钻孔灌注桩施工在房屋建筑工程中的应用研究

发表时间:2020/6/30   来源:《基层建设》2020年第7期   作者:周加文
[导读] 摘要:钻孔灌注桩施工技术是一种受房屋建筑工程地形限制较小的施工技术。
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        摘要:钻孔灌注桩施工技术是一种受房屋建筑工程地形限制较小的施工技术。本文旨在分析钻孔灌注桩所存在的问题,并阐明在使用钻孔灌注桩施工时应注意的质量控制要点,并从测定桩位和泥浆制备、机械控制的要点应用等五方面叙述在房屋建筑工程中钻孔灌注桩的应用,在一定程度上增加房屋的稳定性。
        关键词:钻孔灌注桩;房屋建筑工程;浇注
        引言:我国城市化进程的不断推进,带动着建筑行业的高速发展,因为房屋建筑质量的好坏直接影响着居民的生活水平以及社会的进步,因此,房屋建筑工程的质量问题越来越受到百姓的重视。重点关注钻孔灌注桩技术在房屋建筑工程中的应用,对于提高施工效率和保障施工质量发挥了重要作用。
        1.钻孔灌注桩施工问题
        1.1钢筋笼安装问题
        在房屋建筑施工过程中,钢筋笼在安装的过程中很容易发生变形或者导致钢筋笼上浮,这都会造成钢筋笼安装的误差增大,影响混凝土灌注桩的施工和质量。因此造成钢筋笼上浮的原因主要有三个,其一,混凝土的质量太差。易离析、塌落度损失大的混凝土,会使混凝土面上升至钢筋笼底端,导致钢筋笼难以插入混凝土而造成上浮。其二,导管埋藏过深。混凝土的浇注时间长,且导管埋藏过深,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升,带动钢筋笼的上升。其三,钢筋笼固定不牢。钢筋笼在固定时未用电焊,导致孔口固定不牢固,易将钢筋笼挂上浮。
        1.2水下砼灌注问题
        水下砼灌注极容易出现堵管、桩顶疏松、断桩等问题。为了减少此类问题的发生,首先要选择质量较好的砼[1]。其次要及时清理孔口,防止沉渣过多影响混凝土的灌注。最后,清除钻孔底部泥浆时砼灌注的速度要放慢,严格控制好导管埋入混凝土的深度。在拔导管时,严禁凭经验进行把关,要对导管埋藏的深度进行精准测量后,再进行拔管。
        2.钻孔灌注桩施工质量控制要点
        2.1钻孔灌注桩测量定位监测
        各测量点(俗称大样点)采用SOKKA全站仪进行闭合测定,无误后用混凝土固定,并安装防护标志,防止因重车碾压和重物碰撞后而产生位移。尽量将各点设置在不影响施工的视线范围内,且不易被碰撞,以利长久保存。
        桩位测量采用经过鉴定合格的经纬仪、钢尺丈量法。但在桩位测定前,需对所用的测量基点进行复核,使其符合各种平面尺寸关系后方可使用该基点。
        桩位测定分初、复测,分别为挖埋护筒前和埋设护筒后,复测合格后,打入Ø12钢筋一根,作为钻机定位标志,然后用水准仪测定其护筒标高后,经现场监理验收合格后方可就位施工。
        2.2埋设护筒
        钻孔桩的孔口护筒是保护孔口、隔离上部杂填松散物、防止孔口塌陷的必要措施,也是控制定位、标高的基准点。因此,每根工程桩施工前必须埋设护筒。
        a)护筒下置深度
        根据场地地层情况,灌注桩的护筒埋设高度一般采用1.50m,高出地面0.20m。如遇场地表层土质较差,可考虑加长护筒,以穿过表部不利土层。
        b)护筒的制作与埋设
        护筒用4~5mm的钢板卷制焊接而成,内径大于桩径100mm,其上部开设1~2个溢浆孔,共备30~40个。
        c)护筒埋设位置应准确,其中心线与桩位中心线允许偏差不大于20mm,并保证护筒垂直,其周围用粘土回填夯实。
        2.3钻机就位
        钻机就位时,转盘中心对准桩位中心标志的偏差应小于20mm,并用水平尺校对转盘水平,并做到天车中心、转盘中心与桩位中心成一垂直线。机台在钻机就位时用水平仪校核,确保垂直度符合规范要求,并在成孔过程中经常复核。
        2.4 成 孔
        a)机具配备
        施工前按其施工孔深配置钻具、导管,预先由当班质检员和机长一起丈量,核准其钻头直径和长度、机上钻杆长度、钻杆长度、根数、导管长度、根数,然后请现场监理到现场检验,经核准后的器具不得随意更换。若需更换时,必须事先经质检员认可,并报监理同意后方可执行。
        b)成孔过程
        本工程采用正循环回转钻进方法,钻头选用单腰带三翼锥形钻头。
        钻进参数控制范围如下:
        钻压6-15KPa            转速   40-70r/min
        施工中应根据地层情况合理选择钻进参数,一般开孔宜轻压慢转,正常钻进时钻进速度控制在10m/h以内,临近终孔前放慢钻速以便及时排出钻屑,减少孔内沉渣。通过3PN泥浆泵将循环池内的泥浆泵入钻杆内,从钻头返出,钻头切削土体形成的泥浆从钻杆与孔壁的环状间隙内上返至孔口,再通过立式排污泵或泥浆沟排入循环池,从而形成泥浆循环系统。现场备用立式排污泵。为防止相邻桩串孔或影响邻桩的成桩质量,相邻桩的成孔施工以满足4D或不少于36小时为宜,因此,对不满足要求的桩跳桩(间隔一桩)施工。
        c)护 壁
        钻孔形成自由面时,由于受地层覆盖土压力的作用,使自由面产生变形,泥浆使用得当可以抑制变形的产生。根据本工程地质岩土物理性能,选用原地层自然造浆,地表调节泥浆物理性能。根据不同的地质情况,选用不同的泥浆性能参数,来平衡地层的侧压力,以保证孔壁的稳定性,防止坍孔。
        泥浆性能参数指标控制范围如下:
        一清泥浆比重≤1.30    粘度 20~26s
        二清泥浆比重≤1.15    粘度 18~20s        含砂率≤4%
        泥浆性能参数一般选择原则是:易塌孔地层选用较大值,不易塌孔地层选用较小值。
        泥浆性能主要通过某地地质仪器厂生产的NB-1型泥浆比重计和1006型泥浆粘度计来测试。

成孔施工中,机班长主要通过仪器检测来控制、调整泥浆性能,确保钻进顺利。
        2.5清 孔
        清孔是钻孔灌注桩施工重要的一道工序,清孔质量的好坏直接影响水下混凝土灌注施工、桩身质量与承载力的大小。为了保证清孔质量,本工程采用两次正循环清孔。在保证泥浆性能的同时,必须在终孔后清孔一次和灌注前清孔一次。
        为保证清孔后沉渣满足设计要求,在钻进将至终孔深度时,减缓钻进速度,使土层颗粒充分水化分散,为清孔的顺利进行,作好必要的前期准备。
        第一次清孔在成孔结束时利用钻杆清孔,清孔时先将钻头提离孔底15~20cm,输入泥浆循环清孔,时间一般控制在40分钟左右。第二次清孔是在下好钢筋笼和导管后利用导管进行清孔,清孔时经常上下窜动导管,以便能将孔底周围虚土清除干净。清孔后沉渣控制在100mm以内,用泥浆比重仪和漏斗粘度计测定泥浆比重和粘度,符合要求后方可进行水下混凝土灌注,并在第二次清孔结束后30分钟内灌入混凝土。
        2.6桩孔验收
        桩孔终孔后,应邀请甲方代表及现场监理对终孔深度、孔底沉渣、泥浆性能指标等进行验收。验收合格后填表做好签证工作。
        3.房屋建筑工程中钻孔灌注桩的应用
        3.1测定桩位和泥浆制备
        在进行房屋建筑之前,要对选择的场地进行勘测,桩位要求地面必须平整,且施工场地的情况要与工程的需求相一致。在选择完地基过后,需要对桩位进行合理的选择,施工人员在施工前到现场进行测量,对已经选好的位置进行标记,对钻孔机的位置进行再次核对,一定要让所有施工内容完全符合施工图纸,避免出现质量问题和位置不对等问题。
        泥浆的制作也需要按照施工要求进行,注意泥浆的配比,泥浆护壁对防止塌孔起到重要的作用,合理使用好泥浆可以保证房屋建筑的质量。对新制的泥浆和再生的泥浆在有专门的技术人员利用专门的设备进行配比,对质量进行严格控制。当今的除砂设备已经完全实现对泥浆的比重、水灰等各类参数进行有效的控制和观测,完全实现自动化、科学化。孔壁不稳定时应调整泥浆的性能,不同的地层环境选用不同性能的泥浆,以防止塌孔现象的发生。
        3.2钻孔、成孔和清孔
        钻孔灌注浆施工中首要的步骤就是先进行钻孔,钻孔首要的步骤就是要对钻孔的位置进行确定并对其标记好,在检查和审核无误后开展钻孔工作[2]。钻孔工作是一项技术水平特别高的工作,如果钻孔的速度过快很容易造成位置出现偏差,导致孔位不够精准,相反,如果速度过慢就极容易降低施工的效率,从而影响施工进度。按设计要求进行隔桩施工,在混凝土灌注终凝后可进行相邻桩成孔施工,局部区域会有隔两桩施工的要求,防止塌孔事故的发生。
        成孔时间的快慢严重影响着工程的进度和施工的质量,在成孔完成后,立即对钻孔的沉渣进行清理,这一过程被称之为清孔。一般来说,桩底沉渣的厚度不可超过150mm。钢筋笼搬运和吊装时,为了防止变形,一定要清理好钢筋笼上存在的污染物,对准孔位后在进行固定。对于钻孔沉渣的清理要进行两次清孔,第一次:在钻进达到一定深度后,将钻头提离孔底约50cm,进行换将清孔。第二次清孔:浆钢筋笼和灌注导管下入后,灌注砼前需要换泥浆,每一个步骤在进行时要确保沉渣的厚度必须满足设计的要求。
        3.3浇注
        房屋建筑施工所需的混凝土应选用商品混凝土,在混凝土车间按照设计要求生产成品混凝土,由专门的运输车辆运送至施工现场,由于是车间生产的成品混凝土,保证了灌注工作的整体质量。砼灌注是确保成桩质量的关键。开灌前应做好一切准备工作,单桩砼灌注时间不超过4小时。
        初灌注时,先在导管中安放隔水塞,隔水塞应在导管内泥浆面以上100~150mm处,用8#~10#钻丝悬挂在漏斗中,达到初灌量后,剪断钻丝把备好砼一次灌入孔内,保证导管埋入砼面超过0.8m,孔口大量返出泥浆,说明初灌成功,然后按工序进行连续灌注作业。灌注过程要连续进行,不得中断,尽量缩短灌注时间,以防止桩孔内顶层砼失去流动性,顶升困难,造成质量事故。
        灌注过程中应设专人负责检测记录工作,随时注意观察管内砼面下降及孔内返水情况,及时检测孔内砼面上升,及时提升和分段拆除上端导管。导管下口在砼内的埋置深度宜控制在2~10m,导管应勤提勤拆,一次提拆不超过6m。
        在提升时,应保持导管轴线垂直,防止接头卡挂钢筋笼。
        为确保桩顶质量,砼的顶面应高出桩顶设计标高符合设计及规范要求,测定砼面确已达到上述要求后方可停止灌注。
        灌注快完毕,也就是最后一或两根导管时,应缓慢拔出,使砼面口缓慢弥合。防止拔快,造成泥浆混入。
        砼送注完毕后应及时割断吊筋,拔出护筒,清除孔口泥浆和砼残浆,桩顶砼面低于自然地面高度的桩孔应即回填或加盖。
        每根桩要进行3次测量砼坍落度,做不少于一组试块(3块),编号并注明取样深度,记入砼灌注记录中,试块制作24小时后脱模,进行标准养护,按时进行试验,并按试压结果汇档归案。
        混凝土实际浇灌量不得小于计算值,充盈系数控制在1~1.3以内。
        3.4机械控制的要点应用
        一定要注重对机械的选型,正反循环的工艺在建筑施工过程中最为常见,无噪音,护壁效果好但用水量和泥浆的排放量较大。如果在房屋建筑过程中,遇到地下溶洞、淤泥层较厚等复杂的地质情况时,一定要运用旋挖机和冲击钻这些不同的机械去满足现场施工的实际需要。旋挖的机械有着节约人工、成孔效率高等优点,但也因机械庞大对场地的硬性要求较高,所以成孔的速度很慢。同时也要重视地勘所发挥的重要性,遇到复杂的地质时应采用一桩一勘的方法,确保每根桩都满足入岩的要求,保证其承载力。
        3.5钢筋笼的制作和安放
        对于钢筋笼的制作,需要严格按照设计图纸的要求进行,各个环节的制作质量都要进行严格控制。对于钢筋笼的主筋,应选择整根的钢筋,在完成焊接的过程中确保钢筋的末端为出现弯曲的情况,同时,在安装钢筋笼之前,对之前的孔洞进行探测,如果有杂物或者坍塌的情况应该及时的处理。假设在安装的过程中发现有障碍物,应立即通过正反旋转的方式使其自然下垂,如无法确定能将其轻轻放下,就要立即停止工作,进行勘察找出原因,在问题解决后再开展后续的工作。
        结论:近几年,我国市场经济的不断建立和完善,建筑行业的质量和安全程度也引起了人民的重视,人们更加偏向于房屋的安全性和稳定性。而钻孔灌注桩技术凭借良好的性能和广泛的应用,成为房屋建设工程施工的重要技术,不仅提高施工效率,还保障了施工质量。
        参考文献:
        [1]王晓鹏.房屋建筑工程中钻孔灌注桩施工技术的应用探讨[J].地产,2019(19):167.
        [2]周竖佶.钻孔灌注桩施工技术在房屋建筑工程中的应用[J].决策探索(中),2019(06):27-28.
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