浅析港口工程施工中钻孔灌注桩施工质量控制

浅析港口工程施工中钻孔灌注桩施工质量控制

摘要:本文结合多年工作实践，对钻孔灌注桩在港口工程施工中容易出现的问题做出了分析，并提出了相应的对策及防治措施，供大家参考。

关键词: 钻孔灌注桩问题分析防治措施

0、前言

近年,随着我市港口建设进程的加快, 港口工程采用新技术、新材料、新工艺、新结构日益增多,混凝土钻孔灌注桩基用于港口工程中的房屋建筑工程和码头工程, 已得到广泛应用和推广。

钻孔灌注桩的施工分陆上施工和水上施工两种。某港区陆域由吹填砂或开山爆破形成, 陆域地质条件非常差, 加上工程工期紧、技术难度大、质量要求高, 为确保港区进出港闸口工程的耐久性, 闸口基础工程采用陆上混凝土钻孔灌注桩。港口码头采用桩板结合结构，桩基采用水上施工混凝土钻孔灌注桩, 桩间插板采用打桩船水上施工。以上不同施工方式的桩基在施工中常遇到的问题及防治措施试述如下。

一、钻孔问题及防治措施

1. 钻孔位置和垂直度偏差过大

造成原因: 钻孔过程中遇到地下障碍物产生孔位偏差; 钻机安装就位稳定性差, 作业时钻机不稳或钻杆弯曲; 地面软弱或软硬不均匀; 水上施工平台稳定性差或高低不平; 遇斜状变化分布土层或土层中夹有大的孤石或其它硬物等。

防治方法: 钻孔施工选用冲抓钻机, 利用冲击功能将石块等障碍物击碎, 并抓出块石碎体; 陆上场地夯实、整平, 轨道枕木均匀着地; 水上施工平台确保排架稳定, 平台顶面标高不受高潮位影响; 安装钻机时要求转盘中心与钻架上的起吊滑轮在同一轴线, 钻杆位置偏差不大于200mm; 在不均匀地层中钻孔时, 选用自重大、钻杆刚度大的钻机; 进入不均匀地层或碰到孤石时, 钻速要放慢档; 安装导正装置防止孔斜; 如遇钻孔偏斜, 可提起钻头, 上下反复扫孔几次, 以便削去硬土, 万一纠偏无效, 应在孔内填粘土至偏孔处500 mm以上, 重新钻孔。

2. 孔壁坍陷

造成原因: 土质松散、泥浆护壁不好、护筒周围未用粘土紧密填封、护筒内水位不高等是孔壁坍陷的主要原因。另外, 钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后待灌时间过长也会引起孔壁坍陷。

防治方法: 在松散易坍的土层中, 适当加大护筒埋深; 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; 钢筋笼搬运和吊装过程防止变形,安放时要对准孔位, 避免碰撞孔壁; 钢筋笼接长应加快焊接时间; 成孔后待灌时间一般不大于3 小时, 并控制混凝土的灌注时间, 在保证施工质量的前提下, 尽量缩短混凝土的灌注时间。

3. 缩颈

造成原因: 塑性土膨胀。

防治方法: 采用优质的泥浆, 泥浆的比重要加大, 降低失水量; 成孔过程加大泵量, 成孔速度要加快, 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; 如出现缩颈, 可采用上下反复扫孔的办法扩大孔径。

4. 孔底沉渣厚度过大

造成原因: 清孔不干净或未进行二次清孔; 泥浆比重过小或混凝土注入量不足而难以将沉渣浮起; 钢筋笼吊放过程中未对准孔位而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。

防治方法: 成孔后, 钻头提高孔底100～200mm, 保持慢速空转, 维持循环清孔时间不小于30分钟; 采用性能较好的优质泥浆, 控制泥浆的比重和粘度; 吊放钢筋笼时, 钢筋笼的中心与桩中心保持一致, 避免碰撞孔壁; 钢筋笼对接可采用钢筋冷压接头工艺加快对接速度, 减少空孔时间, 从而减少沉渣; 钢筋笼就位后, 检查沉渣量, 如果沉渣量超过规范要求, 则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以30～40 mm为宜; 混凝土的储备量要足够, 使导管一次埋入混凝土面以下1.0m 以上, 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。

二、水下混凝土灌注问题及防治措施

1. 钢筋笼上浮

钢筋笼上浮是指钢筋笼的位置高于设计位置的现象。造成原因: 钢筋笼放置初始位置过高; 混凝土流动性过小, 导管在混凝土中埋置深度过大, 混凝土顶升钢筋笼; 当混凝土灌注至钢筋笼底时, 若此时提升导管, 由于导管底端距离钢筋笼底仅有1.0m 左右, 浇筑的混凝土自导管流出后具有较大的冲击力, 推动了钢筋笼上浮。

防治方法: 钢筋笼初始位置应定位准确, 并与孔口固定牢固; 加快混凝土灌注速度, 缩短灌注时间, 或掺外加剂, 防止混凝土顶面进入钢筋笼时流动性变小; 混凝土灌注接近钢筋笼时, 控制导管埋深在1.5～2.0m; 混凝土灌注过程中, 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; 导管在混凝土面以下的埋置深度一般宜保持在2～4m, 不宜大于5m 也不应小于1m, 严禁把导管提至混凝土面之上; 万一

发生钢筋笼上浮现象, 应立即停止灌注混凝土, 准确计算导管埋深和已浇混凝土面的标高, 提升导管后再进行灌注, 上浮现象即可消失。

2. 卡管

造成原因: 初灌时, 隔水栓堵管; 混凝土的和易性、流动性差, 造成混凝土离析; 混凝土粗骨料粒径过大; 钢筋笼吊装后弯曲变形严重; 施工机械故障引起混凝土浇注不连续, 混凝土在导管中停留时间过长; 导管不密封进水造成混凝土离析等。防治方法: 使用的隔水栓直径应与导管内径相配, 同时具有良好的隔水性能, 保证顺利排出;钢筋笼箍筋间距不能过大, 箍筋与主筋要焊接牢固; 钢筋笼吊装时, 注意不要与桩机等碰撞防止弯曲变形; 混凝土浇注时, 加强对混凝土搅拌时间和坍落度控制, 坍落度控制在180～220 mm 为宜; 混凝土必须具备良好的和易性, 配合比设计通过试验确定, 粗骨料最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼主筋最小净距的1/4, 且应小于40 mm; 为改善混凝土的和易性和缓凝, 水下混凝土宜掺外加剂; 导管使用前应试拼装、试压, 确保导管连接部位的密封性, 防止导管进水( 试水压力为0.6～1.0MPa) ; 混凝土浇注过程中, 混凝土应缓缓倒入漏斗导管, 避免在导管内形成高压气塞; 施工过程中加强机械设备监控, 避免机械发生故障。

3. 混凝土流失

造成原因: 孔底遭遇地下暗流, 混凝土灌注下去后被地下水冲走。

防治方法: 成孔后, 发现孔中水位明显低于其他临近的孔或水位突然降低较多时, 可往孔中投入一定量的较大的石块, 待孔中水位上升后, 马上灌注混凝土; 首次灌注混凝土的强度等级比设计要求提高一个等级; 适当加大水泥用量, 使混凝土与原先投入的石块能较好混合在一起, 确保桩的质量。

4. 断桩

造成原因: 由于导管底端距孔底过远, 混凝土被冲洗液稀释, 使水灰比增大, 造成混凝土不凝固, 形成混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土填充; 受地下水活动影响或导管密封不良, 冲洗液浸入混凝土, 使混凝土水灰比增大, 形成桩身中段出现混凝土不凝体; 在浇注混凝土过程中, 导管提升和起拔过快, 露出混凝土面, 或因停电、待料等原因造成夹渣, 出现桩身岩渣沉积成层, 将混凝土桩上下分开; 违反操作规程, 没有从导管内灌入混凝土, 而是采用从孔口直接倒入混凝土的办法, 产生混凝土离析现象, 造成混凝土凝固后不密实坚硬。

防治方法: 成孔后, 必须认真清孔, 一般采用冲洗液清孔; 冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定,冲孔后应及时灌注混凝土; 灌注混凝土前认真测量孔径, 准确计算全孔及首次混凝土灌注量; 混凝土灌注过程中, 应随时控制混凝土面标高和导管埋深, 严格遵守操作规程, 准确可靠提升导管; 混凝土的配合比要保证有良好的和易性和流动性,坍落度损失应满足灌注要求; 在地下水活动较大

的地段, 事先要用套管或水泥进行处理, 止水成功后方可灌注混凝土; 灌注混凝土要从导管内灌入,灌注过程要连续、快速, 混凝土用量要足够; 预防停电、停水, 确保导管的密封性。

三结束语

经验表明,无论是陆上还是水上进行混凝土钻孔灌注桩作业,大部分都是在水下进行施工, 施工过程无法观察,成桩后也难以进行开挖验收。因此, 对混凝土钻孔灌注桩施工过程容易出现的质量问题进行分析, 并总结出相应的对策及防治措施, 有利于保证工程质量, 控制好工程进度和造价。