在施工過程中容易出現(xiàn)孔壁坍落、鋼筋籠上浮等質(zhì)量問題,面對可能出現(xiàn)的問題采用相應(yīng)的防范措施,對已發(fā)生的問題及時(shí)解決,就能按質(zhì)按量完成沖擊鉆孔灌注樁施工。
檢查查驗(yàn)樁位、樁頂標(biāo)高、樁底沉渣厚度、樁身完整性、承載力、垂直度、樁徑、原材料、混凝土配合比及強(qiáng)度、泥漿配合比及性能指標(biāo)、鋼筋籠制作及安裝、混凝土澆筑等。
沖擊鉆孔系統(tǒng)設(shè)備由沖擊鉆頭、三腳立架、卷揚(yáng)機(jī)組成。沖擊鉆孔灌注樁的工藝流程為:施工場地平整→樁定位→開挖泥漿池、沉淀池→護(hù)筒埋設(shè)→鉆孔設(shè)備就位、孔位校核→鉆孔、泥漿環(huán)、清除廢漿、泥渣→入巖面確認(rèn),嵌巖→清孔換漿→終孔驗(yàn)收→鋼筋籠安裝和安裝鋼導(dǎo)管→第二次清孔,最終孔深驗(yàn)收→澆筑水下混凝土→灌注樁完成。
2.2.1 主要施工準(zhǔn)備工作質(zhì)量控制
(1)做好專項(xiàng)施工方案編制、交底工作
開工前應(yīng)編制專業(yè)施工方案,并經(jīng)公司、監(jiān)理單位審核,并對每個(gè)管理人員及現(xiàn)場作業(yè)人員進(jìn)行安全技術(shù)交底。
(2)測量定位控制
測量儀器使用前應(yīng)進(jìn)行檢查,儀器測量精度應(yīng)滿足規(guī)范要求,測量偏差嚴(yán)格控制在規(guī)范允許偏差之內(nèi)(一般為±5cm)。樁位定位后,再次復(fù)核長度是否與施工圖相符;合格后做好保護(hù);孔位校核時(shí)再次復(fù)測樁位,做到自檢、監(jiān)理復(fù)核。
2.2.2 鉆孔前應(yīng)做好的事項(xiàng)
鉆孔前的應(yīng)做好的事項(xiàng)包括:①樁位放樣、驗(yàn)收;②鋼護(hù)筒埋設(shè)及其定位復(fù)核;③開挖泥漿池、沉淀池;④鋼筋原材、商品混凝土供貨單位、鉆孔設(shè)備、施工班組等質(zhì)量驗(yàn)收等。其次應(yīng)進(jìn)行試樁,并形成試樁試驗(yàn)報(bào)告,試樁的主要目的是落實(shí)現(xiàn)場施工監(jiān)測方法,如最后10錘下沉量、進(jìn)尺速度等。
3.1.1 成孔過程質(zhì)量施工程序
①檢查孔徑、軸線、垂直度、泥漿性能,沖孔過程進(jìn)尺記錄;②檢查是否入巖,包括巖樣的留取及比對,并對入巖深度及時(shí)簽認(rèn);③終孔檢查孔深、、沉渣厚度;④鋼筋籠的制作、安裝;混凝土灌注。
3.1.2 成孔過程關(guān)鍵點(diǎn)質(zhì)量控制
(1)孔壁坍落
孔壁坍落事故是沖孔過程最常發(fā)生事故之一,有如質(zhì)量通病, 施工管理人員應(yīng)掌握其發(fā)生的原理并提前做好預(yù)防。為避免事故發(fā)生的應(yīng)對措施有:1、吃透施工圖設(shè)計(jì)及工程地質(zhì)勘察報(bào)告,主要是設(shè)計(jì)技術(shù)要求和孔位相對應(yīng)地質(zhì)情況;2、鋼護(hù)筒埋設(shè)深度滿足要求,孔口及場地內(nèi)排水良好;3、特殊地層鉆嚴(yán)控進(jìn)尺、采用優(yōu)質(zhì)泥漿等,4、第二次清孔后及時(shí)澆筑水下混凝土。
(2)清孔、排渣
清孔也是灌注樁成樁質(zhì)量控制的關(guān)鍵點(diǎn)。通過清孔盡可能將沉渣排除,使水下混凝土與基巖良好接合,以保證樁底承載力。 現(xiàn)場正常做法:終孔后將鉆頭提至距孔底0.2-0.3m處,空轉(zhuǎn)鉆頭,利用空轉(zhuǎn)吸出殘存在孔底石渣并排除;必要時(shí)可投入適量混合土以提高泥漿比重和膠結(jié)力,增加排渣能力。 清孔快結(jié)束前,重新調(diào)整泥漿比重使其符合規(guī)定,這有利于水下混凝土的灌注,提高成樁質(zhì)量。
(3)孔底沉渣
放鋼筋龍、混凝土導(dǎo)管均會造成土體跌落,增加沉渣厚度。因此,灌注樁的沉渣厚度應(yīng)在鋼筋籠放入后,混凝土澆筑前測定。沉渣厚度的檢查目前均用重錘,但人為因素影響很大,應(yīng)專人負(fù)責(zé),用專一的重錘,測繩長度應(yīng)定期檢查。有些地方用較先進(jìn)的沉渣儀,這種儀器應(yīng)預(yù)先做標(biāo)定。
沖擊鉆孔灌注樁沉渣厚度要求一般不得大于100 mm,要達(dá)到該規(guī)定沉渣厚度,首先,要控制好泥漿質(zhì)量(泥漿的比重和粘度),泥漿過稀攜渣能力差,而過稠會增加成孔阻力及在孔壁形成泥皮縮小樁徑。作法是根據(jù)地下水位高低、地層土的工作性、所用鉆頭種類等確定泥漿的比重、粘度,如使用管形鉆頭鉆孔時(shí),入孔泥漿比重為1.1~1.3;使用實(shí)心鉆頭鉆孔時(shí),孔底泥漿比重不宜大于:砂黏土為1.3;大漂石、卵石層為1.4;巖石為1.2。其次,第一次清孔應(yīng)補(bǔ)充新鮮泥漿使其置換出孔內(nèi)原有泥漿(含渣量大、雜質(zhì)多);最后,沉渣厚度應(yīng)在二次清孔后檢查,即鋼筋籠和導(dǎo)管安裝后,再次復(fù)檢沉渣厚度。若沉渣超標(biāo),可用導(dǎo)管中附屬的風(fēng)管再次清孔,直至符合設(shè)計(jì)要求。
(4) 終孔深度
房屋建筑工程基本不可能提供每根樁的地質(zhì)鉆探資料,而巖面高程及成孔深度的確定直接影響到樁的承載力,持力層及終孔深度的正確判定,是質(zhì)量控制的一個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)。地底下的巖面有如溝壑,地質(zhì)勘察報(bào)告不一定能全面準(zhǔn)確反映地質(zhì)情況,而樁長受樁位、地質(zhì)情況影響較大,現(xiàn)場施工控制可按以下幾點(diǎn)進(jìn)行:
①根據(jù)工程地質(zhì)勘察報(bào)告、施工圖、相鄰已完樁長(若有),初步確定樁長。
②根據(jù)成孔沖擊聲音、機(jī)械設(shè)備振動、進(jìn)尺速度等作進(jìn)一步判定。
③根據(jù)出孔口巖樣和泥漿顏色進(jìn)行確定,此時(shí)應(yīng)勤撈巖樣與試樁確定巖樣進(jìn)行比對,孔深與設(shè)計(jì)圖紙出入較大者及時(shí)上報(bào)監(jiān)理、業(yè)主、勘探單位協(xié)商處理。
④巖層頂面高程確定后,再根據(jù)設(shè)計(jì)要求確定終孔深度。
3.2.1 灌注過程主要環(huán)節(jié)質(zhì)量控制
(1) 鋼筋籠安裝。
鋼筋籠安裝必須重視以下幾點(diǎn) :①鋼筋應(yīng)采用機(jī)械加工,鋼筋籠在胎膜上制作,保證規(guī)格尺寸的準(zhǔn)確、統(tǒng)一。 ②如鋼筋籠過長應(yīng)分段制作,吊放鋼筋籠入孔時(shí)再分段焊接,但應(yīng)注意短鋼筋籠放置于底部, 這有利于樁的抗拔能力 ③鋼筋籠在運(yùn)輸和吊放過程中,每隔2~5m設(shè)置加強(qiáng)箍一道,并在鋼筋籠內(nèi)每隔3~4m裝一個(gè)可拆卸的十字形臨時(shí)骨架,在鋼筋籠吊放時(shí)再拆除。④在鋼筋籠周圍主筋上每隔一定間距設(shè)置混凝土墊塊或內(nèi)馬蹬形式鋼筋墊。⑤清孔時(shí)應(yīng)把沉渣清理干凈,保證實(shí)際有效孔深滿足施工圖要求。⑥鋼筋籠應(yīng)垂直緩慢放入孔內(nèi),防止碰撞孔壁。鋼筋籠放入孔內(nèi)后,要采取措施,固定好位置。⑦對在運(yùn)輸、堆放及吊裝過程中已經(jīng)發(fā)生變形的鋼筋籠,嚴(yán)禁使用。鋼筋籠的安裝過程應(yīng)事先通知監(jiān)理或業(yè)主,做好隱蔽簽證。
(2)鋼導(dǎo)管埋設(shè)深度的控制
鋼導(dǎo)管埋設(shè)端口是否合理埋置于已澆筑水下混凝土面直接影響著灌注樁的質(zhì)量,應(yīng)設(shè)為質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)。首先澆筑第一斗混凝土是最重要一個(gè)步驟,必須確保該砼量應(yīng)能滿足導(dǎo)管端口埋入混凝土面1.0 m以上,否則會造成導(dǎo)管內(nèi)反灌泥漿,混凝土澆筑宣告失敗,得重新鉆;其次提升或拆卸導(dǎo)管時(shí)要勤測混凝土面實(shí)際位置,使導(dǎo)管埋置保持合理深度,合理的埋置深度為1~6m。
(3)樁頂高度質(zhì)量控制
工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)制性條文規(guī)定樁頂標(biāo)高至少要比設(shè)計(jì)標(biāo)高高出0.5m。為滿足這一要求及樁頂混凝土強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求(樁頂砼極易含有雜質(zhì),故有混凝土超灌量)。計(jì)算好最后一次混凝土超灌量尤為關(guān)鍵,超灌量計(jì)算不準(zhǔn)確是時(shí)常發(fā)生的,超灌量過大造成浪費(fèi),而超灌量不足將造成質(zhì)量問題,一般混凝土超灌量計(jì)算:V=(剩余未澆筑孔深+0.5m)×孔徑×1.25擴(kuò)孔系數(shù);其次清孔應(yīng)徹底,混凝土灌注時(shí)須正確利用導(dǎo)管上下振搗,使沉渣、浮渣、泥皮被頂起至樁頂。
孔壁坍落多發(fā)生在鉆孔過程中或清孔時(shí),發(fā)生坍落的原因主要有:泥漿相對密度不夠,起不到可靠的護(hù)壁作用;孔內(nèi)水頭高度不夠或孔內(nèi)出現(xiàn)承壓水,降低了靜水壓力;護(hù)筒埋置太淺,下端孔坍塌;在松散砂層中鉆孔時(shí),進(jìn)尺太快或停在一處空轉(zhuǎn)時(shí)間太長,轉(zhuǎn)速太快;沖擊(抓)錐或掏渣筒傾倒,撞擊孔壁;用爆破處理孔內(nèi)孤石、探頭石時(shí),炸藥量過大,造成很大振動。
針對以上可能造成孔壁坍落應(yīng)做好防治措施,如:在松散砂土或流砂中鉆進(jìn)時(shí),應(yīng)控制進(jìn)尺,選用較大相對密度、黏度、膠體率的優(yōu)質(zhì)泥漿(或投入摻片石、低錘沖擊,使黏土膏、片石擠入孔壁);地下水位變化過大,應(yīng)采取升高護(hù)筒,增大水頭,或用虹吸管連接等措施;用爆破處理孔內(nèi)孤石、探頭石時(shí)嚴(yán)格控制沖程高度和炸藥量;孔口坍塌時(shí),應(yīng)先探明位置,將砂和黏土(或砂礫和黃土)混合物填到坍孔位置以上1~2米;如坍孔嚴(yán)重,應(yīng)全部回填,等回填物沉積密實(shí)后再進(jìn)行鉆孔。
結(jié)合所接觸施工項(xiàng)目遇到的問題及解決方法與同行分享一下。施工作業(yè)面的位置原先是屬于亂拋石層、未經(jīng)強(qiáng)夯、存在孔隙大、厚度達(dá)到16米、且該作業(yè)面與海水的潮汐也有關(guān)系,施工難度大;一般施工進(jìn)展約2.5-3米之間就出現(xiàn)塌孔,高潮位施工水頭還能保持,但是低潮位時(shí)泥漿液基本被海水一起帶出孔位。由于所處施工環(huán)境導(dǎo)致成孔難度大,根據(jù)這些情況首先采用紅土及碎石拌合倒入孔內(nèi)再沖孔,仍出現(xiàn)塌孔、漏漿無法成孔;其次采用低壓灌水泥漿及低標(biāo)號砼倒入孔內(nèi)再沖孔,還是出現(xiàn)塌孔、漏漿,仍然無法成孔;分析原因主要還是拋石層太厚、孔隙太大、受潮水漲退影響大,使?jié){液無法保持水頭。最后采用反開挖將拋石層開挖到低潮水位,接著采用紅土回填并分層及時(shí)夯實(shí),再進(jìn)行沖孔施工其效果顯著未出現(xiàn)塌孔、漏漿,成孔順利。
卡鉆指鉆頭在距孔底一定高度卡住,提不上來,但向下可以為上卡。在孔底卡住為下卡。產(chǎn)生原因:不規(guī)則孔形未處理;坍孔落石、工具掉進(jìn)孔內(nèi);長護(hù)筒傾斜,下端為鉆頭撞擊變形;鉆頭尺寸不一,或焊補(bǔ)超限;下鉆太猛,鉆頭撞碰在孔內(nèi)傾倒。
發(fā)生卡鉆,不宜強(qiáng)提,不可盲動以免愈卡愈緊或造成坍孔埋鉆。 處理方法:①上下提動鉆頭,使之旋轉(zhuǎn),并用撬棍配合,左右反復(fù)撥動大繩,使鉆頭能沿下落的原道提出;用小鉆頭沖擊卡鉆一邊孔壁或鉆頭,使鉆頭松動后,再起吊。②無活動余地的情況下,可用強(qiáng)提法。強(qiáng)提的支撐枕木垛位置要離孔口范圍稍遠(yuǎn),以免孔口坍塌,并加保險(xiǎn)繩,以免拉斷大繩而掉鉆。具體可用滑車組、杠桿、千斤頂?shù)绒k法施力拉拔鉆頭。③爆破法。以上兩種方法仍無法取出時(shí),可采用爆破法,但應(yīng)探明卡鉆具體位置,控制好藥量的水下爆破,出現(xiàn)探頭石情況下經(jīng)常采用。發(fā)生卡鉆時(shí)嚴(yán)禁人員進(jìn)入沒有護(hù)筒或其他防護(hù)設(shè)施的鉆孔內(nèi)。
4.3.1 原因分析
①混凝土在進(jìn)入鋼筋籠底部時(shí)灌注速度太快。②鋼筋籠未采取固定措施。③當(dāng)混凝土灌注至鋼筋籠下,若此時(shí)提升導(dǎo)管,導(dǎo)管底端距離鋼筋籠僅1m左右的距離時(shí),由于灌注的混凝土自導(dǎo)管流出后沖擊力較大,推動了鋼筋籠上浮。④由于混凝土灌注過程中導(dǎo)管埋深較大時(shí),其上層混凝土因灌注時(shí)間較長,已近初凝,表面形成硬殼,混凝土與鋼筋籠有一定握裹力,混凝土在導(dǎo)管流出后將以一定的速度向上頂升,同時(shí)也帶動鋼筋籠上移。
4.3.2 預(yù)防措施
①灌注混凝土前,應(yīng)將鋼筋籠固定在孔位護(hù)筒上。②灌注混凝土過程中,應(yīng)隨時(shí)掌握混凝土灌注高程及導(dǎo)管埋深,當(dāng)混凝土埋過鋼筋籠底端2~3m時(shí),應(yīng)及時(shí)將導(dǎo)管提至鋼筋籠底端以上。③當(dāng)發(fā)現(xiàn)鋼筋籠開始上浮時(shí),應(yīng)立即停止灌注,并準(zhǔn)確計(jì)算導(dǎo)管埋深和已澆混凝土高程,提升導(dǎo)管后再進(jìn)行灌注,上浮即可消除。
結(jié)合現(xiàn)行規(guī)范、專業(yè)技術(shù),吃透規(guī)范設(shè)計(jì)圖紙及地質(zhì)勘察資料,事前多了解該工程的原始地形地貌,增加施工管理人員安全事故防隱意識及處理事故能力,努力提高現(xiàn)場作業(yè)人員專業(yè)技能,使鉆孔灌注樁發(fā)揮出它的優(yōu)點(diǎn),質(zhì)量符合設(shè)計(jì)及規(guī)范要求,順利完成施工目標(biāo)。