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分析高层建筑灌注桩施工应用技术
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摘要:结合实际工程案例,针对高层建筑灌注桩施工技术进行了探讨,详细介绍了灌注桩施工方法及关键工序操作要点,并阐述了各种质量通病的处理技术,为今后其他灌注桩的施工提供了参考和借鉴。
关键词:灌注桩施工;灌注桩;建筑
1 项目概况
本工程拟建4幢21层商办楼,整体设3层地下室。基坑面积8280m2,基坑开挖深度为11.7m(承台处开挖深度为12.2m)。经设计主体基坑采用直径850mm~?1000mm钻孔灌注桩排桩围护,设直径850mm三轴水泥土搅拌桩止水帷幕,坑内沿竖向设2道钢筋混凝土支撑。
2 灌注桩施工技术及工艺流程
2.1 钻孔灌注桩施工方法。在开孔初期,一定要采用轻压慢转的工艺并保持浆液浓度在1.2以上,以确保地面下孔壁完整,确保充盈系数在1.1以上。在本工程中,有部分桩相邻间距比较小,为防止发生坍孔、窜孔等情况,在相邻桩施工时,打完一根桩时,将钻机挪至本桩4倍桩径范围外施工另外桩,严禁为图方便不挪桩位,直接相邻桩连续打的现象。钢筋笼制作:原材料进场后及时收集质量保证书并进行报验,协同质量员、监理现场取样复试,同时进行模拟焊送样试验,全部合格后,才能进行钢筋笼制作。围护桩钢筋笼按长度分节制作(一般9m一节),采用GPS-10型钻机垂直度好的主卷扬机进行钢筋笼安装。二次清孔:先检查导管的密封、磨损等情况,用3PNL泵进行泥浆循环清孔,必要时增加进浆流量,使沉渣厚度达到规范要求。混凝土灌注:混凝土灌注时应检查隔水球及放料阀的正确安放情况,灌注过程中随时测量导管的埋管情况,及时做好记录。上述施工技术方案的每道工序都由值班技术员自检合格后,再协同监理进行复核,签认现场值班记录表后,方进行下一道工序施工。
2.2 第一次清孔。当钻至设计标高后,应停止钻进,并及时用换浆法进行一次清孔。具体方法:在钻进终孔后利用成孔钻具直接进行,清孔时先将钻头提离孔底10cm~20cm,转盘回转冲孔,泥浆循环不断地进行,并时常串动钻具,以提高一次清孔效果。一次清孔的时间不宜定死,应根据钻具回落测试孔底沉渣厚度和返浆比来决定清孔是否可以结束;为确保孔壁质量,一清泥浆进浆比重应小于1.15,返浆比重应小于1.25,手触泥浆无颗粒感觉,一次清孔即可结束。
2.3 钢筋笼吊放。吊放钢筋笼时,可利用机架直接吊放钢筋笼。为保证钢筋笼的安放深度符合设计标高,安放前由施工员测定具体标高尺寸,确定吊筋长度,以保证偏差在±50mm以内。钢筋笼吊放入孔时,不得碰撞孔壁。如下放有阻,应查明原因。如焊接垂直度不好,应重新调正后再下放。如为孔径缩径,则应提出钢筋笼重新扫孔至符合要求。为防止灌注混凝土时钢筋笼移位及上浮现象发生,钢筋笼下到设计位置后必须固定好,以确保钢筋笼保护层偏差为±20mm,笼顶、底标高偏差在±50mm之间。
2.4 水下混凝土施工按设计要求工程桩身混凝土强度为水下C35(围护灌注桩为水下C30)。采用?250导管进行水下混凝土灌注,商品混凝土质量及混凝土灌注应按下列要求控制:导管下入孔内之前应仔细检查连接丝扣、焊点及密封槽的好坏,并编号、丈量、记录长度,导管底口距孔底高度一般控制在50cm左右,且底管长度应大于4m,以保证初灌时导管埋入混凝土面大于1.2m。水下混凝土的灌注应在二次清孔后30min内进行,若超过30min应重新测量孔底沉渣厚度,如不符合要求应重新进行清孔。同时,混凝土因故搁置时间超过3h,不再使用。混凝土灌注前安放好隔水球后,导管提离孔底50cm,混凝土初灌量必须符合规范要求,控制在3m3以上,装满提升开压水板时,商品混凝土车内混凝土连续放入,第一斗混凝土灌入后导管埋入混凝土面大于1.5m,第一斗混凝土灌注后不得提升导管,待第二斗混凝土灌注后,经过测试确认混凝土面埋入导管1.5m以上,方可小幅度提升。
3 灌注桩施工通病及处理技术
通过结合本工程实例及笔者的工程实践经验,总结出对于灌注桩施工中常见的质量通病及其有效的处理技术,为同行提供借鉴。
3.1 桩位偏差。在开工前用高精度测量仪器对甲方提供的大样点进行复核,经确认无误后引出控制点,在场地周围建立控制网,其中永久性控制点不得受到施工干扰,对临时性控制点必须经常校核,桩孔定位必须严格遵照下列程序:计算→复核→实地测量,每道工序由专人负责复核检查,实行签字通过制度。在钻机开钻之前,由专职测量员使用全站仪进行测量,测量护筒埋设偏差必须小于20mm。校对护筒所用控制点距桩位应在30m之内,2m之外。整个放样过程应认真、细致一丝不苟。测设场地要求平整,测站同导向点要求通视良好。爱护仪器设备,使仪器、钢尺保持清洁、干燥,保护好测量控制点。
3.2 偏孔事故。事故原因:由于场地不坚实、不水平、钻机安装不水平(或在施工时出现歪斜)、天车与孔口中心不在一直线上,钻机运转中振动过大,主杆没有导正,摆动过大,钻具刚性小,加之钻进中转速过快,钻压大且不均匀,人为造成孔径不规则,换层、换径或遇到较大坚硬障碍物等。根据以上各种原因,应该在施工中加以预防,一旦出现偏孔现象,应该利用翼片较多的扫孔钻头慢转,从偏斜处上方往下反复多次扫孔,或者直接使用筒状钻头加以修正,向孔内回填粘土,捣实后重新缓慢钻进。
3.3 堵管事故。根据以往施工经验结合本工程实际情况,造成堵管原因会有如下几种:
1)导管原因:导管内壁不干净,造成混凝土在下降过程中局部受阻,或由于导管接头处于不完全密封,造成管内进水而使混凝土局部离析,或者导管因变形导致垂直度与内径尺寸无法保证。
2)泥浆原因:泥浆比重过大,增加导管底部反压力,使管内混凝土无法正常压出。
3)混凝土质量原因:混凝土制作时搅拌时间不够或过长,造成混凝土和易性降低,严重导致混凝土在管内离析,或在运输途中振动离析。
4)粗骨料原因:由于配置混凝土内卵石级配不符合施工要求或夹杂粒径较大的杂物。
5)埋管原因:埋管过深造成混凝土面混凝土初凝,埋管过浅在浇筑过程中,可能导致脱管,使泥浆与砂浆混合物反压入管内。
6)操作原因:导管没有位于钻孔中央,以致在操作过程中,不慎将导管底部插入孔壁。
7)其他原因:如孔口杂物不小心掉入导管内,或有水流入导管内。事故处理方法:提升导管2m左右,在孔口板上上下振动,让混凝土在其自重力作用下压出导管,或使用高频振动器安置在导管顶部,开启振动器可以使管内混凝土因振动液化原理而压出导管。以上办法无法解决,证明导管被堵严重,应立即提离混凝土面,重新插导管或使用大斗浇入混凝土。在两混凝土面交接处反复捣插,使其混合均匀,重新浇入混凝土强度等级应提高一级。该办法应该在孔内混凝土初凝时间不到方可使用,并作好浇筑记录。
3.4 浮笼事故。导管埋深过大是浮笼的重要原因,故在底管接近笼底时,应尽量减少埋管,泥浆比重过大或泥浆中含砂率过大亦会导致浮笼,由于导管接头法兰外突,故在提管过程中也会造成浮笼,此时应顺时针旋转导管,让钢筋笼自动脱离法兰。
3.5 桩顶标高过高或过低。由于含地下室工程,桩顶标高的控制是一项重要的质量控制环节。若超灌则造成经济上浪费并给地下开挖带来麻烦;若欠灌则导致桩顶混凝土强度不够,而要求接桩。本工程为1层地下室,控制好桩顶标高非常重要。其具体控制方法为:在灌注混凝土时,现场施工员要严格把关,认真计算混凝土方量。根据理论计算及实际灌注混凝土数量,可以推断混凝土标高是否符合设计要求,同时在灌注过程中应随时用测绳测量混凝土面高度,然后将混凝土面探测取样器插入孔内,提取混凝土样本,从而判定桩顶标高,桩顶混凝土强度是否满足设计要求(探测取样器装置由长度可以调节的铝合金水管加硬质钢丝探头制成)。
3.6 断桩、夹泥、夹心事故。该事故在施工过程中须严格禁止,故从以下几方面加以预防:灌注混凝土应及时连续,中途停顿时不宜超过30min。二次清孔时孔内沉渣必须清理干净,达到设计要求。同时泥浆比重应控制在1.15~1.25之间。注意混凝土质量:坍落度是否符合要求,有无离析等。凡不符合要求的一律杜绝使用。浇筑过程中严格按操作规程进行拔管,埋管深度宜控制在2m~6m。在浇筑过程中,应注意假灌现象。严格检查桩顶3m范围内的浇灌质量;严禁出现混凝土与浮浆混合,在拔出导管过程中应尽量利用导管自身反复插管以保证混凝土的密实。
4 结语
钻孔灌注桩作为一种成熟的施工工艺已经广泛的用于许多结构物的基础,但因属隐蔽工程,成桩后质量检查比较困难。施工中任何一个环节出现问题,都将直接影响到整个工程的质量和进度,甚至给建设者造成巨大的经济损失和不良的社会影响。各施工企业应在各个施工环节中充分重视、精心施工、加强质量管理,提高施工水平,减少质量事故。
参考文献:
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