施工缝的处理:
混凝土墙和柱的浇注应是水平的。如果模板伸出已浇注层的顶面以上,应将粘在模板上的混凝土清除掉,才能浇注下一层混凝土。如果施工缝包含一个施工形成的混凝土表面,则此表面应凿毛至露出骨料,但不得伤及骨料和接缝的边棱。此粗糙面应用水洗刷干净并除去松散的颗粒。应保护施工缝上的突出钢筋,防止钢筋产生锈蚀。如果是分层浇注,应将伸出浇注层的钢筋适当撑住,以防钢筋混凝土浇注和凝固时发生移动。当混凝土还未完全凝固时,应尽可能将混凝土表面的浮浆及松散材料清除,不必凿毛。如不能这样做,则应在混凝土浇注超过24小时后,用机械清除,然后勇清水洗净粗糙面。为了确保在已硬化的混凝土的接缝中有充足的灰浆,应首先在洗净和润湿的表面上(包括直面和斜面)抹一层厚约10mm的1:2的水泥砂浆或水泥浆。新浇注混凝土应在砂浆初凝前浇注。接缝到接缝间,浇注要连续进行。暴露在可见面的所有接缝边线,应注意修饰,做到线条平顺,高度整齐。混凝土浇注一旦中断,应及时将溅到钢筋上和模板表面的水泥浆聚集物清除。不得将干水泥渣和粉末捣进未凝固的混凝土中。在混凝土凝固前清扫钢筋应当心,不要损坏或破坏表面的或接近表面的混凝土以及混凝土和钢筋的粘结。
5、表面修整及修补
所有混凝土表面的外形应线形正确、顺畅、光滑、无须再摸浆。拆模后表面如有粗糙、不平整、蜂窝或不良外观时,应凿到监理工程师满意的深度,并以监理工程师同意的标号混凝土重新填筑和修整表面。这种工作要由监理工程师在总体上予以同意。
修补混凝土所用材料应符合要求。所有填充应与孔穴表面紧密结合。在填充及养护和干燥后,应坚固、无收缩开裂及鼓形区,表面平整且与相邻表面齐平。
6、混凝土养护 (1)、一般要求
新浇注混凝土应进行养护,并在修整后立即进行最少延续7天或监理工程师指示的天数。 养护时应随时保有水分。养护作为混凝土操作中的一个完整部分。
当模板成型的表面需要磨平时,在磨平前及磨平时混凝土应保持潮湿。首次磨平后应立即养护。
(2)、洒水养护
洒水养护包括对未拆模板洒水和在混凝土无模板表面上严密地覆盖一层稻草、麻布、砂或能保持湿润的吸水材料,但不允许用木屑,也不允许使用使混凝土产生不良外观或变色的覆盖物。提供的覆盖材料应事先取得监理工程师的同意。
如果在养护后期拆除了模板,应继续养护。任何使混凝土时干时湿的养护方法是不恰当的。混凝土修整完毕后应尽快予以覆盖,且不使其表面受损。覆盖物应经常保持潮湿。气温低于5℃时,不得浇水养护。
(3)、薄膜养护
为了防止混凝土的损失,可以采用批准的防水纸、塑料布或液体薄膜养护剂,但由于其它要求而禁止使用这种养护剂除外。
防水纸摊铺时应是实际最大宽度。相邻纸至少重叠15cm,并用胶带、胶粘剂、胶水或其它批准的方法紧密结合,使整个混凝土表面完全覆盖。应固定防水纸使之不被风吹而移动。养护期间内任何防水纸破碎或损坏时,应立即修补该部分。丧失防水性能的防水纸应及时更换。
塑料布的使用同防水纸。
当在养护期间内薄膜破碎或损坏时,所有破坏处应按原来要求重新涂抹。对于不同模板成型的表面,应在混凝土水光泽消失时,立即涂上养护剂,对于模板成型且不进行磨平的表面,应在模板拆除时,立即涂上养护剂。施工养护剂时如发生任何延缓,应用水湿润养护直到可施用养护剂时为止。应采用能细喷养护的设备。养护剂在使用前应彻底搅拌。第二次喷洒应紧跟第一次喷洒,并垂直第一次喷洒面。每平方米表面的每次使用量最少为0.27L。要注意防止将养护剂喷洒到要求混凝土粘结于钢筋的接缝处及安装填缝料的接缝处。施工缝及需要用喷射方法修整混凝土表面,不得使用液体薄膜养护剂。
五、桩基础施工
本工程桩基础嵌入中风化岩有4.5米,其覆盖层又为淤泥,故采用冲击钻孔成孔。拟进场2台桩机梅花形成孔。泥浆在陆域自造。沉渣用自卸车运至指定地点堆放。
(一)、施工监控要点 1.孔的垂直度
钻孔灌注桩的垂直度是保证承载能力的重要一环,目前绝大多数的施工现场不检查垂直度,有的单位没有检查设备或根本不知道如何检测,有的单位则因测孔斜费时费力不愿多此一举。斜率超标,桩的受力状态被改变,桩头偏位,影响上部结构质量,严重影响钢筋笼的安置;在砂土类地层中孔壁极易塌孔,沉渣不宜清除。
为避免钻孔倾斜,在钻机就位和钻孔过程中,要随时注意校核钻杆的垂直度,发现倾斜及时纠正。对于地基不均匀、土层呈斜状分布和土层中夹有大的孤石或其它硬物的情形,施工前必须作好准备。在不均匀地层中钻孔时,钻机自重大、钻杆刚度大较为有利。进入不均匀硬层、斜状岩层和碰到孤石时,钻速要打慢档。处理大孤石和坚硬岩石,采用自重大的复合式牙轮钻或换用冲击钻都是有效的方法。 导正装置经工程实践表明,也是防止孔斜的简单有效的方法。终孔后再发现孔斜纠正起来费时费力,且修孔常使桩的充盈系数增大,最大达1.6以上。
2.孔深
在恶性工程事故的桩基工程中,孔深不到位的例子很多,对于孔深的量测应是预防的重点,实际操作中应注意的问题有:
(l)测量有误达不到设计深度。一般常用的测绳一经水泡就会出现收缩现象,有的收缩量可达 lcm/lm左右,测50m的孔就会产生0.5m左右的误差。更大的测量误差是由于测绳易断引起的,断了以后不知道的人仍以断处为起点继续使用,往往可差数米。采用细钢丝测绳要当心数标松动错位。彻底避免误测的办法是在施工现场或附近地面上设置长度标记作为准绳,每次终孔一定把测绳拿去核实。
(2)钻孔入岩深度达不到设计要求,更多的是由于地层分布不均匀,如岩层分布成倾斜状或起伏变化剧烈导致判断失误。入岩深度的控制因钻孔工艺不同而有所区别。反循环工艺和冲击钻成孔的桩,可采用岩样鉴别法。此外,还需注意每个桩的入岩和终孔的岩样最好留样备案,直至工程使用正常,沉降稳定。正循环工艺成孔的桩由于取不到完整岩样确定嵌岩深度很困难。较可靠的办法是认真分析钻探资料,根据各钻孔土层分布情况综合评判场地地质概况,然后做出岩层分布的等高线图,按等高线图确定成孔深度。因本法有一定的随机性,应适当加大安全系数,有时尚需适当补充钻探孔,在某些缺少钻孔的控制区域,也可用钻机换取芯钻头直接取岩芯判定。正循环工艺采用的方法难度大。
3.孔径:
与孔径有关的质量问题有:
(l)由于孔径小于规范要求,桩的截面缩小,承载能力降低,实际上降低了桩的安全系数。
(2)软弱土层一般都在地层上部,缩颈现象也发生在此段,而桩的内力也是上段大,容易造成桩身抗压强度不够而破坏。
(3)由于孔径达不到要求,导致钢筋笼无保护层,桩的抗压弯能力削弱或丧失。防治的主要措施是加强对孔径的检测与控制,提高泥浆质量,增大泥浆比重和粘性及稠度。钻头直径应适当加大,也可采用处理孔斜的导正器法,在导正器上焊一定数量的合金刀片,在钻进或起钻的过程中起扫孔作用。此外在易于产生缩孔的土层中施工,减少空孔时间也是非常重要和有效的措施。
4. 泥浆
在钻孔灌注桩的施工中,无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥,泥浆质量都是相当重要的因素。泥浆质量差,其后果是:
(1)形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差,易于脱落,导致孔壁稳定性差,在砂性土地层易于塌壁,在流塑状粘土层则易于缩孔。
(2)泥浆稠度大、比重大,含砂率高,形成的泥皮质量差、厚度大,大大降低桩的侧摩阻力。
(3)稠浆在钢筋笼钢筋上沉积粘附,导数钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重过大,使得砼水下灌注阻力增大,降低砼的流动半径,使砼骨料大部分堆积在桩芯部位,而钢筋笼外几乎无骨料,不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥。有的工程计算承载力为14000kN以上,而静载试验不到5000kN就破坏,其中就有泥浆的影响。在空气中坍落度为21cm、扩散直径为38cm的砼,在水中坍落度下降为16.5cm、扩散直径为30.5cm,而在比重为1.2的泥浆中,坍落度则为14cm,扩散直径只有27cm。因此,对泥浆质量的管理决不是个小问题,一定要严格按规范要求严格控制。
5.沉渣与沉淤
一般把沉渣与沉淤混为一谈,凡是孔底的沉积物统称沉渣,实际上是有区别的。沉渣是钻孔过程中钻机切削和孔壁塌落的岩士,主要是砂、砾石和碎岩硝等,而沉淤则是比重大、稠度大的劣质泥浆由于空孔时间过长沉淀而成的流塑状混合物,沉淤的厚度往往大于沉渣,沉渣与沉淤均在桩底形成软弱隔层,能导致端承力丧失殆尽。沉淤的控制主要是提高泥浆质量和减少空孔时间。沉渣的清除采用反循环成孔工艺能达到较好的效果速度能达到2~3m/s.是正循环的40倍以上,故携渣能力强。为此,可采用正循环成孔,气举反循环清孔的工艺。此法现场只需增加一台6m3的空压机即可,费用不大,简便易行,效果良好。采用该法,关键是控制好孔内泥浆面的落降,落降快、落差大则易塌孔,因此补浆要跟上,而且抽渣时间要短。实践证明,应用得当,桩的承载力能大幅度提高。
无论采用反循环还是正循环成孔工艺,都应重视砼灌注前的清孔。灌注前抽吸二分钟左右,一方面抽出一定的沉渣,另一方面泥浆的抽吸作用导致一部分沉渣、沉淤上浮,而且短时间内不会沉淀。 此时灌注砼,砼坠落的巨大冲击力还能溅除最后残余的部分沉渣与沉淤,可基本上将孔底沉渣清除干净。
6.砼灌注
砼灌注是最后一道也是最关键的一道工序。首先必须严格按设计强度配制砼。许多施工单位都是现场搅拌砼,其常见问题是:1)砂石的含泥量偏大;2)配料的计量不准确;3)水泥保管不善受潮。水下砼灌注由于阻力大不易流畅灌入,于是施工单位常随意加大水灰比,增大塌落度便于砼灌注,结果砼的强度等级严重降低。质检和设计人员应加强现场质量监理,决不能轻易相信试块的试验结果。在保证砼质量合格的前提下,导管法水下灌注砼质量难以控制的主要原因是:1)不能象上部结构施工那样逐层振捣;2)由于导管埋在泥浆和砼中,砼的灌入阻力是相当大的, 灌入阻力可按下式估算:
R=π(D2—d2)(l1rw+l2rh)/4 (l)式中, D为桩直径;d为导管直径; rww为泥浆重度;rh为砼重度;
要克服很大的灌入阻力保证砼桩身质量,必须有相当大的冲击力,冲击力越大,完成每一斗砼灌注的时间越短,砼桩身越均匀。由于砼是由水泥、砂、石子配制的混合料,不同材料、不同粒径则摩擦系数不一样,因此仅靠静力平衡产生的超压力缓慢流淌,则易造成砼粗骨料在桩芯堆积,随半径增大而递减。桩身不匀,则影响桩的抗压强度。
目前最常见的水下砼灌注法的缺点是:
(l) 在向大斗投料过程中,砼的绝大多数势能在撞击大斗壁的碰撞中损耗掉,砼料落人导管中不连续,形不成较大的冲击能量,使砼没有足够的力量向四周挤压、扩散,桩的摩阻力严重降低。此外,还容易使桩身不均匀。
(2) 砼料绝大多数要经过反弹再落入导管,容易造成砼离析和堵管。 (3) 吊臂上下移动速度慢,产生不了大的加速度,因此砼料的下落没有足够的超压,造成砼料在导管附近堆积成钟形断面。 由于不能将隔浆层水平顶升,在钟形断面塌落时容易裹入泥浆,造成夹泥芯。
(4) 由于导管上下移动次数过于频繁,使得泥浆不断沿导管壁渗入砼中,影响桩身砼质量。
鉴于以上缺点,使用大体积砼冲击灌注法,如桩的初斗砼灌注一样,每一斗灌注都
是将2至3方砼在大斗中积蓄够量,出料口直接插入导管,然后打开活门一次连续冲击下去,其优点是:
(l) 功能大,冲击力强。物体的冲击能量与质量和速度有关,在速度相同的情况下就取决于质量。根据动量原理可得自由落体的平均冲力公式如—下:
F=mg[(2h/gt2)0.5+1] (2)式中, m为落体质量;t为作用时间;h为落体高度;g为重力加速度。
假设大斗方量为2.5m3;,砼容重为22KN/m3 则m约为5.5t,假设h=30m, t=1.0s,由式(2)求得F=1872.679kN。 平均冲力是砼自重的34倍,与前面根据式(l)计算的砼灌入阻力相比大6倍。 实际瞬时冲力的峰值比平均冲力高达一倍以上。在巨大冲力的作用下,砼的向上顶升力和侧向挤压力就有了保证,桩的摩阻力和桩身砼密实性都得以提高。
(2) 首斗砼灌注冲力大,沉渣、沉淤被溅开,桩端与持力层能较好地结合,确保了端承力的发挥。
(3) 灌注时间短,桩身段骨料分布均匀,桩身段强度能得到保证。但用大体积砼冲击灌入法应注意以下几个问题:
(l) 必须注意排气技术,防止形成气堵,使砼料灌不下去。大斗出料口与导管不可用螺扣联接成一体,会形成气堵。应改为插入式联接方式,大斗出料口外径比导管内径小2至3cm。另外,还要在出料管活门的下方焊上比导管外径大2~3cm的法兰盘。
(2) 砼料最好通过网筛(网眼8~10cm左右)进入料斗,防止夹杂大直径块石、水泥块等造成卡管。
(3) 砼和易性要好,如砼离析,则容易在料斗下部和出料口处形成堆积,导致出料困难,同时也容易堵塞导管.
(4) 砼灌注时,吊车司机的配合也至关重要。当打开活门砼料下落时,必须随砼料的下落不断向上提动导管,提动量要小,注意掌握时机。实践证明,有经验的吊车司机对缩短砼的灌注时间,防止卡管、堵管事故,起相当大的作用。
(5) 当砼灌注到桩顶部位时,为了保持足够的冲力,必须注意导管要留有一定的长度,一般为10m左右,灌注时及时上拨,保证高度产生冲力,使桩头部分的砼质量不至降低。此外,不可忽视大斗和导管的保养,内壁光滑可大大减小摩擦阻力,同时也减少堵管的发生率。
当机械化程度低时,现场搅拌砼可采用卧式大斗,在地面装满料,再用吊车吊起与导管连接进行灌注。在保证上述砼材料质量合格的前提下,如每一斗砼灌注下去孔口返浆激如泉涌,则灌注质量一定好,如孔口返浆弱如渗流,甚至反复升降导管不见泥浆返流,则灌注质量必定欠佳。
(二)、工程管理
钻孔灌注桩质量控制按地面作业和隐蔽作业两部分划分。 隐蔽作业的质量控制关键是检测的准确性和检测与施工作业配合的适时性。可编制由成桩过程的不同时段表示的动态控制表,无论对进度还是质量的动态控制都十分有效。
为了不断提高建设工程钻孔灌注桩的质量,应从以下几个方面进行严格控制并不断进行研究、改进和提高:
(l)对钻孔设备钻头的切削性能、泥浆的处理设备等与施工效率和质量有关的机具、仪器等都应进行检查。
(2)不同的施工方法其效率和质量有很大差异,应从施工方法着手进行预先控制。 (3)认真研究质量检测设备的准确性和可靠性,如大小应变动测的适用范围等。检测结果不准确易引起纠纷,处理不当会降低安全度,留下工程隐患。
(4)提高和完善管理水平,应以工序控制和事前控制为主,建立系统化的动态管理制度和方法。
(三)、断桩的形成和原因
在钻孔灌注桩施工中,由于操作失误,设备不良及水文地质条件等的影响,极容易发生断桩现象,造成重大工程事故。因此,找出失误原因,防微杜渐是施工人员必须解决
的重大课题。一般而言,常见的断桩形式有以下四种:
1、混凝土桩体与基岩之间被不凝固的混凝土软件充填。原因是,由于导管下距孔底过远,混凝土被冲洗液稀释,使水灰比增大,造成混凝土不凝固。
2、桩身中段出现混凝土不凝体。原因是受地下水活动的影响或导管密封不良,冲洗液浸入使混凝土水灰比增大。
3、桩身中岩渣沉积成层,将混凝土桩上下分开。原因是由于在浇注混凝土时,导管提升和起拔过多,露出混凝土面,或因停电、待料等原因造成夹渣。
4、桩身出现空洞体。原因是未采用“回顶”法灌注,而是采用从孔口直接倒入的办法灌注混凝土,产生离析造成凝固后不密实坚硬,个别孔段产生疏松、空洞现象。
(四)、断桩的预防
对断桩的预防,是完全应该做得到的,而且,也是能够做得好的。桩孔成孔后,必须认真清孔。一般是采用冲洗液冲孔,冲孔时间应根据孔内沉渣情况而定。冲孔后要及时灌注混凝土,避免孔底沉渣。
灌注混凝土前认真进行孔径测量,准确算出全孔及首次灌注孔段的混凝土需要量。特别要注意到基岩中的孔径扩展情况,避免首次灌注量不足。首次混凝土灌注量要满足把导管下端埋设0.8米以上的要求。首次灌注时,起始部分或第1—2斗投料需采用水泥砂浆,并尽量做到一次性灌入孔内。
灌注导管口径下限应控制在200毫米以上。导管下端应尽量光滑。其连接处要加放“O”形密封圈,防止冲洗液浸入。导管使用前要进行清洗,除掉污垢与残渣。导管下端距孔底宜为0?5米。导管内水泥隔水塞应加放橡皮板,以增强隔水效果。
混凝土配合比应合理,应严格控制其塌落度(一般控制在16—20厘米为宜)。 在改变水泥标号、品种及生产厂家时,必须先做好配合比试验,按配合比控制质量。 在地下水活动较大的地段,事先要用套管或水泥进行止水处理,止水成功后方可灌注混凝土。
采用从导管内灌入的“回顶”法进行灌注。
准备灌注的混凝土要足量,在灌注过程中应避免停水、停电。
绑扎水泥隔水塞的铁丝,应分首次灌注量多少选取其规格,严防折断。
根据导管内外混凝土的上升高度,合理掌握导管的拆卸长度,在正常情况下应保持导管下端被埋2—3米,切勿起拔过多。
在灌注混凝土过程中,要定时测量导管内外混凝土的深度,并绘制曲线,以监视断桩是否出现。在正常情况下,导管内外混凝土界面的距离是开始大,然后逐渐缩小,最后重合。若发现管内外混凝土灌注曲线距离拉大,并且导管外混凝土曲线变平,而管内混凝土曲线变陡,则是断桩预兆,应查明原因,尽快处理。
(五)、成孔偏斜 原因:
1、施工场地不平整,不坚实,在支架上钻孔时,支架的承载力不足,发生不均匀沉降,导致钻杆不垂直。
2、钻机部件磨损,接头松动,钻杆弯曲。 3、钻头晃动偏离轴线,扩孔较大。 4、遇有地下障碍物,把钻头挤向一侧。 防治措施:
1、钻机就位时,应使转盘,底座水平,使天轮的轮缘、钻杆的卡盘和护筒的中心在同一垂直线上,并在钻进过程中防止位移。
2、场地平整坚实,支架的承载力应满足要求,在发生不均匀沉降时,必须随时调整。 3、偏斜过大时,应回填粘土,待沉积密实后再钻。 (六)、缩孔(孔径小于设计孔径) 原因:
1、软土层受地下水位影响和周边车辆振动