旋挖钻孔桩施工常见问题及应对措施

旋挖钻孔桩施工常见问题及应对措施

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摘要:本文阐述了旋挖钻机的技术性能,对施工过程中经常出现的问题进行分析,并提出相应的应对措施,能够较好的指导施工人员有效控制旋挖钻孔桩的施工质量。

伴随着机械化的发展,一些新兴机械应用到土木工程桩基施工中来,旋挖钻机便是其中一种近年兴起的较为先进的桩基施工机械,由于其具有应用地质范围广,施工效率高、污染小等优点,迅速在桩基施工中被大量使用,大大加快了桩基施工的进度,但在具体施工实践中,旋挖钻机的施工质量也出现了一些棘手的问题,给一些施工单位造成了不可估量的经济损失与工期、质量损失,为总结经验,下面简要说明旋挖钻桩基施工中常见问题及应对措施,以供同行们参考。

1、旋挖钻机的主要技术性能及特点

旋挖钻机的工作原理,首先通过底部带有活门的桶式钻头回转破碎岩土,并直接将其装入钻斗内,然后再由钻机提升装置和伸缩钻杆将钻头提出孔外卸土,这样循环往复,不停地取土、卸土,直至钻至设计深度,其主要技术性能及特点如下:

(1)成孔速度快,有效的保证了工程进度。

(2)对不同地质的适应性强,适用广泛。

(3)移位方便,旋挖钻机为液压履带式伸缩底盘,可将钻机方便的移动到所要到达的位置。

(4)定位速度快且准确度高。

(5)旋挖钻机自身自动化程度高,钻孔深度与垂直度可由电子系统控制并在屏幕上显示。

(6)孔底沉渣少,成桩承载力高。

(7)旋挖钻机自带动力,不受场地供电限制,对电力紧张的工地,比其它钻机更能显示其优越性。

(8)安全、环保特点突出。

2施工过程中常见问题及应对措施:

2.1桩位偏差

病因分析:施工队伍在进行钻头开钻定位时,由于施工场地松软,钻机因自重下沉,导致设备水平或位置调整不准确,造成钻孔时桩位偏差过大;

预防措施:在进行钻头定位时,一是首先确保钻机摆放在较为结实的地面上,确保钻杆钻进过程中的垂直度,防止在钻进过程中钻杆倾斜,造成桩位倾斜;二是在调整好钻机后,通过拉十字线进行对点下钻,确保桩位准确;三是通过适当增大桩孔直径的方法,消除或减少桩位偏差,虽然这种方式会增加混凝土灌注量,但能保证桩位准确,建议增大桩孔直径5-6cm可消除一般的桩位偏差。

2.2护筒冒水

病因分析:埋设护筒时,周围土没有夯实,或护筒内水位差过低,或钻头起落时破坏泥浆保护层;

预防措施:埋设护筒时,护筒四周应选用最佳含水量的黏土分层夯实,在护筒适当高度开孔,确保护筒内保持1-1.5米的水头高度,在起落钻头时,防止钻头碰撞护筒;发现护筒冒水时,可在四周用黏土填实加固,若护筒严重下沉或移位时,则应重新埋设护筒。

2.3桩孔孔壁坍塌

病因分析:主要是由于土质松散,加之泥浆护壁不好;护筒埋设不好,筒内水位不高;钻头钻速过快,或空转时间太长,都易引起钻孔下部坍塌;或成孔后待灌时间和灌注时间过长。

应对措施:在松散易塌的土砂层中,适当深埋护筒,根据笔者经验,护筒必须埋入土砂层1米以下,在某工程实践中曾将护筒埋设8米深,有效的防止了塌孔;用黏土密实填封护筒四周,使用优质泥浆,提高泥浆的比重和粘度,保持护筒内的泥浆水位高度;搬运与吊装钢筋笼时,应防止变形,笼子下放时要对准孔位,避免碰撞孔壁。

2.4桩孔局部缩颈

病因分析:由于孔壁内水压较大,孔壁向内挤压,造成孔径缩小,灌注混凝土后形成桩身缩颈;邻桩施工间距不当,土层中应力尚未消散,新孔孔壁软土流变,钻头直径磨损过大。

应对措施:采用优质泥浆,控制泥浆比重与黏度,降低失水量;当设计桩距<4D时,应采用间隔钻孔施工方案,新桩尽量在邻桩成桩36小时后开钻;用泥浆与足尺钻头扫孔,扫通清孔后尽快灌注混凝土。

2.5孔底沉渣过多

病因分析:清孔未净,工序质量控制不到位,清孔泥浆比重过小或清水置换;钢筋笼吊放未垂直对中,碰刮孔壁泥土塌落孔底,清孔后待灌时间过长,泥浆沉淀,或沉渣厚度测量的孔底标高不统一。

应对措施:循环清孔时间不少于30分钟,清孔采用优质泥浆,控制泥浆比重与粘度,不要直接用清水置换;钢筋笼应垂直缓放入孔,孔深量测部位与沉渣量测部位要一致,一般是孔中心,加大混凝土的初灌量,以提高混凝土初灌时对孔底的冲击力,但其作用有局限性,应谨慎使用,确保可靠;成孔后,尽量缩短下钢筋笼、导管的时间,以防孔底沉渣、沉淀太多;用清底钻头清理孔底沉渣,清孔后泥浆粘度应控制在17-20Pa•S,含砂率<2%,胶体率>98%,泥浆密度由试孔后确定。

2.6导管堵塞

病因分析:粗骨料粒径过大,混凝土坍落度不符合要求,和易性、流动性差;拌合不均匀产生离析;导管连接部位和焊缝不密封,产生漏水,管内形成水塞;当管内混凝土不满而含有空气时,混凝土整斗倾入导管,使管内形成高压气塞,或气塞挤破管结间密封垫导致导管漏水;机械发生故障,导管内混凝土已初凝,增大下落阻力。

应对措施:选用粒径小于25mm的粗骨料,其最大粒径不大于导管内径与钢筋笼主筋最小净距的1/4;严格控制混凝土配合比,坍落度控制在18-22cm;混凝土搅拌均匀,搅拌机搅拌时间大于90秒;确保导管连接部位与焊缝的密封性,导管应在0.5-0.7MPa下试压15分钟而不泄露,以免在导管内形成水塞,浇灌过程中,混凝土宜徐徐倒入漏斗的导管,避免在导管内形成高压气塞;确保机械运转正常,必须有备用搅拌机,必要时可在混凝土中掺加缓凝剂;采用长杆冲捣,强力抖动导管,或在导管上端安装振捣器等迫使下落。

2.7钢筋笼上浮

病因分析:混凝土流动性过小,导管在混凝土中埋置深度过大,导管发生挂笼现象;混凝土下沉过快,瞬时反冲力使钢筋笼上浮;钢筋笼与孔口固定不牢。

应对措施:尽量减少导管突出部分对钢筋笼的影响,导管宜用丝扣接头,应尽量垂直放置于孔的中心,提升导管的挂钩、挂扣等均应设置防挂设施;改善混凝土的性能,确保混凝土浇筑时的坍落度,混凝土的和易性要好,并不因为混凝土的上升而产生离析;混凝土的初凝时间要大于浇筑时间;当混凝土浇筑到接近钢筋笼时应减缓浇筑速度,减小顶托力;灌注快接近钢筋笼时,应减小导管的埋置深度,待混凝土进入笼内3-6米时一次提升导管使导管口位于钢筋笼内;设置几根Ø16钢筋伸入到桩底,必要时还可放置几根钢筋圈与桩底钢筋相连以增大钢筋笼的抵抗力;钢筋笼通过吊架固定在护筒上,但这种办法由于吊架刚度不大,抵抗顶托力的效果不显著,且往往由于吊架的弯曲造成桩顶钢筋笼的偏心。

结束语:旋挖钻机作为一种先进的钻孔设备,具有施工速度快,自动化程度高,环保性能好等优点,但受其自身施工工艺特点的影响,施工过程中常出现一些质量问题,给施工单位造成了不可估量的经济损失与工期损失,同时也影响了整体施工质量。因此,需要施工技术人员必须具备良好的技术水平与临场处置能力,把质量预控作为保证工程质量的核心来抓,才能保证施工质量。

参考文献

[1]郭玉文,旋挖钻机在北京城市铁路高架桥桩基施工中的应用[J],铁道建筑技术,2001(12)。

[2]韩金亭,大口径旋挖钻机在桩基施工中的技术优势[J],西部探矿工程,2002,(3)。

[3]刘瑞臣等,旋挖钻机工艺在青藏铁路施工中的应用[J],探矿工程,2003,(5)。

身份证号:37072319801101xxxx

收稿日期:5.2

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