谈锤击沉管夯扩灌注桩的施工质量控制

2022-09-21 16:45:59 来源:写作指导

【摘要】通过对断桩,扩大头体积不足,桩身缩颈,管内进水或进浆,地面隆起,钢筋笼上浮,桩身出现离析、夹泥、夹砂等问题产生的原因进行分析,并提出解决方案,希望对解决夯扩桩常见的质量问题提供参考借鉴。

【关键词】锤击沉管夯扩灌注桩;工艺分析;质量

从20世纪80年代开始,锤击沉管夯扩灌注桩在我国开始使用,当时只有φ350mm和φ400mm两种桩径,单桩承载力特征值要求一般不大于600kN。如今锤击沉管夯扩灌注桩工艺已经比较成熟,并形成了一套系统的理论。2001年12月1日,住建部正式颁布JGJ/T135—2001《复合载体夯扩设计规程》,从此,夯扩桩技术有了明确的标准要求。

1锤击沉管夯扩灌注桩的施工工艺

1.1施工准备

审阅桩基设计图纸,掌握设计参数。检查图纸是否齐全,桩基设计图纸是否存在错误,图纸设计内容和现场实际施工情况是否相符,各施工队之间的衔接是否合理等。另外要弄清楚相关设计要求,根据地勘报告计算出持力层不同位置的桩长;了解地下水、气象要求等资料;提前对主要原材料进行取样送检,保证其质量达标;接通施工用水、施工用电,接通施工场地内外交通道路、排水渠道等基础设施。

1.2场地平整

桩基工程施工前,根据项目的地质勘察报告,检查基坑范围内有没有枯井、流沙、防空洞、电线、电缆等障碍物,如果有障碍物应拆、改或进行加固处理;通过挖高填低,将原始地面改造成满足桩基机械行走的场地平面,同时保证场地平面满足设计标高,保证施工队伍可以进场正常施工。

1.3测量放线定位

工程测量人员通过对总平面图和桩基平面布置图的学习,了解工程总体规划、桩基特点、周边环境、桩基位置及坐标,熟悉现场测量坐标与桩基之间的关系,水准点的位置和高程。根据业主方给定的坐标点和高程控制点建立轴线控制网,进行桩位放样。

1.4移机就位

打桩机移机就位后,必须保持水平并且稳定,要保证在沉管施工中不发生倾覆、位移,并在打桩机上设置控制深度的标记,以便在施工时通过标记判断沉管深度。

1.5试桩施工

对图纸设计等级为甲级、乙级的桩基工程,地质条件复杂、桩施工质量可靠性低和本地区采用的新桩型或新工艺的情况下必须进行试桩。试桩的数量一般占桩总数量的3%,且不小于3根。应根据地质报告、当地经验和设计图纸选择具有代表性的位置进行试桩,另外要选择具有代表性的桩径、桩长进行试桩。通过试桩可以确定所选桩型的可行性,避免在所有桩机都进场后发现设计的桩型并不适合在本场地施工或发现桩承载力不符合图纸要求,这时再调整桩型会拖延总工期并且增加施工成本。另外依据试桩检测报告可以确定单桩竖向承载力特征值及明确施工控制参数。

1.6工程桩施工步骤

1)把桩基移到已经放样好的桩位上;2)将内外双套管中心点对准桩位;3)通过柴油锤或振动锤将内外套管同时打入地基中至设计标高;4)慢慢拔出内夯管;5)向外管中投入一定量的干硬性混凝土;6)把内管慢慢放入外管内,并且压在混凝土面上,准备锤击;7)通过柴油锤和内夯管夯击外管里面的干硬性混凝土;8)继续夯击外管内的混凝土直至外管底端深度略小于设计桩底深度,此过程为一次夯扩,如需二次夯扩则重复4)~8)的步骤。这时,不仅通过夯击在桩端形成了扩大头,同时也夯实了持力层。但是,要特别注意的是当夯扩体十击贯入度的投料量大于1.8m3,或夯击后地面隆起大于50mm,或相邻桩的竖向位移值大于20mm时,应调整桩长或改变施工参数;9)拔出内管,下钢筋笼;10)用吊斗向外管里面加注混凝土;11)将内管压在外管内混凝土面上,边压边一级一级地拔起外管,要特别注意拔管的速度不宜过快;12)将内外管同时拔出地面,则成桩过程结束。

1.7桩基检测

1.7.1检测方法

桩基检测常用的方法有:1)单桩水平静载试验可以检测出单桩竖向抗压、水平或抗拔承载力;2)低应变反射法是桩基检测应用最多的一种检测方法,也叫瞬态动法、锤击法等。这种方法使用的仪器设备小巧且便于携带,操作简单,检测数据较直观。它可以检测出单桩的桩身完整性、桩身缺陷情况、桩长等;3)高应变法检测常用几十到几百千牛的重锤打击桩顶,利用波动理论,对单桩竖向抗压承载力和桩身完整性进行检测;4)钻芯取样法是用钻机在桩体上钻取芯样来检测桩身缺陷,混凝土强度、密实性和连续性的方法;5)声波透射法是利用预埋声测管作为声波发射和接收的介质,通过对波进行分析,来判断单桩的完整性及存在缺陷的类别、位置、程度和范围。对夯扩灌注桩常用的检测方法是单桩水平静载试验和低应变反射法。

1.7.2检测的目的

为了保证桩基的质量,在工程桩施工结束后必须进行桩基的质量检测。夯扩桩检测目的主要是验证桩基的竖向承载力和桩身的完整性,桩身缺陷的严重程度及所在位置,有效桩长,桩身混凝土强度等。

1.7.3检测数量和受检类型

在进行桩基质量检测时应首先选择以下六类情况进行检测:1)对施工质量存疑的桩;2)设计单位或其他主体责任单位认为应该检测或比较重要的桩;3)实际地质条件出现和地勘报告不太吻合的桩;4)施工时采用了不同工艺的桩;5)在完整性检测时被判定为二类或三类的桩;6)如果没有上述情况就按照同类型桩均匀随机分布的原则进行检测。沉管灌注夯扩桩在确定其完整性检测数量时一般按照以下要求进行:1)单位工程检测的桩数不应少于总数的50%,且单项工程不能小于10根;2)墙下单排布桩、柱下3桩承台和3桩以下布桩的情况应全部检测;3)承载力检测时检测数量不能小于总数的1%,同时不小于3根,当总桩数小于50根时,一般不能小于2根。

2锤击沉管夯扩灌注桩常见质量问题及控制方法

2.1管内进水或泥浆

遇到局部地下水或淤泥层时,会出现管内进水或进泥浆现象,这主要是由于封底不牢。解决方法如下:采用麻绳缠绕封管,或拔出内管,在外管中投入一定量的水泥或石灰,对周围的水分进行吸收后继续沉管;也可以采用加快沉管速度的方式。如果以上两种都不见效可以选择将成孔回填后重新沉管施工。

2.2地面隆起

原因分析:1)桩的间距偏小;2)桩径大桩的长度过短;3)地下土层中孔隙水的压力不容易消散。应对办法:1)调整桩间距,减少桩数量;2)调整设计桩径和桩长;3)施工前先采取降水或排水措施。

2.3钢筋笼上浮

原因分析:1)钢筋笼箍筋间距不规律,局部过密;2)混凝土坍落度过大;3)混凝土粗骨料粒径过大;4)套管内壁不够粗糙不光滑;5)中途拔管过快或过慢。应对办法:1)要求钢筋工严格按照图纸加工钢筋笼,确保箍筋间距规律;2)严格控制混凝土坍落度在(180±20)mm范围内;3)控制混凝土粗骨料粒径在40mm以内,尤其要避免个别粒径过大的粗骨料进入孔中,可以在入料口设置一个孔径为50mm的过滤筛;4)在套管的焊接部位内壁会出现焊包、夹渣等情况,导致局部不光滑,钢筋笼很容易挂到这个地方,一般情况下要选择技术过硬的焊工,在焊接结束后使用角磨机对焊接部位进行打磨;5)匀速拔管,勿过快或过慢。

2.4钢筋笼下沉和笼顶低于设计标高

原因分析:1)对设计要求钢筋笼不通长,不需要放到底的情况,未在桩头设置定位卡进行有效固定;2)钢筋笼预留长度不足;3)混凝土没有进行超灌或超出的混凝土量不够;4)施工用混凝土坍落度较大。应对办法:1)在钢筋笼顶端及时设置定位卡,防止钢筋笼下沉;2)认真做好试桩工作,根据试桩施工参数,积累施工经验,准确掌握混凝土的超灌数量;3)掌握好混凝土到达现场时的坍落度。

2.5桩身缩径

原因分析:1)外管拔管过快;2)桩间距过小;3)混凝土坍落度不符合要求;4)局部有膨胀土;5)拔管后周边土层失去了外管的支撑,在压力的作用下压缩刚浇灌的新混凝土造成缩颈;6)混凝土的坍落度太小。应对办法:1)拔管速度过快,混凝土尚未流出桩管外,桩管周围的土在压力的作用下迅速回缩,这时应控制好拔外管的速度,在套管内加入混凝土后,要匀速拔管,对普通土层一般应控制在1~2m/min,对软弱土层及软硬土层与其他土层的交界处一般控制在0.6~0.8m/min;2)适当调整桩间距或采用跳打作业;3)控制好混凝土的坍落度;4)对局部有膨胀土的情况可以根据膨胀土的膨胀率适当调大桩径;5)灌桩时要尽量多灌并浇筑密实;6)对混凝土的坍落度太小的问题,可以通过降低拔管速度或调整混凝土坍落度为(180±20)mm来处理。

2.6断桩

原因分析:1)桩间距过小;2)混凝土初凝后,在桩附近放置重物或行走车辆;3)混凝土坍落度太小导致脱空;4)突然停电、暴雨等原因导致混凝土浇筑间隔时间大于混凝土的初凝时间(一般为45min),甚至大于终凝时间(10h)。应对办法:1)采用跳打的施工顺序或适当调整桩间距,控制各桩间距不小于桩直径的350%;另外采用退打的方式,从中间向两端对称进行,对饱和土中桩和密集型桩宜采用隔排或隔桩跳打,跳打间歇时间应根据孔隙水压力观测结果和桩身强度确定,间歇时间不应小于8h,不要24h连续作业;2)加强管理,防止混凝土初凝前在桩基2m范围内有外力作用;3)控制混凝土的质量,严格按照试桩时混凝土的坍落度进行配置,一般为180mm;4)合理组织施工,在现场配备临时发电机等设备防止出现混凝土浇筑中断的情况发生。

2.7扩大头体积不足

原因分析:1)扩大头填料不足;2)夯击次数不够;3)混凝土坍落度过大;4)实际地质情况和地质勘察报告不符。应对办法:1)扩大头的填料量应该严格按照试桩时确定的工艺参数执行,用十击贯入度控制投料量;2)要严格按照夯击次数进行,做好夯击记录;3)扩大头应采用干硬性混凝土,其坍落度一般为20~40mm为宜;4)当出现实际地质情况与地质勘察报告不符时,应严格按照十击贯入度调整投料量。

2.8桩身出现离析、夹泥

或夹砂原因分析:1)混凝土质量不符合要求,含泥量过大或有离析和泌水现象;2)拔管速度不均匀或过快;3)局部土层含水量过大。应对办法:1)由于国家对环保要求的提高,现在市场上的粗骨料和细骨料质量出现了一些波动,我们应选择质量可靠、含泥量符合要求的粗、细骨料,另外要严格控制混凝土的配合比以及和易性;2)拔管速度突然过快是导致夹泥的直接原因,要严格按照确定的工艺参数施工;3)桩基施工前先进行降水或排水处理,打一些降水井或泄压井用来减轻土层中的水压力,沉管施工前做好桩端的密封措施,以防沉管过程中进水、进泥,如果沉管后发现管内有少量进水,可先加入一些干水泥进行吸水,然后再进行下一步施工。

作者:周鹏 单位:中明建投建设集团有限责任公司