护壁措施

护壁措施（精选7篇）

护壁措施 篇1

摘要：泥浆护壁机械钻孔灌注桩一旦桩身质量存在问题, 会造成很大的损失, 并且很难采取补救措施。以预防为主的思想提出和总结了施工过程中常见的主要问题、以及产生的原因和防治措施。

关键词：灌注桩,质量问题,防治措施

泥浆护壁钻孔灌注桩在公路桥梁、高层建筑、水利工程中应用较多, 这种桩常为穿越软土层支撑在基岩或持力层上, 形成端承摩擦桩, 这种桩承载力高, 施工噪声低, 广泛适用于黄土、膨胀土等特殊土在内的各类地基。随着我国改革开放步伐加快, 据估计, 近5年来我国应用钻孔灌注桩年产量达数千万根, 数量之多达世界之最。灌注桩的成型过程属隐蔽工程, 由于施工工艺的特殊性, 桩身极易产生断桩、夹层、缩颈、孔洞、离析、胶结不良等缺陷。据报道桩身质量不良率国外为5%～10%, 国内为3%～15%, 灌注桩质量发生问题后果是十分严重的, 一旦桩身发生质量问题很难采取补救措施, 因此加强质量管理, 改进施工操作工艺, 提高灌注桩质量, 坚持预防为主的方针就尤为重要。就灌注桩施工过程中常见的几项质量问题的防治进行了论述。

1 常见质量问题及防治措施

1.1 塌孔问题

泥浆性能是影响成孔质量的直接因素, 特别是在成孔、清孔以后。

1.1.1 产生原因

孔内泥浆使孔内形成一个向孔壁方向的压力水头, 平衡了地层向钻孔的径向压力, 泥浆比重和水头压力是泥浆固壁的主要因素。产生塌孔原因一般都是泥浆比重过小, 或孔内泥浆高度过低造成的。

1.1.2 防治措施

选用膨润土配置泥浆 (还土量控制在10%左右) , 控制泥浆比重在1.03～1.08之间效果最好, 如遇到透水性强的地层, 可增大至1.3～1.5。膨润土虽然单价高但是制浆时的用量仅为普通粘土的1/5, 经济上比较划算。

(1) 采用反循环钻孔工艺。泵吸反循环工艺在桩长不大于30m的情况下不仅钻进块, 扩孔率小, 有利于排渣, 而且可以保证孔内泥浆比重不发生大的变化。

(2) 适当提高孔内泥浆高度, 但也不宜提的过高, 特别是渗透性较好的地层中, 水头太高会造成泥浆流失。

(3) 重视护桶的埋设。采用反循环钻孔时, 由于是在静水压力下进行的, 故护桶的埋设很重要。

1.2 桩底沉渣或虚土过后问题

由于地质、施工、机械等原因造成桩端虚土或沉渣过厚, 降低了桩基承载力。

1.2.1 产生原因

(1) 成孔过程中或成孔后塌孔, 土体塌落大量沉积孔底;或土层含有大量炉灰、砖头、垃圾等杂填土;或遇到流塑淤泥、松砂、砂卵石夹层土层。

(2) 孔口周围堆积大量钻出的土未及时清理, 提钻或踩踏回落孔底。

(3) 孔身竖向位移过大, 提钻后土体回落孔底。

1.2.2 防治措施

(1) 详细探明地质条件, 尽可能避开引起大量塌孔的地点施工, 同时在钻孔过程中应及时清理孔口堆积土和垃圾并及时校正钻杆。

(2) 工艺本身的防治作用。桩端压力注浆对孔底虚土起到渗透、填充、压密、固结作用, 但是如果沉渣过厚桩底压浆就起不到这些作用了。

1.3 钢筋笼的浮动问题

钢筋笼的安放必须自然、顺利, 禁止施加外力, 比如认为踩踏、重压、冲撞等。

1.3.1 产生原因

(1) 钢筋笼下沉主要是钢筋笼预留长度不够或桩身混凝土塌落度过大, 即压注水泥浆比重过小造成的。

(2) 钢筋笼上浮主要是无砂混凝土中粗骨料粒径过大, 钢筋笼箍筋间距过密及压注水泥浆比重过大造成的。

1.3.2 防治措施

掌握好钢筋笼的标高位置, 控制混凝土塌落度, 调整好压注水泥浆的比重, 特别是首罐混凝土;控制好粗骨料的粒径不大于40mm。

1.4 首批混凝土初凝与灌注时间关系问题

首批灌注的混凝土初凝时间不得早于灌注桩全部混凝土完成的时间, 否则首批灌注的混凝土过了初凝时间失去和易性, 增加下面混凝土上升的阻力, 阻碍下面混凝土上升, 发生导管不易拔出的现象, 甚至造成导致拔管过程中不规则的抽拔, 致使射流状的混凝土与首批灌注的混凝土相混合, 导致质量缺陷。

1.4.1 产生原因

(1) 桩身所需混凝土数量过大, 灌注时间过长, 而未在首批混凝土中掺和缓凝剂。

(2) 混凝土灌注过程不顺利, 机械故障、卡管、塌孔、施工组织不当导致灌注时间过长。

1.4.2 防治措施

(1) 组织好混凝土上料、搅拌、运输、灌注全过程, 有条不紊展开工作。

(2) 混凝土数量过大时对首批混凝土掺入缓凝剂。

1.5 桩顶质量缺陷问题

混凝土灌注接近桩顶时往往人困马乏, 筋疲力尽, 稍一疏忽就会造成桩顶质量缺陷, 从而前功尽弃。一般情况桩底混凝土比桩顶混凝土密实性好, 问题较多段发生在桩顶及桩顶一下10m处。

1.5.1 产生原因及防治措施

(1) 桩短, 桩顶灌注标高未达到设计标高。在设计标高未于地面以下时尤其容易出现, 解决办法只能用泵抽水降低地下水位, 开挖接桩处理, 当地下水流量大, 地下水位降不下去, 不能开挖时只能将桩报废, 再旁边重新打两根桩, 在做承台代替。

(2) 桩长, 由于超灌造成混凝土浪费。常见于桩顶无钢筋的素混凝土。产生原因是钢筋笼下沉或钢筋笼长度不够。处理办法只能人为除去超高混凝土再接桩。

(3) 桩顶夹泥, 主要是导管内外的混凝土层差较小, 灌注困难, 蹿动导管过快过猛, 使孔壁泥土和残泥浆沉渣混如混凝土造成的。

2 经验和认识

2.1 必须注意的操作事项

做好灌注前准备工作, 动力机、搅拌机、起吊机的机械性能及点控装置灵敏性, 确保机械功能运转正常;确保柴油发电机中途不得出现断油, 断电事故;充分做好人员组织工作, 水下混凝土灌注一旦开始, 中途无论遇到什么样的恶劣天气都不能中断, 直至结束;及时测量灌注管内外混凝土面上升高度, 及时根据灌浆面提升曲线, 判断孔内情况, 为更好计算准备后期混凝土数量提供可靠数据。避免出现混凝土搅拌不均匀、塌落度大、离析等质量问题, 而导致桩身质量缺陷;灌注到后期应适当提高漏斗高度, 增大导管内外压差, 并适当抖动漏斗和导管。使混凝土顺利灌入, 但导管的埋设深度不宜过大, 一般不超过2～3m .长时间灌注浮在混凝土面上的混合物越来越稠, 应当采取措施稀释, 降低浮浆比重。

2.2 认识

实践证明, 凡是灌注过程顺利的, 成桩质量一般都很好, 凡是灌注过程不顺利的, 灌注时间很长的桩质量容易出问题。

桩身混凝土质量问题对桩的承载力及其使用寿命影响很大, 所以对桩身完整性和承载力的检测很重要, 一般工程采用低应变动测即可发现, 但对于重要工程必须要进行静力荷载试验, 以确保桩身承载力, 为设计提供依据。

参考文献

[1]GB J204, 混凝土工程施工及验收规范[S].

[2]GB J202, 地基与基础工程施工验收反规范[S].

[3]杨小平.土力学及地基基础[M].武汉大学出版社.

护壁措施 篇2

泥浆护壁:钻孔灌注桩的施工过程一般无法观察, 成桩后也不能进行开挖验收。因此防治在钻孔过程中及混凝土灌注过程中经常出现的施工质量问题, 来保质、保量地完成桩基础施工任务。是目前急待解决的一项施工技术难题。

1 钻孔过程中出现的施工质量问题及防治措施

1.1 护筒冒水。

护筒外壁冒水, 严重的会引起地基下沉, 护筒倾斜和移位, 造成钻孔偏斜, 甚至无法施工。

造成原因:埋设护筒的周围土不密实, 或护筒水位差太大, 或钻头起落时碰撞。

防治措施:在埋筒时, 坑地与四周应选用最佳含水量的粘土回填并分层夯实。从开始成孔至水下混凝土浇筑完毕, 应始终介质护筒内泥浆面高出地下水位1.0m以上, 受水位涨落影响时, 应高出最高水位1.5m以上。淤泥等软弱土层应增加护筒埋深;护筒顶面宜高出地面300mm。钻头起落时, 应防止碰撞护筒。发现护筒冒水时, 应立即停止钻孔, 用粘土在四周填实加固, 若护筒严重下沉或移位时, 则应重新安装护筒。

1.2 孔壁塌陷。

钻进过程中, 如发现排出的泥浆中不断出现气泡, 或泥浆突然漏失, 则表示有孔壁塌陷迹象。

造成原因:孔壁塌陷的主要原因是土质松散, 泥浆护壁不好, 护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高。钻进速度过快、空钻时间过长、成孔后等待浇筑混凝土时间过长和浇注混凝土时间过长也会引起孔壁塌陷。

防治措施:在松散易塌的土层中, 适当埋深护筒, 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。成孔后, 等待浇筑混凝土的时间一般不应大于3小时, 并控制混凝土的灌注时间, 在保证施工质量的情况下, 尽量缩短浇注时间。

1.3 缩颈。缩颈就是成孔孔径小于设计孔径。

造成原因:塑性土膨胀。

防治措施:采用优质泥浆, 降低失水量。成孔时, 应加大泵量, 加快成孔速度, 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。或在导正器外侧焊接一定数量的合金刀片, 在钻进或起钻时起到扫孔作用。如出现缩颈, 采用上下反复扫孔的办法, 以扩大孔径。

1.4 钻孔偏斜。成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲。

造成原因:钻机安装就位稳定性差, 作业时钻机安装不稳或钻杆弯曲所致;地面软弱或软硬不均匀;土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形。

防治措施:先将场地夯实平整, 轨道枕木宜均匀着地;安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线, 钻杆位置偏差不大于20cm。钻机就位后应平整稳固, 并采取措施固定, 保证在钻进过程中不产生位移和摇晃, 否则应及时处理。进入不均匀地层、斜状岩层或碰到孤石时, 钻速要打慢档。钻孔偏斜时, 可提起钻头, 上下反复扫钻几次, 以便削去硬土, 如纠正无效, 应于孔中局部回填粘土至偏孔处0.5m以上, 重新钻进。

1.5 桩底沉渣量过多

造成原因:清孔不干净或未进行二次清孔;泥浆比重过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起;钢筋笼吊放过程中, 未对准孔位而碰撞孔壁使泥土塌落桩底;清孔后, 待灌时间过长, 致使泥浆沉积。

防治措施:成孔后, 钻头提高孔底10~20cm, 保持慢速空转, 维持循环清孔时间不少于30分钟。采用性能较好的泥浆, 控制泥浆的比重和粘度, 不要用清水进行置换。下完钢筋笼后, 检查沉渣量, 如沉渣量超过规范要求, 则应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宜为30~40mm, 应有足够的混凝土储备量, 使导管一次埋入混凝土面以下1.0m以上, 以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。

2 水下混凝土灌注过程中出现的施工质量问题及防治措施

2.1 卡管。水中灌注混凝土过程中, 无法继续进行的现象

造成原因:初灌时, 隔水栓堵管;混凝土和易性、流动性差造成离析;混凝土中粗骨料粒径过大;各种机械故障引起混凝土浇筑不连续, 在导管中停留时间过长而卡管;导管进水造成混凝土离析等。

防治措施: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。配合比应通过实验室确定, 坍落度宜为18-22cm, 混凝土配合比的含砂率宜采用0.4~0.5, 并宜采用中砂;粗骨料的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40mm。水泥用量不少于360kg/m3, 当掺有适宜数量的减少缓凝剂或粉煤灰时, 可不小于300kg/m3。为改善混凝土的和易性和缓凝, 水下混凝土宜掺外加剂。应确保导管连接部位的密封性, 导管使用前应试拼装、试压, 试水压力为0.6~1.0MPa, 以避免导管进水。

2.2 钢筋笼上浮。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钢筋笼被混凝土拖顶上升;当混凝土灌至钢筋笼下, 若此时提升导管, 导管底端距离钢筋笼仅有1m左右时, 由于浇筑的混凝土自导管流出后冲击力较大, 推动了钢筋笼的上浮;由于混凝土灌注过钢筋笼且导管埋深较大时, 其上层混凝土因浇注时间较长, 已接近初凝, 表面形成硬壳, 混凝土与钢筋笼有一定的握裹力, 如此时导管底端未及时提到钢筋笼底部以上, 混凝土在导管流出后将以一定的速度向上顶升, 同时也带动钢筋笼上升。

防治措施: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, 防止混凝土顶层进入钢筋笼时流动性变小, 混凝土接近钢筋笼时, 控制导管埋深在1.5~2.0m并降低混凝土的灌注速度。在灌注混凝土过程中, 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。导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2~4m, 不宜大于5m和小于1m, 严禁把导管提出混凝土面。

2.3 断桩。混凝土凝固后不连续, 中间被冲洗液等疏松体及泥土填充形成间断桩。

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;受地下水活动的影响或导管密封不良, 冲洗液浸入混凝土水灰比增大, 形成桩身中段出现混凝土不凝体;浇注混凝土时, 没有从导管内灌入, 而采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土, 产生混凝土离析造成凝固后不密实坚硬, 个别孔段出现疏松、空洞的现象。

防治措施:成孔后, 必须认真清孔, 一般是采用冲洗液清孔, 冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定, 冲孔后要及时灌注混凝土, 避免孔底沉渣超过规范规定。混凝土浇注过程中, 应随时控制混凝土面的标高和导管的埋深, 提升导管要准确可靠, 并严格遵守操作规程。灌注混凝土应从导管内灌入, 要求灌注过程连续、快速, 准备灌注的混凝土要足量, 在灌注混凝土过程中应避免停电、停水。确保导管的密封性, 导管的拆卸长度应根据导管内外混凝土的上升高度而定, 切勿起拔过多。

泥浆护壁钻孔工艺研究与应用 篇3

尼尔基水利枢纽工程位于黑龙江省与内蒙古自治区交界的嫩江干流上, 距工业重镇齐齐哈尔市130多千米。该枢纽具有防洪、工农业供水、发电、航运、环境保护和渔业养殖等综合利用效益, 坝址处控制流域面积66382km2, 水库总库容83.74×108m3, 是嫩江流域资源开发利用、防治水旱灾害的核心工程。

整个枢纽主要由石坝、右岸岸坡溢洪道、右岸河床式电站和导流泄洪底孔以及两岸灌溉引水洞 (管) 组成。地处寒温带气候区, 冬季严寒漫长、夏季炎热多雨, 多年平均气温1.5℃, 11月1日至翌年3月底为枯水期, 基础处理施工期在180d左右。

2 地形地质条件

坝址处河谷宽1780m, 主河槽紧靠右岸, 宽390m, 河谷中间有一120m河叉, 靠左岸有旧河道90m, 其余是河漫滩, 河谷两侧靠岸边发育有掩埋的岩石基座阶地, 宽分别为220m和310m, 掩埋基座阶地上覆第四纪覆盖层厚30~37m, 河谷左岸为二级侵蚀阶地, 右岸为低缓环型的白土山台地, 覆盖层厚为5~50m。

尼尔基水利枢纽工程右副坝地层工程地质特性多变, 自上而下防渗处理范围主要松散地层冲洪积层, 岩性复杂, 多呈透镜体分布;典型地质剖面自上而下依次为: (1) 粘土2~8m, 相对不透水层; (2) 含泥砂卵砾石2~5m密实, 其中卵石含量约占20%, 卵石一般粒径为20~60mm, 砾石含量约占45%, 强透水层; (3) 含碎石 (全风化岩) 粘土层、含碎石壤土层, 该层厚度约10~15m, 中等~弱透水层, 下伏基岩为花岗岩和绿帘长英角岩、角闪片岩等, 呈强风化状态, 为相对弱透水~相对不透水层。防渗深度需要达到强风化岩层 (相对不透水层) 内0.5m。

3 泥浆护壁施工工艺特点

3.1 泥浆配制

该施工艺主要的特点是利用特制泥浆进行施工。要求泥浆满足以下特性:粘度:大于20s;比重;1.1~1.3g/cm3;含砂量:≤5%。

配制泥浆可选用粘土或膨润土作为制浆材料, 为增加浆液粘度, 在配制时可加适量 (2~6%) 烧碱。浆液制备采用7.5k W双桶卧式泥浆搅拌机, 并通过3.5k W泥浆泵进行循环和送入钻具内。

3.2 钻孔使用钻具、钻头的选择

该工艺在钻孔过程中分两种施工方法:取芯施工方法和不取芯施方法。在实际操作中, 为加快施工进度, 提高工效, 根据不同的施工方法, 选用不同的钻头及钻具。取芯钻具为常规钻具, 钻头为合金或金刚石环形钻头;不取芯钻具视对孔斜的要求程度, 当对孔斜要求严格时, 钻具同取芯钻具, 钻头采用特制的三叉形合金钻头 (如图1所示) , 当对孔斜要求不严格时, 可用长钻杆作为导向钻具, 钻头采用特制的三叉形合金钻头或螺旋形钻头。

4 泥浆护壁施工技术应用情况

4.1 地质复勘施工

为进一步查明右副坝高喷板墙地质条件确定防渗墙墙顶、墙底线, 设计要求沿防渗墙轴线每隔30m进行地质复勘, 要求钻孔取芯和了解地层透水性。在1800m防渗墙轴线上共进行60个地质复勘孔, 钻孔1206延米。

在钻孔施工中采用泥浆护壁取芯钻孔施工工艺。泥浆配置选用两种材料: (1) 当地粘土, 价格低廉, 但泥浆拌制难度大, 浆液拌制速度慢, 浆液含砂量也相对较大; (2) 膨润土, 价格较贵, 但拌制方便, 泥浆质量好。为加快施工进度, 以上两种材料均采用。使用粘土浆拌制后的粘度指标为20~25s, 利用膨润土的粘度指标为40~45s, 拌制时加碱3~6%。由于地层条件复杂:强透水、弱透水, 软岩、硬岩变化较大, 针对这种地层特点, 采取以下施工方法进行施工:定量泥浆护壁、金刚石钻头钻进取芯, 这样泥浆既可以冷却钻头, 在孔壁形成泥皮的保护孔壁, 而且不致把岩芯管内的土芯冲掉。实践证明这种方法非常有效, 解决了在这种复杂地层中钻孔和取芯双重难题。

4.2 在高喷防渗墙工程中的应运情况

根据地质副勘资料和设计要求确定了防渗墙顶、底线后, 尼尔基右副坝钻孔高喷防渗墙开始大规模施工。2003年6月10日到9月28日进行尼尔基右副坝钻孔高喷防渗墙施工。

钻孔工艺为泥浆护壁不取芯钻孔, 钻孔中护壁泥浆采用粘土泥浆和膨润土泥浆两种, 泥浆配比与复勘孔施工的配比基本一致。但在含泥块石层中合金钻头无法钻进, 为此施工中根据不同的地层选用不同的钻头:在砂砾石层钻孔中, 选用三叉形合金钻头, 为保证孔斜, 采用取芯长钻具作导向, 在这钻具上按装三叉型钻头, 进行不取芯钻孔。钻孔过程中孔内返浆较大, 且返浆中含砂量也大, 为避免浆液浪费和对环境污染, 采取泥浆回收措施。回收采用先沉淀过滤, 再调配拌制, 测定泥浆性能满足要求后投入使用;在含泥块石层中由于块石层硬度较大, 在砂砾石层钻孔中使用的三叉型合金钻头无法在块石层中使用, 为此改用金钢石钻头钻进, 仍使用泥浆护壁, 当钻孔穿越块石层后改用合金钻头。

通过右副坝钻孔高喷防渗墙工程中对泥浆护壁钻孔施工工艺的灵活应运, 从而提高施工进度, 保证施工顺利进行, 为右副坝高强度防渗墙保质保量地完成奠定了坚实基础。

4.3 在帷幕灌浆工程中的应用

右副坝帷幕灌浆是在壤土、粉细砂覆盖层上进行, 覆盖层下为全风化花岗闪长岩 (厚2m左右) 和强风化花岗闪长岩。帷幕灌浆施工艺为孔口封闭法, 孔口管深入强风化下线0.5m。在全风化岩中钻孔中出现塌孔现象, 为解决这一问题, 钻孔采用泥护壁施工方法, 使钻孔顺利进行, 共完成钻孔913.2m。钻孔采用三叉型合金钻头泥浆护壁钻孔。

5 结论

(1) 泥浆护壁施工工艺在尼尔基右副坝钻孔高喷防渗墙、帷幕灌浆施工中均成功应运, 表明在地下水较少、原始的较密的砂砾石、含泥碎块石、粉砂地层均可使用这种工艺达到成孔目的。

(2) 在类似尼尔基复合地层中进行泥浆护壁钻孔施工, 只要钻头选用合适, 能够提高施工工效。

(3) 该工艺施工成本低, 投入人员少、设备单一, 施工效果显著, 有着广阔的发展前景。

(4) 在富含地下水、地下水流动性强、有活动的砂卵石等地层中如何进行钻孔有待进一步研究。

(5) 进一步推进泥浆护壁施工工艺应运和发展, 特别为在复合地层中的运用提供宝贵经验。

参考文献

[1]《水工建筑物妨渗工程喷射灌浆技术规范》.中国水利学会地基与基础工程专业委员会.

谈护壁桩施工监理体会 篇4

北京市轨道交通三元桥车站位于东三环路三元桥东北侧,为地下双层局部单层岛式车站,车站总长145.5 m(起讫里程K3+025.25～K3+170.75),总宽21.44 m,总高13.65 m,顶板覆土厚度3.5 m,车站埋深17.08 m(局部18.67 m),为双层双跨(局部三跨、六跨),钢筋混凝土结构。车站总建筑面积8 450 m2,站台宽12 m。

1.1 工程地质

工程所在区域的土层,自地表以下依次为人工填土层、第四纪全新世冲洪积层和第四纪晚更新世冲洪积层。

区间隧道主要穿越粘土、粉土、局部遇到粉细砂、中砂层。

1.2 水文地质

本段的含水层、水位埋深、标高等依次为上层滞水:水位标高为31.51 m,水位埋深为7.53 m;潜水:水位标高为27.12 m～27.54 m,水位埋深为10.94 m～11.81 m;承压水(一):水头标高为17.94 m～19.21 m,水头埋深为18.72 m～20.54 m;承压水(二):该层承压水水头标高为14.30 m,水头埋深为24.60 m。隧道部分穿越潜水层。

区域内地下水一般对混凝土无腐蚀性,局部对钢结构具有弱腐蚀性。地下层间水进入车站6 m左右。该建筑场地的地基土稳定性好,无不良地质现象,建筑场地的稳定性和适宜性良好。

1.3 工程结构形式

车站主体围护结构采用复合结构形式。车站基坑深17.23 m(端头井及南侧风道基坑深18.82 m,此深度未含防水层做法厚度),围护结构采用钻孔灌注桩加内钢支撑的结构体系。钻孔灌注桩在盾构井范围内为ϕ800@1 200,其余范围内为ϕ800@1 400;钢支撑采用ϕ609壁厚14 mm钢管,围护桩嵌固深度为5 m。

1.4 施工方法及主要施工步骤

车站主体采用明挖顺作法施工,采用钻孔灌注桩围护部分首先施作桩,第一步基坑开挖,架设第一道撑……依次开挖加撑至坑底,然后从下到上施作底板、侧墙、拆撑……至施作第一道撑……依次开挖加撑至坑底,然后从下到上施作底板、侧墙、拆撑……至施作到顶板,铺设顶板防水层,回填土,施工完毕。

2 护壁桩施工的事先控制

1)熟悉设计图纸及设计意图,熟悉施工规范,掌握验收标准;2)察看场地,全面了解工程特点;3)审核施工单位提交的施工组织设计和护壁桩专项施工方案并提出相应的修改意见,护壁桩施工前施工单位必须将专项施工方案报项目监理部审批,总监理工程师批准后方可进行施工;4)审核施工单位提交的材料报审表,并对进场材料进行现场检查,对材料复试进行见证取样、送样;5)审核施工单位提交的机械设备报审表,并现场检查机械设备的完好性,其性能参数是否符合设计要求;6)检查桩机的试运转情况并选定一、两根桩做试桩,以确定施工参数;7)督促施工单位进行技术交底,特别是对现场施工人员进行技术、规范交底及质量意识的教育,避免施工人员违规操作;8)制定钻孔桩的关键过程控制计划,以便旁站监理时执行;9)场地平整:要求施工单位对钻孔作业面事先进行平整,清除地上、地下及水中一切障碍物,包括大块石、树根、生活垃圾及淤泥。场地低洼处可用粘性土料进行回填;10)测量放线:在对整个工程的平面控制、高程控制网及道路轴线进行复核的基础上,检查施工单位的桩位放样,要求施工单位对每个桩位用20 mm×300 mm的木桩或ϕ18钢筋进行定位,定位偏差不得大于20 mm。

3 护壁桩施工的事中控制

3.1 护筒埋设

1)检查护筒中心位置,在护筒钉拉十字线定出桩位中心。允许偏差不大于5 cm。2)检查护筒垂直度,允许偏差不大于1%。3)护筒顶标高及护筒埋置深度满足施工需要,护筒埋设应牢固,不漏水。

3.2 钻孔、清孔

1)开钻前对主杆、钻杆、钻头长度及钻头直径进行核查并记录,要求钻杆、钻头专机专用;检查测锤、检孔器是否齐备并符合要求;检查导管的密闭性能及安装后的垂直度等。2)钻机就位后,复核钻杆位置。钻杆要求垂直,其中心应与桩位重合,允许偏差5 cm以内。现场监理应要求质检员用水平尺检查转盘水平度,底盘应稳固。3)钻孔过程中应注意地层变化,要求按不同地质情况,严格控制钻孔进尺速度,及时调整泥浆性能,如实填写钻孔原始记录。

3.3 终孔验收

1)孔深符合设计要求后,进行清孔,清孔时应保持孔内水头或泥浆高度不变,防止坍孔。清孔合格后施工单位应对孔深、孔径、泥浆性能、垂直度等进行自检。2)监理工程师对终孔进行检查验收,桩长验收以钻具长度计算为准,并采用测绳复合桩长的准确性,桩长不小于设计要求。3)用检孔器检查孔径,检孔器为一钢筋制作的圆柱体,长度为孔径的4倍～6倍,检孔器加强筋直径同设计孔径相同,主要置于加强筋内侧。检孔器应能顺利沉到孔底,方可认为该孔径合格。4)桩位的准确位置应标在护筒周边上,并用十字线的交点显示桩的中心位置,由检孔器的中心位置与十字线的偏差推算倾斜度偏差。

3.4 钢筋笼的制作、安装

1)按常规检查钢筋笼的规格(包括各钢筋规格、间距、长度、直径等)、焊接、定位混凝土块以及制作、堆放场地等。检查一般应在施工单位专职质检员自检合格后进行。2)钢筋笼下放,两节钢筋笼焊接后,现场监理员应对焊接长度、焊缝质量、接头位置进行检查。要求采用双面焊接,焊接长度不小于5d(d为钢筋直径),同一截面接头面积占总面积应不大于50%,且相邻接头应错开35d。3)钢筋笼下沉完毕后,要检查钢筋笼的顶面高程和中心位置。位置调整好后应固定好,质检人员及现场监理人员签署检验记录。

3.5 导管下放

1)导管长度应能满足水下混凝土的灌注,导管接头不能漏水,导管下放后,下口距离孔底悬高25 cm～40 cm为宜。2)检测孔底沉淀厚度及孔中不同位置的泥浆性能,检测指标值不能满足设计要求时须进行第二次清孔,待重新检测后满足要求,方可进行下道工序施工。

3.6 水下混凝土灌注

1)检查相关的原材料质量保证资料及混凝土搅拌质量。2)检测初灌混凝土储料斗容量,保证首批混凝土数量能埋管不少于1.0 m高度。3)在灌注过程中要记录灌注混凝土的数量和混凝土顶面标高。导管埋深保证在2 m～6 m间,检查钢筋笼是否上浮,采取措施防止上浮。4)混凝土坍落度应满足试验单位确定的值的浮动范围,每台班检查混凝土坍落度至少两次。5)混凝土灌注应按规范要求桩顶超灌0.8 m～1.0 m。6)每根桩应留有试块,试块制作及标识应规范化,监理抽检每根桩不少于1组。

4 护壁桩施工的事后控制

1)在成桩10 d～14 d后,采用机械结合人工开挖的方法剥露桩头,对桩头、桩位、桩身完整性进行检查、检测;28 d后对桩身混凝土强度进行检测。钻孔桩身采用低应变动测法检验桩身完整性,检测数据不得少于总桩数的10%,当根据低应变动测法判定桩身缺陷可能影响桩的水平承载力时,应选择部分有代表性的桩体进行钻芯法检测。2)施工资料审核:在钻孔桩完工后,监理单位对施工单位提交的以下资料进行最终汇总并审核:桩位测量放线复核记录;相关材料的复试报告及质保书;钻孔桩施工记录;成桩混凝土强度报告和桩身动测报告等;隐蔽工程验收记录和工序质量检验评定表。

5 施工中常见问题的产生原因及处理措施

为更好地控制成桩质量,对于施工中的常见问题,如坍孔、缩孔、斜孔、孔深不足、钢筋笼偏位及上浮、断桩等特制定以下预防措施:

1)护筒埋设时必须用粘土夯实;根据不同的地质情况,采用不同的钻进参数和泥浆参数;钢筋笼吊放时应垂直慢放,以避免碰撞孔壁;清孔验收前就开始着手下道施工工序的准备工作,合格后尽量缩短后续工序的作业时间及间隔时间。合理安排相邻孔的施工时间。当坍孔发生时,应用优质粘土回填至坍孔处1.0 m以上,待自然沉实后再继续钻进。2)钻机就位前应将场地平整坚实,支架平台搭设应稳固,并经承载力试验验证;开钻前必须检查钻机的水平及对中;选择恰当的钻机设备,保证钻杆刚度;接杆时应保证连接牢固;钻进时应经常检查钻机的钻进平台,发现不平整,及时进行调整;钻孔偏斜过大时,应回填粘土,待自沉密实后再继续钻进。3)严格按设计或规范要求设置保护块,在笼顶位置设置定位筋;钢筋笼吊放时应保持垂直慢放;当混凝土面接近笼底部时放慢浇筑速度,当钢筋笼被埋入混凝土中一定深度后再提升导管,使导管下端高出笼底下端有相当距离时再按正常速度浇筑;灌前笼顶应采取有效固定措施。4)混凝土严格按配合比拌制,经常测试坍落度;采用标准测锤,不间断量测混凝土顶面;灌注混凝土前对导管的严密性进行测试,合格后方可投入使用;导管吊放拔高时应采取有效措施,避免导管拔空;开工前检查是否有备用发电机组、搅拌机和供水设备,以保证混凝土供应及时(因严重塌方而断桩或导管拔出后重新放入形成断桩,应进入质量事故处理程序)。

6 结语

通过本工程的施工,我认为灌注桩的优点是显而易见的。灌注桩不仅在良好的地质条件下可以广泛应用,而且随着施工技术的改进,在有地下水、流砂层和淤泥质土质中也得到了发展和应用。

摘要：以北京市轨道交通三元桥车站为例,对护壁桩施工过程中监理要点进行了介绍,着重阐述了事前、事中、事后三阶段施工质量控制要点,并针对施工中常见的质量问题提出了预防措施,以指导今后同类护壁桩监理工作。

关键词：护壁桩,监理,事前控制,事中控制,事后控制

参考文献

泥浆护壁灌注桩监理质量控制实务 篇5

根据监理工作事前、事中、事后”三个阶段的划分,泥浆护壁灌注桩工程质量监理的全过程控制也可分为三步。

1 前期工作阶段的事前质量控制

由于泥浆护壁灌注桩属水下做业,极易出现塌孔、缩径、断桩等质量事故或质量缺陷,而且事先不易发现,发现后补救措施实施难度大、费用高等特点。前期工作阶段的监理工作事前控制是最有效的手段。

1.1 对施工单位的事前控制

(1)体系审查:

开工前,应审查施工单位现场项目管理机构的质量管理体系、技术管理体系和质量保证体系、特殊工种人员上岗证书等。

(2)审查施工组织设计:

监理人员应重点审核施工方案、施工机械及打桩顺序、关键工序的工程质量控制及保证措施,主要包括桩位控制、钻孔控制、钢筋笼制作及下放、混凝土浇灌等。

(3)图纸会审及设计交底:

图纸会审主要是研究工程地质勘察报告、桩位图、施工图等;设计交底主要是设计人员讲明设计意图和施工技术要点、监理人员明确质量控制标准、施工单位进行施工图答疑等。

(4)审查进场原材料:

审核钢材、水泥等的出场日期、力学及化学性能、出厂合格证、复检报告等。

(5)对砼设计配合比进行符合性鉴定:

应对该砼中所使用的所有材料包括砂子、石子、水泥、水及各种添加剂严格按设计配合比进行计量,然后再验证所制作的砼能否满足其工作性要求、其坍落度是否与设计配合比报告的坍落度相一致。

1.2 监理内部的事前控制

(1).编制监理细则:根据工程设计及施工验收规范和实际要求,编制可行的监理实施细则。

(2)桩位放线及标高复核:根据施工图,对施工单位的桩位定位、轴线放样情况及标高进行认真复核,对于相互关联的群体建筑物,尤其要认真复核其各建筑物之间的相对坐标及相对高程。

(3)与施工单位共同在桩平面图上对所有桩进行编号。

(4)制作灌注桩施工监理记录表,记录表内要反映桩号、施工日期、桩孔深度、泥浆浓度、沉渣厚度、砼灌入量或砼充盈系数、记录人等控制灌筑桩质量的所有内容。

2 施工阶段监理的事中质量控制

施工阶段监理的事中控制是保证整个灌注桩基础质量的关键。灌筑桩施工阶段的监理要点如下:

1)进场原材料抽检:主要检查钢筋、水泥、石子、砂等主要原材料的质量。如水泥要进行标准稠度、凝结时间、抗压和抗折强度试验;钢筋要进行拉力、冷弯等实验;砂石要检测其级配、含泥量等。

2)对砼进行认真的首次开盘鉴定,按砼配合比设计对该砼中所使用的所有材料包括砂子、石子、水泥、水及各种添加剂严格按设计配合比进行计量,然后再验证所制作的砼能否满足其工作性要求、其坍落度是否与设计配合比报告的坍落度相一致,并按首次开盘鉴定的规定留置好试块,并按见证取样、送样的有关规定做好试块的取样、送样工作。

3)认真做好旁站监理工作,由于泥浆护壁灌注桩基础是在地下施工,隐蔽性和技术性都很强,极易出现塌孔、缩径、断桩等质量事故或质量缺陷,而且事先不易发现等特点,施工过程质量关键控制点较多,通常还要连续昼夜施工。所以,泥浆护壁灌注桩施工的旁站监理工作量很大,为了旁站监理工作不流于形式,监理单位必需配备足够的旁站监理人员,并且对旁站监理人员要进行责任心教育,认真做好旁站记录,对关键控制点要认真检查,将其数据填写到事先制作好的灌注桩施工监理记录表。

4)钻孔过程控制:在每次钻孔前应该重新复核该桩位及标高,确保无误;复核钻机的垂直度,以保证桩孔的垂直度;检测终孔的孔深、孔径,清孔后的泥浆密度不大于1.2t/m3,沉渣厚度小于100㎜。

5)钢筋笼施工质量控制:主要检查钢筋笼的制作质量是否符合要求、钢筋笼帮扎或焊接是否牢固、钢筋笼刚度是否足够;下笼、分段制作的钢筋笼的长度以钢筋的定长为宜,但不宜短于6m,连接时钢筋接头应予错开,同一截面的钢筋接头不大于50%,且两钢筋轴心在一直线上。为避免灌注导管挂笼及钢筋笼上浮,笼底钢筋略成喇叭状。钢筋笼顶标高低于地面时用吊筋将钢筋笼焊接牢固,在上部桩孔口固定牢固,防止钢筋笼下落和上浮;同时钢筋笼的保护层最好是设置成混凝土滚轮,厚度为混凝土的保护层厚度,每隔2m均匀布置4个,穿在箍筋上,这样既保证保护层厚度,又能减少对孔壁的扰动;钢筋笼下放时要用吊车吊放,下放速度要慢,要保持其垂直度,减少钢筋笼对孔壁的扰动。钢筋笼下放完毕后,检查沉渣厚度是否超标,若超标应进行重新清孔。

6)砼灌注导管的下放及检查:对于导管的接头应做抗拉试验,检查接头的水密性,最好为方形丝扣连接,尽量不用法兰螺栓连接,这样既能保证接头的密封性,防止泥水进入导管内造成桩身夹层,同时,又能防止提导管时导管法兰挂在钢筋笼上卡管或将钢筋笼提起;下放导管时尽量将导管放到桩孔中心,导管离钢筋的距离不小于10㎝;导管下口离孔底的高度应保持30至50㎝。

7)砼灌注的质量控制:砼应有较好的和易性即流动性、粘聚性、保水性,只有这样才有良好的抗离析能力,才能真正保证桩身混凝土的质量。混凝土运至浇筑地点,应检查其均匀性和坍落度是否满足规范要求,若不符合应进行二次拌和。二次拌和后仍不符合要求,禁止使用。每根桩首批砼灌注前应检查堵管砂球的大小,沙球太大容易堵管、砂球太小容易提前漏浆,造成砼离析;导管上部的砼漏斗体积要足够大,以保证首批灌注的砼量能使导管一次埋入砼80㎝以上。下落后,混凝土应连续浇筑,没有特殊原因,不得长时间中断,防止坍孔情况发生,最好使用商品混凝土。旁站监理人员要按规定及时督促施工单位做好现场取样,预留试块。

8)钢筋笼上浮的预防:为防止钢筋笼上浮,当导管口低于钢筋笼底部2m~3m ,且混凝土表面在钢筋笼下1m 左右时,应放慢混凝土浇筑速度,当混凝土面上升至钢筋笼底口4m 以上时,提升导管使其底口高于钢筋笼底部2m 以上,恢复正常的灌注速度。灌注即将结束时要预防短桩情况的发生,仔细核对混凝土方量,砼应浇至设计桩顶0.5m以上,通过以上方法可有效避免短桩事故的发生。

3 工程验收阶段监理的事后质量控制

在工程验收阶段,监理人员的工作主要是配合专业检测单位进行成桩检测和质量评价两个部分。

1)桩检测:

包括桩位偏差、桩身质量、桩的承载力检测等。该工程采用了应力反射法检测桩体质量,未发现严重的缩颈、夹层和混凝土不密实等缺陷。桩的承载力检测包括静载试验、动力测试两项。规范要求:作静载试验的桩数不少于总桩的1%,且不少于3 根;检验桩体竖向承载力的动力测试取桩总数的10%~15%。

2)质量评价:

监理人员在完工后应根据桩基施工过程记录、成桩检测及试块试验结果对施工质量做出评价报告,对工程可能出现的质量问题及处理意见作详细说明。

以上是本人通过对该工程的实际监理操作体会,并结合监理的事前、事中、事后三个质量控制阶段和泥浆护壁灌注桩的施工工艺顺序,对泥浆护壁灌注桩的监理质量控制做一总结,希望能对监理同仁们在今后同类的工程监理中有一定的帮助。

摘要：文章通过工程实例及实际监理经验,根据泥浆护壁灌注桩基础的特殊性和隐蔽性等特点,从事前、事中、事后三个监理质量控制阶段和泥浆护壁灌注桩的施工工艺流程,阐述了泥浆护壁灌注桩基础监理质量控制的要点及方法,以使泥浆护壁灌注桩监理质量控制更规范、更具操作性,以达到更好的指导监理人员对泥浆护壁灌注桩施工的质量控制。

岩芯钻探技术中的护壁堵漏方法 篇6

随着我国地质勘察工作的不断深化, 地质找矿的重点已经不再局限于地表和浅部矿体, 而是将目光投向于隐伏矿和深部矿, 这一工作转变离不开深孔岩芯钻探技术的支持。作为一种重要的地质勘探手段, 岩芯钻探技术对于提高钻探效率和质量具有重要意义。为了有效探讨护壁堵漏方法, 改善孔内工况, 合理处理孔内坍塌等问题, 促进钻探工程的可持续发展, 本研究在对某矿区地质找矿中, 运用冲洗液护壁和混凝土护壁以及堵漏的方法, 收到显著效果。

1 钻探设备配置与工艺选择

某矿区以下古生界寒武系中下统及下元古界震旦系上统为主, 研性多为碳酸盐岩, 矿区内裂缝、节理发育, 并存在岩溶区, 为地质找矿增加了难度。根据初步的探测, 含磷岩系多位于震旦系下统陡山沱组下部, 地表均无出露。

在进行设备的选择中, 需要本着具体问题具体分析的原则, 根据不同的情况选择钻探设备和材料。根据设计要求, 孔深在650m以内的, 可以选择应用XY-4型钻机, 并配备45k W的发电机组, 从而确保钻进工作的稳定进行。如果孔深为650m以上, 850m以内, 可以借助XY-44型钻机, 并选择45k W或75k W发电机组。如果深度在850m以上, 且不超过1200m, 可以选择XY-5钻机, 用75k W发电机组提供持续动力。

钻头采用金刚石孕镶钻头, 所采用的胎体硬度为HRC35-45或HRC45-50。岩芯钻探工艺采用绳索式取芯, 速度快, 岩芯采取率高, 同时也降低了劳动强度。

2 岩芯钻探钻进方法

首先, 钻进过程中的泥浆排量 (水量或冲洗液量) , 主要作用是冷却钻头、护壁、润滑钻具、减轻震动、清洁孔底、平衡压力等。泵量在金刚石深孔钻进中是一个很重要的参数, 具体的参数选择见表1, 要求泵量均匀、连续, 不能过大或过小。

其次, 转速是指钻头在单位时间内转动的圈数, 在钻探施工中意义重大。一般地讲, 颗粒细、均质完整、研磨性较弱的岩层可用较高转速;而颗粒粗、裂隙发育、研磨性强的岩层则应降低转速。根据圆周线速度与直径的关系, 转速相同时的钻头直径越大, 圆周线速度越快。因此, 在相同条件下, 钻头直径大时转速应相应降低。

第三, 在钻探施工中, 必须做好预防钻杆脱扣或折断的措施, 为此, 在开始时, 注意轻压、慢转, 让钻头适应工作环境, 之后慢慢提速。正常钻进时, 要注意维持钻压平衡均匀, 同时也要保证钻孔的清洁度。取岩芯时, 不得用高速晃车, 以免造成钻杆大幅震动致使钻杆脱扣或折断。

第四, 应定期检查升降机的制动带与卷筒的同心度是否一致, 制动带与卷筒之间的间隙是否合适, 操纵手柄是否灵活, 刹片磨损是否严重等。提引器上下运行过程中, 操作者的视线应始终盯着提引器, 并随着提引器上下移动;提下钻时, 操作者不能猛拉猛墩, 塔上塔下要保持协调一致, 注意力要集中;提钻时, 提引器一定要拧紧。

第五, 深孔钻探中, 下套管前, 应涂以废机油或防锈润滑材料于套管外, 从而较好地填充孔壁间隙, 并且对粘土层膨胀具有一定的抑制。套管下端必须在稳定性好的地层落座, 并进行密封处理, 以防内外水力相通。与此同时, 上部也要进行密封处理, 从而防止岩粉落入套管和孔壁间, 造成起拔困难。如若起拔套管困难时, 宜先用升降机来回提拉, 然后再逐根起拔;若来回活动无效, 可用千斤顶对准孔口中心进行起拔。

3 岩芯钻探技术中的护壁与堵漏方法

在复杂地层的岩芯钻探施工中, 岩石结构复杂, 节理发育, 岩溶地形广布, 为此, 在操作中必须保证孔壁的完整性和返水性, 为此, 护壁与堵漏成为了钻探施工的关键因素。

3.1 冲洗液护壁

为此, 在实践中, 应该根据实际情况选择合适的无固相冲洗液护壁, 用PAC-141和腐植酸钾进行合理配比, 一般比例为1:2, 将二者溶于水后搅拌成细糊状, 并将配置好的冲洗液置入钻孔。如果孔内存在掉块或坍塌等问题, 可以通过添加聚乙烯醇的方法进行处理。将冲洗液置于孔内反复回转, 就会形成高粘性的网状保护膜, 从而有效解决孔内坍塌问题。

3.2 水泥浆护壁

当钻进过程遭遇断层破碎带, 需要在钻进过程中, 每5-10m就需要利用水泥浆进行灌注护壁处理, 从而维持孔壁的稳定性。表2和图1分别是不同水灰比的水泥浆试验数据, 以便找出合理的配合比, 应用于护壁施工。在灌注前, 先将钻具提出, 之后下钻杆, 直至与孔底保持5cm距离, 并利用清水对孔壁泥皮进行清洗, 在清洗过程中注意钻杆的持续回转, 以防止填钻现象的发生。在施工过程中, 如果遇到溶洞, 则应该对溶洞规模、深度及其岩层结构进行科学判断, 并在水泥浆中添加速凝剂, 加速凝结, 之后将钻杆下到溶洞底部, 凝固后方可快速钻进。

3.3 堵漏

在岩芯钻探施工中, 堵漏是其关键措施中的一环。在遭遇小裂缝或中小裂缝的岩层时, 钻孔就会出现轻微漏失现象, 但是这并不需要采取专门的堵漏措施。但是, 也可以在适当的情况下采取护壁的无固相冲洗液进行钻进。对于裂缝超过3mm并存在严重漏水时, 可以采取专门的堵漏措施。

具体的堵漏材料可以由PAC-141、腐植酸钾以及细木粉组成, 其三者比例为1:2:2, 配比完成后加入适量的水搅拌, 直至形成糊状, 方可将其灌入裂缝。

操作过程中, 需要将主动钻杆拧紧, 开始先低速回转, 确保堵漏材料可以充分渗入孔底。等到冲洗液漫过孔口, 可以进行钻进。在灌注的过程中, 对数量也要进行控制, 一般不要求太多, 以120kg-150kg为宜, 同时, 这个数值并不是固定的, 要做到具体问题具体分析, 根据实际岩层进行具体执行。

3.4 岩芯钻探技术中的护壁与堵漏方法的实施效果

通过对护壁材料不同水灰比的试验, 可以得出, 水灰比越大, 析水率就越大, 初凝时间和终凝时间都增加, 时间间隔也增加, 初始流动速度增加, 流动度损失随时间变化减少, 因此, 当水灰比为0.5时, 将其作为护壁材料效果最好, 经过实践证明, 在护壁材料中添加一定比例的膨润土、减水剂以及水玻璃会有效改善材料性能, 促进堵漏效果的提升。

4 结语

随着我国深孔钻探技术的发展, 地质找矿工作的复杂性不断增加。在实际工作中, 应用于复杂地层的岩芯钻探工艺对于我国的地质找矿工作做出了重要贡献, 在钻探设备、钻进工艺以及护壁堵漏方面的实践经验丰富, 在面对复杂地层的地质工作中, 护壁堵漏措施的实用性明显增强, 对于应对各种钻孔坍塌渗漏问题意义重大。

参考文献

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泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术探析 篇7

关键词：泥浆护壁,钻孔灌注桩,砼灌注,钢筋骨架,施工

0前言

钻孔灌注桩是目前在建设工程中使用较广泛的一种桩基, 桩径一般在500 mm以上, 桩长一般为40～50 m, 砼强度等级一般不低于C20, 常采用C30的强度等级。成孔方式有冲击成孔、贝诺特法成孔、泥浆循环回转钻进成孔等。钻孔灌注桩具有适应性强、施工操作简单、设备投入不大等优点。

1施工方法

钻孔灌注桩的施工, 因其所选护壁形成的不同, 有泥浆护壁方式法和全套管施工法两种。

1.1 泥浆护壁施工法

冲击钻孔, 冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥浆护壁施工法。该施工法的过程是:平整场地→泥浆制备→埋没护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护简→检查质量。施工顺序如图1所示。

图中a、钻孔b、下钢筋笼及导管c、灌注混凝土d、成桩;1、泥浆泵;2、钻机3、护筒4、钻头5、钻杆6、泥浆7、沉淀泥浆8、导管9、钢筋笼10、隔水塞11、混凝土。

1.2 全套管施工法

全套管施工法一般的施工过程是:平场地、铺设工作平台、安装钻机、压套管、钻进成孔、安放钢筋笼、防导管、浇注混凝土、拉拔套管、检查成桩质量。全套管施工法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外, 其它的与泥浆护壁法都类同。

2工程概述

某工程位于某市中心地段, 其主楼地上20层, 框架剪力墙结构, 裙楼地上5层, 框架结构, 主楼与裙楼均设地下室, 地下室开挖深度约6 m。据地质资料显示:该工程面层具有较厚的散石层, 基岩最深点距地面约30 m, 有部分位于斜坡上, 需进行地盘平整。设计上采用直径1.8 m的钻孔灌注桩及扩展式基础, 容许基岩承载力为3 000 kN/m2。由于该工程钻孔灌注桩设计的单桩承载力较高, 桩入土较深, 施工技术要求高, 为此, 选用稳定性好、垂直度较好控制的IHI-CCH50型钻孔桩机, 采用泥浆护壁钻孔法进行施工。

3施工工艺

3.1 施工前的准备

施工准备包括选择桩机、钻具、场地及进行试桩等。选择具有代表性地质层的位置进行2～3根实验试钻桩, 以确定钻孔桩的各种技术参数, 如桩长、基岩标准等。

3.2 钻孔机的安装与定位

安装钻孔机的基础如果不稳定, 施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响, 因此要求安装地基稳固。对地层较软和有坡度的地基, 可用推土机推平, 在垫上钢板或枕木加固。为防止桩位不准, 施工中很重要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机, 对有钻塔的钻孔机, 先利用钻机的动力与附近的地笼配合, 将钻杆移动大致定位, 再用千斤顶将机架顶起, 准确定位, 使起重滑轮、钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在一垂线上, 以保证钻机的垂直度。钻机位置的偏差不大于2 cm。对准桩位后, 用枕木垫甲钻机栋梁, 并在塔顶对称于钻机轴线上拉上缆风绳。

3.3 埋设钢筋骨架

钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。当钻孔较深时, 在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持壁地下水位高的水头, 增加孔内静水压力, 能为孔壁、防止坍孔。钢筋骨架除起到这个作用外, 同时好有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等。作钢筋骨架的材料有木、钢、钢筋混凝土三种。骨架要求坚固耐用, 不漏水, 其内径应比钻孔直径大 (旋转钻约大20 cm, 潜水钻、冲击或冲抓锥约大40 cm) , 每节长度约2～3 m, 一般常用钢质护筒。钢筋骨架长度计算如下:

L=L1-L2+S (1)

式中 L—吊筋长度;

L1—护筒的绝对标高;

L2——钢筋笼顶绝对标高;

S—护筒上口至固定钢管的距离。

3.4 泥浆制备

钻孔泥浆由水、粘土 (膨润土) 和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具, 增大静水压力, 并在孔壁形成泥皮, 隔断孔内外渗流, 防止坍孔的作用。调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆, 应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度, 泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握, 泥浆太稀, 排渣能力小、护壁效果差;泥浆太稠会削弱钻头冲击功能, 降低钻进速度。

3.5 钻 孔

钻孔是一道关键工序, 在施工中必须严格按照操作要求进行, 才能保证成孔质量, 首先要注意开孔质量, 为此必须对好中线及垂直度, 并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆和抽渣 (冲击式用) , 还要随时检查成孔是否有偏斜现象。采用冲击式或冲抓式钻机施工时, 附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔, 下放钢筋笼和灌注水下混凝土。钻孔的顺序也应实事先规划好, 既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔, 又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰, 一般可采用如图2所示的顺序钻孔。

3.6 清 孔

图中a为内风管吸泥清孔, 1.高压风管入水深度;2.弯管和导管接头;3.焊在弯管上的耐磨短弯管;4.压缩空气;5.排渍软管;6.补水;7.输气软管;8.Φ25钢管长度;9.孔底沉渍;b为外风管吸泥清孔, 1.水面至导管进风管口;2.钻孔水面;3.地面;4.浆渣出口;5.接在导管上的弯管;6.钻孔;7.空压机;8.小风管;9.灌注混凝土导管;10.浆渍进口。

钻孔的深度、直径、位置和孔形直接关系到成装置量与桩身曲直。为此, 除了钻孔过程中密切观测监督外, 在钻孔达到设计要求深度后, 应对孔深、孔位、孔形、孔径等进行检查。在终孔检查完全符合设计要求时, 应立即进行孔底清理, 避免隔时过长以致泥浆沉淀, 引起钻孔坍塌。对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时, 要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30 cm;当孔壁不易坍塌时, 不大于20 cm对于柱桩, 要求在射水或射风前, 沉渣厚度不大于5 cm。清孔方法是使用的钻机不同而灵活应用。通常可采用正循环旋转钻机、反循环旋转机真空吸泥机以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥机清孔, 所需设备不多, 操作方便, 清孔也较彻底, 但在不稳定土层中应慎重使用。图3为风管吸泥清孔示意图。其原理就是用压缩机产生的高压空气吹人吸泥机管道内将泥渣吹出。

3.7 灌注水下混凝土

清完孔之后, 就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内, 定位后要加以固定, 然后用导管灌注混凝土。灌注混凝土前要注意孔内泥浆性能指标的控制、灌浆导管的选择、设置隔水栓塞, 并分阶段进行前、中、后期灌注, 在首批砼顺利下滑至孔底后, 立即检测导管内外的砼高度, 检查导管是否埋入砼中, 合格后应继续向漏斗加入砼, 转入下一阶段灌注。灌注过程中要确保砼灌注的连续作业, 使砼和泥浆一直保持流动状态, 否则易出现断桩现象。压人套管的垂直度, 决于挖掘开始阶段的5～6 m深时的垂直度, 使用水准仪及铅垂校核其垂直度。

4单桩承载力的计算

60年代中期, 我国开始了钻、挖孔灌注磨擦桩的工程实践以及单桩承载力计算的研究, 通过“百桩试验”, 制定了桩侧土的极限摩阻力和桩底土抗力的有关参数。在总结我国多年灌注桩设计和施工经验的基础上, 出现了两个计算钻孔磨擦桩单桩承载力的公式。一是1975年《公路桥涵设计规范》或现行的《公路桥涵地基和基础设计规范》 (简称《桥规》) 中的磨擦桩单桩轴向容许承载力公式;二是《铁路工程技术规范。第二篇桥涵》1975年规定 (1985年仍维持) 的公式。“ (见式 (3) ) 。最新的《建筑桩基技术规范》 (JGJ94—94) 采用以可靠性理论为基础的概率极限状态设计法, 改变了已往统一取安全系数为定值的方法。各类基桩竖向承载能力的极限状态表达式见式 (4) 。

[P]= (Ulτp+AσR) /2 (2)

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经过对上述公式的修正及简化, 单桩容许承载力[P]应分项表示为:

[P]=Qsu/Ks+Qpu/Kp (5)

式中:Qsu为极限桩侧阻力;Qpu为极限桩端阻力。由于侧阻与端阴呈异步发挥 (一般可忽略二者间的相互影响) , 在容许的工作荷载作用下侧阻可能已发挥出大部分, 而端阻只发挥了很小一部分, 因此其安全系数是不相等的。一般情况下, Ks

5施工中特殊情况处理

(1) 实际施工中, 为防止桩机移位时产生较大的误差, 应根据现场所放的防渗墙轴线控制点确定具体施工桩位, 并将控制点加密, 控制点间距离8 m, 同时, 沿轴线以每50 m为单元长度, 检查实际施工长度与施工图纸是否吻合、平均搭接长度是否符合设计要求并及时校正。

(2) 遇有硬层时, 要减小钻进速度和旋转速度, 同时调整喷浆量, 力求钻进稳定, 防止搅拌轴偏移桩径轴线而不成墙。而在有些地段的粘土或粉质粘土层中, 甚至出现难以进尺的现象, 分析该土层塑性指数较高, 含水量较低, 粘性土“糊钻”, 导致难以进尺, 后将搅拌头叶片角度由原来的12°增加到22°, 则顺利钻进搅拌成桩。

(3) 对因机械故障、停电等原因造成相邻桩体施工间隔时间>24 h, 以及由于多机台施工而造成桩体搭接时间>24 h, 应采取补桩或作钻孔注浆处理。对存在钻进喷浆搅拌未达到设计长度、出浆口未出浆、提升过快或旋转过快等任何一种不良情况所完成的搅拌桩也应补桩或作钻孔注浆处理。

6施工质量检测

(1) 在施工完成28 d后, 采用岩心钻机在墙体桩中心和搭接部位分别钻孔取心, 采用的心样完整性很好, 没有气孔、蜂窝以及水泥结核。

(2) 沿墙体侧壁开挖一个长3～5 m、深2.5～4 m、宽1 m的坑槽, 检测墙体外观完好、搭接均匀, 搭接的长度、墙体厚度以及垂直度均满足设计要求。

(3) 取样经抗压、抗渗及孔内注水试验检测得单轴抗压强度、参透系数以及渗透比降等各项指标均满足设计要求, 施工质量优良。

7结语

根据作者多年来从事钻孔灌注桩设计和施工经验, 分析了钻孔灌注桩施工方法、工艺以及在施工中应重点注意的问题, 并提出了相应的防范和处理措施, 旨在为类似工程提供借鉴, 便于该项施工技术得到不断改进和提高。 [ID:6254]

参考文献

[1]JGJ94-94, 建筑桩基技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社, 1995.