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江苏博威水下工程有限公司
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  谈谈钻孔灌注桩的主要工序  

 
1 概述
    钻孔灌注桩,作为提高基础整体性和刚度,能承受更大的竖向荷载和水平荷载,已广泛运用于高层建筑、大桥、高耸塔架、海洋平台、高速公路等基础设施。但在施 工过程中,因工艺问题、施工人员存在违规操作,地质情况差异等原因,使钻孔灌注桩的质量仍存在较多问题,本文着重从工程实践的角度,对钻孔灌注桩的主要工 序影响质量问题及防治措施进行探讨。
  2 钻孔灌注桩成孔过程的质量问题及防治措施
  成孔过程中出现的施工质量问题及防治措施 (1)护筒冒水 a.问题:护筒外壁冒水,严重的会引起地基下沉,护筒倾斜和移位,造成钻孔偏斜,甚至无法施工;b.造成原因:埋设护筒的周围土不密实,或护筒水位差太大,或钻头起 落时碰撞;c.处理措施:在埋筒时,坑地与四周应选用最佳含水量的粘土分层夯实。在护筒的适当高度开孔,使护筒内保持1.0~1.5m的水头高度。钻头起 落时,应防止碰撞护筒;(2)孔壁坍陷 a.问题:钻进过程中,如发现排出的泥浆中不断出现气泡,或泥浆突然漏失,则表示有孔壁坍陷迹象; b.造成原因:孔壁坍陷的主要原因是土质松散,泥浆护壁不好,护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间 过长和灌注时间过长也会引起孔壁坍陷;c.处理措施:在松散易坍的土层中,适当埋深护筒,用粘土密实填封护筒四周,使用优质的泥浆,提高泥浆的比重和粘 度,保持护筒内泥浆水位高于地下水位;(3)缩颈 a.问题:缩颈即孔径小于设计孔径;b.造成原因:塑性土膨胀;c.防治措施:采用优质泥浆,降低失水量。成孔时,应加大泵量,加快成孔速度,在成孔一段 时间内,孔壁形成泥皮,则孔壁不会渗水,亦不会引起膨胀。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片,在钻进或起钻时起到扫孔作用;(4)钻孔偏斜 a.问题:成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲;b.造成原因:钻机安装就位稳定性差,作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致;地面软弱或软硬不均匀;土层呈斜 状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形;c.防治措施:先将场地夯实平整,轨道枕木宜均匀着地;安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在 同一轴线,钻杆位置偏差不大于20cm。在不均匀地层中钻孔时,采用自重大钻杆刚度大的钻机。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时,钻速要打慢档。另外 安装导正装置也是防止孔斜的简单有效的方法。钻孔偏斜时,可提起钻头,上下反复扫钻几次,以便削去硬土,如纠正无效,应于孔中局部回填粘土至偏孔处 0.5m以上,重新钻进。(5)桩底沉渣量过多 a.问题:成孔后发现桩底沉渣量过多;b.造成原因:检查不够认真,清孔不干净或未进行二次清孔;泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起;钢筋笼 吊放过程中碰撞孔壁,使泥土坍落孔底;清孔后,待灌时间过长,致使泥浆沉积;c.防治措施:成孔后,钻头提高孔底10-20cm,保持慢速空转,维持循环 清孔时间不少于30分钟。采用性能较好的泥浆,控制泥浆的比重和粘度,不要用清水进行置换。钢筋笼吊放时,使钢筋笼的中心与桩中心保持一致,避免碰撞孔 壁。减少空孔时间,从而减少沉渣。下完钢筋笼后,检查沉渣量,如沉渣量超过规范要求,则应利用导管进行二次清孔,直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要 求。开始灌注混凝土时,导管底部至孔底的距离宜为30~40mm,应有足够的混凝土储备量,使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上,以利用混凝土的巨大 冲击力溅除孔底沉渣,达到清除孔底沉渣的目的。
  3 钢筋笼制作、安装过程的质量问题及防治措施
  3.1 钢筋笼制作与埋设
  (1)钢筋笼要严格按设计图纸制作;(2)钢筋笼分节制作,每节6-9m,孔口接长时,中心要对正,主筋接头应 错开焊接,同一断面接头数不得大于主筋根数的50%。采用单面焊接,焊接长度≥10d,严格要求焊缝饱满,焊接牢固;(3)钢筋笼下放时要缓缓下降,避免 碰撞孔壁。搬运钢筋笼时要防止扭弯变形;(4)为保证钢筋笼垂直和保护层厚度,每2-4m钢筋笼沿周围方向呈90度角等分设置4个保护层垫块;(5)如果 桩顶标高在地面以下,为了保证钢筋笼能安放到预定位置,每根桩通过引筋牢靠地固定于孔口枕木或桩机平台上。
  3.2 钢筋笼上浮
    造成原因:(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,由于浇注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,已接近初凝,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)浇筑混凝土前,钢筋笼初始位置应定位准确,并与孔口固定牢固;(2)加快混凝土灌注速度, 短灌注时间,或掺外加剂,防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小,当混凝土上升到接近钢筋笼下端时,控制导管埋深在1.5-2.0m,应放慢浇筑速度,减 小混凝土面上升的动能作用,以免钢筋笼顶被托而上浮。灌注混凝土过程中,应随时掌握混凝土浇注的标高及导管埋深,当混凝土埋过钢筋笼底端2-3m时,应及 时将导管提至钢筋笼底端以上。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2-5m,不宜大于6m和小于1m,严禁把导管提出混凝土面;(3)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,提升导管后再进行浇注,上浮现象即可消除。
  4 清孔(渣)过程的质量问题及防治措施
   清孔分为第一次清孔和第二次清孔。第一次清孔在成孔后,将钻头提高距孔底20cm左右,开机慢速使其空钻不进尺,将孔底沉渣磨细,同时注入稀泥浆。第二次清孔在钢筋笼下放后,利用导管将孔底沉渣清至设计规定厚度之内。
  (1)对以原土造浆的钻孔,钻到设计后,可使钻头空转不进尺,循环换浆,泥浆比重应控制在1.1左右;
   (2)对于土质较差的砂土层和砂夹卵石层,清孔后孔底泥浆比重宜为1.15~1.25m左右;
    (3)清孔后的孔底沉碴厚度,端承桩不得大于50mm,或不大于设计规定值;摩擦桩不得大于200mm.在灌注水下混凝土前必须复测沉碴厚度,沉碴超过规 定者,必须重新清孔,符合规定方可灌注水下混凝土。孔底沉渣过多主要原因:1)泥浆浓度不适当,比重过小,无法将沉渣浮起;2)清孔时间太短,未将沉渣清 理干净。
   防治措施:①控制泥浆比重和浓度;②重视第一次清孔。根据笔者多年的施工经验认为,清孔是否干净的关键应在于一清。因为一清利用钻杆,吸力大、清孔能力 强,可以将绝大部分沉渣吸走,这样二清起来速度又快质量又好。如果忽视一清,把重点放在利用导管清孔的二清上,不仅费时而且费力(因为导管清孔的吸力较钻 杆小)。每次清孔时间保持30分钟左右,清孔时应来回升降钻杆或导管,增加清孔效果。

 

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