冲孔灌注桩是灌注桩的一种,在建筑施工中常用的基础成桩的一种方法。冲孔灌注桩施工是使用冲孔机冲击,使用泥浆护壁成孔。
冲孔灌注桩的优缺点
优点:
1、用冲击方法破碎岩土,尤其是破碎有裂隙的坚硬土和大的卵石所消耗的功率小,破碎效果好;同时,冲击土层时的冲挤作用形成的孔壁较为坚固;
2、在较大的卵石层、漂砾石层中施工成孔率较高;
3、设备简单、操作方便,钻进参数容易掌握,设备移动方便,机械故障小。
4、钻进时孔内泥浆循环的作用,使得悬浮钻渣循环至地面排除,并保持了孔壁稳定,泥浆用量小。
5、冲进过程中,只有提升钻具时才需动力,钻具自由下落是不消耗动力的,能耗小。和回转钻相比,当设备功率相同时,冲击钻能施工较大直径的桩孔。
缺点:
1、利用钢丝绳牵引冲击头进行冲击钻进时,大部分作业时间消耗在提放钻头和掏渣土上,钻速度较低。随桩身加深,掏渣时间和孔底清渣时间相对较长。
2、容易出现桩孔不圆的情况,扩孔l率较高。
3、遇岩层不均匀时容易出现斜孔、卡钻等事故。
4、由于冲击锤能量的限制,孔深和孔径均比回旋钻施工适应性小。
冲孔灌注桩常见施工质量与预防措施
孔壁坍塌
1,主要表现
当冲击成孔过程中出现有大量气泡、护筒内水位突然下降明显、泥浆快速漏失严重,则表示有孔壁坍塌的迹象,基本可以判断出现孔壁坍塌。
2,原因分析
造成孔壁坍塌的主要原因有:
(1)由于钻头回转不灵、泥浆容重不足、溶洞通道未堵塞或冲击冲进速度过快,造成冲孔造壁不牢,从而出现孔壁坍塌;
(2)由于孔内水头压力不够、泥浆容重不足,孔壁承压水出现渗透,造成孔壁坍塌;
(3)由于钢筋笼吊装不稳、速度过快,钢筋笼出现变形,碰撞破坏了泥膜及孔壁,造成孔壁坍塌。
3,预防措施
预防措施主要有:
(1)是详细解读地质报告和超前钻资料,弄清地下水位,岩石走向,溶洞、土洞分布,保证冲孔过程水头压力稳定和钻头回转正常,做好事前预防。
(2)是泥浆的比重必须符合规范要求,泥浆制备要选用高塑性粘土或膨润土,且要根据施工实际情况进行配合比设计。
(3)是在成孔过程中,冲击冲进速度不宜过快,成孔速度应按照实际施工地质情况根据规范选取确定。四是要严格控制钢筋笼吊装速度,保证吊装质量。五是若中断成孔作业,要加强漏水、跑浆等情况的监控。
三、桩孔偏位
1,主要表现
孔位偏离中心线,桩孔出现较大垂直偏差或弯曲,钢筋笼吊装下放困难。
2,原因分析
造成桩孔偏位的主要原因有:一是由于桩机安装稳定性差,底座部水平不固定,作业时桩机不稳、钻头偏位。二是冲孔过程中遇不均匀底层、半坡岩或孤石,容易导致钻头偏位。三是护筒四周积水,造成护筒松动、地面下沉、桩机倾斜、护筒中心移位,造成桩孔偏位。
3,预防措施
预防措施主要有:
(1)是要保证桩机底座按照水平、平稳、稳固、固定,保证冲孔作业时桩机不发生倾斜、偏移、移位。
(2)是保证护筒四周排水畅通。根据降水图设置集水坑和排水沟;埋设护筒时,将护筒周边回填密实并略高于地面;泥浆池位置设置离护筒距离不少于15米。
(3)是在不均匀地质作业,可选用自重大、钻杆刚度大的桩机。遇孤石时则采用高低冲程交替冲击,通过将孤石击碎或者将其挤入孔壁的办法,来避免桩孔偏位。冲孔过程中如果出现偏斜,可以采用钢筋探笼进行偏斜位置和偏斜情况查明,并可回填优质粘土块或片石等继续用小冲程冲进。
四、漏浆
1,主要表现
在冲孔作业过程中,孔内泥浆突然快速、大量漏失无法补充,严重的甚至出现突然掉钻、卡钻、倒钻和塌孔。漏浆在冲孔灌注桩作业过程中出现的频率是比较高的。
2,原因分析
造成漏浆的主要原因有:一是遭遇溶洞或地下流层,冲孔作业中极易造成快速、大量漏浆。二是冲孔经过岩层,泥浆迅速从岩层的节理和裂缝中渗漏流失;又或者经过透水性很强的砂砾层或流砂,泥浆流失严重。三是护筒埋置过浅、接缝不严。
3,预防措施
预防措施主要有:
(1)施工前要详细吃透桩孔超前钻资料和地质报告,弄清地下水位、岩石走向、溶洞及土洞分布,特别是灰岩地区。
(2)做好充分准备,在可能出现漏浆的桩位备足黏土和片石,遇到大量漏浆,及时适当调整、提高泥浆比重,把护壁打牢,同时保证孔内水头,避免地下水渗入孔内。
(3)保证护筒制作质量,增加护筒埋置深度。遇到漏浆发生,应立即停止作业,回填片石、黏土或掺有片石的黏土,再低速冲击。
五、 卡锤
1,主要表现
在冲孔作业过程中,冲击锤卡在桩孔内拔不出来。卡锤一般发生在泥浆护壁造孔过程中。
2,原因分析
造成卡锤的主要原因有:
(1)是冲孔作业中护筒发生倾斜、卷边脱节或者错缝,造成桩锤被卡在护筒接口处或底部
(2)是遭遇梅花孔或孤石,导致桩锤不能自由转动或被探头石及回填片石块卡住。
(3)是冲孔冲击速度过快过猛。四是桩锤直径变化造成卡锤。
3,预防措施
预防措施主要有:
(1)是提高现场管理人员监控意识,作业中要经常检查护筒的垂直防止发生倾斜、注意观察桩机负荷和钢丝绳摆动情况,同时注意调整泥浆性能,及时捞渣。
(2)是要严格按规范控制冲击速度,切忌过快过猛。同时,保持桩锤大小的统一。
(3)是卡锤发生后切忌强行提出,首先想到的办法是轻提,通过上下轻提桩锤,同时辅助工具左右旋转钢丝绳,使桩锤沿下落方向顺利拔出,这个是最经济的办法。如果轻提不动,则需探明卡锤位置,然后可采用小冲击钻冲击或用冲、吸的办法,将桩锤位置周围的钻渣松动后再提出。卡锤情况严重的,还应根据施工实际情况及桩孔下面地质情况,恰当选择提锤冲顶法、小孔沉渣法、空心锤冲孔打捞法、小爆破震动法和高压水枪切割法等办法实现打捞。
六、断桩
1,主要表现
桩身某一截面混凝土凝固后完全不连续性,局部夹泥或局部被冲洗液等疏松体填充,从而形成断桩。
2,主要原因
造成断桩的主要原因有:
(1)是孔底沉渣过多,混凝土桩体与基岩之间有夹渣填充形成断桩。
(2)是导管底端距孔底过高,混凝土坍落度过大,灌注混凝土容易被冲洗液稀释,造成混凝土不凝固。
(3)是在灌注混凝土时,由于导管提升和起拔次数较多,露出混凝土面,造成混凝土桩出现上下断层。
3,预防措施
预防措施主要有:
(1)是成孔后,要认真清理孔内沉渣,清完后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣超出规范规定。
(2)是严格控制混凝土坍落度,要按设计以及规范要求施工。
(3)是灌注混凝土作业要保证连续性,边灌混凝土边拔导管,同时要经常检查混凝土顶面上升高度,掌握导管埋入深度,避免导管埋入过深或导管脱离混凝土面。
冲孔灌注桩施工工序
目前,超高层建筑冲孔灌注桩的施工工艺流程如下:场地平整、夯实→测量放线→埋置护筒→桩机定位→冲击至设计深度→孔深测定、清孔→钢筋笼制作及吊放→混凝土导管安装→二次清孔、测定沉缝→安放隔水塞、灌注水下混凝土→成桩。