鉆孔灌注樁樁頂超灌的控制初探
鉆孔灌注樁可穿越各種土質(zhì)復雜或軟硬變化較大的土層,對地基進行加固處理。其對承載力的適應(yīng)范圍廣(為300~20000公斤),施工機具簡單,且施工過程具有噪音低、對相鄰樓宇影響小、施工安全性好等諸多優(yōu)點,因而在基礎(chǔ)加固工程中得到廣泛應(yīng)用。但其施工環(huán)節(jié)較多,技術(shù)要求高,工藝較復雜,需在較短時間內(nèi)快速完成水下灌注混凝土隱蔽工程的灌注,無法對質(zhì)量進行直觀控制。因此其人為因素影響較大,稍有疏忽,很容易出現(xiàn)質(zhì)量弊病,其中以常見的樁頂超灌通病現(xiàn)象尤為明顯。
一、超灌成因分析
1、浮漿層形成原因分析按照施工規(guī)范,鉆孔后要徹底清除孔底淤泥。但在實際施工過程中,很難將淤泥徹底清除。在進行封底施工時,首批混凝土沖出導管底口向孔底四周流動擴散,與孔內(nèi)沖洗液摻合形成一定厚度的浮漿稀釋層。由于用導管灌注的水下混凝土從下往上頂升,當導管有一定埋深時,后續(xù)灌入的混凝土在已灌入混凝土內(nèi)部流動,首灌的混凝土始終處在最上層,最終在樁頂凝固成浮漿、泥渣等混雜層。澆灌混凝土時,若導管插入混凝土之內(nèi)過深,澆注速度又較快,容易在孔體深部沉積較多骨料,加上振搗過程混凝土的離析,也容易導致樁體上部強度較低?;祀s層及其下的低劣混凝土層強度低,應(yīng)予以鑿除。
浮漿層處于樁頂時,只要保持一定的超灌量,亦即保證設(shè)計標高位置的樁體強度,則能保證樁身質(zhì)量。如果浮漿層處于樁底或樁身中間,則形成夾泥或斷樁,樁身質(zhì)量就無法達到要求。因此,混凝土灌注工藝顯得異常重要。
2、出露樁頭分析
1)受地層條件、施工機具、成孔工藝和沖洗介質(zhì)等因素限制,排渣不徹底,清孔效果差,孔底沉淤多。在這種條件下,采用正確的水下灌注混凝土工藝,設(shè)計超灌量不小于50厘米,則既能滿足樁身設(shè)計要求,又易于鑿除超灌部分。
2)成孔工藝合理,清孔徹底,孔底幾乎沒有沉渣或沉渣很少,同時嚴格按操作規(guī)程灌注混凝土,所形成的樁頭浮漿層很薄,一般為10~20厘米,超灌的樁段大部分混凝土強度達到設(shè)計要求。
3)清孔不徹底,樁底淤泥較多,又未能嚴格按照水下灌注混凝土工藝規(guī)程操作,這種情況下樁頭浮漿層不厚,但卻有樁底沉渣多、樁身夾泥甚至斷樁的隱患,而且超灌部分也不易鑿除。此外,灌注過程中對混凝土上升面測量不準,也會導致樁頭高低不等,有的樁超灌2米左右,有的樁卻達不到樁高。
二、成孔工藝和灌注工藝的影響
根據(jù)循環(huán)介質(zhì)(泥漿)的流動方向,鉆孔灌注樁分為正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進和反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進。正循環(huán)鉆進時,泥漿由泥漿泵送入鉆桿內(nèi)腔,流經(jīng)孔底懸浮并攜帶鉆渣,再經(jīng)鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀空間返回地面,實現(xiàn)排渣和護壁。反循環(huán)鉆進時,泥漿則從鉆桿與孔壁間的環(huán)狀間隙進入鉆孔,再從鉆桿內(nèi)返回孔口以排出渣土。兩種方法在機具配備、操作工藝、適應(yīng)地層、成孔直徑、作業(yè)深度等方面有所不同,對成孔成樁質(zhì)量和施工速度有不同影響。
正循環(huán)鉆進的成孔方法工藝技術(shù)成熟,操作簡便,適用于各類粘土層、砂土層和基巖,也可以在砂礫、卵石含量小于15%的土層中使用,故多年來一直被廣泛采用。
然而,對于大直徑樁孔,為了提高泥漿懸浮和攜帶鉆渣的能力,一般采用提高泥漿比重和粘度的方法,但泥漿稠度增大后,導致孔壁泥皮厚,清孔工作難度加大。若第二次清孔采用反循環(huán)方式,則孔底沉淤會減少,浮漿層相對縮小。
近年來,高層建筑越來越高,工程樁直徑越來越大,為保證樁身質(zhì)量和承載力,國內(nèi)外對大口徑樁孔鉆進施工工藝技術(shù)不斷改進和完善,以排渣清孔為例,采用反循環(huán)鉆就可得到有效解決。
三、鉆孔樁頂超灌量控制
從上述分析可知,確立超灌量應(yīng)綜合考慮地層條件、孔徑大小、泥漿性能、成孔工藝和灌注工藝等多種因素,尤其是成孔工藝。對正循環(huán)鉆進成孔的灌注樁,超灌高度在50厘米左右較合理;而對反循環(huán)鉆進,超灌量應(yīng)有所減少,對于有豐富經(jīng)驗、技術(shù)力量雄厚、操作水平高的專業(yè)隊伍,超灌量定在20厘米左右即能滿足要求。應(yīng)當指出的是,無論采取何種成孔工藝,均須嚴格按照規(guī)程灌注混凝土,務(wù)必不能出現(xiàn)樁身質(zhì)量事故。
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