灌注桩施工质量通病及其防治办法的探讨

1灌注桩施工质量通病及其防治办法的探讨摘要本文讨论了钻孔灌注桩施工质量问题的成因及其防治办法，主要从地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制和灌注等几个方面进行论述。重点阐述了笔者在担任吴江市第二水厂北侧规划支路工程项目总监期间遇到的桥梁灌注桩的质量事故的处理经过，补充了对混凝土灌注桩质量问题假象的认识，为同行提供经验。关键词：1、灌注桩2、质量事故3、钻芯检测2目录前言...........................................................6一、灌注桩质量保证措施..........................................7（一）成孔质量制..........................................7（二）钢筋笼质量控制......................................8（三）混凝土浇筑质量控制..................................8二、常见几种混凝土灌注桩缺陷形成原因......................10（一）桩头破除不足.......................................10（二）断桩................................................10（三）缩颈................................................11（四）桩底沉渣量过大......................................11（五）钢筋笼上浮..........................................11（六）桩身混凝土强度不足..................................12三、缺陷防治及处理措施...................................13（一）桩头破除不足.......................................13（二）断桩...............................................13（三）缩颈................................................13（四）桩底沉渣量过大......................................14（五）钢筋笼上浮..........................................14（六）桩身混凝土强度不足..................................14四、结论..................................................15致谢..........................................................16参考文献..................................................17中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业设计（论文）3前言钻孔灌注桩作为一种成熟的施工工艺，已被广泛应用于公路桥桩（柱）、建筑物基础、地下连续墙、坝基处理等工程领域。导致灌注桩施工质量问题的因素和防治办法业内人士也总结了很多经验，不外乎从地质因素、钻孔工艺、护壁、钢筋笼的上浮、混凝土的配制和灌注等几个方面进行论述。本文以笔者在吴江市第二水厂北侧规划支路工程（以下简称“规划支路工程”）担任总监期间遇到的桥梁灌注桩的质量问题处理经验为背景，系统地总结和整理了灌注桩施工应注意的一些关键性问题及其质量问题的解决方法。规划支路桥梁分部工程中灌注桩施工完成28天后，分别于2012年11月12日、2012年12月12日、2013年1月31日及2013年3月8日四次委托吴江市建设工程质量检测中心有限公司进行取芯检测，其中前两次结果只有极个别数据达到了设计要求，其他都未达到；最后一次检测绝大部分数据都达到了设计要求，极个别数据略低于设计要求。分析前两次的检测数据，发现部分桩基两根芯样（相同标高处）的强度检测数据偏差较大。如12月12日委托的检测报告中，1#墩13#桩的两根芯样的检测结果分别是22.0、31.1，相差两个等级。参建各方会商后初步分析“桩头破除不到位、芯样夹泥砂”是造成强度检测数据如此悬殊的根本原因。推断理由：所有桩的混凝土试块在标准养护条件下检测均合格；超声波检测报告显示桩的完整性没问题（超声波检测的原理：混凝土是由多种材料组成的多相非匀质体。对于正常的混凝土、声波在其中传播的速度是有一定范围的,当传播路径遇到混凝土有缺陷时,如断裂、裂缝、夹泥和密实度差等,声波要绕过缺陷或在传播速度较慢的介质中通过,声波将发生衰减,造成传播时间延长,使声速增大,计算声速降低,波幅减小,波形畸变,利用超声波在混凝土中传播的这些声学参数的变化,来分析判断桩身混凝土质量。声波透射法检测桩身混凝土质量,是在桩身中预埋2~4根声测管（本工程在桩身预埋了4根声测管）。将超声波发射、接收、探头分别置于2根导管中,进行声波发射和接收,使超声波在桩身混凝土中传播,用超声仪测出超声波的传播时间t、波幅A及频率f等物理量,就可判断桩身结构完整性。）；静荷载试验检测显示桩的承载力符合规范和设计要求。2013年1月29日，在参建各方共同见证下，施工方开始对前2次未检测的剩余12套桩进行钻芯取样（全数检测），取样过程中，项目部总监发现取芯机械打膨胀螺栓固定时，部分桩需数次更换固定位置方能固定结实，且取出来的砼芯夹杂砂浆块、泥块等杂质，随即判断桩顶的混凝土结构松散，监理要求立即暂停取芯，待将桩头再往下破除100CM中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业设计（论文）4再进行取芯。2013年1月29日—2013年1月30日期间，施工方将0#台的5#～8#桩在原有桩头破除的基础上继续向下破除了1米，并于1月31日重新委托进行取芯检测，结果4根桩的检测数据都达到了设计强度的90%以上。经开会讨论，工程参建人员一致判断前两次的检测结果偏低的主要原因就是桩头破除不到位造成的。施工方随将其余26根桩统一又向下破除1米左右，于2013年3月8日邀请检测中心检测人员进行了第四次钻芯检测，检测数据表明大部分桩都达到了设计C30水下砼强度的要求，最低的也达到了27.6MPa。检测数据出来之后，施工方积极咨询混凝土、桥梁方面资深专家分析问题产生的原因，颇多意见汇总认为不合格的主要原因是桩头破除不到位所造成。同时，根据重力原理，采用水下自密性灌注桩施工工艺的混凝土的密实性会随着深度的加深而增加，强度也会随之提高，随后，设计院通过计算，为保障工程的耐久性和安全性增加了桩柱之间的系梁设计，施工单位付诸了实施。经历了3个多月的摸索，施工方终于找到了问题产生的根本原因。在这个过程中，我项目监理组全体成员查阅了诸多文献、检查了同步质控资料和影像资料，排除了本工程灌注桩多种可能的影响质量问题的因素，施工单位也为此花去了大量的人力、物力和资金。为了将来在同类工程中减少灌注桩施工质量问题的发生，现将前人研究和总结的灌注桩施工工艺的质保措施、质量缺陷形成的原因、防治措施逐一整理，以飨后人。一、灌注桩质量保证措施（一）成孔质量控制1.孔的垂直度。钻孔灌注桩的垂直度是保证基础承载力和围护结构稳定性、建筑尺寸准确性的重要一环。产生斜孔或弯曲状孔的原因主要是:钻机安装就位稳定性差、钻机作业时振动或钻杆弯曲所致、地面软弱或软硬不均匀、土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石或其他硬物等情形。对于这些情况,施工前必须认真做好准备:将场地夯实平整，轨道枕木宜均匀着地，在不均匀地层中钻孔时采用自重大和钻杆刚度大的钻机；进入不均硬层、斜状岩层和碰到孤石时，钻速要打慢档。另外，安装导正装置也是防止孔斜简单有效的方法，规划支路桥梁工程建于捕捞中心河上，桥长30米，三跨，为保证孔的垂直度，工程施工又处于枯水期，施工方采用围堰抽水的方法，避免了水上便桥作业影响钻孔垂直度。2.确保成孔深度。钻孔的深度是否达到设计要求，往往也影响灌注桩的承载力的重要因素之一。施工过程中自然地面的标高会发生一些变化，为准确地控制钻孔深度，中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业设计（论文）5我项目监理部人员在桩架就位后及时复核护筒标高和桩具的总长度并做好记录，以便在成孔后能根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到的深度，成孔完成后及时采用测绳测量孔深。3.泥浆的制备和清孔。清孔是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣，使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态，再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔，最终将桩孔内的沉渣清干净。从泥浆在混凝土钻孔桩施工中的护壁和清孔作用可以看出，泥浆的制备和清孔是确保钻孔灌注桩质量的关键环节。根据所处的不同地质条件，在钻孔灌注桩施工过程中必须严格进行工艺控制，不能选用高塑性粘土或膨润土拌制泥浆，并应根据施工机械、工艺及穿越土层的条件进行配合比设计。灌注桩成孔至设计标高，应充分利用钻杆在原位进行第1次清孔，直到孔口返浆比重持续小于1.10~1.20,粘度控制在17~20Pa.s，含砂率小于2%为止。4.沉渣量检查。对摩擦桩来说,由于其受力机理是通过桩表面和周围土壤之间的摩擦力或依附力，逐渐把荷载从桩顶传递到周围的土体中，如果在设计中端部反力不大，端部的沉渣量对桩承载力亦影响不大。对于钻孔端承桩,，如果沉渣量过大，势必造成受荷时发生大量沉降，同样使桩的承载力失效。（二）钢筋笼质量控制1.钢筋笼制作质量。钢筋笼制作前首先要检查钢筋的质保资料,然后进行取样试验,合格后方可进行钢筋笼制作施工。同时,还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上。由于吊环长度随钻机底梁标高的变化而改变,所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度,以确保钢筋埋入标高满足设计要求。2.钢筋笼吊放。在钢筋笼吊放过程中,应逐节验收钢筋笼连接焊缝的质量,对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。在下放时应对准孔位中心,一般采用正、反旋转缓慢地逐步下沉。（三）混凝土浇筑质量控制1.为确保成桩质量,要严格检查验收进场原材料质保书(水泥出厂合格证、化验报告、砂石化验报告),如发现实样与质保书不符,应立即取样进行复查,对不合格的材料(如水泥、砂、石、水质),严禁用于混凝土灌注桩，实际施工过程中，我监理单位专监协助业主现场代表不定时抽查商品混凝土供应商原材料及实际投料配合比，保证了配合比的准确性。2.项目部、施工队、试验人员各1名进行旁站,对每车混凝土做坍落度检测。首批灌注混凝土储料斗储量必须满足导管首次埋深不小于1.0m及填充导管底部的要求。中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业设计（论文）6混凝土运至灌注地点时,检查其和易性和坍落度等,如不符合要求,进行二次拌和；二次拌和后仍不符合要求时,不得使用。首灌后混凝土因使用混凝土泵可满足连续灌注。灌注过程中应经常测探井孔内混凝土面的位置,及时调整导管埋深,控制在2~6m。为防止钢筋骨架上浮,当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部1m左右时,降低混凝土的灌注速度。当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时,提升导管,使其底口高于骨架底部2m以上,即可恢复正常灌注速度。灌注的桩顶标高比设计高出0.5~1.0m,以保证混凝土强度（规划支路工程灌注桩施工中在控制超高部分混凝土时施工方未能充分认识到桩顶标高比设计高出0.5~1.0m的重要性，甚至多数桩只按最低0.5m的标准预留桩头，这也是导致本工程三次钻芯检测均不合格的假象的主要因素）；多余部分接桩和动测前必须凿除,残余桩头应无松散层；对于一次不能灌注至桩顶标高的桩基,安排在桩基检测合格后进行接桩；在灌注将近结束时,核对混凝土的灌入数量,以确定所测混凝土的灌注高度是否正确。中国地质大学（武汉）远程与继续教育学