沖擊成孔灌注樁施工質量控制

沖擊成孔灌注樁施工質量控制摘要近年來，沖擊成孔樁更多的用于建筑施工當中，但沖擊成孔灌注樁完成后不易被管理者直接觀察和發(fā)現(xiàn)問題，所以施工過程和質量控制變的非常重要。其中每一步的施工流程都應認真對待，施工中的任何一個工序和流程出現(xiàn)了問題，將給投資方和建設方帶來非常大的經濟損失和不良社會影響，所以務必加強灌注樁施工質量控制，保證每一個施工流程的施工質量，排除可能存在的質量隱患。本文介紹了沖擊成孔灌注樁的施工質量控制研究，具體介紹了沖擊成孔灌注樁的施工工藝和工藝流程順序，也著重介紹了沖擊成孔灌注樁在施工過程中常見的質量問題，對于在沖擊成孔灌注樁出現(xiàn)的問題提出了對應的質量控制解決措施，最后也介紹了沖擊成孔灌注樁的質量檢驗方法[1]。關鍵詞：沖擊成孔灌注樁；灌注樁基礎施工工藝；沖擊成孔灌注樁質量控制目錄TOC\o"1-2"\h\u19224摘要 114499前言 32887一、沖擊成孔灌注樁的相關基本理論概述 323554（一）沖擊成孔灌注樁的含義及應用 3147（二）施工前準備 415494（三）沖擊成孔灌注樁的施工工序 4487二、沖擊成孔灌注樁施工常見質量問題 69097（一）塌孔 64353（二）斜孔 66767（三）縮徑 728111（四）沉渣厚度過大 713603（五）鋼筋籠質量問題 710620三、沖擊成孔灌注樁質量控制措施 7356（一）樁孔塌陷控制措施 824323（二）斜孔的控制措施 818836（三）縮徑的控制措施 89543（四）沉渣過厚的防治措施 83817（五）鋼筋籠質量問題防治措施 912034四、工程案例 932299（一）工程概述和施工流程 928420結論 1031593參考文獻 122973致謝 13前言沖擊成孔灌注樁是公路橋梁施工中較為常見的一種施工方式，其施工控制和管理難度低，安全性和可靠性比較高，并且適用于各種地理環(huán)境中，能夠有效提高施工效率，縮短施工工期，所以應用十分廣泛。但是，雖然沖擊成孔灌注樁施工方式比較簡單，但在施工中由于受到施工人員的技術水平、施工材料以及施工環(huán)境等因素影響，在其施工中依然存在些許問題，影響著公路橋梁的最終施工質量。本文以加強對沖擊成孔灌注樁的施工控制，提升公路橋梁的施工質量為主要目的，對沖擊成孔灌注樁的質量控制進行詳細分析一、沖擊成孔灌注樁的相關基本理論概述沖擊成孔灌注樁在建筑中運用非常的廣泛，當然沖擊成孔灌注樁相關基本理論知識也變得尤為重要，本章主要對沖擊成孔灌注樁的基本概念和施工工藝進行介紹，為后面章節(jié)的沖擊成孔灌注樁施工質量控制和質量檢驗等做鋪墊。（一）沖擊成孔灌注樁的含義及應用1.沖擊成孔灌注樁的含義沖擊成孔灌注樁是在工程現(xiàn)場通過不同方式沖擊成孔形成樁孔，并在其內放置鋼筋籠，安裝導管后灌注混凝土而做成灌注樁。根據(jù)樁的直徑，它可以分為以下兩種類型。(1)小直徑沖擊成孔灌注樁：是一種直徑較小的沖擊成孔灌注樁[5]，又簡稱微型樁，直徑一般在30cm之間，樁體一般由水泥砂漿或小石子混凝土與加勁材料組成。在環(huán)境復雜和地下管線密集的地方，或者在厚度較大的砂層，這時候就可以使用小直徑灌注樁。(2)大直徑沖擊成孔灌注樁：是一種直徑較大的沖擊成孔灌注樁[6]，目前直徑大于2m的樁叫大直徑樁，也有把直徑大于2.5m的樁叫大直徑沖擊成孔灌注樁。2.沖擊成孔灌注樁的應用沖擊成孔灌注樁具有機械化作業(yè)的特點，施工簡單易操作，鋼筋籠、灌注混凝土可集中加工和配送，作業(yè)方便，在加上施工噪音和振動小，其又在基礎結構中發(fā)揮著重要作用，有效的提高了建筑工程基礎的穩(wěn)定性和安全性。（二）施工前準備1.技術材料與設備材料的準備在開始工程施工前，需要按照沖擊成孔灌注樁施工工藝規(guī)范的要求，做好每個環(huán)節(jié)的技術控制，從而保證技術的應用，達到預期的目標。首先在進場前，施工方應提前到達施工現(xiàn)場，并根據(jù)施工圖紙比如：鋼筋籠制作設計圖，樁位平面圖，樁身結構設計圖進行熟悉，進而研究如何進一步開展施工。同時確定可鉆性等級，根據(jù)土質自然條件，確定灌注樁成孔工藝。當然設備材料的準備也相當重要如：鋼絲繩、滑車、鉆頭、泥漿泵、水泵及電氣設備、全站儀，鋼護筒，混凝土，導管等等。2.場地的準備在沖擊成孔灌注樁施工前，先對地下管線的進行具體情況的了解，在施工前清理施工現(xiàn)場，且應該平穩(wěn)壓實，避免沖擊成孔過程中鉆機失穩(wěn)，產生安全事故，危害工程施工質量，對于比較軟的地面，應鋪滿硬實的土壤。同時也要對施工場所的布局、泥漿池、灌注樁、軟管、施工機器設備的存放區(qū)域進行有效規(guī)劃，對于泥漿池應合理規(guī)劃在離沖擊成孔區(qū)域較近的位置，方便泥漿進入和流出，泥漿池設置分為沉淀池和儲漿池，設置成長12m，寬6m，高2.5m的一箱兩室，從沖擊成孔灌注樁流出的泥漿首先進入沉淀池，經過初步沉淀后進入儲蓄池供泥漿泵吸入達到泥漿護壁，在泥漿池周圍要嚴格進行全封閉圍欄進行防護，并掛上警示牌。3.施工機器具的準備施工機器主要有卷揚機、鋼絲繩、滑車、鉆頭、泥漿泵、水泵及電氣設備。卷揚機到位后，對鉆機及設施開展全方位檢查，檢查合格后能才夠開展勘探。選用液壓傳動系統(tǒng)，正反面循環(huán)系統(tǒng)，鉆機要檢查齒輪油和機油的狀況，注滿油料后，要扭緊轉動瓶塞，才能開始進行工作。（三）沖擊成孔灌注樁的施工工序1.測量放樣場地平整后，應按照設計方案需求對樁進行放樣測量。在樁位周邊鋪設十字型樁，十字型樁應高過防護欄頂部，用全站儀在樁上放樣，核查樁的位置，產生測量記錄，用水泥砂漿或水泥混凝土加強維護，并在打孔流程中查驗樁的位置，且放樣工程施工偏差應調節(jié)在5mm范疇內。2.鋼護筒埋設鋼護筒埋設是為了防止塌孔，便于機械操作，且鋼護筒埋設高于地面0.5m，防止殘渣和地表水進入孔洞，護筒的材質應符合剛度和強度的要求，護筒外側用粘土填滿夯實，嚴防地表水或其他雜物進入護筒內，沖擊成孔灌注樁所使用的鋼護筒長度應符合施工要求，在開挖過程中，應校正鉆頭中心的位置和孔位中心的位置，鋼護筒的下沉用振動錘震動下沉。在下沉時，鋼護筒很有可能會形變。為了避免變形，可以在鋼護筒設定支撐，鋼護筒向下時，要依據(jù)全站儀、基準點向下埋設。下放時還要隨時隨地查看其平面圖具體方位，發(fā)現(xiàn)誤差要及早改正。3.成孔檢查當沖擊成孔的深度達到設計數(shù)據(jù)時，應使用全自動超聲成孔成槽檢測儀對孔深，孔位，孔徑，傾斜度進行檢測，確保各項數(shù)據(jù)達標，確保施工的順利進行和完成。4.清孔清孔是進行沖擊成孔灌注樁施工的關鍵環(huán)節(jié)[7]，它對于灌注樁基礎的承載壓力有著重要的影響。所以在工程的實際施工中，一定要對沖擊成孔進行清理，一般情況下，要進行兩次清孔，其中第一次是在沖擊成孔施工后，第二次是在導管安裝后。第一次清孔通過泥漿泵置換泥漿清孔，向孔內流入經過沉淀處理的泥漿，將孔內的泥漿和砂渣懸浮物換置，現(xiàn)場施工人員將測試清孔后的泥漿指標，確?？變扰懦哪酀{手摸無2-3毫米顆粒，泥漿比重不大于1.1g/m，含砂率小于2%，粘度17-20s。5.鋼筋籠制作與吊放鋼筋籠采用集中統(tǒng)一制作，經過質量檢測后運輸至施工現(xiàn)場。監(jiān)理組織人員共同對鋼筋籠進行再次驗收檢查，鋼筋籠運輸至現(xiàn)場平衡吊起鋼筋籠，先調運至孔口上1米處，在對準后緩慢放置，聲測管的連接采用螺紋套管連接，對每根聲測管進行注水檢查，并在連接接頭上下各1m處用鐵絲將聲測管與鋼筋籠進行綁扎固定，確保聲測管安裝通直、牢固。6.導管安裝導管內壁光滑，接口應用橡膠接嚴密，防止雜物進入，使用前應現(xiàn)在地面上進行試拼接和試壓實驗，確保施工的順利進行，導管組裝后軸線偏差，不超過沖擊成孔深度的0.5并不大于10cm,試水壓力為孔底靜水壓力的15倍[8]。導管吊裝入孔時，將橡膠圈或膠皮墊安放周正、嚴密，確保密封性良好。7.二次清孔當在摩擦樁沉渣厚度大于20cm或者樁徑沉渣厚度大于5cm時就應該使用導管進行二次清孔，二次清孔后的泥漿比重，含砂率，粘度合格時，就可以利用導管立即注入混凝土。8.灌注水下混凝土混凝土集中攪拌制成，運輸至施工現(xiàn)場，罐車運輸配合導管連通灌注，嚴禁時間停留過長，防止斷樁，采用大料斗配合隔離球，大料斗的尺寸規(guī)格應測算明確。在混凝土澆筑過程中，導管在混凝土中的埋深應調節(jié)在2-6m中間。應精確測量孔里混凝土表層位置，并調節(jié)導管的埋深。搞好灌注記錄，灌注高度在樁頂以上1m，保證樁頂混凝土質量。二、沖擊成孔灌注樁施工常見質量問題在沖擊成孔灌注樁中在施工過程中可能出現(xiàn)很多的問題，影響了施工質量，導致施工問題原因有很多，本章重點介紹在施工過程中常見的質量問題，更直觀的熟知問題，為本文的重點內容沖擊成孔灌注樁的質量控制做好了鋪墊。在鉆孔灌注樁的常見問題主要是塌孔、斜孔、縮徑、沉渣厚度過大、斷樁、離析等。下面就對其定義和問題原因展開討論。（一）塌孔塌孔是指成樁過程中樁孔的坍塌。假如排出來的泥漿中有持續(xù)汽泡或在鉆入過程中忽然泥漿流出，則孔壁已經坍塌。塌陷的因素許多，例如泥漿護壁后未立刻注漿混凝土，或者置放的時間太長，在打孔的時候有大型的施工設備和車輛的震動，在松軟層中進展過快，泥漿護壁形成較慢，孔壁滲水都可能造成塌孔現(xiàn)象，除了這些原因以外，還有泥漿相對密度過小，水頭對孔壁的壓力較小也要造成塌孔，當護筒埋置深度不夠且底部不實，四周填土不實，樁孔附近排水不暢，雨水、污水等在此匯合，樁孔長時間處于起泡狀態(tài)也可能造成塌孔。（二）斜孔斜孔是軸線呈傾斜直線的孔洞，或者發(fā)生彎曲等不符合要求的孔洞，造成斜孔有許多的原因，首先可能是因為鉆機在安裝時地面不平整，穩(wěn)定性也比較差，在加上鉆機在鉆進的過程中發(fā)生不均勻沉降，所以在成孔后孔洞就會出現(xiàn)比較大的垂直偏差或彎曲。其次可能是因為操作人員只會開機，沒有磨刀，導致很多時候出現(xiàn)了斷刀崩刀的現(xiàn)象，由于刀尖未磨到位，刀尖與工件接觸時產生震動導致沖擊成孔過大。也有可能人為失誤，在工件裝夾不牢固加工時出現(xiàn)了偏移，導致了斜孔。一些巖石傾斜的，或者一邊時軟土層一邊是硬土層的地區(qū)，鉆頭受到的阻力不均勻也會使孔洞發(fā)生傾斜。（三）縮徑縮徑是指樁的某部分樁徑縮小，截面尺寸不符合設計要求。主要原因是墻體泥漿性能差，巖層內軟土膨脹，導致泥漿壓力變大，孔形成時間過長如沖擊成孔時間放置過長，泥漿自重壓力無法支撐砂層帶來的壓力，就會導致縮徑。地質復雜，鉆速過快，成孔時間太長沒有及時灌注混凝土，也會導致縮徑，或在地層中遇到膨脹類的軟土、粘土、泥巖也容易發(fā)生縮徑現(xiàn)象，當然還有可能是施工方施工時沒有重視，轉包了工程，耽誤了時間。（四）沉渣厚度過大沉渣厚度過大時指在沉渣的層高過高，其中最主要的原因是因為沒有進行二次清理，或者二次清理不及時不到位，客觀的原因有可能是泥漿挑選不合理，未按相關要求明確泥漿規(guī)范，這類工程非常容易出現(xiàn)塌孔，打孔時清渣艱難，導致沉渣厚度大。有可能是施工期過長，施工工序中間分配不緊密，第一次泥漿護壁清孔和灌注混凝土時間間隔過長，造成泥漿沉積。當混凝土通過導管進行水下混凝土灌注時，很有可能會形成離析，進而提升孔底沉渣量。（五）鋼筋籠質量問題把鋼筋籠出現(xiàn)的問題分為鋼筋籠無法下放孔洞、鋼筋籠墜落、鋼筋籠上浮三種情況，造成鋼筋籠無法下放孔洞的原因其實主要是因為放置問題和質量問題，鋼筋籠加工后在堆放運輸和吊裝時，鋼筋籠沒有嚴格按照施工操作規(guī)范執(zhí)行，鋼筋籠也沒有堆放到合理的位置，就很容易導致鋼筋籠變形。還有一個問題就是設置的鋼筋籠保護層墊塊過少，沒有使鋼筋籠保持垂直狀態(tài)進入孔洞，造成了保護層偏離。除了鋼筋籠自身的問題，鋼筋籠無法下放孔洞還有一個原因就是泥漿護壁清孔后，孔內泥漿中包含的鉆渣和細沙慢慢沉到孔底?；炷翝仓拔窗凑找?guī)定清除沉渣，造成深度與設計方案不符合，鋼筋籠底設計標高不正確，無法下放。造成鋼筋籠墜落的原因有：吊點處主筋和加強箍抗壓強度不夠，焊接點焊接不可靠、吊點設定不科學、鋼絲繩破裂、吊筋墜落等都會造成鋼筋籠墜落。在鉆孔灌注樁工程施工中，注漿混凝土時，鋼筋籠可能上浮，鋼筋籠上浮的因素許多，如現(xiàn)澆混凝土速率、間歇性時間等。注漿速率過快時，孔內混凝土會快速提升，增加對鋼筋籠的滑動摩擦力。當然可能是因為孔洞清理不徹底。清孔的目的是減少降低砂漿稠度，消除孔底沉淀。如果孔底沉淀層厚度高，則會導致鋼筋籠上浮[9]。三、沖擊成孔灌注樁質量控制措施質量控制是施工過程中的重中之重，本章主要對沖擊成孔灌注樁容易出現(xiàn)的問題，進行質量控制措施，施工中的任何一個工序和流程出現(xiàn)了問題，將給投資方和建設方帶來非常大的經濟損失和不良社會影響，所以務必加強灌注樁施工質量控制，保證每一個施工流程的施工質量，排除可能存在的質量隱患。（一）樁孔塌陷控制措施在樁孔塌陷時，一定要多注意引起其塌陷的原因，樁孔的塌陷會直接影響沖擊成孔進程，從而直接影響樁的質量，當孔洞坍塌時，孔洞應始終保持足夠的水頭高度。提高淤泥比重，提高淤泥水位，保證水頭壓力。灌注混凝土時速度應適中，并且在清孔后應及時灌注混凝土，防止期間的停留時間過長。在鋼護筒埋設時，應該注意其埋設的深度，避免埋深深度不夠，并且在埋設護筒時，四周回填密實。同時也要采用優(yōu)質泥漿，提高泥漿比重和黏度。在鉆頭鉆進時要避免停鉆時間過長。并且還要在提升鉆頭或吊放鋼筋籠盡量保持垂直，安裝鋼筋加固框架和吊裝工具防止撓曲，防止撞到孔壁。如果沖擊成孔已經嚴重塌方了，應立即離開鉆機，先對空洞進行回填，在回填以后再進行重新造孔，最后也要在施工作業(yè)沖擊成孔時，避免周圍大型設備作業(yè)。（二）斜孔的控制措施防止斜孔最主要的措施是在護筒埋設的時候就應該垂直向地下埋設，保證后期沖擊成孔時的精確度，將鋼護筒周圍用粘土壓實，在沖擊成孔的過程中，當遇到孤石或障礙物時改用沖擊鉆沖擊成孔。如果確實發(fā)現(xiàn)沖擊成孔偏斜超過了規(guī)范要求，應該進行回填粘土或者是片石，再進行從新沖擊成孔。（三）縮徑的控制措施當縮徑問題出現(xiàn)時，應采用擴孔器或者保持泥漿壓強，為避免收縮現(xiàn)象的發(fā)生，沖擊成孔前應詳細掌握地質信息，判別水膨脹等不利于地質條件的土層。如有，應采用高損耗水泥漿保護墻體。打孔時，要注意打孔速度。開孔后灌溉等待時間一般不應超過3小時。當發(fā)生收縮時，采用上下反復掃孔的方法，擴大孔徑。（四）沉渣過厚的防治措施沉渣過厚的主要原因就是因為沒有進行二次清孔或者是二次清孔沒有處理到位，那針對于施工過程，二次清孔非常重要，有利于后期下放鋼筋籠，灌注混凝土漿。導管對它二次清孔，一直到清到規(guī)定要求為止。另外在處理過程中，要控制好循環(huán)清孔時間，以免出現(xiàn)再次過厚的現(xiàn)象。（五）鋼筋籠質量問題防治措施我們要嚴格控制鋼筋的焊接運輸，堆放，鋼筋籠的質量很多程度上決定了樁的質量，所以我們應嚴格把控對鋼筋焊接，運輸，堆放每個階段的質量管理，在鋼筋籠的生產加工、運送、堆放和吊裝過程中，應嚴格執(zhí)行工程施工規(guī)定，將鋼筋籠堆放在合適的位置。除此之外，設定混凝土墊層或橡膠制品墊層，墊層厚度應達到保護層的設計方案厚度。最好用導向鋼管固定鋼筋籠的位置，這樣使保護層厚度合乎設計規(guī)定，而且混凝土澆筑時不會發(fā)生鋼筋籠移位。最后我們也要加強吊點處主筋與箍的強度，提高工人電焊技術，施工小組及時檢查，避免因為電焊工人粗心造成的焊接不可靠。鋼筋籠的加工應嚴格按照施工設計圖的要求和規(guī)范進行。主根鋼筋可以采用對焊。分段鋼筋籠的長度不宜短于6m，連接時50%的鋼筋接頭應錯位焊接，兩根鋼筋軸應在一條直線上。當然為避免導管灌注籠和鋼筋籠向上浮起，籠底鋼筋可稍作喇叭狀。四、工程案例在城市發(fā)展進程中，修路建橋形成了方便的交通網，但是在實際的工程中，沖擊成孔灌注樁存在著很多的問題，所以在質量控制階段，就變的特別重要。以下針對于廣州花城工程進行分析。在城市發(fā)展進程中，修路建橋形成了方便的交通網，但是在實際的工程中，鉆孔灌注樁存在著很多的問題，所以在質量控制階段，就變的特別重要。以下針對于廣州花城工程進行分析。（一）工程概述和施工流程工程概述：本工程包A1線文化中心站、7號線文化中心站,A1線設計概況:A1線文化中心站主體為地下三層三跨現(xiàn)澆鋼筋混凝土灌注樁框架結構，基坑寬度25.7m，深度約27m，采用鉆孔灌注樁施工。底板以下支承樁采用φ1000鉆孔灌注樁，設計樁長36m，共71根，柱內澆注C50微膨脹砼。7號線設計概況：7線文化中心站工程，基坑寬度22.7m，深度約17.7m，采用鉆孔灌注樁。底部以下支承樁采用φ2200鉆孔灌注樁，設計樁長25m，共52根，底板以上安裝Ф800鋼管柱，鋼管柱內澆注C50微膨脹砼，對結構起支撐作用。表5.1樁基設計參數(shù)00m00m00m極限抗壓承載力(Quk)極限抗拔承載力(Tuk)m在此工程中具體的鉆孔灌注樁施工流程如下：首先我們進行施工準備，在樁基開挖之前，應探測A1線文化中心站、7號線文化中心站大道周圍有無管線，對現(xiàn)場施工場地進行清理，壓實施工現(xiàn)場。同時也對泥漿池，鋼筋籠，導管，設備存放地進行一個合理的規(guī)劃。在做好了施工準備以后開始進行測量放樣，決定好鉆孔的具體位置，在場地平整完畢以后，需要按照設計要求對樁位進行放樣，用全站儀進行樁位放樣。然后進行護筒埋設，鋼護筒的埋設是為防止孔口坍塌，埋設鋼護筒長1500-3000mm。壁厚10mm，護筒埋深高于地面0.1m，防止了泥漿溢出，也同時防止地面的水進入，護筒周圍用粘土夯實。然后開始鉆孔開鉆時，樁孔內放入一定數(shù)量粘土及適當?shù)乃?。鉆孔結束后及時的清孔，清孔通過泥漿泵置換泥漿清孔，向孔內流入經過沉淀處理的泥漿，將孔內的泥漿和砂渣懸浮物，鉆渣換置，現(xiàn)場施工人員將測試清孔、后的泥漿指標，確?？變扰懦哪酀{手摸無2-3毫米顆粒，泥漿比重不大于1.1g/m含砂率小于百分之2，粘度17-20s。摩擦樁孔底沉渣厚度不大于20cm，柱樁孔底沉渣厚度不大于5cm。當要求滿足合格時，就可以開始鋼筋籠的制作與安裝，鋼筋籠運輸至現(xiàn)場應用汽車吊，平衡吊起鋼筋籠，先調運至孔口上1米處，在精準對準后緩慢放置。然后進行導管安裝，導管安裝應注意在地面上就應進行試安裝和試壓實驗，在導管交接處注意密封性。接口應用橡膠接嚴密，防止雜物進入，確保施工的順利進行，導管組裝后軸線偏差，不超過鉆孔深度的0.5cm并不大于10cm,試水壓力為孔底靜水壓力的15倍。這下在施工方的要求下進行二次清孔，二次清孔尤其重要，當在檢測到摩擦樁沉渣厚度大于20cm或者樁徑沉渣厚度大于5cm時就應該使用導管進行二次清孔。最后灌注混凝土，混凝土由集中樣制，運輸至施工現(xiàn)場，罐車運輸配合導管連通灌注，嚴禁時間停留過長，采用大料斗配合隔離球，在灌注混凝土的時候要速度適中，防止斷樁等等。結論通過對材料和設備器具的準備、施工機械的準備、注漿的準備和預埋件的組裝、鋼筋籠的襯吊放、沖擊成孔清理、混凝土澆筑、施工過程中容易出現(xiàn)的問題等一系列研究，總結了沖擊成孔灌注樁的施工難點，研究了整個沖擊成孔施工技術。主要成果如下：一、沖擊成孔灌注樁工藝簡單，但是在施工過程中有許多細節(jié)需要注意。在場地準備中需要提前去規(guī)劃泥漿池，設備器具放置地，在鋼護筒埋設是也需要注意高于地面0.5m，在鉆機工作時，應垂直向地面鉆入防止斜孔。在清孔的時候，分兩次，需要注意的是，當在摩擦樁沉渣厚度大于20cm或者樁徑沉渣厚度大于5cm時就應該使用導管進行二次清孔。在導管安裝時一定要注意管與管連接的密