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水利工程灌注桩施工工艺流程和控制措施分析

发布时间:2016-12-17 11:15

  本文主要介绍水利工程中灌注桩施工工艺流程,以及针对钻孔灌注桩施工中所容易遇到的事故和问题,来分析了原因及具体的防治对策和措施。根据本工程我们以泥浆护壁成孔灌注桩施工为主。

 

  1. 施工工艺流程

 

  (1)施工准备 施工准备包括:选择钻机、钻具、场地布置等。 钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备,可根据地质情况和各种钻孔机的 应用条件来选择。

 

  (2)测定桩位。 在清理好的施工场地设置桩基轴线定位点和水准点,根据桩位平面布 置施工图,定出每根桩的位置,并做好标志。桩位在施工前要再次查核, 以防被外界因素影响而造成偏移。

 

  (3)埋设护筒。 埋设护筒是为了固定桩孔位置,防止地面水流入,保护孔口,增高桩 孔内水压力,防止塌孔,成孔时引导钻头方向。埋设时要先挖去桩孔处 表土,将护筒埋入土中,其埋设深度,在粘土中不宜小于1m,在砂土中 不宜小于1.5m。其高度要满足孔内泥浆液面高度的要求,孔内泥浆面应 保持高出地下水位1m以上。采用挖坑埋设时,坑的直径应比护筒外径大 0.8 1.0m。护筒中心与桩位中心线偏差不应大于50mm,对位后应在护筒 外侧填人粘土并分层夯实。

 

  (4)泥浆制备。 泥浆的作用是护壁、携砂排土、切土润滑、冷却钻头等,其制备方法 应根据土质条件确定,如在粘土和粉质粘土中成孔时,可注入清水,以原 土造浆,排渣泥浆的密度应控制在1.1 1.3g/cm3;在其他土层中成孔,泥 浆可选用高塑性(Ip≥17)的粘土或膨润土制备;在砂土和较厚夹砂层中 成孔时,泥浆密度应控制在1.11.3g/cm3;在穿过砂夹卵石层或容易塌孔 的土层中成孔时,泥浆密度应控制在1.3 1.5g/cm3。为了提高泥浆质量也 可加入外掺料,如增重剂、增粘剂、分散剂等。

 

  (5)成孔方法 回转钻成孔。回转钻成孔是国内灌注桩施工中最常用的方法之一。按 排渣方式不同分为正循环回转钻成孔和反循环回转钻成孔两种。

 

  (6)清孔。 当钻孔达到设计要求深度并经检查合格后,应立即进行清孔,目的是 清除孔底沉渣以减少桩基的沉降量,提高承载能力,确保桩基质量。对 于清孔方法有多种,如真空吸泥渣法、射水抽渣法、换浆法和掏渣法等。 判断清孔是否合格,首先对孔内排出或抽出的泥浆手摸捻应无粗粒感觉, 孔底500mm以内的泥浆密度小于1.25g/cm3(原土造浆的孔则应小于1.1g/ cm3);其次在浇筑混凝土前,孔底沉渣允许厚度符合标准规定,即端承桩 ≤50mm,摩擦端承桩、端承摩擦桩≤100mm,摩擦桩≤300mm

 

  (7)吊放钢筋笼。 清孔后应立即安放钢筋笼、浇混凝土。钢筋笼大多在工地制作,要求 主筋环向均匀布置,箍筋直径及间距、主筋保护层、加劲箍的间距等均 应符合设计要求。对于分段制作的钢筋笼,其接头采用焊接且应符合施 工及验收规范的规定。钢筋笼主筋净距必须大于3倍的骨料粒径,加劲箍 宜设在主筋外侧,钢筋保护层厚度不应小于35mm(水下混凝土不得小于 50mm)。可在主筋外侧安设钢筋定位器,以确保保护层厚度。为了防止钢 筋笼变形,可在钢筋笼上每隔2m设置一道加强箍,并在钢筋笼内每隔34m装一个可拆卸的十字形临时加劲架,在吊放入孔后拆除。若造成塌孔或 安放钢筋笼时间太长,应进行二次清孔后再浇筑混凝土。

 

  2. 成孔过程易遇到的问题及预防措施

 

  2.1缩径产生的原因。

 

  在钻进过程中,地应力沿较软岩层释放,因而 造成缩径。在钻进过程中,钻进压力大,钻速过快,使得钻头很快穿过淤 泥、淤泥质土层。当钻速过快时,淤泥便从钻孔周围流向钻孔内,导致其 侧压力与孔内泥浆力达成平衡,发生缩径甚至卡钻。其缩径的防治,较为 有效地的方法有:(1)实行严格的管理,钻机由有经验的机长专职操作,其它人员不得随意操作;(2)在钻到淤泥或淤泥质土层时,投入粘土泥膏,使 钻机钻进压力减为零;(3)钻速减慢让钻机在无油压状态空转。为确保钻孔 无缩径现象,在成孔完毕后应在易出现缩径现象的地层中扫孔一到二次。

 

  2.2坍孔产生的原因。

 

  提升、下落钻头以及下放钢筋骨架碰撞孔壁;护 筒埋设太浅;在破碎底层、松散砂层等地质进钻太快或停留一处空转时间过 长;等等。其预防措施与处理办法:勘察该工程地质情况是预防坍孔的前提 条件;提升下落钻头和放钢筋骨架时保持垂直上下,护筒周围用粘土填封密 实,并使其高于孔外水位;如遇流砂、松散土等,适当加大泥浆比重,不要 使进尺过快或空转时间过长。轻度坍孔应加大泥浆比重并提高孔内水位;如 严重坍孔,可用粘±泥膏投入,待孔壁稳定后采用低速钻进。

 

  2.3斜孔产生的原因。

 

  斜孔极易发生在软硬岩层交替的层位。由于钻 进压力过大,钻头沿软弱层面偏斜而造成。孔斜轻则影响钢筋笼的下放, 重则影响桩的承载能力,这是成桩过程中不允许出现的质量事故。其防治 措施:在钻进过程中需要保持钻速均匀或加重块。对于已发生倾斜的孔, 需要扫孔纠正;若纠正无效,可在孔中回填粘土、块石等。偏孔在0.5m以 上时需要重新钻进。

 

  2.4沉渣与泥皮过厚。泥浆性能不符合要求,只有当泥浆比重大于沉渣比重时,沉渣才可被返出孔口,但若泥浆比重过大,又会造成孔壁泥皮 过厚,影响桩的承载力特别是摩擦桩的承载力。因此,正确地控制泥浆性 能在钻孔灌注桩的施工过程中起着重要的作用。

 

  3. 灌注过程中易遇到的问题及预防措施

 

  导管堵塞是灌注过程中易遇到问题,其防治是在组装导管时要严格检 查,检查导管内有无局部内凸,导管连接处是否密封。搅拌砼时应严格控 制混凝土骨料规格、坍落度和搅拌时间,尽量避免砼在导内停留时间过 长。另外,灌注时也应避免导管内形成高压气囊而破坏导管的密封圈导致 导管漏水。施工可在允许的导管埋入深度范围内,略为提升导管,或采用 提升后骤然下插导管的动作来抖动导管的办法。如果仍不能消除,则应停 止灌注,用长杆加以疏通。 埋管在灌注过程中也时常发生,导管允许埋入砼面下的最大深度与砼 物流动性保持时间、砼的初凝时间、砼面在钻孔内的上升速度、导管直 径等因素有关,当导管埋入砼面下的深度过大时,上面砼已初凝,使得导 管内混凝土无法顺利流动就会发生埋管。其防冶方法是时刻注意导管埋深 的控制。准确测量砼面的深度位置和勤拆导管,一般砼面每上升4m 5m 就可拆除相应数量的导管。

 

  4. 提高水利工程施工质量的措施

 

  认真做好勘察设计、保证工程质量,确保万无一失。在水利工程建设 项目确定以后,有关人员要进行科学合理的设计,采用先进的工艺和设 备,合理地布置场地,组织好生产流程,应有利于提高生产效益,降低成 本,提高质量。规范建设单位市场行为,落实项目法人职责,做到责、权 分明。强化施工管理、加强监督,保证施工质量。抓好施工质量监督,及时发现问题,及时改正。

 

  5. 结束语

 

  钻孔灌注桩工程是永久性的隐蔽工程,该技术因施工过程无法观察, 成桩后不能开挖验收,施工中的任何一个环节出现问题,都将会直接影响 整个工程的质量和进度,甚至给投资者造成巨大经济损失。因此,必须防止在钻孔过程中及灌注过程中出现的施工质量问题。

 

  作者:刘桂英  来源:中华建设科技 201610

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