小孔徑鉆孔灌注樁施工技術(shù)與質(zhì)量控制的探討
關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁；施工技術(shù)；質(zhì)量控制；混凝土
0 前言
隨著城市建設(shè)的不斷發(fā)展,建筑工程對于地基承載力的要求越來越高,由于鉆孔灌注樁具有承載力高、施工方便、設(shè)備簡單、不產(chǎn)生振動和噪音等特點,所以鉆孔灌注樁在建筑工程基礎(chǔ)施工中被廣泛采用。在一般的中低層建筑中,由于基礎(chǔ)的單樁承載力要求不高,因此采用的鉆孔灌注樁的孔徑較小。當(dāng)承載力要求為400KN～600KN時,鉆孔灌注樁的樁徑一般在400mm～500mm就能滿足要求,而這類樁基屬于小孔徑鉆孔灌注樁。在廣州老城區(qū)居民區(qū)某工程施工中,我們共完成Á450mm、樁長19.5m的鉆孔灌注樁2863根,工程質(zhì)量均達到規(guī)范和設(shè)計要求�，F(xiàn)將施工情況闡述如下:
1施工機械選擇
小孔徑鉆孔灌注樁孔徑較小,深度不大,鉆孔工作量小。為此必須根據(jù)地質(zhì)情況,選擇體積小,移動方便、生產(chǎn)效率高的鉆機。天津小關(guān)遠洋住宅小區(qū)的樁基為5450mm、樁長19.5m、淤泥質(zhì)地層,為此我們選擇了KQ-800型潛水鉆機。
KQ-800型潛水鉆機主要由潛水電鉆、齒輪減速器、密封裝、鉆桿、鉆頭等組成,見圖1所示。這種鉆機的特點是動力、減速機構(gòu)與鉆頭緊緊相連在一起,共同潛入水下作業(yè),鉆孔效率高。而且鉆桿不需要旋轉(zhuǎn)、除了可減小鉆桿的截面外,還可以大大避免因鉆桿折斷面發(fā)生的工程事故。
潛水電鉆構(gòu)造如圖2所示,具有體積小、重量輕、機器結(jié)構(gòu)輕便簡單、移動靈活、成孔速度快等特點,因此在小孔徑鉆孔灌注樁施工中更多采用。
2鉆孔灌注樁施工工藝流程
3鉆孔灌注樁施工
3.1施工準(zhǔn)備
施工準(zhǔn)備包括編制施工組織設(shè)計,場地平整,測量放線,挖泥漿池、沉淀池、排漿溝,接通水源、電源,安裝水泵設(shè)備以及施工所需的材料、設(shè)備。
3.2鉆機安設(shè)
應(yīng)確定鉆機移位路線和方法,安裝鉆機及灌注架軌道,安裝樁架及灌注架等。
1.鉆頭;2.潛水電鉆;3.電纜;4.護筒;5.水管;6.滾輪
(支點);7.鉆桿;8.電纜盤;9.0.5t卷揚機;10.1t卷揚
機;11.電流電壓表;12.起動開關(guān)
3.3潛水鉆機鉆孔
3.3.1排渣方式
潛水鉆機成孔排泥(渣)有正循環(huán)和反循環(huán)兩種方式,一般采用正循環(huán)方式,見圖2所示。正循環(huán)施工法,是利用泥漿泵使泥漿通過鉆桿、鉆頭而壓入孔底,攜帶鉆渣,再從孔底經(jīng)過鉆桿與孔壁之間的環(huán)形空間回流至地面的循環(huán)方式。
3.3.2泥漿
泥漿的制配有自行造漿和制備泥漿兩種。對于軟土地基,可采用自行造漿,即用清水和孔中鉆頭切削下來的土顆�；斐赡酀{,形成自造泥漿護壁。由于軟土地基的樁孔容易縮徑,因此,必須將泥漿的比重控制在1.1t/m3～1.2t/m3。采用膨潤土泥漿時,也應(yīng)控制好泥漿的性能指標(biāo)。無論是自造泥漿還是配制泥漿,必須滿足表1的要求。
3.3.3鉆孔
1—鉆桿;2—送水管;3—主機;4—鉆頭;5—沉
淀池;6—潛水泥漿泵
為了保證鉆孔位置及成孔的垂直度,鉆機就位后必須對鉆機進行檢查,鉆盤中心應(yīng)與鉆架上吊滑輪在同一垂直線上,鉆頭與樁位中心對中,而且鉆架必須保證水平,鉆桿必須垂直。
由于軟土地區(qū)地基較軟,鉆孔過程中要嚴格控制鉆進速度,每分鐘鉆進速度不宜大于0.5m。如鉆進速度高、泥漿比重大、鉆進過快,切削出的泥塊塊大,未成漿,對鉆機產(chǎn)生較大阻力,有可能使電機超負荷而損壞,或使鉆桿折斷等,并且由于鉆進過快而容易引起縮徑。鉆進過程中要控制好泥漿比重及泥漿供應(yīng)量,避免泥漿比重輕而坍孔,也要避免泥漿比重過大、排渣不及時而造成埋鉆。鉆進過程中要加強檢查,發(fā)現(xiàn)偏移及時糾正,發(fā)現(xiàn)搖晃、跳動或鉆進困難時,可能遇到硬層或一邊軟一邊硬土層,要放慢進尺,待穿過硬層后再正常鉆進,直到達到設(shè)計標(biāo)高。
3.4清孔
當(dāng)鉆機達到設(shè)計深度后應(yīng)停止鉆進,此時稍提鉆桿,使鉆頭距孔底10cm～20cm處空鉆,并保持泥漿循環(huán)。將密度為1.05～1.10的不含雜質(zhì)的泥漿或清水壓入鉆桿,把鉆孔內(nèi)懸浮較多鉆渣的泥漿換出孔外。由于小孔徑鉆孔灌注樁的鉆孔及砼灌注量相對較小,因此施工速度較快,所以采用一次清孔,使孔底沉渣≤300mm,泥漿比重小于1.25,含砂量≤6%,粘度≤28S,達到要求后及時安放鋼筋籠,灌注水下混凝土。
3.5鋼筋籠
小孔徑鉆孔灌注樁的鋼筋一般不太長,因此按設(shè)計長度一次預(yù)制成型,在清孔完成后,及時將鋼筋籠放入成孔。安放鋼筋籠時,由于孔道較小,所以必須對準(zhǔn)孔位,垂直緩慢放入孔內(nèi),避免碰撞孔壁。為了保證鋼筋籠的位置及保護層的厚度,必須在鋼筋籠的周圍主筋上每隔50cm綁扎混凝土墊塊。鋼筋籠放入孔內(nèi),要采取措施將鋼筋籠固定,以保證灌注混凝土后鋼筋位置準(zhǔn)確,也防止鋼筋籠落入孔底。
3.6水下混凝土灌注
3.6.1砼的要求
水下混凝土在灌注過程中,由于受水及泥沙雜質(zhì)的影響,強度受到不同程度的損失,尤其在膨潤土泥漿中澆筑的混凝土,強度更會降低。其次水下混凝土在施工過程中無法進行振搗,因而混凝土的密實性和均勻性比較差,強度必然會低于陸上澆筑的混凝土。因此,在水下混凝土配合比設(shè)計中,必須提高一個強度等級,也就是混凝土的配制強度比設(shè)計混凝土強度提高5MPa。因為小孔徑鉆孔灌注樁在混凝土灌注時,也是用導(dǎo)管灌注,而導(dǎo)管與孔壁之間的間隙比大孔徑混凝土小得多。因此,對混凝土的和易性,擴散度要求更高,施工時必須加入外加劑,以改善混凝土性能達到灌注要求。小孔徑灌注樁的混凝土要求:施工坍落度為18cm～22cm,擴散度不應(yīng)小于8cm。
3.6.2混凝土灌注的主要機具
水下混凝土灌注的主要機具包括:混凝土灌注架、導(dǎo)管、漏斗、隔水栓等。
混凝土灌注架:見圖3所示,混凝土的灌注架底部帶有輪子可以在軌道上行走。
導(dǎo)管:用無縫鋼管制作,直徑應(yīng)為200mm,連接宜用雙螺紋方扣快速接頭。如果用法蘭連接,為避免提升時導(dǎo)管掛住鋼筋籠,必須放置防護三角形加勁板或設(shè)置錐形法蘭護罩。
漏斗:用4～6mm鋼板制作,與導(dǎo)管配套,要求不漏漿、不掛漿,漏泄順暢、徹底。
隔水栓:由于小孔徑混凝土在澆筑時,導(dǎo)管與孔壁間隙較小,而且有鋼筋籠存在,所以無法浮出,因此不宜用球膽法而采用隔水栓法。如圖4。隔水栓采用C20混凝土預(yù)制成圓柱形,內(nèi)徑比導(dǎo)管小20mm,高度比直徑大50mm,采用4mm厚的橡膠圈密封。
3.6.3混凝土灌注
由于小孔徑鉆孔灌注樁導(dǎo)管與孔壁之間的間隙比大孔徑鉆孔灌注樁小得多,水下混凝土的灌注難度大,因此混凝土的灌注是小孔徑鉆孔灌注樁的重點,應(yīng)特
別注意。
由于小孔徑鉆孔灌注樁采用球膽隔水法施工,球膽難以上浮。因此必須預(yù)制隔水栓。為了使隔水栓順利排出,導(dǎo)管的底部至孔底距離控制在50mm～60mm。
1.進料斗;2.貯料斗;3.滑道;4.漏斗;5.導(dǎo)管;
6.護筒;7.卷揚機;8.導(dǎo)管支架
在澆注混凝土?xí)r,首先將隔水栓貼緊水面,然后安放漏斗,下放混凝土。第一次澆筑混凝土?xí)r,必須使進料斗、貯料斗內(nèi)備有足夠的混凝土,使導(dǎo)管第一次澆注埋入混凝土深度大到2m以上。如果計算埋深不足2m,繼續(xù)澆注混凝土。由于孔徑較小,所需的混凝土量不大,因此灌注過程中必須記錄混凝土的灌入量,以確定導(dǎo)管埋深。導(dǎo)管埋深不宜過大,一般在2m～4m,并要及時提升導(dǎo)管。在提升導(dǎo)管過程中,在30cm振幅內(nèi)顛管,這樣才能使混凝土順利流出上翻。
當(dāng)灌注接近樁頂標(biāo)高時,應(yīng)控制最后一次灌入量,測量樁頂標(biāo)高,使樁頂高出設(shè)計標(biāo)高0.5m～0.8m,保證鑿除樁頭泛漿后達到設(shè)計標(biāo)高及設(shè)計混凝土強度
4質(zhì)量控制
4.1施工機械控制
鉆機及混凝土灌注架的軌道盡量平直。開鉆前必須檢查鉆機是否平穩(wěn)。用墊木墊水平、穩(wěn)固,以保證鉆機垂直度。灌注架應(yīng)保持平穩(wěn),以保證導(dǎo)管及鋼筋籠垂直,避免導(dǎo)管掛籠及鋼筋籠安放時碰撞孔壁。
4.2樁位控制
樁位放線必須準(zhǔn)確,而且施工過程中對控制樁應(yīng)進行保護。開鉆時必須對樁位進行復(fù)核,安放的護筒無偏差。施工過程中,隨時驗證樁點位置,了解樁點高程,保證施工樁的深度,樁頂標(biāo)高及鋼筋籠的下放位置,對樁進行編號,對各種施工數(shù)據(jù)按樁號進行交底。
4.3成孔質(zhì)量控制
4.3.1由于小孔徑鉆孔灌注樁一般樁比較密,樁間距較小,而且樁的施工周期比較短,所以在鉆孔時,必須跳打,即根據(jù)樁距情況,隔1～2根樁鉆孔,以防止后施工樁對已成樁影響。
4.3.2軟土地基小孔徑鉆孔灌注樁施工中應(yīng)特別注意泥漿的比重,定期測量泥漿,并做好記錄。
4.3.3軟土地基的小孔徑鉆孔灌注樁,注意擴孔情況,選擇合適的鉆頭,對鉆頭的大小進行調(diào)整,以保證鉆孔的直徑滿足設(shè)計要求。
4.3.4成孔后必須對孔徑、孔深、垂直度、沉渣厚度、地質(zhì)變化情況做好記錄。
4.4鋼筋籠質(zhì)量控制
4.4.1鋼筋的種類、規(guī)格、型號必須符合設(shè)計要求。
4.4.2鋼筋應(yīng)調(diào)直,主筋的間距、螺旋箍筋的位置、數(shù)量符合要求,不能漏焊。
4.4.3鋼筋籠的存放、搬運、吊裝過程不能變形,存放場地要平,堆碼高度不能太大,一般堆放2～3層為宜。為防止變形,除設(shè)加勁箍筋外,在鋼筋籠內(nèi)每2m裝一個可拆卸的十字形臨時加勁架,在鋼筋籠安放時再拆除。
4.4.4鋼筋籠安放入孔要對準(zhǔn)孔位,垂直緩慢放入孔內(nèi),避免碰撞孔壁。為保證鋼筋籠位置及保護層厚度,每隔50cm設(shè)置保護層墊塊,鋼筋籠入孔后必須檢查標(biāo)高,位置準(zhǔn)確及時固定。
4.5混凝土質(zhì)量控制
4.5.1混凝土的原材料符合國家規(guī)范要求,強度等級注意增加5MPa。
4.5.2混凝土的外加劑符合要求,以改善混凝土的性能、坍落度和和易性等滿足小孔徑的灌注要求。
4.5.3混凝土灌注用的導(dǎo)管比大孔徑的要小,一般選擇φ200,所以特別注意導(dǎo)管的連接,防止掛籠。
4.5.4檢查成孔質(zhì)量合格后,應(yīng)盡快灌注混凝土,以防止塌孔和縮徑。
4.5.5混凝土灌注過程中要注意顛管,以增加混凝土的上浮力,使混凝土順利出管,并且注意導(dǎo)管埋深�；炷烈B續(xù)灌注,防止斷樁。
4.5.6對混凝土的灌注量要做好記錄,軟土地區(qū)充盈系數(shù)一般為1.2～1.3。
4.5.7混凝土灌注過程中,注意做好混凝土試塊,并按標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護,試壓。
5質(zhì)量檢查與檢測
混凝土鉆孔灌注樁除了按照《建筑工程質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)》GBJ301-86進行檢查評定外,還應(yīng)對樁的完整性及承載力進行檢測。
樁的完整性檢測采用低應(yīng)變動力測樁法進行檢測。根據(jù)樁的動測波形來判斷樁是否完整,是否有縮徑及斷樁情況,以及測試樁的長度,根據(jù)波速可以判定樁身混凝土質(zhì)量。
樁的承載力檢測,對于小孔徑樁的承載力,應(yīng)用高應(yīng)變動力測樁法檢測,這種方法簡單、用時短,根據(jù)要求提前做好高應(yīng)變試樁接樁頭工作,樁頭的混凝土標(biāo)號要盡量高,以防止試樁過程中樁頭損壞而無法檢測。
為了掌握樁身混凝土的實際強度,鑿除樁頭后還應(yīng)對樁身的混凝土用回彈法進行測定,為以后施工留下參考記錄。
6結(jié)束語
對于軟土地區(qū)小孔徑鉆孔灌注樁的施工,必須特別重視鉆進速度、泥漿比重及混凝土的灌注,才能保證樁的質(zhì)量。對于樁基評定,在驗標(biāo)中沒有提到樁的完整性及承載力,建議評定時加以補充。對于水下混凝土試件的強度評定,建議按照GBJ107-87標(biāo)準(zhǔn)增加強度修正值。
