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        2. 鉆孔灌注樁(沖孔灌注樁)常見質量通病原因分析及預防措施

          日期:2021-01-11 / 人氣: / 來源:未知

          鉆孔灌注樁(沖孔灌注樁)常見質量通病原因分析及預防措施

          一、常見通病
          鉆孔灌注樁在施工過程中受工藝、地層等自然條件和工序安排、管理流程等管理條件的制約,經常會發生以下常見通?。?br /> 1、鉆孔偏斜-鉆孔垂直度不符合設計要求;
          2、縮徑-鉆孔深度范圍內局部孔徑小于正常鉆井孔徑或樁徑;
          3、塌孔-鉆孔深度范圍孔壁不穩形成坍塌;
          4、沉渣偏厚-樁底沉渣超出設計要求;
          5、鋼筋籠上?。摻罨\在混凝土灌注過程中籠頂標高不斷升高;
          6、澆短樁頭-樁頭低于設計標高;
          7、斷樁、夾泥層-樁身混凝土明顯斷開或夾有泥土。
          二、原因分析及防治措施
          1、鉆孔偏斜的原因分析、防治措施
          (1)鉆孔偏斜的原因分析
          由于鉆機作業時安裝不穩或鉆桿彎曲,地面軟弱或軟硬不均勻,或由于土層軟硬交界層面較陡或土層中夾有大的孤石或其他硬物等情形,常會導致鉆孔偏斜。
          (2)防治措施
          ①施工前應先將場地夯實平整,軌道枕木宜均勻著地,安裝鉆機時要求轉盤中心與鉆架上起吊滑輪在同一軸線,鉆桿位置偏差不大于20 cm。
          ②樁機部件要妥善保養、組裝,開鉆前要校正樁架的垂直度和水平度。
          ③鉆孔過程中遇到的孤石如位置較淺,可將其挖出,如位置較深,可用巖芯鉆機鉆通石塊爆破后再行施工。
          ④在砂層和粉土層中鉆孔時,鉆進速度不宜過快。
          ⑤鉆孔輕微傾斜可往復掃孔糾正。若樁孔傾斜較嚴重,應向孔中填入石子和粘土至偏孔處0.5m以上,在消除了導致斜孔的因素后重新鉆進,宜慢速提升、下降,反復掃孔矯正,直至樁孔符合要求。
          2、縮徑的原因分析、防治措施
          (1)縮徑的原因分析
          ①土層中的膨脹土遇水后膨脹導致鉆孔縮徑。
          ②鉆頭焊補不及時,越鉆越小,致使下部縮徑。
          ③混凝土拌和物質量不符合要求,致使混凝土拌和物的流動性差、坍落度小、骨料離析嚴重等,從而使下落澆混凝土不能充分地置換出樁孔中的護壁泥漿,或是在骨料離析處被護壁泥漿充填了本應由水泥砂漿充填的空間或者中空根本得不到充填,于是形成部分長度縮徑。
          ④施工措施不當。經現場檢測發現,縮頸、空洞主要出現在樁身上部。這是因為沖孔灌注樁混凝土灌注施工到了樁身上部,混凝土自重力降低,自重密實困難,容易形成縮頸和空洞。所以當混凝土澆筑到樁身上部時,應采取降低管外壓力,提高混凝土的自重密實作用的有效措施,以免產生縮頸和空洞。
          ⑤施工人員素質差。施工人員素質差(大多數為未經培訓的工人),操作不規范,也是造成縮頸不可忽略的原因之一。
          (2)防治措施
          ①采用優質泥漿,降低失水量。成孔時,加大泵量,加快成孔速度,在成孔一段時間內,孔壁形成泥皮,則孔壁不會滲水,亦不會引起膨脹?;蛟趯д魍鈧群附右欢〝盗康暮辖鸬镀?,在鉆進或起鉆時起到掃孔作用。如出現縮徑,采用上下反復掃孔的辦法,以擴大孔徑。成孔后及時澆注砼,以防停放時間過長而縮徑。
          ②經常檢查鉆頭尺寸,發現磨損及時焊補。
          ③嚴格控制混凝土配合比準確稱量材料,保證混凝土拌和物質量。
          ④采取有效措施,確?;炷了聺沧①|量。灌注混凝土時,保證導管埋入混凝土中的長度不小于1 m;混凝土供應及時,確?;炷恋倪B續灌注;在孔口斜臺處,按規定檢測混凝土的坍落度(在正常情況下每15分鐘測定一次)并做試塊進行容重、抗壓強度、抗滲標號、彈性模量等測定,發現異常立即查明原因并進行調整;當混凝土灌注到樁身上部(離孔口5 m左右)時,采用降低孔內漿面,減小管外壓力,提高管內混凝土下落沖力利于混凝土的自重密實,甚至可以在管內混凝土無法下落時,拔出導管,掏盡孔內剩余泥漿,鑿毛、沖洗已澆混凝土面,再用人工振搗澆注混凝土,確?;炷翝沧①|量,避免產生縮頸和空洞。
          ⑤通過教育培訓,提高施工人員素質。
          3、塌孔的原因分析、防治措施
          (1)塌孔的原因分析
          鉆進過程中,如發現排出的泥漿中不斷出現氣泡,或泥漿突然漏失,則表示有孔壁坍塌跡象。
          造成塌孔的主要原因如下:
          ①泥漿比重不夠或性能指標不符合要求,孔壁未形成堅實泥皮;
          ②護筒埋置太淺,護筒底漏水導致孔口附近地面被水浸泡;
          ③孔內水頭高度不夠,靜水壓力遠遠低于土壓力;
          ④清孔時間過久或清孔后停頓時間過長;
          ⑤鋼筋籠插入過程中有傾斜,戳破泥皮造成塌孔。
          (2)防治措施
          ①選用體積質量較大的泥漿,用膠體率高的粘土造漿或加入外加劑;
          ②護筒埋置深度根據土層,適當加大深度,埋置護筒時周圍用粘土填實;
          ③確保鉆孔內的水頭高度,及時補充泥漿;
          ④待灌時間一般不應大于3h,并控制混凝土的灌注時間,在保證施工質量的情況下,盡量縮短灌注時間;
          ⑤鋼筋籠吊放時,對準孔位、吊直扶穩、緩緩下沉,避免碰撞孔壁;
          ⑥發生孔口坍塌,應立即用粘性土填滿,重新埋設護筒再重新開孔。如果孔口范圍很大很深,填滿后用旋噴樁或攪拌樁進行加固;
          ⑦發生孔內坍塌,應該判明坍塌位置,回填碎石或塊石與粘性土的混合物到塌孔處以上1~2m,若塌孔嚴重時全部回填,待回填物沉積密實后,再進行沖孔鉆進。鉆進過程中,還應邊鉆邊填塊石,低錘沖進,將塊石擠入孔壁起造壁作用;
          ⑧放入鋼筋籠后發生塌孔,應立即將鋼筋籠從孔內拔出,重新鉆孔、清孔、下鋼筋籠、灌注混凝土;如果鋼筋籠無法拔出,選擇用反循環泵進行清孔,然后拔除鋼筋籠。
           
          4、沉渣偏厚的原因分析、防治措施
          (1)沉渣偏厚的原因分析
          ①清孔不及時、沒有二次清孔或清孔合格后混凝土澆注不及時,都會引起泥漿中的碎屑嚴重沉淀積聚,造成樁端沉渣過厚。
          ②泥漿比重小,膠體率低,穩定性差影響了清孔效果。當泥漿比重小于沉渣比重時,不利于通過泥漿的循環帶走沉渣也會引起泥漿中的碎屑嚴重沉淀積聚,造成樁端沉渣過厚。
          ③清孔結束到灌注混凝土前的間歇時間過長,巖土顆粒沉回孔底形成沉渣。
          ④吊放鋼筋籠或導管時碰撞孔壁使泥土坍落孔底。
          ⑤初始灌注的混凝土沖擊力不夠,影響了樁孔底部泥漿沉渣的泛起。
          (2)防治措施
          ①按要求認真清孔,時間不少于30 min,清孔過程中勤測孔深和泥漿體積質量、粘度、含砂率。
          ②下放鋼筋籠和導管的動作要細心規范,防止碰撞孔壁,如果碰落孔壁泥土,應利用導管二次清孔。
          ③做好混凝土灌注前的各項準備工作,縮短清孔至灌注的時間間隔。
          ④導管下端距沉渣面的距離控制在30~50cm,初始灌注的混凝土要足量,確保埋住導管1m以上,以利用混凝土的巨大沖擊力濺除孔底沉渣,達到清除孔底沉渣的目的。
          ⑤混凝土的坍落度控制在18~22cm,導管內壁要經常清理沖洗干凈,保證初灌混凝土的下沖速度。
          ⑥采取后注漿技術加固樁端。
          5、鋼筋籠上浮的原因分析、防治措施
          (1)鋼筋籠上浮的原因分析
          ①鋼筋籠重量較輕,在鋼筋籠底端遇到混凝土時,混凝土的浮力大于鋼筋籠的重量和鋼筋籠與孔壁之間的摩擦力之和,造成鋼筋籠上浮。
          ②在澆灌混凝土時,由于樁下部是素混凝土,其澆灌需經過一段時間,或者澆灌時間不緊湊,造成混凝土將要初凝而未凝,使鋼筋籠底端接觸到混凝土時不易進入混凝土而被上升的混凝土頂出而造成浮籠。
          ③混凝土的和易性未達到設計要求或質量較差。
          ④鋼筋籠放置初始位置過高,混凝土流動性過小,導管在混凝土中埋置深度過大鋼筋籠被混凝土拖頂上升;當混凝土灌至鋼筋籠下,若此時提升導管,導管底端距離鋼筋籠僅有1m左右時,由于澆筑的混凝土自導管流出后沖擊力較大,推動了鋼筋籠的上浮。
          ⑤導管埋深較大時,上層混凝土因灌注時間長已近初凝,表面形成硬殼,混凝土和鋼筋籠有一定握裹力,隨著混凝土從下向上頂升,帶動鋼筋籠上移;
          ⑥導管掛住鋼筋籠,上拔時將鋼筋籠帶上來。
          (2)防治措施
          ①量測埋管深度,及時拆管,確保埋管深度不大于相關規范要求;
          ②控制好混凝土灌注速度,當樁長在50m以內時,灌注速度不應大于0.5m3/min;
          ③將吊筋固定在護筒上,可有效防止其上??;
          ④適當減少鋼筋籠下端的箍筋數量,可減少混凝土向上的頂托力。
          ⑤發現鋼筋籠上浮時,應立即停止灌注,并準確計算導管埋深和已灌混凝土標高,提升導管后再行灌注,上浮現象即可消除。
          ⑥將導管下入原深度,提升過程中調整導管的位置和方向,使導管與鋼筋籠脫開。
          ⑦確保灌注混凝土的和易性。
          6、澆短樁頭的原因分析、防治措施
          (1)澆短樁頭的原因分析
          ①泥漿過稠,測錘難于判定漿渣或混凝土面;
          ②測錘太輕,沉不到混凝土面,發生誤測,拔除導管,中止灌注,而造成澆短樁頭。
          (2)防治措施
          ①做好測錘,確保能夠實時準確地測量混凝土面;
          ②灌注將近結束時,由于樁頭部位的混凝土中含有大量沉渣,密度很大,需加注清水稀釋泥漿并搗出部分沉渣;
          ③可將原樁頭鑿毛,進行接樁,接樁樁徑大于原樁樁徑100~200mm,接樁混凝土強度等級比原樁提高一個等級。
          7、斷樁、夾泥層的原因分析、防治措施
          (1)斷樁、夾泥層的原因分析
          ①導管埋深太淺。水下鉆孔灌注樁在灌注過程中,最先灌注的混凝土夾雜著孔底的泥渣,總是處于孔內混凝土的最上端,當導管在混凝土內的埋深<1 m時,上部混凝土在鉆孔內的擴散呈卷吸狀態,部分混凝土沿鉆孔壁上升與上部浮漿混合;當導管埋深>1m時,孔內的混凝土面呈垂直上升狀態,沒有發現混凝土與上部泥漿的混合現象在施工中,孔內浮漿過多,而導管因為某種原因埋深過淺是造成樁身夾泥的主要原因之一。
          ②導管底部提離混凝土面。當混凝土堵管時,為了迫使導管內的混凝土下落,需要把導管提升一定的高度來抖動導管,如果導管底部提離了混凝土面就成為斷樁;因操作人員的失誤,導管提升過猛而使導管底部提離了混凝土面而造成斷樁;計算錯誤也會將導管底部提離混凝土面造成斷樁。
          ③發生導管堵塞而將其提出孔外疏通,使灌注中斷,后續施工前銜接面處理不當,泥漿沉渣未能完全清除或泛起排出而造成斷樁。
          ④首灌方量不夠,不能滿足規范要求的導管初次埋置深度的需要。
          ⑤初灌混凝土的初凝。在深孔和大直徑灌注樁中,單樁需要灌入大批量的混凝土,因而灌注時間較長,有時會超過7h、8h或更長,這種情況下,必須考慮首灌混凝土的初凝問題。灌注過程中,由于首批混凝土夾雜著孔底的泥沙,總是浮在混凝土表面,如果灌注時間過長,這部分混凝土就有可能發生初凝,成為殼體。初凝的混凝土會阻礙新鮮混凝土的上升,造成灌注困難。如果上下活動導管,新鮮混凝土就有可能漫過初凝混凝土形成新的灌注面,這部分夾雜著泥沙的初凝混凝土就會被留在樁身之間,成為樁身夾泥缺陷,缺陷嚴重的成為斷樁。
          灌注過程中塌孔。成孔時護壁差或灌注過程中受到外來機械的擾動等造成塌孔,會使坍塌的塊體卡在鋼筋籠與孔壁之間造成樁身夾泥,嚴重的會阻礙混凝土的上升,使混凝土灌注不下去而造成斷樁。
          (2)防治措施
          ①灌注過程中不斷測定導管的埋置深度?!督ㄖ痘夹g規范》(JGJ94-2008)規定:“導管埋入混凝土深度宜為2~6m”;《公路橋涵施工技術規范》(JTJ41-2000)規定:“在灌注過程中,導管的埋置深度宜控制在2~6m”;《鐵路橋涵施工規范》(TB10203-2002)規定:“導管埋入混凝土中的深度不得小于1.0m,并不宜大于3.0m;當樁身較長時,導管埋入混凝土中的深度可適當加大”。
          ②每次灌注后應對導管內外進行清洗,灌注前應檢查導管情況和混凝土的和易性等,確保灌注過程中不堵管。
          ③首灌方量滿足規范要求,同時應根據現場條件進行必要調整?!督ㄖ痘夹g規范》(JGJ94-2008)規定:“應有足夠的混凝土儲備量,導管一次埋入混凝土灌注面以下不應少于0.8m”,可依此計算首灌方量;也可根據《公路橋涵施工技術規范》(JTJ41-2000)中的公式計算首灌方量,公式如下:
          首批灌注混凝土的數量應能滿足導管首次埋置深度(≥1.0m)和填充導管底部的需要。
          所需混凝土數量可參考以下公式計算:
          式中:
          D—樁孔直徑(m);
          H1—樁孔底至導管底端間距,一般為0.4m(m);
          H2—導管初次埋置深度(m);
          d—導管內徑(m);
          h1—樁孔內混凝土達到埋置深度H2時,導管內混凝土柱平衡導管外(或泥漿)壓力所需的高度(m),即
          γc——混凝土拌和物的重度(取24kN/m3);
          γw——井孔內水或泥漿的重度(kN/m3);
          Hw——井孔內水或泥漿的深度(m)。
          ④整個混凝土灌注過程一定要連貫,禁止斷續灌注。必要時混凝土中加入適量緩凝劑,延緩混凝土初凝時間。嚴格確定混凝土的配合比,混凝土應有良好的和易性和流動性,坍落度損失應滿足灌注要求。
          ⑤灌注過程中不要猛烈往復地拔動導管,且埋管深度要符合規范要求,必要時在導管外部下入泥漿管進行循環,確??妆诜€定。
          (3)對于斷樁的處理一般采取如下程序:
          ①通過地質鉆芯取樣,調查斷樁或夾泥位置,判斷混凝土的強度;
          ②除用地質鉆鉆一個取芯孔之外,應再鉆一個孔,一個用作進漿孔,一個用作出漿孔??咨钸_到斷樁或夾泥位置以下最少1.0m;
          ③用高壓水泵向一個孔內壓入清水,壓力不小于0.5~0.7MPa,將夾泥和松散的混凝土沖出;
          ④壓漿,第一次壓入水會比為0.8的純水泥漿,進漿管應插入鉆孔1.0m以上,用麻絮堵塞進漿管周圍,防止水泥漿從進漿孔冒出。待孔內原有清水從出漿口壓出來后,再用水灰比0.5的濃水泥漿壓入;
          ⑤為使漿液得到充分擴散,應壓一陣、停一陣,當濃漿從出漿口冒出時,停止壓漿,用碎石將出漿口封堵,并用麻絮堵實;
          ⑥用水灰比0.4的水泥漿壓入,并增大灌漿壓力至0.7~0.8MPa,關閉進漿閥,穩壓悶漿20~25min,壓漿工作即可結束。水泥硬化后,應再做一次鉆芯,檢查補強效果。
          接樁法
          主要適用于因灌注過程中,導管嚴重堵塞、卡管或其他原因,灌注被迫中斷但又未繼續灌注而造成的半截樁。使用接樁法應根據半截樁混凝土面所處地下水位的情況以及樁徑的大小等采用不同的方法。
          ①當混凝土面處地下水位以上時,可以采取挖孔的方法,直接挖到混凝土面,鑿毛清洗后直接灌注,將樁接到設計樁頂面。由于接樁是采用人工的方法,開挖時遇到不穩定地層應進行人工護壁。
          ②當混凝土面處在地下水位以下時,如果斷面位置距孔口不太深時,可以采用挖孔與井點降水相結合的方法,將斷面接至樁頂設計標高。
          ③當混凝土面處在地下水位以下,而且斷面位置距孔口較深,樁徑較大時,可采取樁芯鑿井的方法處理。
          ④如經過處理后仍不能滿足承載力要求或沉降量要求,則需要進行補樁。
          鉆孔灌注樁施工中工序多,質量控制點多,因此緊湊安排施工順序:成孔、鋼筋籠加工與吊放、二次清孔、混凝土灌注等才能確保樁身質量;
          嚴格控制主要工藝參數:成孔的泥漿指標,鋼筋加工及主要尺寸,一次清孔指標、二次清孔指標、混凝土灌注過程指標等。
          做好預防措施:認真研究場地地質條件、現場施工條件、混凝土攪拌和運輸條件等,對于可能出現問題的工序、部位和土層等應做好預防措施。
          出現問題,應立即采取相應措施、及時處理。
           

          作者:建工集團


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