冲孔灌注桩施工方法和要点

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建设步伐的加快,高层建筑越来越多。由于技术工艺经多年实践,成为一种普及的桩型,具有施工机械简单,成桩工艺成熟,桩体承载力较高的特点。但冲孔灌注桩基属地下工程,不可预见性,隐蔽性较强,质量监控工作具有一定难度,为保证成桩质量,保证设计承载力要求。
  一、施工方法 
  先进行场地规划,做好施工导墙,挖好泥浆池,等施工导墙达到一定强度后便可开始施工,采用工程冲装机械,在桩位上钻进成孔,采用泥浆护壁,待孔深达到设计要求后进行清孔,放入钢筋笼然后在孔壁内利用刚性导管水下混凝土灌注法成桩。这是冲孔桩基本施工方法,其操作要求严格,稍有疏忽,容易发生缩颈,断裂现象,且成孔、灌注混凝土时有大量土体或泥浆排出。
  二、冲孔灌注桩的施工工艺流程 
  三、施工工序与工序过程控制 
  1、测量放线定位
  复核建设单位提供的测量控制点符合要求后,测放出各桩桩位,拼装好桩架就位。根据预先测设的测量控制网(点),定出排桩桩位外放中心线,按照外放中心测量放出导墙边线,施做导墙。以双向十字线控制桩中心,开冲前必须先校核钻锤的中心是否与桩位中心重合。在施工过程中还须经常检测冲具位置有无发生变化,以保证孔位的正确。
  2、施工顺序
  围护桩为排桩,按隔桩法施工,跳桩施工顺序,且邻孔桩施工应在24小时后才可以进行施工。
  3、导墙施工
  导墙形式采用“┓┏”型
  导墙施工顺序为:平整场地→测量定位→挖槽→绑扎钢筋→支模板→浇筑混凝土→拆模并设置横撑→导墙外侧平整压实。
  4、成孔
  成孔采用冲孔机冲击成孔,泥浆护壁、泥浆循环出渣,部分孔采用旋挖桩机成孔,中、微风化岩层改用冲桩机配合。
  在冲孔过程中要根据土层情况合理调节泥浆的比重:
  (1) 在粘性土中成孔时注入清水,以原土造浆护壁,循环泥浆比重控制在1.1~1.3;
  (2) 在砂土和较厚的夹砂层中成孔时,采用制备泥浆或在孔中投入泥团造浆,泥浆比重控制在1.2~1.3;在淤泥层成孔时,由于淤泥本身也有一定的造浆能力,泥浆比重则适当调小;在砂卵石层或容易塌孔的土层中成孔时,加大泥浆比重至1.3~1.4。
  (3) 成孔过程对垂直度要进行控制
  (4) 冲孔桩施工若遇下列情况之一时,应立即停止冲进,并进行处理。
  (5) 若遇卡锤、掉锤,应按下列方法处理:
  (6) 冲孔入岩后宜每冲进1000mm取一次岩样。
  5、泥浆系统及泥浆处理
  6、清孔
  7、钢筋笼的制作与安装
  8、水下混凝土灌注
  五、常见的质量问题预防及处理 
  1、孔壁坍塌:指成孔过程中孔壁上土层不同程度的塌落。
  产生原因:冲孔桩施工现场地质环境中带有较厚砂层,淤泥层,卵石层等夹层部位,由于砂层,淤泥层,和卵石层整体性较差,当施工至夹层时桩孔位置被掏空,遇到冲孔桩施工的外力作用,夹层部位孔壁不稳定而又采用一般地质条件中使用的泥浆,护壁不能保持完整性而向桩孔内塌落。
  防治措施:选用胶体率较高的粘土快来造浆,同时增大泥浆比重,塌孔比较严重的地方可向桩孔内加粘土块夹小石片,反复冲击造壁。在孔壁坍塌段投入石子粘土,并调整泥浆比重和液面高度,填入混合料后低锤密击,造成坚固孔壁后在正常冲击,若以上方法仍没有效果时,应征求设计人员同意采取些其他措施。
  2、偏孔:成孔过程中出现孔位偏移或孔身倾斜垂直度不满足规范的情况。
  产生原因:桩孔位置有较大的探头石,或桩机施工现场地质岩石走向的坡度很大,桩孔内出现一边软一边硬的地质情况,使钻头或冲锤挤向软的一边而引起斜孔。在粉细沙或石泥软土层中成孔,冲进过快,都会引起轻微的塌孔,使孔径增大,此时孔壁对钻头或冲锤的约束减少,如不及时控制好冲孔速度,很容易使冲锤或钻头因摆动偏向一方,导致偏孔。
  防治措施:发生斜孔后,将桩架重新安装牢固、平稳垂直,斜孔不严重的可用低锤密实冲矫正。若斜孔较严重的可向桩孔内回填细石和粘土快,然后低锤密冲,反复矫正。
  3、缩颈:孔径小于设计孔径
  产生原因:常出现于塑性膨胀土中,冲孔过程中,地层在应力释放过程中缓慢发生变形,引起孔径变小。
  防治措施:采用优质泥浆,降低失水量。成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,在成孔一段时间内,孔壁形成泥皮,则孔壁不会渗水,不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片,在冲进过程中起到扫孔作用。如出现缩颈,采用上下反复扫孔的方法,以扩大孔径。冲孔完成,经检查无缩颈现象后应立即进行清孔及安装钢筋笼,并快速浇灌混凝土,尽量减少孔径变形的程度。
  4、钢筋笼上浮或下沉:指钢筋笼的位置高于或低于设计位置的现象。
  起因分析:钢筋笼放置初始位置过高或者过低;混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大(6m以上)钢筋笼被混凝土顶托上浮;导管掩埋过长,提升时易摇晃,难以对准笼中心,发生挂笼现象;导管提升过猛,混凝土下沉太快,瞬时反冲力是钢筋笼上浮;钢筋笼制作质量不佳或吊装不当变形抑或桩孔倾斜钢筋笼随之变形增加了混凝土上升阻力。
  预防和处理:浇注过程中管理人员全程跟踪,一旦发生上浮,及时采取措施。一般都可以设法施停止其上浮趋势,如在吊筋位置加套管等方法顶住钢筋笼伤口等,不过总体思路上应该是首先查明具体原因,减小灌注混凝土的冲击力,小心谨慎的勤提勤拆导管,尽量转动提升导管,以达到密实混凝土的目的,待混凝土进入钢筋笼底2~3米后才可放心按正常情况浇注混凝土。
  5、断桩:桩身混凝土带有软弱夹层。
  产生原因:造成这一质量问题的常见原因是在水下混凝土浇灌过程中,导管的提升控制不当,致使导管下端提离了混凝土面,然后不做任何处理又插回混凝土中继续施工或出现导管堵塞后无法疏通,需要将导管提出桩孔疏通,致使混凝土灌注工作中断,而继续施工时对前后的衔接问题处理不当,造成前阶段混凝土面得泥浆等杂质不能完全反起排出而遗留在衔接面上。
  防治措施:混凝土开始灌注之前,务必对下料导管进行密封情况检查,确保导管密封能满足施工要求;在灌注混凝土的施工中,要确保混凝土浇注的连续性,若有时间间隔,在10分钟内应上下活动下料导管2~3次;在灌注混凝土过程应该严格做好灌注记录,观测混凝土面得标高,确保下料导管始终埋入混凝土内一定深度。
  6、导管堵塞:灌注过程中,混凝土在导管中不能下落。影响灌注工作的顺利进行。
  产生原因:灌注时间过长,而上部混凝土已经接近初凝,形成硬壳,而且随时间增长,泥浆残渣将不断沉淀,从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物,造成混凝土灌注极为困难,造成堵管。
  防治措施:尽可能提高混凝土浇注速度,开始浇混凝土时尽量积累大量混凝土,产生较大的冲击力克服泥浆阻力。快速连续浇注混凝土,使混凝土和泥浆一直保持流动状态,可防止导管堵塞。
  六、结束语 
  (1)认真熟悉施工图纸,熟悉地质情况,便于施工控制。
  (2)尽可能的减少第二次清孔至水下砼灌注的时间间隔,有利于孔壁稳定,降低孔底沉渣厚度。
  (3)在施工中取舍,缩短各道工序的作业时间,各施工段平行作业等措施,取得了良好的经济和社会效益。
  参考文献
  [1]《建筑工程施工质量验收统一标准》GB50300-2001
  [2]《建筑地基基础工程施工质量验收规范》GB50202-2002
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