钻孔灌注桩钢筋笼偏位及断桩处理方法

随着我国交通基础设施的迅猛发展,钻孔灌注桩作为一种深基础形式,以其适应性强、承载力大、施工较为简单,被广泛应用于桥梁及其他工程领域中。灌注桩属于典型的隐蔽工程,由于影响灌注桩施工质量的因素很多,在施工过程中经常出现一些质量问题和质量事故,如缩颈、钢筋笼偏位、塌孔、断桩等。根据多年的现场施工经验和数据统计,发现在钻孔灌注桩施工中发生概率最大的质量问题是钢筋笼偏位,发生概率最大的质量事故是混凝土灌注过程中断桩。多年来通过对所亲历的几个项目中钻孔灌注桩的数据统计,钢筋笼偏位超限率在20%左右,断桩率为1%2%,下面就针对这两个问题的控制措施和处理方法进行研讨。
1钻孔灌注桩钢筋笼偏位的控制措施
1.1、钢筋笼偏位的原因分析
造成钢筋笼偏位的原因归纳起来主要有4个方面:(1)钢筋笼被泥浆淹没,不易直接测量定位;(2)施工及技术人员经验不足、缺乏责任心,再加上使用的方法不科学,是造成偏位的主要原因;(3)设计图中一般采用定位筋来控制钢筋的保护层厚度,但其实际应用效果并不好,因为定位筋容易挤人土质的孔壁,反面对施工人员造成错觉,认为有定位筋就可以控制筋笼的中心偏位:(4)由于钢筋笼较长,起吊时会造成变形,钢筋笼焊接连接时上下不问轴,这些都会导致钢筋笼人孔时不乘直,造成笼顶偏移甚至刮壁。
1.2、钢筋笼水下定位的技术措施
1.2.1钢筋笼水下的中心测量方法
由于钢筋笼处于水下,测量人员看不到、摸不着,中心的校核测量难以实施。如果采用抽水的方式来降低水位,就会带来新的风险(水头降低可能造成空口制场),这种方法是不可取的。下面根据现场经验总结的各测定方法进行具体介绍,此法简单、经济、效率高,称之为浮漂法”。浮漂法就是利用垂钓浮漂的原理,将水下钢筋笼的中心上返到水面以上,以达到直接测量校核的目的。具体做法是利用空饮料瓶作为浮漂,将细绳固定于瓶口中心,把细绳与既定的水下钢筋笼中心相连接,当浮课在水面(泥浆)静止不动时,浮源中心也就是钢筋笼的实际中心,这样就可以直接校核浮漂中心偏差是否满足规范要求,从而达到校核钢筋笼中心是否偏位的目的。这种方法简单、易操作且准确性高.值得在实践中推广使用。
1.2.2钢筋笼中心偏位的控制措施
钢筋笼中心偏位是工程中常见的质量通病之一,尤其是在植接桂的时候,钢筋笼偏位会给焊接墩桂炳筋笼带来很大的麻烦。当钢筋笼偏位超过规范要求时,其只需要截除部分桩身,调整例筋位置后再进行接桩,从而造成一定经济损失和工期损失。设计图中一般采用定位筋来控制钢筋笼在孔内的位置,但在实际应用中效果并不好,因为定位筋容易挤人土质的孔壁,在下钢筋笼时也容易刷壁,造成孔底沉造增加。下面推荐一种较适用的方法,称之为滚动垫块法”。使用这种方法效果好,施工方便,可取代定,具体做法是:
(1)先预制圆形混凝土垫块,垫块的厚度一般5cm左右,可根据钢筋笼主筋间距而定,垫块的直径一般为14em(钢筋笼主筋保护层阵度设计一般为7em),垫块中心预留穿筋孔(孔径8mm)。
(2)在钢筋笼吊装时,将滚动垫块的中心孔内穿6钢筋作为转轴,固定于钢筋笼主筋上,每个断面3个垫块为一组,沿断面水平均匀布置,每组上下间距控制在3m左右。
(3)最上面一组滚动垫块设在钢筋笼顶部的加强筋下面,用于钢筋笼地对中调整,同时也可以保证主筋的保护层厚度。通过以上措施,基本可以保证钢筋笼得正确对中,再通过上述的浮源法进行校核,如果发现钢筋笼中心偏差超过规范要求,可将钢筋笼提起调繁染块位置或尺寸(预制垫块时可增加一些异型的调整垫块),然后再对中心进行校核,如此反复操作一到两次,即可完成钢筋笼的准确对中。
上述方法在具体施工项目中推广以后,钢筋笼偏位的问题得到了有效控制;这种滚动垫块法实现了变滑动摩寨为滚动摩擦,可使钢筋笼人孔较为顺杨,在很大程度上减轻了钢筋笼的刮壁,基本避免了钢筋笼刮壁造成的渗透增加。
2钻孔桩灌注过程中断桩事故的处理方法
2.1断桩的原因分析
水下潮注混凝土钻孔桩成性的最后一个环节,也是最重要的一道工序,尽管施工中都比较重视,但由于存在很多客观因素,一旦某一环节出现问题,很可能会导致断桩。根据多年的施工经验,水下灌注过程中发生断桩的原因主要有以下几个原因:
2.1.1混凝土供应中断
出现这种情况属施工组织的问题,这里不做进一步探讨。
2.1.2导管密封图失效
在施工当中,原来采用法兰连接的导管由于安拆速度慢等原因,已基本被淘汰,现在使用较多的是采用丝扣连接的导管,它以安拆速度快、效率高的优点被广泛采用。但在其密封套老化或安装不当而失效的情况下,或者工人安装导管时操作责任心不强,灌注过程中就会造成导管进水。导管进水后,一是造成导管内外压差减小,二是造成混凝土在导管内离析,丧失流动性与和易性,从而进一步造成堵管,使混凝土灌注中断面断桩。
2.1.3导管被大块物体堵塞
现在,灌注桩使用的混凝土都是拌和站集中生产,采用机械上料,混凝土罐车运输并直接送入导管,如果混凝土内有大块物体混入并进入导管,也可能会造成导管堵塞。出现这种情况的原因一般是由于砂石料中混入了大块杂物,或者混凝土摔和机中的混凝土结块没有清理干净所致,也有因混凝土运输车内壁上的混凝土结块脱落引起的。虽然这尚问题都不难解决,但在实际施工中却都会出现,最简单的解决办法就是导管口加钢筋德网(8 em x8 cm ),只要加强这方出的管理,这种情况基本可以杜绝。
2.1.4混凝土质量缺陷造成的导管堵塞
按照规范要求,水下灌注要求混凝土具有和易性好、流动性大的特点,坍落度控制在180~220 mm 。在施工过程中造成混凝土质量缺陷原因很多,但归纳起来主要有3个方面:
(1)机械设备方面的原因
造成骨料、水泥、水及外加剂剂量计量偏差过大,从而导致配合比不准,直接影响混凝土的和易性好与坍落度,这种情况往往不易被发现。
(2)由于材料的原因造成的混凝土离析
出现这种情况一般是由于水泥或外加剂造成的。如果水泥和外加剂不相容,施工时如果盲目使用,在混凝土拌制时会发生奶落度难以控制的情况,或离析,或滑落度损失过快,都有可能造成堵管;另外,规惹要求水泥使用时温度不宜超过60℃,如果水泥制度过高(主要是散装水泥,存放时间不足),就会造成混凝土离析,这种情况往往在拌和站不易发现,刚搅拌完成时并没有什么异常,在混凝土运输途中或运到施工现场时就会发生离析、泌水,这种情况曾在施工中遇到过几次,当然也有因此而造成过断桩的教训,尤其是在水泥供应紧张的时候加强这方面的检测。
(3)人员操作方面的原因
比如因装载机手上料时选料错误,也有拌和机操作人员调错了施工配合比等,这些原因也会造成混凝土配合比偏差过大,从而造成易性好、流动性不符合规范要求,如果言日使用也可能造成混凝土堵管,当然这种原因造成的混凝土质量缺陷可以通过加强过程检测加以控制。
2.1.5导管埋保计算情误造成的需拔
规范要求混凝土水下灌注导管埋人混凝土的深度不小于2.0 m ,但也不能埋入过深,注过程中要随时量测计算导管埋人混凝土的深度,并及时拆除导管以调整导管的埋深。但如果量测计算错误,会使导管拔出混凝土面造成漏拔而断桩。
2.2灌注过程中断械的处理方法
在施工过程中,一旦出现堵管,经反复提审导管无效后,应立即启动应急预案,不可浪费有限的补救时间。以下所介绍的处理方法都是在总结经验教调后成功运用过的断桩处理技术,具有一定的可行性。
2,2.1在确认混凝土不能继续灌注后,应缓慢将导管拔出混凝土面,并分节拆除,排查堵管原因;同时应立即组织吊车12台到现场配合作业,目的是在确定好处理方案后能及时进行方案的实施,如果没有充足的设备保证,很难在有限的时间内完成处理方案。
2.2.2拔钢筋笼的处理方法
根据制筋笼地埋人混凝土的深度来确定是否起拔钢筋笼。当钢筋笼的埋入混凝土的深度小于3m时,可组织起贡设备起吊钢筋笼,钢筋笼吊出后应立即下钻具,重新调制泥浆,进行钻进清孔。如果钢筋笼埋入混凝土的深度大于3m时,钢筋笼拔出的可能性很小,因为钢混凝土在水下承受的压力很大.对钢筋笼产生的阻力也比较大(目前尚不能查找到磨阳力相关的计算方法),且目前市场上也没有合适的振拔设备。
工程实例:20066月,某特大桥20-3桩基(桩径2.0 m ,孔深20 m )在灌注第二车混凝土时,因混凝土离析发生堵管,此时钢筋笼埋入混凝土的深度为2.5m。采用1251吊车和钻机本身的15!卷扬机配合起吊制筋笼,勉强将钢筋笼拔出.然后钻机二次对位冲孔,断桩处理成功。这个实例中断桩时例筋笼埋入混凝土较浅,孔不深,利用税场的起重设备还能勉强处理,如果制筋笼埋入混凝土较深、孔太深、水头压力大.拔制筋笼将无法实施。如果强行实施只会浪费有限的处理时机。该方法主要是针对封底不成功或者断桩时钢筋笼埋入混凝土的深度较小时所使用的,只要现场组织得当,一般都可以成功。切总在不清孔的情况下再次下人导管进行二次封底,这样做成功的机会几乎为零,其结果只会造成损失进一步扩大。
2.2.3捞浆简断桩处理法
此法的初步设想来源于2004年的一次断桩事故处,在灌注某特大桥17-1(桩径1.5 m ,孔深57m)桩基时,由于导管密封圈老化失效造成导管谢水,在灌注第三车混凝土时发生堵管,现场采取了多种措施无效,在确认断桩后钢筋笼在混凝土中埋深已达7.5m。当时通过现场紧急商议,采取了二次封底的处理措施,就是将导管拆除后重新安装,导管口距孔内混凝土0.4m,进行二次封底。在成桩后桩基检测(超声波检测)时确认为断桩,断桩处理失败。在事后的处理中耗时70 d ,经济损失近30万元,可定性为重大质量事故。
根据超声波检测的数据来看,断桩处的混袭土严重离析,原因在于二次封底时导管内的泥浆冲刷混凝土所致。于是就产生了一个初步设想:重新安装导管后,将导管直接插入混凝土中,然后将导管内的死浆排空,就可以继续正常溜注混凝土,如何将导管内的泥浆排空就成了问题的关键。经过反复方案比选,就利用捞渣简的原理,设计了一个捞浆筒的技术方案。具体做法是使用无缝钢管等材料制作捞浆简,无辅钢管直径要比导管内径小几屋米,上下口均设倒角,以保证捞浆筒在导管内自由滑动,在断桩处理时使用捞浆筒将导管内的泥浆取出,这样就达到了排空导管内泥浆的目的。雷时胶毕混凝土质量缺陷发生堵管,此时钢筋笼的埋入混凝土的深度为12m。在反复提窜导管无效后,立即启动应急预案,将导臂拔出疏通后重新安装就位,并插入混凝土2.0 m ,然后使用捞浆简进行捞浆作业,利用钻机自带的副卷扬作为提升工具(也可以使用吊车),用时25 min 导管内的泥装全部取出,然后在导管内人与混凝土标号相同的水泥砂浆,目的是排空导管内的空气,然后恢复混凝土正常灌注。成桩后检测结果合格,断桩处理成功。
3、结论
通过在工程中的实际应用,采用浮漂法滚动垫块法可以有效地控制钢筋笼偏位问题,操作简单、快捷,且无需增加投入:在桩基施工前制作捞浆简,作为预防断桩的应急预案,一旦灌注过程中发生断桩,在条件合适的情况下使用此方法,能起到事半功倍的效果,可以大大降低事故。

 


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