浅析冲击成孔灌注桩施工技术

摘 要: 本文结合冲击成孔灌注桩的施工技术，着重介绍了桩定位、孔壁坍塌的预防、混凝土施工质量及导管进水、堵塞，同时提出施工工艺中易出现的质量隐患和预防措施。

关键词:建筑工程；冲击成孔灌注桩 ；桩基工程；施工技术

近年来，随着城市建设的加快，大多数工程均采用深基础型式，而冲击成孔灌注桩不受地下水位高低、周边环境、气候条件等因素的限制,具有噪音较小、工期短、成本低等特点,适用于各类土层及风化岩和软质岩,并能适量嵌入中微风化较硬质或硬质岩石,在碳酸盐岩地区,能击穿岩溶裂隙发育带;其设备简单,易于操作, 桩径可由冲锤直径大小灵活掌握等特点,因施工工艺较成熟,冲击成孔灌注桩被广泛用于水运、桥梁、多层建筑、高层建筑等,是设计者常采用的一种深基础型式。

1、冲击成孔灌注桩的施工技术

冲击成孔灌注桩主要是利用冲锤的高速加载作用,瞬时产生很大的接触应力,使土层、岩石产生塑性变形成孔,主要表现为岩石脆性增加,有利于岩体裂隙的扩展, 形成大体积破碎,采用该基础型式,桩身可有效穿越风化破碎层和岩溶发育带,桩端可嵌入较硬质岩石或硬质岩石。只有充分了解锤击成孔灌注桩的施工工艺,才能有效地控制该类桩的桩基施工质量,其施工工艺如下:

场地整平定桩位冲孔机械就位成孔清孔下钢筋笼二次清孔浇注砼泥浆排放或再生处理

由该类桩的施工工艺可知, 每一道工序环环相扣,若有一道工序控制不当,将会影响成桩质量。

2、基桩位的测定

首先组织现场施工的技术人员仔细研读岩土工程地质勘察报告和施工图纸,对现场地质情况和可能发生的问题有充分的了解和分析,再进行桩位放线,为保证成孔质量,应从孔的垂直度、孔径等方面进行严格控制,保证桩位中心点与成孔中心点偏差在15mm 以内。由于岩溶地区所具有的特殊性,岩溶(溶沟、溶槽、石芽、溶洞、裂隙) 极发育,更应充分了解分析场区下伏基岩面的起伏状况,溶洞裂隙的分布情况,发育规模和状态,有太多的工程实例说明, 若冲孔位置位于石芽边缘, 成孔时易发生斜孔或卡锤现象,斜孔时即大量回填块石校正, 造成误工费时,很不经济；卡锤时孔壁极易垮塌,严重时冲锤埋入孔中,延误施工进度甚至造成较大经济损失；冲击成孔灌注桩虽能穿越岩溶裂隙发育带,但若遇较大的岩溶裂隙发育带,由于溶洞裂隙在地下发育千姿百态,成孔时桩的一侧难免也可能发生斜孔或卡锤,而发育规模较大的溶洞裂隙,浇灌砼时易发生漏浆、泥浆护壁坍孔等现象,给成桩带来较多质量隐患。

3、孔壁坍塌的预防

3.1保证泥浆护壁的质量

任何情况下的坍孔都与土质有关,如原生造浆失败,泥浆护壁选用不当,泥浆相对密度偏小,土层有渗流等原因,因此,施工前现场技术人员应认真分析地质资料,以便施工操作时能适应场区的地质条件,并制定切实可行的施工方案。

3.2出现成孔大量漏浆时,应及时处理

成孔中若发现大量漏浆,应立即中断成孔作业,并严格监视漏水、跑浆情况,与此同时,应准备应急用的贮水槽、大容量的给水泵等设备,若不及时处理,而继续强行施工,就有可能使坍孔加剧,必要时,应迅速将孔回填(回填材料为粘土和碎石),否则就有可能使地表坍塌或发生机械倾覆等重大恶性事故,因此, 应待查明原因,采取有效措施后方可继续施工,对于坍塌回填后的桩孔,地层将处于不稳定状态,应适当停止数日后才能继续施工。

3.3严格控制成孔与灌注砼的时间

成孔结束后应立即清孔,将孔底残留的沉渣清理干净,清孔后还须换浆,将孔内含砂量大、泥浆性能差,容易在孔底沉淀的砂浆换成性能好、并能确保在换浆完毕到砼灌这段时间内,孔底不产生或少生产沉淀物的泥浆(孔底沉渣厚度允许值: 端承桩≤50mm、摩擦端承桩或端承摩擦桩≤100mm、摩擦桩≤300mm) ,待有关单位验槽合格后方能下钢筋笼,然后进行第二次清孔,从第二次清孔停止至砼浇灌时间应严格控制在1.5～3h内,否则,应重新清孔。

3.4防止钢筋笼上浮、变形、散架

已安置好的钢筋笼,在灌注混凝土的过程中,混凝土的浮力会使钢筋笼升高上浮, 易使钢筋压曲变形,甚至散架,从而导致孔壁坍塌,影响成桩质量,为避免桩身施工缺陷,可采用以下对策。

3.4.1加强钢筋笼制作质量,钢筋笼应焊接牢固,使用规格合适的加强箍,如钢筋笼主筋数量较多(如抗拔桩、挡土嵌岩柱等) ,应增大加强箍的规格。

3.4.2当桩的直径较大,而钢筋笼相对较短时,可用钢管套住主筋,固定钢筋笼顶端。

3.4.3灌注砼时,当上升的砼面接近于钢筋笼底端时,一方面应放慢速度,另一方面应控制适当的导管埋置深度,使钢筋笼底端被逐步埋入砼。

3.4.4提高灌注速度,保证接触钢筋笼底端的砼有良好的流动性,减少埋入阻力, 当钢筋笼有三分之一长被埋入砼中时,可恢复正常灌注速度。

4、混凝土的施工质量

冲击成孔灌注桩混凝土的流动性要求较高,混凝土只能从导管中注入,不能直接倾倒,若混凝土流动性不好,混凝土就不能充分流出,易产生隔层、缩径、局部蜂窝等质量缺陷,浇灌中,混凝土的密实度主要依靠自身的重量,当它从套管中流出时,易挤压周围土,若坍落度太大或套管中的混凝土不能充分流出时,周围的土质同样也会对它产生挤压,使桩的断面减少,形成缩径、夹泥,甚至断桩,为减少成桩施工缺陷,在对混凝土的灌注过程中应注意以下几个问题:

4.1对混凝土配料时,一定要保证原材料质量,尤其是砂、碎石的含泥量应控制在规范允许范围内,若含泥量偏高,应对其冲洗,以确保混凝土本身的质量,同时碎石的级配也应控制好,以免造成桩身混凝土强度代表值离散性大。

4.2 由于该类桩对混凝土的流动性要求较高,混凝土的配合比中,应适当提高水的用量,加用水量的多少应根据场区地下水的情况和长期的施工经验确定。

4.3由于混凝土中水的含量较高,且混凝土的坍落度较大,若混凝土搅拌不均,轻者混凝土产生分层离析,重者桩身发生断桩等严重缺陷,大部分冲击沉管灌注桩中,桩顶混凝土胶结较差,主要因为套管抽出桩孔时,套管突然流出大量的水泥和砂浆, 减小桩顶压力,使浇注的混凝土不均匀造成的,因此,在对桩顶即将灌注的混凝土搅拌时,应比一般混凝土适当延长搅拌时间,一般应增加30s 左右；且灌注混凝土高度应比设计桩顶标高高出500mm。

5、防止导管进水、堵塞

导管插入桩孔底部后,在砼灌注过程中,应防止导管破裂、脱节、漏水、及导管拔节过多等问题,为保证砼浇灌顺利进行, 应采取以下措施:

5.1 导管上提过量,导管底部拔出砼面,使泥浆水进入导管,发生这种情况时, 应立即将导管插入砼内,利用污水泵将泥浆抽出,再继续浇灌。

5.2 导管使用时间过长,管壁开裂进水,因此,灌注砼前应作导管的压水试验,经常检查导管是否漏水。

5.3 配合比不妥也能造成桩身离析,因其和易性和流动性较差,易造成导管堵塞, 当堵塞不严重时,可利用突然停止时导管内砼自重产生的冲击力将砼抖出,当堵塞较严重,灌注量不多时,可抽出导管,清除孔内砼,重新施工。

6、结束语

随着冲击成孔灌注桩技术革新,得到了广泛应用于各类建筑,但由于施工中操作不当、控制不严、地质条件的特殊性等原因,易造成施工质量缺陷,本文结合实例分析了解决该隐患及保障质量等问题。