钻孔灌注柱断柱的形成与控制分析

raccoon200... 发表于 2009-4-17 10:48:05 | 显示全部楼层 | 阅读模式
论文摘要:钢筋混凝土钻孔灌注柱在施工过程中:易产生断柱。其影响因素有,导管距孔底过远、导管提升过快,密封不良,灌注混凝土料时,有待料现象等原因。针对钻孔灌注桩断桩现象,改进了施工案,加强各个环节的监控管理消除了断桩产生。
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    一、工程概况
' M2 r4 R* o1 A5 |0 J4 g& K, M  交通枢纽站工程位于牡丹江市光华街南,火车站东。基础设计为钻孔灌注桩,桩的总数为1800根,混凝土采用C25,桩直径Ф400,柱尖入持力层为园砾层下1.00m,地下水位为-4.30m,园栎层为-10.30m。
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    二、断桩的形成和原因 * c( y. J% ~& P
  在钻孔灌注桩施工中,由于操作失误,设备不良及水文地质条件等的影响,极容易发生断桩现象,造成重大工程事故。因此,找出失误原因。一般而言,常见的断桩形式有以下四种:
# X2 }- y* [# q/ ^$ A0 ]  1、混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土软件充填。原因是,由于导管下距孔底过远,混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固。 ! A, S# K" i2 N; |) r( S
  2、桩身中段出现混凝土不凝体。原因是受地下水活动的影响或导管密封不良,冲洗液浸入使混凝土水灰比增大。 7 d  e% y$ }, s) p  H
  3、桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开。原因是由于在浇注混凝土时,导管提升和起拔过多,露出混凝土面,或因停电、待料等原因造成夹渣。 ( c  I8 @* M: K0 L3 H3 S- s. n( B
  4、桩身出现空洞体。原因是未采用“回顶”法灌注,而是采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土,产生离析造成凝固后不密实坚硬,个别孔段产生疏松、空洞现象。 8 C2 h! Z, j  E6 }  F' s
  
, D& c1 ?: g" L2 Z( L1 a+ a/ r# {    三、钢筋混凝土钻孔柱的控制工作
5 |# \4 c9 R7 k6 E  1、钢筋混凝土灌注桩的监控
, h6 d! x% i# e' O  f  钻孔灌注桩成孔的工序是:定桩位—护筒埋设—钻机就位—终孔—第一次清孔—下放钢筋笼—接人导管—第二次清孔,每个环节环环相扣,相互影响,都不能忽视。
( d# w2 p, A( j& u- b  (1)对操作人员的监控
1 S4 I% X5 x+ z" D+ p6 c" u  钻孔灌注桩施工受人为因素影响很大,要随时检查现场人员特别是质检人员的在岗情况及有无作钻孔记录,要及时做好工序的检测验收工作。
% @, \6 W$ ]/ x& C4 I  (2)关于垂直度的控制
3 t) b+ j1 m( T/ M+ r% t  垂直控制主要依靠钻机就位的平整垂直,在钻进过程中应作必要的检测,特别是钻进过程中碰到孤石、坚土时更应及时复查。 . m- P! r1 G2 [+ E: S
  (3)孔内水位及泥浆比重应及时的控制 + v- [; k5 R4 j3 I
  为了防止坍孔,孔内水位必须高出地下水位1m以上,钻进过程中适时控制泥浆比重,一般控制在1.1—1.3m范围内。
8 H1 b9 D* j. d) j  (4)终孔
7 a0 q* q! C8 k! k3 T# h$ w+ {  终孔的确定主要参照三个因素,即设计这深度、钻速及浮渣取样,原则上应由地勘单位派出有经验的技术人员进行鉴定。后经抽芯取样证实,入岩深度均控制得较好。
9 x  s% G2 Y: y1 o3 j; P4 ~  (5)清孔 / R7 @( S. G. N4 |* Y
  清孔分两进行。当确定可以终孔时,先进行第一次清孔,浇注混凝土前应再进行第二次清孔,并及时做好检测及记录。目前通常使用垂法测定孔底沉渣,此工作全靠手感,应由有经验的人员测定。
" V- p6 I  N/ F  2、水下混凝土施工监控 0 Y5 B9 ~3 D, X) }3 r+ J4 |
  水下砼施工隐蔽性强,很容易产生质量问题,是钻孔灌注桩施工质量监控的关键环节。在并行灌混凝土前必须做好各项准备,关键环节如第一次浇灌的混凝土量、中间过程提管拆管的高度要现场即时核定,混凝土灌注应连续施工,中途的停工将对桩质量产生极大的隐患。 " D$ M4 E" E+ _1 j+ J' l
  (1)原材料、配合比、坍落度的控制
1 e8 w: A) x+ v. X' \  碎石应注意控制不宜大于导管的L6,以20mm—40mm为宜,水泥宜采用标号不低于425#的转窑普通硅酸盐水泥,骨料应合理级配,令混凝土有良好的各易性,坍落度宜控制在18cm—22cm之间。
" D3 l/ `. c5 \" B  (2)控制第一批混凝土量
: ]  w. N7 p8 }  混凝土导管的第一节底管应不小于4m,第一批混凝土量应能令导管埋入混凝土1m以上,监控应根据桩径予以核定。 1 j5 j6 k5 `2 x- ^
  (3)提升及拆管的监控 & Y7 g6 r4 Z! @; R4 Q  E+ T
  混凝土应连续灌注,随着桩内混凝土面的不断升高,需适时提升、拆卸导管,拆管前须用测绳测定混凝土面的高度,以确定提管高度即拆管节数,埋管深度宜保持在2m—3m,过多则影响灌注速度或造成塞管,过少则易造成浮浆或泥巴夹层。 , Y( b% A  O  f1 N/ Z& j& A
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    四、断桩的预防 " z; ~$ p( u0 f9 h+ o
  对断桩的预防,是完全应该做得到的,而且,也是能够做得好的。桩孔成孔后,必须认真清孔。一般是采用冲洗液冲孔,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定。冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣。 + v8 T* D. a& L% r( I% p: u
  灌注混凝土前认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次灌注孔段的混凝土需要量。特别要注意到基岩中的孔径扩展情况,避免首次灌注量不足。 ! w, w3 v1 G' V
  1、首次混凝土灌注量要满足把导管下端埋设0.8米以上的要求。
/ U# g( p/ K$ F  首次灌注时,起始部分或第1—2斗投料需采用水泥砂浆,并尽量做到一次性灌入孔内。 / x$ V+ c7 ]$ [, B9 r
  灌注导管口径下限应控制在200毫米以上。导管下端应尽量光滑。其连接处要加放“O”形密封圈,防止冲洗液浸入。导管使用前要进行清洗,除掉污垢与残渣。导管下端距孔底宜为0.5米。导管内水泥隔水塞应加放橡皮板,以增强隔水效果。
4 c! _& l, F% e  \  2、混凝土配合比应合理,应严格控制其塌落度。
1 p7 n3 p: D% a5 s. Q$ n  在改变水泥标号、品种及生产厂家时,必须先做好配合比试验,按配合比控制质量。
/ X" R. i9 B* E* i/ K  3、在地下水活动较大的地段,事先要用套管或水泥进行止水处理,止水成功后方可灌注混凝土。 + ^; e; o7 S+ ~
  采用从导管内灌入的“回顶”法进行灌注。
5 H6 B0 K- M: N' H+ [" R  4、准备灌注的混凝土要足量,在灌注过程中应避免停水、停电。 5 F: l7 a1 F0 H0 c' H  S
  5、根据导管内外混凝土的上升高度,合理掌握导管的拆卸长度,在正常情况下应保持导管下端被埋2—3米,切勿起拔过多。 7 I' W$ T. ]; T! r4 `$ Q/ a
  6、在灌注混凝土过程中,要定时测量导管内外混凝土的深度,并绘制曲线,以监视断桩是否出现。在正常情况下,导管内外混凝土界面的距离是开始大,然后逐渐缩小,最后重合。若发现管内外混凝土灌注曲线距离拉大,并且导管外混凝土曲线变平,而管内混凝土曲线变陡,则是断桩预兆,应查明原因,尽快处理。 , n$ ~% l$ T2 z1 }
  总之,钻孔灌注桩的质量监控工作主要依靠和事中控制,至于事后控制—桩基检测,由于目前在检测手段的代表性及可靠性方面尚存在许多问题,要结合现场千变万化的情况来理解及执行规范,就要依靠现场施工人员灵活掌握。
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