鉆孔灌注樁成孔工藝以及質(zhì)量控制問題的探討
隨著社會的不斷發(fā)展,人們對衣食住行的要求不斷提高,特別是對居住的房屋建筑的質(zhì)量提出了更高要求,而其中又以基礎(chǔ)施工的質(zhì)量要求為最突出。在實(shí)際房屋建筑工程領(lǐng)域中,鉆孔灌注樁作為一種樁基礎(chǔ)形式,因其優(yōu)點(diǎn)眾多而被廣泛應(yīng)用。如何合理選擇灌注樁成孔工藝以及嚴(yán)格控制成樁質(zhì)量,已成為人們越來越關(guān)心的問題。為此,本文對比分析了4中常用的鉆孔灌注樁成孔工藝,并對鉆孔灌注樁工程技術(shù)中的若干問題進(jìn)行探討,為實(shí)際施工生產(chǎn)提供借鑒與參考。
1 鉆孔灌注樁成孔工藝選擇
1.1 常見的鉆孔灌注樁成孔工藝
旋挖鉆成孔灌注樁:該成孔工藝一般適用于黏土、粉土、砂土等軟土層及10cm以下的含砂礫層,樁長不宜大于90m ,樁徑范圍為800~1500 mm。
反循環(huán)鉆灌注樁:反循環(huán)介質(zhì)是空氣、清水、泥漿,與正循環(huán)鉆進(jìn)法相比具有能有效排除大粒徑巖渣,提高排渣效率和鉆進(jìn)效率的特點(diǎn)。對于大直徑鉆孔,反循環(huán)的優(yōu)越性更明顯。
正循環(huán)鉆灌注樁:正循環(huán)鉆成孔工藝適用于直徑400 ~ 2500mm 、長度不大于50m 的樁的施工,適用地質(zhì)為填土層、黏土層、淤泥層、粉土層、砂土層,也適用于部分軟質(zhì)基巖和砂卵石層。正循環(huán)設(shè)備簡單易搬運(yùn),但相比反循環(huán)具有排渣能力差、鉆進(jìn)效率低的缺點(diǎn)。
沖擊成孔灌注樁:該成孔工藝可以應(yīng)用于地下水位以下的回填土、黏性土、砂土、粉土、碎石土及風(fēng)華巖層,也可在情況復(fù)雜、軟硬非均質(zhì)性變化大的巖層中使用。需要注意的是,沖擊鉆鉆進(jìn)時,孔內(nèi)泥漿只起到懸浮鉆渣和穩(wěn)定孔壁的作用,一般不循環(huán)。
1.2 工藝對比分析
旋挖鉆具有成孔快、效率高的特點(diǎn),適用于工期緊的工程項(xiàng)目;但旋挖鉆進(jìn)對鉆桿的要求很高,且無法自主造漿,不適用于超長樁施工。此外,以往工程實(shí)踐證明:旋挖鉆機(jī)在施工過程中故障頻發(fā)且維修周期較長,無形之中增加了施工成本。
反循環(huán)具有排渣能力強(qiáng)、鉆進(jìn)效率高等優(yōu)點(diǎn),成孔質(zhì)量較高;但其施工成本較高、施工投入大,對現(xiàn)場施工場地的要求很高,多用于大直徑嵌巖樁。根據(jù)以往施工經(jīng)驗(yàn),反循環(huán)鉆進(jìn)過程中如果補(bǔ)漿不及時,可能會造成孔壁坍塌。
正循環(huán)工藝成熟、操作簡單,實(shí)際施工生產(chǎn)中安全性高,不容易塌孔,設(shè)備較少發(fā)生故障,且施工成本低;該工藝的缺點(diǎn)就是排渣能力較差,鉆進(jìn)效率相對較低。正循環(huán)鉆進(jìn)成孔工藝對于容易塌孔的軟土土層具有良好的適用性。
沖擊鉆主要適用于地質(zhì)情況復(fù)雜的施工環(huán)境,設(shè)備簡單且移動方便,同時鉆進(jìn)參數(shù)容易掌握;但是沖擊鉆孔施工周期長,容易出現(xiàn)樁孔不圓的情況,擴(kuò)孔率較高,且遇到不均勻地層易發(fā)生斜孔、卡錘、掉鉆等事故。相較于正循環(huán)鉆孔工藝,沖擊鉆孔費(fèi)用較高。
總之,在樁基施工時,設(shè)備的選型十分重要,應(yīng)該結(jié)合地質(zhì)狀況、工期緊張程度、操作可行性、質(zhì)量要求以及經(jīng)濟(jì)效益等因素綜合考慮,選擇最佳的成孔工藝。
2 鉆孔灌注樁質(zhì)量影響因素分析
在工程樁基施工時,選擇合適的成孔工藝能夠起到事半功倍的效果。同樣,做好成孔過程以及成孔之后每一環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制,對于最終的樁基質(zhì)量有著重要影響。以下從工程實(shí)踐的角度,分別從樁身垂直度、孔深、孔徑、泥漿質(zhì)量、沉渣與沉淤、砼灌注等方面入手,分析探討鉆孔灌注樁的質(zhì)量控制問題。
2.1 樁身垂直度
確保鉆孔灌注樁的垂直度是保證樁端承載力的重要一環(huán)。規(guī)范規(guī)定的孔斜率不允許超過1%,目前很多企業(yè)在樁基施工時不重視垂直度的控制與檢查,更有甚者則因測孔斜費(fèi)時費(fèi)力不愿多此一舉。這就需要對工程監(jiān)管單位提出了更高要求,必須對鉆進(jìn)過程進(jìn)行嚴(yán)格的把控,防止孔斜率超標(biāo)。
孔斜率超標(biāo)會嚴(yán)重影響鋼筋籠的安放質(zhì)量,改變樁的受力狀態(tài)??仔眹?yán)重時會造成樁的偏位,對上部結(jié)構(gòu)的質(zhì)量造成不利影響。在砂土等軟土地層中容易造成塌孔,且不易除盡沉渣。當(dāng)樁與樁的間距較小時,極有可能形成“連體樁”,嚴(yán)重?fù)p害工程質(zhì)量。
為防止孔斜發(fā)生,在鉆孔過程中要隨時注意校核鉆桿的垂直度,做到隨偏隨糾。施工前應(yīng)對照地質(zhì)勘查報(bào)告仔細(xì)分析鉆孔處的地層分布,做到心中有數(shù),做好事前準(zhǔn)備:進(jìn)入不均勻硬層或斜狀巖層時,鉆速應(yīng)當(dāng)打慢檔;遇到大孤石和堅(jiān)硬巖石,需采用自重大的復(fù)合式牙輪鉆。此外,眾多工程實(shí)踐表明,安裝導(dǎo)正裝置也是能夠有效防止孔斜的簡單易行的方法。
2.2 孔深
以往發(fā)生的惡性建筑工程事故中,樁基施工時孔深不到位的例子屢見不鮮。關(guān)于孔深,應(yīng)注意的問題有:
1)在經(jīng)常的孔深測量使用之后,測繩收縮量可高達(dá)1.5 cm/1 m,測20 m的孔就會產(chǎn)生約0.3 m的誤差;而更大的誤差則是來源于測繩斷裂,測繩斷裂之后再與鉛錘相接,再次
測量時一經(jīng)使用誤差往往可達(dá)數(shù)米。如果使用細(xì)鋼絲繩測孔深,則要注意數(shù)標(biāo),防止松動錯位。避免孔深測量誤差的根本方法就是在施工現(xiàn)場地面上設(shè)置長度標(biāo)記作為準(zhǔn)繩,每次測完孔深后將測繩拿去校對。
(2)鉆孔深度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。這種情況更多的是由于地層分布不均勻造成:巖層起伏變化幅度大或分布成傾斜狀容易造成誤判,遇到起伏變化劇烈或呈傾斜狀分布的巖層時,嵌巖深度應(yīng)當(dāng)從低處算起。
入巖深度的把控因成孔工藝不同而有所區(qū)別。采用旋挖鉆、反循環(huán)、沖擊鉆工藝成孔的樁,入巖深度可采用巖樣鑒別法結(jié)合地質(zhì)勘查報(bào)告來判定,鉆孔過程中一旦確認(rèn)達(dá)到巖層應(yīng)取樣留存,并由此標(biāo)高繼續(xù)鉆進(jìn),達(dá)到嵌巖深度后再次取樣,當(dāng)兩次取樣結(jié)果鑒定為相同時方可終孔。正循環(huán)鉆進(jìn)所成孔的樁確定入巖深度較為困難,這是因?yàn)檎h(huán)成孔時無法取到完整的巖樣,較可靠的辦法是認(rèn)真分析地質(zhì)勘查報(bào)告和試樁鉆探資料,根據(jù)巖層分布的等高線圖確定成孔深度。由于該方法具有一定的隨機(jī)性,因此應(yīng)適當(dāng)增大安全系數(shù)。此外,基于安全控制的角度,在一些缺少鉆孔的控制區(qū)域,可考慮采用鉆機(jī)換取芯鉆頭直接鉆取巖芯的方法來判定。
2.3 孔徑
縮孔現(xiàn)象容易發(fā)生在溝谷湖塘與河漫灘等潮濕地段新近沉積的黏土和粉土地層中,鉆孔時應(yīng)特別注意液性指數(shù)IL > 0.75呈軟塑和流塑狀態(tài)的黏性土,而當(dāng)IL > 1.0時,土質(zhì)呈流塑狀淤泥質(zhì)軟土,此種情況下鉆孔更是不可避免地會發(fā)生縮孔現(xiàn)象。跟孔徑有關(guān)的質(zhì)量問題有如下幾個:
1)孔徑小于設(shè)計(jì)要求,導(dǎo)致樁的界面變小,樁的承載能力降低,樁的安全系數(shù)達(dá)不到原先既定要求;同時,樁徑減小,會導(dǎo)致鋼筋籠無保護(hù)層,這大大削弱了樁的抗彎能力。
2)一般來講,軟弱土層位于地層上部,而樁身內(nèi)力也是上部大,一旦上部發(fā)生縮孔現(xiàn)象,容易造成樁身上部抗壓強(qiáng)度不足而遭到破壞。
防止縮孔可以從以下幾個方面考慮:提高泥漿質(zhì)量,增大泥漿的粘稠度,充分發(fā)揮泥漿護(hù)壁的作用;適當(dāng)增大鉆頭直徑,也可采用導(dǎo)正器法,在導(dǎo)正器上安裝一定數(shù)量的合金刀片,在鉆孔過程中起掃孔作用。
2.4 泥漿質(zhì)量
在鉆孔灌注樁的施工中,泥漿質(zhì)量無論對于成孔質(zhì)量還是最終樁的承載力,都發(fā)揮著重要的作用。而目前很多樁基作業(yè)隊(duì)伍對泥漿質(zhì)量的重視程度不足,其后果是:
1)無法形成護(hù)壁泥膜或形成的泥膜質(zhì)量差,粘附力不強(qiáng)易脫落,在砂性土地層和流塑狀黏土層分別容易塌孔和縮孔,不利于孔壁的穩(wěn)定性。
2)泥漿比重大、含砂率高,形成的泥皮厚度大、質(zhì)量差,降低樁的側(cè)摩阻力,若泥漿沉積粘附在鋼筋籠上,則會降低砼與鋼筋籠之間的握裹力,成樁質(zhì)量大打折扣。
因此,對泥漿質(zhì)量的管理絕不可麻痹大意,必須嚴(yán)把泥漿質(zhì)量關(guān),選用質(zhì)量合格的泥漿。
2.5 沉渣與沉淤
在樁基施工生產(chǎn)中,沉渣與沉淤經(jīng)常被混為一談,二者其實(shí)是有本質(zhì)的區(qū)別。沉渣一般是指鉆機(jī)切削孔壁塌落的巖土,主要包含碎巖峭、砂、礫石等,沉淤主要是指孔壁上附著的劣質(zhì)泥漿掉落至孔底以后沉淀形成的流塑樁混合物。沉渣與沉淤厚度過大會在樁底形成軟弱隔離層,大大削弱樁端承載力。
控制沉淤的主要措施是嚴(yán)格把控泥漿質(zhì)量以及減少空孔時間,必要時可壓入護(hù)桶,加強(qiáng)工序之間的銜接。對于容易塌孔和縮孔的軟土地層一般采用正循環(huán)工藝成孔,在此基礎(chǔ)上只需增加一臺空壓機(jī)和送風(fēng)管即可完成氣舉反循環(huán)清孔,除去孔內(nèi)沉渣。該法費(fèi)用較低、工藝成熟,效果良好。
2.6 砼灌注
砼灌注是最后一道也是最為關(guān)鍵的一道工序,砼的質(zhì)量、灌注過程和方法都必須嚴(yán)格加以控制,切忌功虧一簣。水下砼灌注時由于阻力大不容易流暢灌入,樁基施工單位常常在澆筑之前向砼中加水,增大砼的坍落度以便順利灌入,這樣做的結(jié)果嚴(yán)重降低了砼的強(qiáng)度等級。質(zhì)檢、監(jiān)理人員應(yīng)加強(qiáng)現(xiàn)場過程管控,絕不可輕易相信試塊的試驗(yàn)結(jié)果。導(dǎo)管法水下灌注砼的阻力可按如下公式估算:
(1)
式中:D為樁身直徑,d為灌注導(dǎo)管直徑,l1為護(hù)桶頂距灌注砼面的距離,γw為泥漿重度,l2為灌注砼面距導(dǎo)管底的距離,γh為砼重度。
要克服巨大的灌入阻力保證最終成樁的質(zhì)量,必須要有相當(dāng)大的沖擊力。砼沖擊力越大,則灌注完一斗砼所需的時間就越短,越有利于樁身的均勻性。樁身不均,則影響樁的穩(wěn)定性。為了增大一次灌注砼沖擊力,應(yīng)倡導(dǎo)使用大體積砼沖擊灌注法,該方法具有如下優(yōu)點(diǎn):
1)功能大,沖擊力強(qiáng)。物體的沖擊能量與自身的質(zhì)量、速度有關(guān),當(dāng)速度一定時就取決于質(zhì)量。根據(jù)動量原理,自由落體時物體的平均沖力可按如下公式計(jì)算:
(2)
式中:m為落體質(zhì)量,t為作用時間,h為落體高度,g為重力加速度。
假設(shè)砼灌注時一大斗方量為1m3,,取砼容重為22 kN/m3,則一斗砼的自重為22kN。假定落體高度h=25 m,作用時間t=1 s,可計(jì)算出灌注一斗砼的平均沖力F=1566.22kN,是砼自重的71倍左右。根據(jù)規(guī)范,砼灌注時導(dǎo)管底端至孔底的距離應(yīng)為0.3 ~ 0.5 m,初灌時導(dǎo)管首次埋深應(yīng)不小于1 m。取導(dǎo)管底距孔底的距離為0.4 m,假定樁身直徑D=0.8 m,導(dǎo)管直徑d=0.3 m,泥漿重度γw=12 kN/m3,根據(jù)計(jì)算可得l2=1.60 m,l1=23 m,首斗砼灌入阻力R=134.43 kN,顯然沖力F遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于灌入阻力R,為阻力R的11.65倍。在巨大的沖力下,砼的向上頂升力和側(cè)向擠壓力有就有了保證,樁的摩阻力和密實(shí)度都得以提高。
2)首斗砼灌注沖力大,樁底的沉渣與沉淤被沖擊濺開,樁端與持力層能較好地結(jié)合,保證了樁端承載力的發(fā)揮。
3)灌注時間短,砼骨料分布均勻,樁身強(qiáng)度得到了保證。
當(dāng)然,大體積砼沖擊灌入時務(wù)必注意排氣技術(shù),防止形成氣堵,此外也應(yīng)注意控制砼的和易性,嚴(yán)防灌注過程中形成堵塞。
3 結(jié)語
鉆孔灌注樁的應(yīng)用越來越廣泛,針對不同的場地條件、質(zhì)量要求及工期緊張程度,應(yīng)選擇合適的鉆孔成樁工藝。鉆孔灌注樁過程中嚴(yán)格控制垂直度、孔深、孔徑、泥漿質(zhì)量、沉渣與沉淤、砼灌注等每一個環(huán)節(jié),加強(qiáng)現(xiàn)場施工管理,保障每道工序之間有序連接,這樣鉆孔灌注樁的質(zhì)量才能得到保障。
本文來源:《城市住宅》:http://m.12-baidu.cn/w/kj/12544.html
欄目分類
- 1現(xiàn)代主義設(shè)計(jì)風(fēng)格的特征和原則
- 2智慧工地系統(tǒng)在建筑施工過程中的應(yīng)用
- 3國內(nèi)社區(qū)營造的實(shí)踐與研究綜述
- 4淺談色彩在中國傳統(tǒng)民居建筑設(shè)計(jì)中的重要性
- 5加強(qiáng)建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警的幾點(diǎn)建議
- 6精細(xì)化管理在建筑工程施工管理中的應(yīng)用
- 7論建筑施工中材料選擇及質(zhì)量控制
- 8淺談建筑工程管理中的工程變更管理
- 9信息化技術(shù)在水利工程建設(shè)管理中的應(yīng)用
- 10市政工程施工質(zhì)量管理中存在的問題和對策分析
- 新媒體語境下地方文化故事化傳播的策略研究
- 博物館數(shù)字化傳播對文化遺產(chǎn)保護(hù)的影響
- 數(shù)字化轉(zhuǎn)型背景下文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)人才供需匹配研究
- 公共圖書館詩詞閱讀推廣研究
- 基于“工匠精神”培養(yǎng)的高職院校圖書館閱讀推廣策略研究
- 剪紙和文學(xué)在文旅融合中的發(fā)展研究
- “書磚”古籍的修復(fù)研究——以《及第征祥錄》為例
- 基于OBE教學(xué)理念的工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)課程人才培養(yǎng)模式研究
- 紙質(zhì)在文化創(chuàng)意產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
- 數(shù)字經(jīng)濟(jì)驅(qū)動下的制造業(yè)轉(zhuǎn)型路徑與企業(yè)績效關(guān)系研究
- 2023JCR影響因子正式公布!
- 國內(nèi)核心期刊分級情況概覽及說明!本篇適用人群:需要發(fā)南核、北核、CSCD、科核、AMI、SCD、RCCSE期刊的學(xué)者
- 我用了一個很復(fù)雜的圖,幫你們解釋下“23版最新北大核心目錄有效期問題”。
- 重磅!CSSCI來源期刊(2023-2024版)最新期刊目錄看點(diǎn)分析!全網(wǎng)首發(fā)!
- CSSCI官方早就公布了最新南核目錄,有心的人已經(jīng)拿到并且投入使用!附南核目錄新增期刊!
- 北大核心期刊目錄換屆,我們應(yīng)該熟知的10個知識點(diǎn)。
- 注意,最新期刊論文格式標(biāo)準(zhǔn)已發(fā)布,論文寫作規(guī)則發(fā)生重大變化!文字版GB/T 7713.2—2022 學(xué)術(shù)論文編寫規(guī)則
- 盤點(diǎn)那些評職稱超管用的資源,1,3和5已經(jīng)“絕種”了
- 職稱話題| 為什么黨校更認(rèn)可省市級黨報(bào)?是否有什么說據(jù)?還有哪些機(jī)構(gòu)認(rèn)可黨報(bào)?
- 《農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)》論文投稿解析,難度指數(shù)四顆星,附好發(fā)選題!