γc———— 砼拌和物容量,用(24kN/m3),kN/m3;
γw———— 钻孔内水或泥浆容重,kN/m3;
Po———— 使导管内砼下落至导管外的砼顶升时所需的超压力,钻孔灌注桩采用100kPa~200kPa,桩径1m左右时取低限;等于或大于4m时取高限,1m~4m之间取插入值。
漏斗一般用5mm~6mm厚的钢板制成类似于圆锥形或棱锥形。在距漏斗上口约15cm处的外面两侧,对称的各焊吊环一个。圆锥形漏斗上口直径一般为800mm~1000mm,高为900mm~1200mm。棱锥形漏斗一般为1000mm×1000mm×900mm。插入导管的一段长度,不论圆锥或棱锥均为150mm。上述漏斗的容量约为0.5m3~0.7m3。为了增加圆锥漏斗的刚度,可沿漏斗上口周边外侧焊直径14mm~16mm的钢筋。棱锥形漏斗则沿斗口周边外侧焊30mm×30mm角钢加强。在漏斗下孔口以下两节导管间安设阀门,在漏斗颈口用一层塑料布覆盖好,关闭阀门后向漏斗上料,使注入的砼盛到阀门以上,当有足够数量的砼后打开阀门,砼即迅速下落到孔底。
2.9.2储料斗的作用是储放灌注首批砼必需的储量,和将远运来的可能离析了的砼倒入其中,再拌匀后经溜槽送入漏斗。
漏斗和储料的容量(即首批砼储备量)应使首批灌注下去的砼能满足导管初次埋置深度的需要。
钻孔灌注桩漏斗和储料斗最小容量可参照下图和下式计算:
V≥πd2/4×h1+πD2/4×Hc
式中:V———— 首批砼所需数量,m3;
h1———— 井孔砼面高度达到Hc时,导管内砼柱平衡导管外水(或泥浆)压所需要的高度,即h1≥Hwγw /γc,m;
Hc———— 灌注首批砼时所需井孔内砼面至孔底的高度,Hc=h2+h3,m;
Hw———— 井孔内砼面以上水或泥浆深度,m;
D ———— 井孔直径,m; d ———— 导管内径,m;
h2———— 导管初次埋置深度(h2≥1.0m),m;
h3———— 导管底端至钻孔底间隙,约0.4m。
3灌注水下混凝土
3.1 首批封底混凝土
计算和控制首批封底混凝土数量,下落时有一定的冲击能量,能把泥浆从导管中排出,并能把导管下口埋入混凝土不小于1m深。足够的冲击能量能够把桩底沉渣尽可能地冲开,是控制桩底沉渣,减少工后沉降的重要环节。
首批灌注砼的数量公式(例桩径D=1.25):
V≥πD2/4(H1+H2)+πd2/4h1;h1=Hwrw/rC;导管底口与孔底的距离为25-40cm,H1表示砼桩底到导管底口的高度,H2表示首批灌注砼的最小深度(导管底口到砼面的高度)为1m,h1表示泥浆底部到砼面的高度,保证导管埋入砼中的深度不小于1m。对孔底沉淀层厚度应再次测定。如厚度符合设计要求,然后立即灌注首批砼。
3.2打开漏斗阀门,放下封底砼,首批砼灌入孔底后,立即探测孔内砼面高度,计算出导管内埋置深度,如符合要求,即可正常灌注。如发现导管内大量进水,表明出现灌注事故。
3.3桩基混凝土采用罐车运输配合导管灌注,灌注开始后,应紧凑连续地进行,严禁中途停工。在灌注过程中,应防止混凝土拌和物从漏斗顶溢出或从漏斗外掉入孔底,使泥浆内含有水泥而变稠凝结,致使测探不准确;应注意观察管内混凝土下降和孔内水位升降情况,及时测量孔内混凝土面高度,正确指挥导管的提升和拆除;导管的埋置深度应控制在2~4m。同时应经常测探孔内混凝土面的位置,即时调整导管埋深。
导管提升时应保持轴线竖直和位置居中,逐步提升。如导管法兰卡挂钢筋骨架,可转动导管,使其脱开钢筋骨架后,再移到钻孔中心。
拆除导管动作要快,时间一般不宜超过15min。要防止螺栓、橡胶垫和工具等掉入孔中。要注意安全。已拆下的管节要立即清洗干净,堆放整齐。循环使用导管4~8次后应重新进行水密性试验。
在灌注过程中,当导管内混凝土不满,含有空气时,后续混凝土要徐徐灌入,不可整斗地灌入漏斗和导管,以免在导管内形成高压气囊,挤出管节间的橡皮垫,而使导管漏水。
当混凝土面升到钢筋骨架下端时,为防钢筋骨架被混凝土顶托上升,可采取以下措施:①尽量缩短混凝土总的灌注时间,防止顶层混凝土进入钢筋骨架时混凝土的流动性过小。②当混凝土面接近和初进入钢筋骨架时,应使导管底口处于钢筋笼底口3m以下和1m以上处,并慢慢灌注混凝土,以减小混凝土从导管底口出来后向上的冲击力;③当孔内混凝土进入钢筋骨架4m~5m以后,适当提升导管,减小导管埋置长度,以增加骨架在导管口以下的埋置深度,从而增加混凝土对钢筋骨架的握裹力。
混凝土灌注到接近设计标高时,要计算还需要的混凝土数量(计算时应将导管内及混凝土输送泵内的混凝土数量估计在内),通知拌和站按需要数拌制,以免造成浪费。
在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高减小,超压力降低,而导管外的泥浆及所含渣土稠度增加,相对密度增大.如在这种情况下出现混凝土顶升困难时,可在孔内加水稀释泥浆,并掏出部分沉淀土,使灌注工作顺利进行。在拔出最后一段长导管时,拔管速度要慢,以防止桩顶沉淀的泥浆挤入导管下形成泥心。
因为耐久性混凝土粉煤灰掺量较大,粉煤灰可能上浮堆积在桩头,加灌高度应考虑此因素。为确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上应加灌100cm以上,以便灌注结束后将此段混凝土清除。
在灌注混凝土时,每根桩应至少留取一组试件,对于桩长较长、桩径较大、浇筑时间很长时,根据规范要求增加。如换工作时,每工作班都应制取试件。试件应施加标准养护,强度测试后应填试验报告表。强度不合要求时,应及时提出报告,采取补救措施。
有关混凝土灌注情况,在灌注前应进行坍落度、含气量、入模温度等检测;在各灌注时间、混凝土面的深度、导管埋深、导管拆除以及发生的异常现象等,应指定专人进行记录。
3.4灌注砼测深方法
灌注水下砼时,应经常探测孔内混凝土面至孔口的深度,以控制导管埋深。如探测不准确,将造成埋深过浅,导管提漏,埋管过深拔不出或短桩事故。因此,在钻孔灌注桩中是一项非常重要的工作,一定要由具有高度责任心的人来操作。
目前测深多用重锤法,重锤的形状是锥形,底面直径不小于10cm,重量不小于5kg。用绳系锤吊入孔内,使之通过泥浆沉淀层而停留在砼表面(或表面下10-20厘米)根据测绳所示锤的沉入深度作为砼灌注深度。本方法完全凭探测者手中所提测锤在接触顶面以前与接触顶面以后不同重量的感觉而判别。测锤不能太轻,而测绳又不能太重,否则,探测者手感会不明显,在测深桩,测锤快接近桩顶面时,由于沉淀增加和泥浆变稠的原因,就容易发生误测。探测时必须要仔细,并以灌注砼的数量校对以防误测。
4.泥浆清理
钻孔桩施工中,产生大量废弃的泥浆,为了保护当地的环境,这些废弃的泥浆,经泥浆分离器处理后,运往指定的废弃泥浆的堆放场地,并做妥善处理。
5.质量检验标准
验对于桩长大于50m的钻孔桩,按设计要求在钢筋笼安装时预埋声测管,成桩后采用声波透射法进行检测。对于桩长少于50m的钻孔桩全部采用小应变检测。对质量有问题的桩,钻取桩身混凝土鉴定检验。
表1 钻孔桩钻孔允许偏差
序号 项 目 允许偏差(mm)
1 孔径 不小于设计孔径
2 孔位中心 钻孔桩 100
挖空桩 50
3 孔位中心偏心 群桩 ≤50
4 倾斜度 钻孔桩 1%
挖孔桩 0.5%
表2 钻孔桩钢筋骨架允许偏差
序号 项 目 允许偏差(mm)
1 钢筋骨架在承台底以下长度 ±100
2 钢筋骨架外径 ±20
3 主钢筋间距 ±0.5d
4 加强筋间距 ±20
5 箍筋间距或螺旋筋间距 ±20
6 钢筋骨架倾斜度 1%
7 骨架保护层厚度 不小于设计值
6.钻孔桩常见事故的预防及处理。
常见的钻孔(包括清孔时)事故及处理方法分述如下:
6.1坍孔
各种钻孔方法都可能发生坍孔事故,坍孔的特征是孔内水位突然下降,孔口冒细密的水泡,出渣量显著增加而不见进尺,钻机负荷显著增加等。
6.1.1坍孔原因
①、泥浆相对密度(工地上常用泥浆比重表示)不够及其它泥浆性能指标不符合要求,使孔壁未形成坚实泥皮。
②、由于出渣后未及时补充泥浆(或水),或河水、潮水上涨,或孔内出现承压水,或钻孔通过砂砾等强透水层,孔内水流失等而造成孔内水头高 度不够。
③、护筒埋置太浅,下端孔口漏水、坍塌或孔口附近地面受水浸湿泡软,或钻机直接接触在护筒上,由于振动使孔口坍塌,扩展成较大坍孔。
④、在松软砂层中钻进进尺太快。
⑤、提出钻锥钻进,回转速度过快,空转时间太长。
⑥、水头太高,使孔壁渗浆或护筒底形成反穿孔。
⑦、清孔后泥浆相对密度、粘度等指标降低,用空气吸泥机清孔泥浆吸走后未及时补浆(或水),使孔内水位低于地下水位。
⑧、清孔操作不当,供水管嘴直接冲刷孔壁、清孔时间过久或清孔停顿时间过长。
⑨、吊入钢筋骨架时碰撞孔壁。
6.1.2、坍孔的预防和处理
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