由于钻孔灌注桩的施工工艺比较成熟,且成本可控制较低。因此随着建筑事业的快速发展,钻孔灌注桩在港口码头,公路桥梁、民用建筑与水利等工程中的应用越来越广泛,其施工质量也越来越有保障。特别是针对地质情况比较复杂、上部结构载荷较大的工程,更是一种最优的选择工艺。对于应用较为广泛的钻孔灌注桩工艺,稍微不注意,施工过程管理不妥,操作不当等,均会引起各种质量问题。例如成孔阶段的坍孔或缩颈等问题,灌注阶段的夹泥和桩身断面缺损甚至断桩等问题。这些事故均会导致灌注桩承载力缺陷,不能满足设计要求,甚至导致施工发生伤亡事故,给人们带来惨重的代价。
1 工程概况
某货运码头工程有两个千吨级码头泊位岸线长120m,宽30m,为钢筋混凝土排架结构。该货运码头桩基础工程具有:桩数多,地质条件复杂,进尺深,地质超前钻少,施工期短,施工队伍大等特点,共有24排192条桩;设计桩长为40m,桩基采用桩径1000mm。为端承混凝土灌注桩,地基从上到下由全风化土、强风化沉积岩、弱风化沉积岩构成,地质较复杂。
1.1 主要设计指标
(1)端承桩以弱风化岩作桩端持力层,要求桩端岩的饱和单轴抗压强度标准值≥25MPa,入岩深度2000mm。(2)桩长40m仍未进入弱风化层,终孔条件按桩长40m控制。(3)单桩承载力设计值为:竖向15000kN,水平200kN。(4)桩混凝土标号为C20,水泥标号应为425号以上。(5)钢筋笼的钢筋用Ⅱ级钢Fyk=335N/mm2,钢筋保护层70mm。
1.2 施工完成指标:
经过现场施工,实际桩长>40m的2条,40m～30m的126条、30m～20m的64条;合计192条桩。
2 质量控制实践
为了有效控制混凝土灌注桩的成桩质量,采取了如下的质量控制措施。
(1)技术交底。技术交底包括三方面的内容:①交工序质量控制流程。即每道工序完成后承包单位必须提请监理工程师现场检查,质量合格后方可进行下道工序施工。②交进场材料检验制度。即进场原材料施工单位必须报验,否则不准使用。③交严重影响灌注桩质量的环节及相应的措施。如回淤量的控制,混凝土水下浇注及如何控制钢筋笼的上浮下沉,以得到预控的目的。
(2)意图和要求,进一步注明钻孔灌注桩各分项工程质量标准。①严格审查施工单位对钻机开行路线和施工顺序的设计是否合理。②严格检查桩机的机械部分是否完好无损。③严格对工程所需原材料的质量进行检查与监控。④严格参与施工单位的放线工作。⑤严格审核施工单位的质量保证体系。
(3)设立质量控制点,全过程进行现场施工控制。根据钻孔灌注桩的施工特点,制定了以下的现场管理制度。
1)成孔过程的监控做到“五检查”。①根据施工方案已定的钻机开行路线,对桩就位、按序施工的检查。②钻进过程中应适时检查。③成孔过程中泥浆的密度、含砂率应进行检查。泥浆的密度测定值应控制在1.3g/cm3以下,含砂率应控制在4%以下。④清孔是保证质量的关键工序。⑤成孔检查验收。
2)钢筋笼制安监控按以下五点进行控制。①主筋材质应符合设计要求。所有的钢材必须要求有合格证和原材料复验报告。②几何尺寸应符合设计要求。对钢筋笼体外形和笼长进行检查,采用模具制作,以保证主筋位置准确,成笼垂直度好。几何尺寸允许偏差:主筋间距±1 0mm;箍筋间距±20mm;长度±50mm以内。③对加劲环筋的要求。④对钢筋笼吊运、安装的要求。钢筋笼应双点起吊,以防止钢筋笼变形;吊装入孔时要轻起轻落,居中放下,注意不要碰撞孔壁,更不准强行压入,以保证垂直度和保护层的厚度。⑤钢筋笼的固定要求。
3)混凝土浇筑监控做到“六不放过”。①水泥应有出厂合格证和复验测试报告,砂、石含泥量及石子粒径应符合规范要求。②导管应连接牢固、顺直、严密,并根据孔深配置导管,按导管顺序做好每节管长记录。③保证混凝土浇灌的连续性,灌注混凝土应尽量缩短时间,连续进行。④严格控制导管在混凝土内的深度。⑤因为钻孔桩的混凝土有一定的扩散量,严格控制最终的出槽量。
3 灌注桩施工质量控制措施
通过以上的质量控制措施,灌注桩质量得到有效的控制,但在工程施工过程中仍发现有一些常见病出现,下面就本工程及相关工程中灌注桩常出现的问题及防止措施做以论述。
3.1 灌注桩位移
产生的原因:①存在人为性的桩位偏移,当灌注桩施工时,往往有许多台桩机设备在场内同时施工,加上重型机械设备、车辆不断来回行驶,极易使其表层地面下沉、破裂、移动,导致原桩位或护筒移动。②土体位移推动桩身位移。桩基位置的准确是保证桩基工程和整体工程质量的重要因素,在施工规范中对桩位移要求严格。在桩基工程施工中,首先确保桩基不能发生超出规范的位移。
减少桩基偏位的措施:①建立严格的测量作业制度。在桩基钻孔施工前。对桩基的定位放线必须按照设计图纸进行,并经严格校核无误后才能进入桩基施工。②设置测量控制桩,定期校核桩位。在施工场地的周围和场地内不容易发生位移的地方,根据施工需要设立一系列的控制桩。在桩基每个施工工序前,利用桩位与控制桩之间的位置关系,严格校核桩位,保证桩位的准确。③对桩位点进行有效保护。在施工前,将桩位提前开挖桩孔深0.6m左右,根据场地的施工特点,将桩位点放人孔底,并作警示拦护等措施,对桩位进行有效保护,减少各种破坏桩位的因素。
3.2 桩底沉渣量过大,达不到规范要求
产生原因:检查不够认真,清孔不干净或没有进行二次清孔。
应采取的防治措施:①认真检查,采用标准的测绳与测锤。②一次清孔后,不符合要求,应及时采取措施:如改善泥浆性能,延长清孔时间等进行清孔。在下完钢筋笼后。再检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,应进行二次清孔。二次清孔可利用导管进行,准备一个清孔接头,一头可接导管,一头接胶管,在导管下完后,提离孔底0.4m,在胶管上接上泥浆泵直接进行泥浆循环。二次清孔可及时有效保证桩底干净。
3.3 钢筋笼达不到设计标高(上浮),产生钢筋笼上浮的原因
(1)当混凝土灌注至钢筋笼下,若此时提升导管,导管底端距离钢筋笼仅有1m左右的距离时,由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大,推动了钢筋笼上浮。(2)由于混凝土灌注超过钢筋笼且导管埋深较大时,其上层混凝土因浇注时间较长,已近初凝。表面形成硬壳,混凝土与钢筋笼有一定握裹力。如果此时导管底端未及时提到钢筋底部以上,混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升,同时也带动钢筋笼上移。
防治措施:(1)灌注混凝土过程中,应随时掌握混凝土浇注标高及导管埋深,当混凝土埋过底端2m～3m时,应及时将导管提至钢筋笼上。(2)当发现钢筋笼开始上浮时,应立即停止浇注,并准确计算导管埋深和已浇混凝土标高管后再进行浇筑,上浮现象即可消除。
3.4 断桩与夹泥层。断桩与夹泥层形成原因如下
(1)泥浆过稠,增加了浇注混凝土的阻力,如泥浆比重大且泥浆中含较大的泥块,则在施工中经常发生导管堵塞、流动不畅等现象,有时甚至灌满导管还是不行,最后只好提取导管上下振击,由于导管内储存大量混凝上,一旦流出其势甚猛,在混凝土流出导管后,即冲破泥浆最薄弱处急速返上,并将泥浆夹裹于桩内,造成夹泥层。(2)在灌注混凝土过程中,因导管漏水或导管提漏而二次下球也是造成夹泥层和断桩的原因。
导管提漏有两种原因:(1)当导管堵塞时,一般采用上下振击法,使混凝土强行流出,但如此时导管埋深很浅的话,则极易提漏。(2)因泥浆过稠,在测量导管埋深时,对混凝土浇注高度判断错误,而在卸管时多提,使导管提离混凝土面,也会产生提漏,引起断桩。(3)灌注时间过长,而上部混凝土已接近初凝,形成硬壳,而且随时间增长,泥浆中残渣将不断沉淀,从而加厚了积聚在混凝土表面的沉淀物,致使混凝土灌注极为困难,造成堵管与导管拔不上来,引发断桩事故。(4)导管埋得太深,拔出时底部已接近初凝,导管拔上后混凝土不能及时充填,造成泥浆填入。
防治应采取的措施:(1)要认真做好清孔工作,防止孔壁坍塌。(2)要尽可能提高混凝土浇注速度。开始浇注混凝土时,要尽量积累大量混凝土,其产生的极大的冲击力可以克服泥浆阻力;要快速连续浇注,使混凝土和泥浆一直保持流动状态,从而防导管堵塞。(3)提升导管要准确可靠。灌注混凝土过程中随时测量导管埋深,并严格遵守操作规程。(4)灌注水下混凝土前要检查导管是否有漏水、弯曲等缺陷,发现问题要及时更换。
3.5 缩径(孔径小于设计孔径)。产生原因:塑性土膨胀
防治措施:成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,快速通过,在成孔一段时间,孔壁形成泥皮,孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀,如出现缩径,采用上下反复扫孔的办法,以扩大孔径。
3.6 桩顶空心
产生桩顶空心的因素有:导管插入混凝土中的深度较大,混凝土坍落度小。桩顶空心呈不规则漏斗形,其深度、位置与导管拔出时的位置、桩顶混凝土状态有关,导管埋得太深,拔出时底部已接近初凝,导管上拔后混凝土不能及时充填,造成泥浆填人。
防治措施:为防止桩顶空心,灌注结束前导管插入混凝土中深度不超过6.0m;灌注结束后,导管拔出混凝土前,先上下活动几次,幅度不超过50cm,或者用人工振捣桩顶混凝土,时间不超过20s;尽可能缩短灌注时间,避免使桩顶混凝土产生假凝现象,降低桩顶混凝土的流动性。
4 结语
钻孔灌注桩的适应能力强,在码头建设中的应用非常广泛。钻孔灌注桩的优点是对各种土层和土质都能正常施工,且不受地下水位高低的影响,造价适中、工期较短、节约钢材,一般能满足各种荷载的需要。其中单桩的承载力都可达几十吨到几百吨乃至上千吨。因此,对于码头施工中深水作业,钻孔灌注桩是最理想的基础形式,但对施工过程出现的质量事故,必须及时、彻底的处理,钻孔灌注桩的质量是必须确保的。
摘要：本文结合某货运码头工程实例,对钻孔灌注桩施工质量控制进行探讨。并提出了相应的质量问题的处理措施,希望能与同仁切磋,给码头的施工建设带来一点技术上的帮助。
关键词：混凝土,灌注桩,成桩缺陷,防治措施