目前,钻孔灌注桩在沿海地区工程中广泛使用,工艺日趋完善。钻孔灌注桩的水下砼灌注是成桩的关键环节,但往往由于施工工艺不当,断桩、堵管、夹泥、蜂窝、少灌等质量问题也时有发生。因此,运用科学、实用的砼灌注工艺以确保工程质量显得极为重要。
如某广场6号楼桩基工程采用钻孔灌注桩(Φ800,桩长70.
62米)共121根,围护采用钻孔灌注桩加水泥搅拌作为止水帷幕(Φ700,桩长13.
50米)共176根。钻孔灌注桩数量大,桩身长,施工质量的优劣直接关系到桩基和围护工程质量,关系到整个工程的质量,由于我们正确地选用了科学合理的施工工艺,使钻孔灌注桩单桩静载试压全部优良。现对其施工作以下要点分析:
一、水下灌注砼的性能参数
(一)砼原料
粗骨料宜选用卵石,石子含泥量小于2%,以提高砼的流动性,防止堵管。
(二)砼初凝时间
一般砼初凝时间仅3~5小时,只能满足浅孔小桩径灌注要求,而深桩灌注时间约为5~7小时,因此应加缓凝剂,使砼初凝时间大于8小时。
(三)砼搅拌方法和搅拌时间
为使砼具有良好的保水性和流动性,应按合理的配合比将水泥、石子、砂子倒入料斗后,先开动搅拌机并加入30%的水,然后与拌合料一起均匀加入60%的水,最后再加入10%的水(如砂、石含水率较大时,可适当控制此部分水量),最后加水到出料时间控制在60~90秒内。
(四)坍落度选择
坍落度应控制在180±
20毫米之间,砼灌注距桩顶约
5米处时,坍落度控制在160~170毫米,以确保桩顶浮浆不过高。气温高,成孔深,导管直径在
250毫米之内,取高值,反之取低值。
二、砼灌注操作技术
(一)首批砼灌注
砼灌注量与泥浆至砼面高度、砼面至孔底高度、泥浆的密度、导管内径及桩孔直径有关。
孔径越大,首批灌注的砼量越多,由于砼量大,搅拌时间长,因此可能出现离析现象,首批砼在下落过程中,由于和易性变差,受的阻力变大,常出现导管中堵满砼,甚至漏斗内还有部分砼,此时应加大设备的起重能力,以便迅速向漏斗加砼,然后再稍拉导管,若起重能力不足,则应用卷扬机拉紧漏斗晃动,这样能使砼顺利下滑至孔底,下灌后,继续向漏斗加入砼,进行后续灌注。
(二)后续砼灌注
后续砼灌注中,当出现非连续性灌注时,漏斗中的砼下落后,应当牵动导管,并观察孔口返浆情况,直至孔口不再返浆,再向漏斗中加入砼,牵动导管的作用如下。
1.有利于后续砼的顺利下落,否则砼在导管中存留时间稍长,其流动性能变差,与导管间磨擦阻力随之增强,造成水泥浆缓缓流坠,而骨料都滞留在导管中,使砼与管壁摩擦阻力增强,灌注砼下落困难,导致断桩,同时,由于粗骨料间有大量空隙,后续砼加入后形成的高压气囊,会挤破管节间的密封胶垫而导致漏水,有时还会形成蜂窝状砼,严重影响成桩质量。
2.牵动导管增强砼向周边扩散,加强桩身与周边地层的有效结合,增大桩体摩擦阻力,同时加大砼与钢筋笼的结合力,从而提高桩基承载力。
(三)后期砼的灌注
在砼灌注后期,由于孔内压力较小,往往上部砼不如下部密实,这时应稍提漏斗增大落差,以提高其密实度。
三、砼灌注速度
在控制砼初凝时间的同时,必须合理地加快灌注速度,这对提高砼的灌注质量十分重要,因此应做好灌注前的各项准备工作,以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。
钻孔扩底桩的施工控制
1、成孔
成孔主要是利用双腰带笼式钻头钻进至设计标高的过程。在成孔过程中,主要控制成孔的垂直度,护壁的完整性,持力层岩面的确定。成孔是扩孔的基础。
2、扩底
在扩孔前,首先在地面将扩孔桩头的所需参数确定后,再使用。成孔达到设计标高后,将钻头提起,更换扩孔钻头,将钻头通过钻杆连接后,放到孔底位置,在主导钻杆上标示扩孔前位置及扩孔所需位移值后,然后将钻具上移提升,开钻孔开始扩孔。在扩孔过程中,扩孔底控制主要控制转速、行程、钻具的牢固性。钻速控制主要通过控制钻机的速度。由于扩孔钻头的刀具切削面随钻头的扩展加大,其作用荷载也增大,为确保钻头不变形,故要求匀速钻进,并逐渐放下钻杆,确保钻进位移的稳定,达到扩孔效果。行程控制是控制钻头主轴滑道,以达到扩孔的目的。因此,不同的扩孔桩径,所使用的钻头不同,其位移值也不同。因此,在扩孔过程中,必须严格记录行程数值,确保扩孔达到设计要求。钻具的控制是钻头的稳定性控制,即确保钻头在钻孔过程中的稳定性,牢固性。在扩孔前首先应对钻具进行检验,对上下翼刀具的刚度铰接的牢固,主轴滑道收放灵活自如,在确保其性能良好后,才能使用。
3、清孔
由于桩径扩孔后,其桩底面积大大增加,形成下部孔窟,在清孔时,孔窟容易出现沉渣的大量沉积,因此,清孔是否彻底,直接影响成桩的效果。在清孔过程中,应用反循环进行清孔,将桩底的沉渣吸出孔外,以达到清孔的目的。
4、成桩
钻孔、扩孔完毕,应清除孔底虚土和积水,当灌注混凝土时,孔底中部积水深度不得大于
10mm,随后尽快灌注混凝土,混凝土灌到扩大头高度约二分之一处,即安放钢筋笼,继续灌注混凝土,分层振捣密实,混凝土塌落度视土的含水量,可采用4~6mm或6~8mm。
由于钻孔桩桩底的体积加大,在灌注混凝土过程中,确保冲球后导管的埋深将不影响灌注时的质量。因此,冲球时储料必须达到冲球后导管埋深大于
1.5m的要求。在成桩过程中,灌注混凝土必须确保其连续性,并确保混凝土的总方量。
5、成桩检验
在该工程桩基施工过程中,通过上述各环节的施工控制,完成整个工程桩的施工后,按照有关规定采用超声波透射法、低应变反射波法、钻孔抽芯法对桩进行了检测,其中抽芯法表明所抽检测桩沉渣厚度均符合设计要求,说明反循环法清孔时成功的。与此同时,还随机抽取两根桩径分别为Ø1600、Ø1800的桩对其扩大头效果进行检验,方法是:以桩心为中心,按扩大头直径(分别为
2900mm、
3100mm)边缘向桩中心方向移S(S=桩长L×0.5%),分四个方位布点下钻,抽取芯样,证明扩大头施工达到了设计目标。