鉆孔灌注樁施工操作控制
1引言
鉆孔灌注樁基礎(chǔ)作為深基礎(chǔ)的一種,由于其所用設(shè)備簡單、操作方便、施工安全等優(yōu)點,在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。但由于鉆孔灌注樁是在地下加之成孔方法各異、混凝土灌注時間的長短、施工技術(shù)人員水平等因素,鉆孔灌注樁極易出現(xiàn)各種缺陷,最常見的缺陷有縮頸、擴徑、短樁、斷樁(夾泥)、混凝土離析及樁頂部分混凝土密實性差等。
2鉆孔灌注樁施工成孔階段施工方法與控制
2.1鉆進(jìn)方法的選擇
由于在樁基施工中所遇到的土層種類多種多樣,在成孔時就要采取不同的鉆進(jìn)方法,有時即使在同一孔中鉆進(jìn),也需要幾種方法交替使用。譬如,從鉆進(jìn)效率和對地層適應(yīng)性上,一般回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)優(yōu)于沖擊鉆進(jìn),而對于卵礫石、硬巖地層,沖擊鉆進(jìn)又優(yōu)于回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。于是又有把幾種方法結(jié)合起來的回轉(zhuǎn)、沖擊反循環(huán)鉆進(jìn),更好地滿足了在復(fù)雜地層中的鉆進(jìn)。
(1)粘土、粘性淤泥、淤泥質(zhì)土層及粉砂層,可采用回轉(zhuǎn)、沖抓、沖擊及振動沉管、內(nèi)擊沉管法等鉆進(jìn)。應(yīng)用泥漿護(hù)壁時,粘性土及輕亞粘土可采取原土造漿護(hù)壁,砂性土需要選用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁;
(2) 厚大的砂性土層,可采用回轉(zhuǎn)、沖抓、潛水法施工,但應(yīng)采取優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁;
(3) 充填物較密實的礫石層,粒徑小于 20mm 時可采用正循環(huán)或反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),當(dāng)粒徑大于 20mm 而小于反循環(huán)鉆頭吸渣口尺寸時,可用反循環(huán)鉆進(jìn),一般大于 100mm直徑的卵石層,采取沖擊或沖抓鉆進(jìn)效果較好,但都應(yīng)配以優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁;
(4) 人工堆集的大塊石層,塊石間充填物質(zhì)膠結(jié)較好,可采用十字鉆頭沖擊加粘土塊護(hù)壁的方法鉆進(jìn)。塊徑大小不一,互相松散堆架在一起時,或采取人工掘進(jìn)開挖的辦法鉆進(jìn);或往孔中投入素混凝土,待混凝土達(dá)到一定強度和松散的塊石膠結(jié)以后,再下入護(hù)筒,采用沖擊、沖抓法鉆進(jìn)。
2.2施工控制措施
(1)施工過程控制
?、贅段豢刂?nbsp;
鉆機就位前,必須認(rèn)真核對樁位;若發(fā)現(xiàn)樁位有移位或被破壞,應(yīng)根據(jù)相近控制點重新定位,并與相鄰樁位復(fù)核,護(hù)筒埋設(shè)嚴(yán)格按前述要求進(jìn)行。鉆機就位后,必須周正穩(wěn)固,確保在施工中不發(fā)生傾斜、位移,鉆架垂直地面,鉆頭中心必須對正樁位中心。
?、诖怪倍瓤刂?nbsp;
開孔時可用水平尺校正鉆機平整度,并在鉆進(jìn)過程中時常檢測,確保鉆機水平。鉆進(jìn)時主動鉆桿應(yīng)始終與滑車保持在一條垂直線上,所用鉆桿不得彎曲,發(fā)現(xiàn)彎曲現(xiàn)象及時更換。
③孔徑控制
根據(jù)地層實際情況,選擇鉆頭。
④孔深控制
準(zhǔn)確丈量鉆具長度,準(zhǔn)確測量孔位或樁基標(biāo)高,嚴(yán)格按鉆具長度進(jìn)行孔深控制。因為用測繩等設(shè)備進(jìn)行孔深控制,由于沉渣的影響或參照物的變化,孔深可能會有誤差。
對端承樁,應(yīng)及時準(zhǔn)確記錄進(jìn)入持力層時的深度、標(biāo)高,即確定頂板深度,嚴(yán)格按設(shè)計要求,控制進(jìn)入持力層的深度。
?、菘椎壮猎目刂?nbsp;
使用優(yōu)質(zhì)泥漿,提高攜砂、排渣能力,泥漿比重控制在 1.1~1.3。終孔時,用較大泵量沖孔 10~15 分鐘,并用凈漿置換孔底沉淀泥漿,以降低施工泥漿的比重。泥漿必須經(jīng)過凈化處理后方可重復(fù)使用?;炷翝沧⑶鞍胄r內(nèi),必須測量孔底沉渣厚度,并做記錄,達(dá)到設(shè)計或規(guī)范要求后方可開始澆注,否則應(yīng)再次清孔。
?、蘅妆诜€(wěn)定性控制
為確保成孔過程中孔壁的穩(wěn)定,避免孔壁坍塌、埋鉆等質(zhì)量事故的發(fā)生,主要應(yīng)對成孔過程中的泥漿進(jìn)行控制。遇地層為砂層時,必須用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁??删偷剡x用塑性指數(shù) 10~17 的粉質(zhì)粘土調(diào)制。
施工過程中,泥漿采取凈化回收利用,但應(yīng)隨時淘汰劣質(zhì)泥漿,補充新泥漿。施工中提升鉆具或因故停鉆時,必須保持孔內(nèi)漿面達(dá)到溢流口,利用泥漿壓力的作用,防止坍孔,保持孔壁穩(wěn)定性、完整性。
(2) 成孔質(zhì)量現(xiàn)場檢驗方法
①孔深,一般用標(biāo)準(zhǔn)測繩吊錘測量??咨钶^大時,應(yīng)用校正鉆桿和鉆具方法進(jìn)行檢測;
?、诳讖?含孔形),一般可用自制的一根3米長、外徑等于樁孔直徑的圓管或鋼筋籠下入孔內(nèi)。如果能順利下入,則保證了孔徑不小于設(shè)計尺寸,同時又檢驗了孔形,并保證了孔的垂直度;
③位偏差,在施工放點和施工時要從嚴(yán)控制。在施工開始、中間、終孔時都應(yīng)用經(jīng)緯儀測定;
④樁孔垂直度檢測,可用測斜儀加導(dǎo)正裝置,吊放到孔內(nèi)測量,或用②項論述的方法;
?、菘椎壮猎?常用的檢測方法是用兩根標(biāo)準(zhǔn)測繩,一根吊以 3kg 重的鋼錐,另一根吊以平底錘,下入孔底,這兩根測繩之差即為沉渣厚度。
3清孔階段的施工控制
3.1常用的清孔方法
清孔方法應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求、鉆孔方法、機械設(shè)備和土質(zhì)情況而決定。先介紹幾種常用的清孔方法如下。
(1)抽漿法清孔
采用抽吸的方法將孔內(nèi)含有鉆渣的漿液抽出,并以符合要求的泥漿替換。該法清孔比較徹底,適用于各種鉆孔方法形成的樁孔。
?、儆梅囱h(huán)方法成孔時,泥漿相對密度一般控制在 1.1 以下,孔壁不易形成泥皮。樁孔達(dá)到要求的深度后,只需將鉆頭稍提起并空轉(zhuǎn),維持反循環(huán) 5~15min 就可清除孔底沉淀鉆渣;②用正循環(huán)方法成孔時,可以用灌注水下混凝土的導(dǎo)管作為吸渣管,采用氣舉反循環(huán)、泵吸反循環(huán)或射流反循環(huán)的方法,清除樁孔底部沉淀的鉆渣。
(2) 換漿法清孔
采用泥漿泵,通過鉆桿以中速向孔底壓入相對密度為 1.15 左右、含砂率小于 4%的泥漿,把孔內(nèi)懸浮鉆渣多的泥漿替換出來。換漿法對于正循環(huán)鉆進(jìn)成孔,不需另加機具,且孔內(nèi)維持泥漿護(hù)壁,不易坍孔。但換漿法有較多的缺陷:①孔內(nèi)較大的顆粒鉆渣難以清除;②用相對密度小的泥漿由下向上頂替相對密度較大的漿液時,有可能在孔內(nèi)形成對流運動,需要花很長時間才能達(dá)到清孔要求;③當(dāng)泥漿含砂率較高時,絕不能用清水清孔,以免砂粒沉淀而達(dá)不到清孔目的。
(3) 掏渣法清孔
沖擊、沖抓鉆進(jìn)過程中,沖碎的鉆渣一部分連同泥漿被擠入孔壁,大部分則靠掏渣筒、大鍋錐或沖抓錐清除。要求用手摸泥漿中無 2~3mm 大的顆粒為止,并使泥漿的相對密度減小到 1.05~1.20,本法僅適用于各類土層摩擦樁的初步清孔。對沖擊鉆進(jìn),可在清渣前,投入水泥 1~2 袋,通過沖擊錐低沖程的反復(fù)沖拌數(shù)次,使孔內(nèi)泥漿、鉆渣和水泥形成混合物,然后以掏渣工具掏出。
降低泥漿相對密度的方法是在掏渣后用一根水管插到孔底注入高壓水,水流將泥漿沖稀,泥漿相對密度逐漸降低后向孔口溢出,達(dá)到所要求的清孔標(biāo)準(zhǔn)后,即可停止清孔。對大直徑、深孔,應(yīng)在用掏渣法清孔后,再用氣舉抽漿法清孔。
(4) 噴射法清孔
噴射法清孔是在灌注混凝土前,對孔底進(jìn)行高壓射水或射風(fēng)數(shù)分鐘,使沉淀物漂浮后,立即灌注水下混凝土。常在其它方法清孔后或清孔過程中配合使用。鉆孔工作完畢,由于有拆卸鉆桿、鉆頭、下鋼筋骨架及導(dǎo)管等工序,沉淀厚度可能會增大,導(dǎo)管無法插到底,故常用噴射法,將沉淀層沖起漂浮。
3.2清孔注意事項
清孔時應(yīng)注意以下事項。
(1) 不論采用那種清孔方法,在清孔排渣時,必須注意保持孔內(nèi)水頭,防止坍孔;
(2) 柱樁以抽漿法清孔。清孔后,將取樣盒(即開口鐵盒)吊到孔底,待灌注水下混凝土前取出檢查沉淀在盒內(nèi)的渣土;
(3) 用換漿法或掏渣法清孔后,孔口、孔中部和孔底提出的泥漿的平均值應(yīng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求;灌注水下混凝土前,孔底沉淀厚度應(yīng)不大于設(shè)計規(guī)定;
(4) 不得用加深孔底深度的方法代替清孔。
鉆孔灌注樁基礎(chǔ)作為深基礎(chǔ)的一種,由于其所用設(shè)備簡單、操作方便、施工安全等優(yōu)點,在世界范圍內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用。但由于鉆孔灌注樁是在地下加之成孔方法各異、混凝土灌注時間的長短、施工技術(shù)人員水平等因素,鉆孔灌注樁極易出現(xiàn)各種缺陷,最常見的缺陷有縮頸、擴徑、短樁、斷樁(夾泥)、混凝土離析及樁頂部分混凝土密實性差等。
2鉆孔灌注樁施工成孔階段施工方法與控制
2.1鉆進(jìn)方法的選擇
由于在樁基施工中所遇到的土層種類多種多樣,在成孔時就要采取不同的鉆進(jìn)方法,有時即使在同一孔中鉆進(jìn),也需要幾種方法交替使用。譬如,從鉆進(jìn)效率和對地層適應(yīng)性上,一般回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)優(yōu)于沖擊鉆進(jìn),而對于卵礫石、硬巖地層,沖擊鉆進(jìn)又優(yōu)于回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。于是又有把幾種方法結(jié)合起來的回轉(zhuǎn)、沖擊反循環(huán)鉆進(jìn),更好地滿足了在復(fù)雜地層中的鉆進(jìn)。
(1)粘土、粘性淤泥、淤泥質(zhì)土層及粉砂層,可采用回轉(zhuǎn)、沖抓、沖擊及振動沉管、內(nèi)擊沉管法等鉆進(jìn)。應(yīng)用泥漿護(hù)壁時,粘性土及輕亞粘土可采取原土造漿護(hù)壁,砂性土需要選用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁;
(2) 厚大的砂性土層,可采用回轉(zhuǎn)、沖抓、潛水法施工,但應(yīng)采取優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁;
(3) 充填物較密實的礫石層,粒徑小于 20mm 時可采用正循環(huán)或反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),當(dāng)粒徑大于 20mm 而小于反循環(huán)鉆頭吸渣口尺寸時,可用反循環(huán)鉆進(jìn),一般大于 100mm直徑的卵石層,采取沖擊或沖抓鉆進(jìn)效果較好,但都應(yīng)配以優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁;
(4) 人工堆集的大塊石層,塊石間充填物質(zhì)膠結(jié)較好,可采用十字鉆頭沖擊加粘土塊護(hù)壁的方法鉆進(jìn)。塊徑大小不一,互相松散堆架在一起時,或采取人工掘進(jìn)開挖的辦法鉆進(jìn);或往孔中投入素混凝土,待混凝土達(dá)到一定強度和松散的塊石膠結(jié)以后,再下入護(hù)筒,采用沖擊、沖抓法鉆進(jìn)。
2.2施工控制措施
(1)施工過程控制
?、贅段豢刂?nbsp;
鉆機就位前,必須認(rèn)真核對樁位;若發(fā)現(xiàn)樁位有移位或被破壞,應(yīng)根據(jù)相近控制點重新定位,并與相鄰樁位復(fù)核,護(hù)筒埋設(shè)嚴(yán)格按前述要求進(jìn)行。鉆機就位后,必須周正穩(wěn)固,確保在施工中不發(fā)生傾斜、位移,鉆架垂直地面,鉆頭中心必須對正樁位中心。
?、诖怪倍瓤刂?nbsp;
開孔時可用水平尺校正鉆機平整度,并在鉆進(jìn)過程中時常檢測,確保鉆機水平。鉆進(jìn)時主動鉆桿應(yīng)始終與滑車保持在一條垂直線上,所用鉆桿不得彎曲,發(fā)現(xiàn)彎曲現(xiàn)象及時更換。
③孔徑控制
根據(jù)地層實際情況,選擇鉆頭。
④孔深控制
準(zhǔn)確丈量鉆具長度,準(zhǔn)確測量孔位或樁基標(biāo)高,嚴(yán)格按鉆具長度進(jìn)行孔深控制。因為用測繩等設(shè)備進(jìn)行孔深控制,由于沉渣的影響或參照物的變化,孔深可能會有誤差。
對端承樁,應(yīng)及時準(zhǔn)確記錄進(jìn)入持力層時的深度、標(biāo)高,即確定頂板深度,嚴(yán)格按設(shè)計要求,控制進(jìn)入持力層的深度。
?、菘椎壮猎目刂?nbsp;
使用優(yōu)質(zhì)泥漿,提高攜砂、排渣能力,泥漿比重控制在 1.1~1.3。終孔時,用較大泵量沖孔 10~15 分鐘,并用凈漿置換孔底沉淀泥漿,以降低施工泥漿的比重。泥漿必須經(jīng)過凈化處理后方可重復(fù)使用?;炷翝沧⑶鞍胄r內(nèi),必須測量孔底沉渣厚度,并做記錄,達(dá)到設(shè)計或規(guī)范要求后方可開始澆注,否則應(yīng)再次清孔。
?、蘅妆诜€(wěn)定性控制
為確保成孔過程中孔壁的穩(wěn)定,避免孔壁坍塌、埋鉆等質(zhì)量事故的發(fā)生,主要應(yīng)對成孔過程中的泥漿進(jìn)行控制。遇地層為砂層時,必須用優(yōu)質(zhì)泥漿護(hù)壁??删偷剡x用塑性指數(shù) 10~17 的粉質(zhì)粘土調(diào)制。
施工過程中,泥漿采取凈化回收利用,但應(yīng)隨時淘汰劣質(zhì)泥漿,補充新泥漿。施工中提升鉆具或因故停鉆時,必須保持孔內(nèi)漿面達(dá)到溢流口,利用泥漿壓力的作用,防止坍孔,保持孔壁穩(wěn)定性、完整性。
(2) 成孔質(zhì)量現(xiàn)場檢驗方法
①孔深,一般用標(biāo)準(zhǔn)測繩吊錘測量??咨钶^大時,應(yīng)用校正鉆桿和鉆具方法進(jìn)行檢測;
?、诳讖?含孔形),一般可用自制的一根3米長、外徑等于樁孔直徑的圓管或鋼筋籠下入孔內(nèi)。如果能順利下入,則保證了孔徑不小于設(shè)計尺寸,同時又檢驗了孔形,并保證了孔的垂直度;
③位偏差,在施工放點和施工時要從嚴(yán)控制。在施工開始、中間、終孔時都應(yīng)用經(jīng)緯儀測定;
④樁孔垂直度檢測,可用測斜儀加導(dǎo)正裝置,吊放到孔內(nèi)測量,或用②項論述的方法;
?、菘椎壮猎?常用的檢測方法是用兩根標(biāo)準(zhǔn)測繩,一根吊以 3kg 重的鋼錐,另一根吊以平底錘,下入孔底,這兩根測繩之差即為沉渣厚度。
3清孔階段的施工控制
3.1常用的清孔方法
清孔方法應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求、鉆孔方法、機械設(shè)備和土質(zhì)情況而決定。先介紹幾種常用的清孔方法如下。
(1)抽漿法清孔
采用抽吸的方法將孔內(nèi)含有鉆渣的漿液抽出,并以符合要求的泥漿替換。該法清孔比較徹底,適用于各種鉆孔方法形成的樁孔。
?、儆梅囱h(huán)方法成孔時,泥漿相對密度一般控制在 1.1 以下,孔壁不易形成泥皮。樁孔達(dá)到要求的深度后,只需將鉆頭稍提起并空轉(zhuǎn),維持反循環(huán) 5~15min 就可清除孔底沉淀鉆渣;②用正循環(huán)方法成孔時,可以用灌注水下混凝土的導(dǎo)管作為吸渣管,采用氣舉反循環(huán)、泵吸反循環(huán)或射流反循環(huán)的方法,清除樁孔底部沉淀的鉆渣。
(2) 換漿法清孔
采用泥漿泵,通過鉆桿以中速向孔底壓入相對密度為 1.15 左右、含砂率小于 4%的泥漿,把孔內(nèi)懸浮鉆渣多的泥漿替換出來。換漿法對于正循環(huán)鉆進(jìn)成孔,不需另加機具,且孔內(nèi)維持泥漿護(hù)壁,不易坍孔。但換漿法有較多的缺陷:①孔內(nèi)較大的顆粒鉆渣難以清除;②用相對密度小的泥漿由下向上頂替相對密度較大的漿液時,有可能在孔內(nèi)形成對流運動,需要花很長時間才能達(dá)到清孔要求;③當(dāng)泥漿含砂率較高時,絕不能用清水清孔,以免砂粒沉淀而達(dá)不到清孔目的。
(3) 掏渣法清孔
沖擊、沖抓鉆進(jìn)過程中,沖碎的鉆渣一部分連同泥漿被擠入孔壁,大部分則靠掏渣筒、大鍋錐或沖抓錐清除。要求用手摸泥漿中無 2~3mm 大的顆粒為止,并使泥漿的相對密度減小到 1.05~1.20,本法僅適用于各類土層摩擦樁的初步清孔。對沖擊鉆進(jìn),可在清渣前,投入水泥 1~2 袋,通過沖擊錐低沖程的反復(fù)沖拌數(shù)次,使孔內(nèi)泥漿、鉆渣和水泥形成混合物,然后以掏渣工具掏出。
降低泥漿相對密度的方法是在掏渣后用一根水管插到孔底注入高壓水,水流將泥漿沖稀,泥漿相對密度逐漸降低后向孔口溢出,達(dá)到所要求的清孔標(biāo)準(zhǔn)后,即可停止清孔。對大直徑、深孔,應(yīng)在用掏渣法清孔后,再用氣舉抽漿法清孔。
(4) 噴射法清孔
噴射法清孔是在灌注混凝土前,對孔底進(jìn)行高壓射水或射風(fēng)數(shù)分鐘,使沉淀物漂浮后,立即灌注水下混凝土。常在其它方法清孔后或清孔過程中配合使用。鉆孔工作完畢,由于有拆卸鉆桿、鉆頭、下鋼筋骨架及導(dǎo)管等工序,沉淀厚度可能會增大,導(dǎo)管無法插到底,故常用噴射法,將沉淀層沖起漂浮。
3.2清孔注意事項
清孔時應(yīng)注意以下事項。
(1) 不論采用那種清孔方法,在清孔排渣時,必須注意保持孔內(nèi)水頭,防止坍孔;
(2) 柱樁以抽漿法清孔。清孔后,將取樣盒(即開口鐵盒)吊到孔底,待灌注水下混凝土前取出檢查沉淀在盒內(nèi)的渣土;
(3) 用換漿法或掏渣法清孔后,孔口、孔中部和孔底提出的泥漿的平均值應(yīng)符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求;灌注水下混凝土前,孔底沉淀厚度應(yīng)不大于設(shè)計規(guī)定;
(4) 不得用加深孔底深度的方法代替清孔。
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