冲孔灌注桩施工工艺(论文)[1]

随着社会经济的迅速发展, 建筑越来越成为城市一道靓丽的风景线, 高层建筑在城市中不断地涌现。桩基础通常作为高层建筑的地基处理方法, 而泥浆护壁冲孔灌注桩施工工艺相当成熟, 被广泛采用。

1. 泥浆护壁冲孔灌注桩的施工特点

1.1相对独立性。泥浆护壁冲孔灌注桩施工应该说具有其相对的独立性, 但必须承受上部结构传递的全部荷载, 与上部结构保持一致。随着社会分工越来越细, 泥浆护壁冲孔灌注桩的施工更显现出其专业性, 一般会由专业的岩土工程施工单位完成。

1.2施工工期短、质量要求标准高。泥浆护壁冲孔灌注桩的施工因其自身特点造成工期一般较短。为保证上部结构的安全, 质量标准高, 必须集中大量人、财、物力和桩机等施工机械, 必须加强施工组织管理。

1.3施工工艺多且复杂。泥浆护壁冲孔灌注桩的施工工艺主要包括成孔及清孔、泥浆护壁、钢筋笼制作及安装、混凝土拌制及灌注和桩底后注浆等5大工序。由于大部分工序均在水下进行, 无法直接进行观察, 各工序复杂、连续紧凑且持续时间较长。

1.4耗工多、造价高。据统计资料, 桩基础一般占工程总造价的20～30%。泥浆护壁冲孔灌注桩虽然采用冲击桩机成孔, 但工人的劳动强度还很大, 耗工还很多。

2. 做好泥浆护壁冲孔灌注桩工程施工监理的关键

2.1加强组织协调工作。项目总监理工程师的组织协调能力在工程管理中起着举足轻重的作用。在第一次工地会议上总监理工程师一定要明确监理工作程序和工作方法, 并对工程资料和工程现场管理通过监理交底的形式向

业主和施工单位阐述清楚。通过第一次工地会议及往后的工地监理例会, 协调解决工程存在的问题和沟通上存在的差异。同时加强与施工单位的项目经理和技术负责人等管理人员的沟通, 使其理解监理工作的特点, 做好事前控制、预防为主的思想灌输工作, 以争取施工单位的理解。

2.2施工监理过程中质量控制的监理工作。施工过程是工程质量控制最重要也是最繁杂的一个环节。结合工程实例, 提出在泥浆护壁冲孔灌注桩工程施工监理过程中应抓好质量控制的监理工作。

2.2.1掌握桩基桩端持力层深入基岩的深度。某食品大厦和广播电视中心主楼工程桩基设计均为端承桩, 且设计图规定桩基桩端持力层为微风化岩层,并要求入微风化岩层一倍桩径深度, 给施工、监理等部门出了一道难题。由于找不到客观标准, 又没有一套科学的鉴定方法, 很难统一观点。经建设、监理、施工等有关单位协商, 提出一个较为理想的办法: 即由专业地质勘察人员做持力岩层及入岩深度的鉴定。在某食品大厦桩基工程116 根桩和广播电视中心主楼桩基工程65 根桩施工监理中, 每根桩的入岩面确定、终孔验收均由专业地质勘察人员参加确认,监理人员积极配合专业地质人员进行入岩面确定及终孔验收工作, 督促施工单位做好岩样的保护等相关工作。而专业地质勘察人员基本上根据桩机冲击锤冲孔进尺速度、冲击锤取样筒内渣样及护筒出浆口的渣样来分析判断, 即检查冲孔进尺速度快慢的同时, 对冲击锤取样筒内渣样及护筒出浆口的渣样作认真观察分析。已进入微风化岩层的渣样新鲜、边角较尖锐。

2.2.2掌握沉渣检查的时间《建筑地基基础工程施工质量验收规范》(GB50202-2002) 和《建筑桩基技术规范》( JGJ-1994) 中均未明确规定检查测

定沉渣的具体时间。下钢筋笼要移动桩机, 下完钢筋笼后再换浆清渣, 桩机需要重新对位。而通常采用导管法浇灌水下混凝土, 则下钢筋笼、导管需要一定的时间。在某食品大厦和广播电视中心主楼工程中, 当桩孔孔深为20～30m 时下钢筋笼、导管的时间需要3～4h, 当桩孔孔深为60～70m 时下钢筋笼、导管的时间多达8～9h, 此时泥浆泵循环作用早已停止工作, 必然会造成泥浆沉淀等。设计等单位普遍认为测定沉渣应在下钢筋笼后, 测定后立即浇灌混凝土, 以免造成二次沉淀。而在某食品大厦和广播电视中心主楼工程桩基施工监理中, 监理人员将设计要求的沉渣厚度10cm 分解为两个检查标准: 第一、下钢筋笼前第一次清孔,而第一次清孔是否彻底对成桩的质量有很大影响。清孔完毕后进行第一次检查, 沉渣厚度小于5cm 即认为合格, 可以下钢筋笼; 第二、安放完钢筋笼和导管, 利用导管进行第二次清孔再检查一次, 总沉渣厚度不大于10cm, 即可验收立即浇灌混凝土。

2.2.3解决岩溶地层冲孔过程遇溶洞泥浆流失等问题。本地区处在典型的灰岩地质层带, 其结构较复杂, 岩溶发育, 溶洞成串出现, 且充填物有软塑、流塑或溶洞等, 岩面参差不齐, 高低悬殊, 给泥浆护壁冲孔灌注桩冲孔、成孔带来一定的困难。冲孔过程如遇到溶洞时只有选用合理的处理方法, 才能既确保成孔成桩的质量又较取得好的经济效益。广播电视中心主楼工程桩基共有65 根桩, 将近20 根桩冲孔过程遇到溶洞孔内泥浆大量流失。在施工监理过程事先准备好黄土袋, 一遇到溶洞就采取直接投入黄土袋、水泥和片石等并同时补给泥浆的方法, 利用冲锤冲击压实黄土袋、水泥和片石等, 待水泥初凝过后, 重新冲击把黄土、水泥和片石等挤入溶洞孔壁及其裂缝中, 这样重新造壁成孔。除22# 桩因溶洞可能太大、泥浆流失严重造成地面塌陷外, 其

余均一次性得到解决, 取得很好的效果, 得到业主等有关单位的肯定。

2.2.4控制钢筋笼主筋的保护层厚度。《建筑桩基技术规范》( JGJ-1994) 规定, 水下灌注桩主筋保护层不小于5cm, 且设计一般要求为5cm。由于钢筋笼沉放在孔内, 其主筋保护层厚度较难控制。通常做法为在主筋上焊一个直径16mm 的耳状突起钢筋, 但基坑开挖后, 会发现有的桩内钢筋笼不居中, 甚至少数桩的主筋可能嵌入孔壁中, 造成露筋, 原因在于耳环与孔壁接触面很小, 耳环钢筋容易嵌入孔壁泥土中, 不能起保证主筋位置正确。在上杭烟草大厦施工中, 监理人员要求现场在加劲箍的部位用长约25cm 焊一耳环且在耳环外加焊一宽约5cm 长约8cm 的小扁钢, 在基坑开挖后, 检查筋笼基本能够居中, 确保主筋保护层厚度。而在龙岩广播电视中心主楼工程中, 事先预制直径65mm 厚度为60mm 砂浆块, 在中间处留一10mm 的小孔,下钢筋笼时用8 钢筋穿过10mm 小孔并焊在两根主筋之间, 按每4.5mm 焊一组( 3 块) 等边三角形布置。这样在下钢筋笼时既起导向作用, 又能控制主筋保护层厚度, 不会因孔壁上的泥土下落而增厚孔底的沉渣而影响成桩的质量。经基坑开挖检查复核, 均能满足设计及有关规范要求。

2.2.5浇灌水下混凝土。灌注桩浇灌水下混凝土通常有两种方法: 一种是用混凝土泵车, 将泵车导管深入孔底加压混凝土。因泵车压力较大不会堵管, 不易断桩, 混凝土密实性好, 容易保证水下混凝土的质量; 另一种方法是采用导管法浇灌现场自制的混凝土。由于第一种方法成本较大且在商品混凝土发展较落后的地区, 未能采用, 只有采用第二种方法。但第二种方法存在较多的弊端, 如混凝土下落靠自身密度与泥浆密度之差驱动混凝土由导管外四周向上浮动, 浮动力小, 容易堵管, 很难保证质量, 若提升导管过快可能造成断

桩。因而现场监理人员必须督促施工单位做好以下几方面的工作, 确保成桩的质量。第一、加强原材料进场验收及复核工作, 粗骨料应采用质地坚硬、粒径在20～40mm 之间并具有合理级配的碎石且含泥量不大于2%; 细骨料应选用质地坚硬且含泥量不大于3%的中粗砂; 使用的水泥、外加剂等必须提供合格证书且具有复试报告。第二、混凝土浇灌前必须量测泥浆比重, 并严格控制在1.20 范围以内。第三、严格按混凝土配合比报告单的配比实际调整投料。在混凝土第一盘搅拌时, 石子用量可以减少一半, 相对增加水泥用量, 以加强混凝土与孔底岩面的接触。第四、根据孔径、导管距孔底的间距和导管埋置深度等控制好第一斗混凝土浇灌量( 初灌量) , 必须能保证导管端部能埋入混凝土面以下0.8m 以上。混凝土浇灌过程必须有专人测探导管埋深及管内外混凝土面的高差。导管提升过程必须保证导管埋入混凝土的深度在2～6m 之间, 严禁导管提出混凝土面。第五、混凝土浇灌过程加强混凝土的坍落度和搅拌时间的监控, 坍落度应控制在160～220mm 之间, 保证混凝土有足够的和易性。第六、浇灌水下混凝土必须连续进行, 不得中途停顿。在某食品大厦和广播电视中心主楼工程中, 严格按规范程序进行监控, 取得较好的效益, 通过取芯法、超声波透射法进行桩身完整性的检测均为合格, 得到业主等有关单位的认可。

2.2.6控制泥浆护壁冲孔灌注桩的桩顶超灌量。设计及施工规范均要求注意控制好最后一次灌入量。当凿除桩顶浮浆层后, 应保证设计的桩顶标高及混凝土质量。如果控制不好, 会有高有低, 必然会造成大量的材料和劳力的浪费, 因此合理有效地控制超灌量是十分有意义的。灌注水下混凝土, 第一斗混凝土冲出导管底口向孔底四周流动扩散, 与孔内泥浆、沉渣相互掺合形成

一定厚度的浮浆层。当导管有一定埋深时, 后续灌入的混凝土在已灌入混凝土的内部流动, 第一斗混凝土始终处在最上层, 最终在桩顶凝固成浮浆、沉渣的混杂层。混杂层及其下的低劣混凝土层强度低, 应该给予以凿除。而混杂浮浆层的厚度应该取决于孔内清渣程度, 浇灌混凝土前要求清孔必须彻底。清孔如果越彻底, 混杂浮浆层就会越薄。因此监理人员必须严格按规范及操作规程进行监控。混凝土浇灌时控制好第一斗混凝土浇灌量( 初灌量) 及导管埋深等指标, 形成的桩身质量必然好, 桩顶的混杂浮浆层会很薄。实际施工中若桩顶较高即空孔较小时, 可以用毛竹或PVC 管等直接测定混凝土面标高, 应该说是比较直观地控制最后一次灌入量。从上某食品大厦和广播电视中心主楼工程证实, 用毛竹直接测定混凝土面标高来控制最后一次灌入量, 能收到较好的综合效益。

2.2.7应用泥浆护壁冲孔灌注桩桩底后注浆技术。不管采用正循环还是反循环方式清孔, 桩底沉渣总会或多或少的存在, 会使桩的承载力受到影响。而应用桩底后注浆技术主要在于固化灌注桩的沉渣( 虚土) , 加固桩底桩侧一定范围的土体, 减少桩的变形, 在一定程度上提高桩的承载力。桩底后注浆是灌注桩施工的一种辅助方法。在成桩前将后注浆内导管与钢筋笼主筋用铁丝绑牢安放在桩孔中, 灌注混凝土成桩。成桩后一定时间内实施后注浆, 以注浆泵将配制好的水泥浆增压输入桩身内导管, 通过劈裂作用注入桩底沉渣和周围一定范围的土体中。注浆压力根据地层性质和深度而定。后注浆施工过程中, 应对后注浆的各项工艺参数进行检查, 同时做好试压进浆量等施工记录。注浆对桩底沉渣和桩侧的泥皮起固化效应, 粗颗粒沉渣被水泥浆固化为中低强度的混凝土, 细颗粒沉渣或虚土被固化为网状片石复合土体, 端阻力由此

提高; 桩身泥皮因水泥浆的物理化学作用而固化, 侧阻力由此提高。广播电视中心主楼工程65 根桩均采用桩底后注浆处理, 根据3 根静载试验测试分析, 3 根桩单桩极限承力均满足设计要求。桩底后注浆应该说具有操作简单、可靠性好、附加费用低、承载力增幅大等优点, 在桩基设计与施工中具有较好的推广和实用价值。建议在今后的桩基设计与施工中利用内导管, 进行超声波透射法检测桩身完整性, 注浆后取代等强度截面钢筋, 一管三用, 提高其经济社会综合效益。

3. 结束语桩基检测是一种手段, 要保证冲孔灌注桩的质量, 关键在于人, 必须以人为本。人是管理的主体, 人的素质高低, 质量意识的强弱对保证工程质量起决定性作用。监理人员应加强做好事前控制等工作, 现场施工管理人员要求预防为主,对桩基各个施工环节充分重视并精心组织施工。