁身混凝土質量。11、檢測按規(guī)定制作混凝土試件，檢查樁身混凝土強度，按規(guī)定對每根樁基進行無破損檢測。必要時對樁基進行大應變或鉆芯取樣檢查。三、常見質量通病及處理辦法1、無套管施工法中孔壁坍塌及對策 無套管灌注樁施工過程中由于土壤的持力層發(fā)生變化等原因，將會出現(xiàn)因漏水、漏漿等導致的孔壁坍塌的質量事故。鉆進過程中，如發(fā)現(xiàn)排出的泥漿中不斷出現(xiàn)氣泡，或泥漿突然漏失，則表示有孔壁坍陷跡象。根據(jù)對此類問題的分析，發(fā)現(xiàn)造成施工事故的原因主要在于： 護筒的長度不夠，護筒變形或形狀不合適； 保持的水頭壓力不夠； 地下水位有較高的承壓力； 在礫石層等處有滲流水或者沒水，孔中出現(xiàn)跑水現(xiàn)象； 泥漿的容重及濃度不足； 成孔速度太快，在孔壁中來不及形成泥膜； 用造孔機械在護筒底部造孔時觸動了孔周圍的土壤； 沉放鋼筋時，碰撞了孔壁，破壞了泥膜及孔壁； 造孔機械的機械力過大，致使護筒與土層之間的粘著力減弱； 針對這種問題，應采取的相應處理措施為： 施工現(xiàn)場在埋設灌注樁的護筒時，坑地與四周應選用最佳含水量的粘土分層夯實，必須注意保持護筒安裝垂直，在護筒的適當高度開孔，使護筒內保持1.0-1.5m的水頭高度。 當發(fā)現(xiàn)地基有地下水時，應密切注意是否夾有不透水層。當下層的承壓地下水的水頭比下層的地下水位高時，必須能保持足夠的泥水壓力，在施工前的地質情況勘測中，一定要求給出地下水的壓力、出水量、水流方向等要素條件。 泥漿的比重以1.021.08左右為宜。另外，在成孔時，如果遇到礫石層等土層產生大量漏漿時，應考慮是否改成其他施工方法。 當中斷成孔作業(yè)時，要著重監(jiān)視漏水、跑漿的情況。 在反循環(huán)鉆孔法的成孔施工中，鉆孔速度不宜過快，如果孔壁未形成有效泥漿膜，施工中將易出現(xiàn)孔壁坍塌的質量事故。成孔速度應根據(jù)地質情況并參照相應規(guī)范選取，對于淤泥質等非常軟弱的地質，如果成孔速度過快，造孔的樁孔將很不規(guī)則，對于砂、砂礫等土層若成孔速度過快，會產生樁的徑向擺動，而發(fā)生孔壁坍塌現(xiàn)象，在現(xiàn)場調查中發(fā)現(xiàn)，孔中水的向下流速超過12m/min，在負壓的作用下，孔壁非常容易發(fā)生坍塌現(xiàn)象。 為避免此類問題的發(fā)生，在施工中，要求施工人員要嚴格按施工規(guī)范進行施工，深入理解設計意圖是確保成功施工的關鍵因素，塌孔的樁孔應及時回填，當?shù)貙映尸F(xiàn)穩(wěn)定狀態(tài)后，應適當?shù)耐Ｖ?5天后再度施工為宜。 在鋼筋籠的沉放過程中，多采用邊沉樁邊射水攪拌的施工方式，然后用空氣升液法、砂泵等設備抽出攪混的泥漿，同時，要注意避免射水壓力過大，破壞鉆孔的完整。 2、縮頸 縮頸是鉆孔灌注樁最常見的質量問題，主要由于樁周土體在樁體澆注過程中產生的膨脹造成。針對這種情況，應采用優(yōu)質泥漿，降低失水量。成孔時，應加大泵量，加快成孔速度，在成孔一段時間內，孔壁形成泥皮，則孔壁不會滲水，亦不會引起膨脹?；蛟趯д魍鈧群附右欢〝?shù)量的合金刀片，在鉆進或起鉆時起到掃孔作用。另外，可采用上下反復掃孔的辦法，以擴大孔徑。3、鋼筋籠上浮 在澆筑混凝土時，有時鋼筋籠會發(fā)生上浮，其原因及相應對策如下：鋼筋籠上升，除了一些顯而易見的原因是由于導管上提時鉤掛所致外，主要的原因是被砼頂托上升，當砼表面接近鋼筋骨架時，導管底口處于鋼筋籠底口3M以下和1M以上處，砼灌注的速度過快，使砼下落時沖出導管底口向上反沖，其頂托力大于鋼筋籠的重力所致。當鋼筋籠的外徑及套管內壁之間的間隙太小，有時套管內壁與箍筋之間夾有粗骨料時，會發(fā)生鋼筋上浮現(xiàn)象，出現(xiàn)這種問題處理的方法是，使箍筋與套管內壁之間的間隙要大于粗骨料的最大尺寸的2倍。 鋼筋籠自身彎曲，鋼筋籠之間的接點不好、彎曲，箍筋變形脫落，套管傾斜等，使得鋼筋與套管內壁的接觸過于緊密時，也將造成鋼筋籠上浮。在處理此類問題時，應注意提高鋼筋籠加工、組裝的精度，防止鋼筋籠在運輸工程中的碰撞等因素引起的變形。在沉放籠時要確認鋼筋籠的軸向準確度等，不得使鋼筋籠自由墜落到樁孔中，不得敲打鋼筋籠的頂部，在貫入套管時，必須注意汽錘制度。 由于混凝土灌注過鋼筋籠且導管埋深較大時，其上層混凝土因澆注時間較長，已接近初凝，表面形成硬殼，混凝土與鋼筋籠有一定的握裹力，如此時導管底端未及時提到鋼筋籠底部以上，混凝土在導管流出后將以一定的速度向上頂升，同時也帶動鋼筋籠上升。當此類現(xiàn)象發(fā)生時，應立即停止灌注混凝土，并準確計算導管埋深和已澆混凝土面的標高，提升導管后再進行澆注，上浮現(xiàn)象即可消失。 鋼筋籠放置初始位置過高，混凝土流動性過小，導管在混凝土中埋置深度過大鋼筋籠被混凝土拖頂上升。 鋼筋籠初始位置應定位準確，并與孔口固定牢固。加快混凝土灌注速度，縮短灌注時間，或摻外加劑，防止混凝土頂層進入鋼筋籠時流動性變小，混凝土接近籠時，控制導管埋深在1.5-2.0m。 為了防止鋼筋籠上升，當導管底口低于鋼筋籠底部3M至高于鋼筋籠底1M之間，以及砼表面在鋼筋籠底部上下1M之間，應放慢砼灌注速度，允許的最大灌注速度與樁徑有關?？變软胚M入鋼筋骨架4M左右,適當提升導管,減小導管埋置長度,以增加骨架在導管口以下的埋置深度,從而增加砼對鋼筋骨架的握裹力。 1 除此之外，在澆筑混凝土之前，一定要將套管稍稍往上提一點，以確認鋼筋籠是否存在上浮現(xiàn)象?？朔摻钌仙?，除了主要從上述灌注方面著眼外，還應從鋼筋籠定位方式加以考慮。4、樁底沉渣量過多 清孔是灌注樁施工中保證成樁質量的重要環(huán)節(jié)，通過清孔應盡可能的使樁孔中的沉渣全部清除，使混凝土與巖基結合完好，提高樁基的承載力。施工中發(fā)生樁底沉渣的主要原因及處理的措施如下： 樁底的沉渣過多主要由于施工中違犯操作規(guī)定，清孔不干凈或未進行二次清孔造成的；施工中應保證灌注樁成孔后，鉆頭提高孔底10-20cm，保持慢速空轉，維持循環(huán)清孔時間不少于30分鐘，然后將錘式抓斗慢慢放入孔底，抓出孔底的沉渣。 當使用的泥漿比重過小或泥漿注入量不足時，樁底的沉渣浮起困難，沉渣將堆積在樁底，影響樁與地基的結合。工程中需采用性能較好的泥漿，控制泥漿的比重和粘度，不能用清水進行置換。 鋼筋籠吊放過程中，如果鋼筋籠的軸向位置未對準孔位，將會發(fā)生碰撞孔壁的事故，孔壁的泥土會坍落在樁底；因此，鋼筋籠吊放時，務使鋼筋籠的中心與樁中心保持一致，避免碰撞孔壁。在鋼筋籠的加工工藝上，可選用冷壓接頭工藝加快對接鋼筋籠速度，減少空孔時間，從而減少沉渣。下完鋼筋籠后，檢查沉渣量，如沉渣量超過規(guī)范要求，則應利用導管進行二次清孔，使用方法是用空氣升液排渣法或空吸泵反循環(huán)法。這種方法是用已有的空吸泵、空壓機，在導管上備有承接管，它無需特殊設備，在任何施工方法中均可采用。 清孔后，待灌時間過長，致使泥漿沉積。開始灌注混凝土時，導管底部至孔底的距離宜為30-40mm，應有足夠的混凝土儲備量，使導管一次埋入混凝土面以下1.0m以上，以利用混凝土的巨大沖擊力濺除孔底沉渣，達到清除孔底沉渣的目的。 5、導管進水 在澆注混凝土過程中，有時會發(fā)生由于過量上提導管，使接頭部分產生漏水等情況，將造成混凝土離析、流動等質量事故，在樁身上留下致命的質量隱患。因此要嚴格施工管理，不得發(fā)生泥漿水進入導管的質量事故。一旦生發(fā)上述事故，可采取如下的處理措施： 澆筑混凝土之前，若發(fā)現(xiàn)導管口出現(xiàn)漏水現(xiàn)象時，應立即提起到導管進行檢查，對漏水部位進行嚴格的防水處理后，再重新放入樁孔中，建筑混凝土。 在任何情況下，都應該盡可能的將導管底部深深的埋在混凝土中，當發(fā)現(xiàn)導管上提明顯過量時，應迅速將導管插到混凝土中，利用小型水泵或小口徑的抽水設備，將導管中的水抽到之后，再繼續(xù)澆筑混凝土。 6、斷樁 由于混凝土凝固后不連續(xù)，中間被沖洗液等疏松體及泥土填充形成間斷樁。造成原因及防治措施如下： 施工中若發(fā)生導管底端距孔底過遠，則混凝土被沖洗液稀釋，使水灰比增大，造成混凝土不凝固，形成混凝土樁體與基巖之間被不凝固的混凝土填充。 為避免質量事故的發(fā)生，樁孔鉆成后，必須認真清孔，一般是采用沖洗液清孔，沖孔時間應根據(jù)孔內沉渣情況而定，沖孔后要及時灌注混凝土，避免孔底沉渣超過規(guī)范規(guī)定。這就要求在灌注混凝土前，應認真進行孔徑測量，準確算出全孔及首次混凝土灌注量。 有時受地下水活動的影響或導管密封不良，沖洗液浸入混凝土水灰比增大，形成樁身中段出現(xiàn)混凝土不凝體。 在地下水活動較大的地段，事先要用套管或水泥進行處理，止水成功后方可灌注混凝土。幫扎水泥隔水塞的鐵絲，應根據(jù)首次混凝土灌入量的多少而定，嚴防斷裂。確保導管的密封性，導管的拆卸長度應根據(jù)導管內外混凝土的上升高度而定，切勿起拔過多。 在澆注混凝土時，由于導管提升和起拔過多，露出混凝土面，或因停電、待料等原因造成夾渣，出現(xiàn)樁身中巖渣沉積成層，將混凝土樁上下分開的現(xiàn)象。 施工中應明確規(guī)定，混凝土澆注過程中，一旦開始澆筑工序，一定要連續(xù)完成改作業(yè)，確保在混凝土初凝時間內連續(xù)澆注，在灌注混凝土過程中應避免停電、停水。并隨時控制混凝土面的標高和導管的埋深，提升導管要準確可靠，嚴格遵守操作規(guī)程。 施工中還會發(fā)生澆注混凝土時，沒有從導管內灌入，而采用從孔口直接倒入的辦法灌注混凝土，產生混凝土離析造成凝固后不密實堅硬，個別孔段出現(xiàn)疏松、空洞的現(xiàn)象。 因此，施工要求中要嚴格確定混凝土的配合比，使混凝土有良好的和易性和流動性，坍落度損失亦滿足灌注要求。灌注混凝土應從導管內灌入，要求灌注過程連續(xù)、快速，準備灌注的混凝土要足量， 避免埋下質量事故的隱患。 7、鉆孔內的有害氣體 由于地質構造或其他特殊原因，在灌注樁的成孔過程中，發(fā)現(xiàn)樁孔中產生沼氣、天然氣、硫化氫等有害氣體，全套管施工中，當需要在孔口附近進行焊接鋼筋骨架時，焊接的電火花會點燃樁孔內可燃性氣體而發(fā)生爆炸的質量事故。 為避免上述事故的發(fā)生，在進行焊接作業(yè)前，首先利用有害氣體探測器或火繩等檢查樁孔中是否存在有害氣體，一般情況下，樁孔中的可燃氣體，應用注水法排除孔中的有害氣體；當氣體量較少時，也可以利用火繩等將有害氣體燃燒掉。 四、鉆孔灌注樁的鋼筋籠施工及質量控制 (一）、鋼筋骨架制作1、制作方法在公路工程質量檢驗評定標準中規(guī)定了鋼筋籠制作的允許偏差，如下表所示鋼筋籠制作允許偏差項次項 目允許偏差/mm1主筋間距202箍筋間距或螺旋筋間距103鋼筋籠直徑54鋼筋籠長度10各項控制指標,對于每一段來說都不難做到。但是由于每段鋼筋籠的偏差可正可負，特別是對主筋間距和鋼筋籠直徑這兩項指標，在兩段鋼筋籠焊接時會發(fā)生困難。為了克服這個困難，我們采用了如圖所示的縱向鋼筋定位模板進行鋼筋籠的制作。 每節(jié)鋼筋籠設置定位模板二具,定位模板相互平行為了不妨礙螺旋筋的綁扎，再每隔2M左右采用加強筋成型法。加強筋設在主筋內側，并用三角內撐將它加固，在加強筋外側點焊主筋，主筋與加強筋必須垂直，再綁扎箍筋，鋼筋籠的加工，必須嚴格按照施工設計圖和規(guī)范要求，配制好主筋的焊接長度為10D(雙面焊)，但施焊時，由于起落點都不飽滿，達不到施工要求，所以長度加1CM，接頭位置錯開，距離應不少于規(guī)范要求，為了方便施工，結合鋼筋籠的長度取一個工人易記的數(shù)字(最好是整十位數(shù))。鋼筋籠由于一般都比較長,重量重，而且受鉆機門架高度(一般不都超過10M)的影響，施工中，鋼筋籠要采取分制作，每根樁的鋼筋籠，由幾節(jié)鋼筋骨架組成,計算鋼筋籠長度尺寸時,除要注意接頭位置錯開,還要注意計算上焊接長度。2、保護層的設置 鋼筋籠豎直對準孔口中心后要緩緩下放，力求不使“”筋（也稱鋼筋耳朵）刮傷孔壁。但事實上這是很難做到的，為此我們采用如圖所示的墊塊。經(jīng)過施工表明，此種墊塊可以減小孔壁的刮傷及增加鋼筋籠保護層的均勻性。然而鋼筋籠的弧形墊塊在吊裝過程會經(jīng)常會被破壞，為此再事先制作一些圓形墊塊，鋼筋籠一邊下放，再一邊安裝圓形墊塊；墊塊為砂漿預制塊，中間穿孔，插入與箍筋同規(guī)格鋼筋，點焊在骨架上，安裝時注意圓鋼筋縱向與骨架縱向一致，墊塊能夠在骨架下放時滾動，一起固定骨架居中，二起保護層作用,三又不會刮傷孔壁。(二）、鋼筋籠的存放 制好后的鋼筋籠必須放在平整、干燥的場地上。存放時，在加勁筋與地面接觸處墊上等高的木方，以免粘上泥土。每組骨架的各