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鉆孔灌注樁施工過程中的浮籠原因與預(yù)防對策

所屬欄目:建筑設(shè)計論文 發(fā)布日期:2021-05-14 09:20 熱度:

   樁基是工程中常見的一種基礎(chǔ)形式。隨著我國建設(shè)工程的快速發(fā)展,超高層建筑、大型公共建筑、大型廠房、橋梁、港口等工程中都有大量應(yīng)用樁基礎(chǔ)[1,2,3,4]。在所有的樁基礎(chǔ)類型中,鉆孔灌注樁又是最為普遍和常見的一種樁基形式。

	鉆孔灌注樁施工過程中的浮籠原因與預(yù)防對策

  鉆孔灌注樁具有施工振動小、噪聲低、無擠土效應(yīng)等特點,適用于各種地質(zhì)條件,施工工藝成熟,施工質(zhì)量較有保證,同時所需的施工機具也較為簡單,操作方便,形成的混凝土樁體承載力高,對于樁基承載力要求較高的大型建(構(gòu))筑物等均可采用該樁基形式[5,6]。

  鉆孔灌注樁深度淺則十幾米,深達數(shù)十米,施工時大部分在地表以下進行,無法做到直接觀察,而且灌注成樁后一般也無法進行開挖驗收,現(xiàn)場施工時大部分依賴技術(shù)人員的經(jīng)驗或者吊錘等間接手段,特別是對于長樁、大樁來說,在各個施工環(huán)節(jié)中若出現(xiàn)問題,則將直接影響樁基成樁質(zhì)量,繼而影響整個工程的進度和質(zhì)量,甚至造成嚴(yán)重的質(zhì)量事故和經(jīng)濟損失[7,8]。

  因此,在鉆孔灌注樁的施工過程中,應(yīng)透過現(xiàn)象看本質(zhì),科學(xué)分析各個環(huán)節(jié)出現(xiàn)異常情況的原因,總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn),并提出有效的預(yù)防手段或措施,從而從根源上降低樁基施工時發(fā)生事故的概率,保證工程施工質(zhì)量。

  本文以上海某住宅建設(shè)工程施工為例,對現(xiàn)場進行鉆孔灌注樁施工時出現(xiàn)的鋼筋籠上浮現(xiàn)象進行分析和研究,追根溯源,層層分析鋼筋籠上浮的可能原因,并針對最有可能的原因采取針對性的措施,從而驗證了分析過程的正確性,最終從根源上解決了本工程鉆孔灌注樁施工時的浮籠問題。

  1 工程概況

  某住宅建設(shè)工程位于上海市閔行區(qū),主要包括6棟18層高層住宅以及部分低層配套用房,6棟高層住宅編號分別為1#、2#、3#、4#、5#、6#,地下室整體2層,部分區(qū)域為1層。建筑上部結(jié)構(gòu)設(shè)計采用框架剪力墻形式,設(shè)計基礎(chǔ)形式主要為筏板+鉆孔灌注樁。

  本工程鉆孔灌注樁的樁徑主要在800~1 500 mm之間,樁長21~34 m不等,樁身混凝土強度等級設(shè)計為C35,鋼筋籠主筋為12φ25 mm,箍筋為φ12 mm@100 mm/250 mm。工程項目樁基數(shù)量較多,現(xiàn)場主要采用旋挖鉆機成孔。

  2 施工現(xiàn)場浮籠情況介紹

  在該項目的建筑樁基施工過程中,在施工至6棟高層住宅的4#樓棟范圍樁基時,鋼筋籠發(fā)生了較為普遍的浮籠現(xiàn)象,大多數(shù)吊筋已被撐出地面,經(jīng)現(xiàn)場測量,鋼筋籠上浮約達40 cm。

  在這之后,現(xiàn)場技術(shù)人員應(yīng)立即報告項目技術(shù)負責(zé)人并會同監(jiān)理方,因考慮時間原因,在經(jīng)簡單的分析研究后,采取了控制澆灌速度、抖動導(dǎo)管、改善泥漿質(zhì)量等技術(shù)措施,使鋼筋籠上浮現(xiàn)象得到了初步的有效控制。

  3 浮籠原因分析與確定

  在鉆孔灌注樁的施工過程中,浮籠現(xiàn)象時有發(fā)生。鋼筋籠產(chǎn)生上浮現(xiàn)象的原因較多,相關(guān)技術(shù)專家和學(xué)者對此也已有較多的分析。但就本工程而言,浮籠發(fā)生時較為突然,若不采取合理的處置措施,輕則影響樁基成形質(zhì)量,導(dǎo)致承載力不足需要補樁,重則導(dǎo)致斷樁、廢樁等嚴(yán)重質(zhì)量事故。因此,鋼筋籠浮籠現(xiàn)象應(yīng)引起足夠的重視,需要分析其原因并采取預(yù)防措施。

  對于此次浮籠現(xiàn)象的發(fā)生,相關(guān)技術(shù)人員經(jīng)層層分析,認為可能的原因有如下幾種:

  1)混凝土的坍落度較小,流動性不足,導(dǎo)致灌注混凝土?xí)r對鋼筋籠的摩擦力大于鋼筋籠的自重,繼而使鋼筋籠上浮。

  2)導(dǎo)管上提時沒有順直上升,出現(xiàn)偏斜情況卡住了鋼筋籠,導(dǎo)致鋼筋籠跟隨導(dǎo)管上浮。

  3)灌注時的泥漿相對密度太大,形成的泥皮過厚,當(dāng)灌注速度較快時,泥漿的流速也較快,從而在孔內(nèi)向上流動時增加了泥漿對鋼筋籠的上托力,促使鋼筋籠上浮。

  4)鋼筋籠上端的吊筋在成孔的孔口沒有固定牢固,導(dǎo)致當(dāng)工人在提升導(dǎo)管時,鋼筋籠被導(dǎo)管掛住而被一起抬升,出現(xiàn)鋼筋籠上浮現(xiàn)象。

  5)初灌的混凝土處于孔內(nèi)已灌注混凝土液面的上部,當(dāng)現(xiàn)場長時間沒有繼續(xù)灌注混凝土?xí)r,此部分初灌混凝土若出現(xiàn)坍損大、離析或初凝等現(xiàn)象,將導(dǎo)致混凝土的流動性降低,后續(xù)灌注混凝土液面上升時,由于上部初灌混凝土與鋼筋籠已有部分凝結(jié),故有可能帶動鋼筋籠上浮。

  以上是施工現(xiàn)場最有可能的浮籠原因,但不排除還有其他的可能,后續(xù)也采用了頭腦風(fēng)暴的形式組織了針對性的討論,這里不再贅述。

  針對上述5種原因,項目部技術(shù)人員從施工準(zhǔn)備階段開始,重新梳理了每一道施工工序的技術(shù)要點,具體梳理過程如下:

  1)查詢灌注混凝土的配合比單,發(fā)現(xiàn)混凝土坍落度為190 mm,同時現(xiàn)場從罐車?yán)锏钩霾糠只炷吝M行坍落度測試,實測坍落度值為196 mm,與配合比單所寫數(shù)值較為接近,且兩者都符合JGJ 94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》中水下混凝土的灌注坍落度宜為180~220 mm的要求。因此可以排除浮籠的第1種原因。

  2)經(jīng)現(xiàn)場確認,導(dǎo)管順直度良好,且導(dǎo)管中心基本處于成孔的中心位置,工人操作也較為規(guī)范,沒有出現(xiàn)野蠻施工的情況,導(dǎo)管上提時出現(xiàn)偏斜情況的可能性基本為零,因此可以排除第2種上浮原因。

  3)對于灌注時的泥漿相對密度,現(xiàn)場技術(shù)人員采用比重計對孔內(nèi)泥漿進行了測量,經(jīng)實測,現(xiàn)場泥漿相對密度為1.2,考慮工程地質(zhì)與實際情況,該數(shù)值完全符合現(xiàn)場施工要求和相關(guān)規(guī)范的設(shè)計要求。同時,該數(shù)值也與攪拌站出具的配合比單中的數(shù)值基本相符,不存在泥漿太濃的問題。另外,現(xiàn)場技術(shù)人員對混凝土的灌注速度也有相應(yīng)控制,因此可以排除第3種上浮原因。

  4)鋼筋籠被導(dǎo)管掛住而提升的情況與第2種原因大同小異,經(jīng)確認,現(xiàn)場鋼筋籠上端的吊筋已與護筒筒口焊接固定。同時,工程現(xiàn)場的導(dǎo)管與鋼筋籠放置位置均較為端正,在工人提升導(dǎo)管時,不存在鋼筋籠被導(dǎo)管掛住的情況,因此可以排除第4種原因。

  5)據(jù)調(diào)查,現(xiàn)場在灌注4#樓棟范圍的樁基混凝土?xí)r,在第2車混凝土澆筑完成后,運輸?shù)?車混凝土的罐車在途中因為陷入路邊泥灘而耽誤時間約0.5 h,到達樁基現(xiàn)場后技術(shù)人員聯(lián)合試驗人員對混凝土坍落度進行了現(xiàn)場檢測,未見明顯初凝現(xiàn)象,于是迅速繼續(xù)進行了灌注施工,不久后便發(fā)生鋼筋籠上浮現(xiàn)象。經(jīng)綜合分析判斷,鋼筋籠上浮確認為上述第5種原因,即鉆孔中已灌注的上部混凝土經(jīng)較長時間后坍損較大,并與鋼筋籠已有部分凝結(jié),從而導(dǎo)致混凝土液面上升時,帶動鋼筋籠上浮。

  4 浮籠處理措施

  鋼筋籠浮籠現(xiàn)象在橋梁樁基等施工過程中較為常見,一般上浮幾厘米或十幾厘米的情況,對樁基的使用性能影響不大,應(yīng)采取防止鋼筋籠繼續(xù)上浮的措施。本工程鋼筋籠整體上浮約40 cm,上浮程度不算很大,技術(shù)人員當(dāng)場安排操作工人放慢混凝土的澆筑速度,并反復(fù)地利用機械將導(dǎo)管進行上下提落,做到“慢提快落”,從而將鋼筋籠慢慢地帶回到已澆筑的混凝土中。

  需要注意的是,其間應(yīng)準(zhǔn)確計算導(dǎo)管埋深和已澆筑混凝土的液面標(biāo)高,提起導(dǎo)管的速度務(wù)必要慢,切不可因浮籠問題使導(dǎo)管脫出混凝土液面,造成斷樁事故。

  5 浮籠預(yù)防對策

  針對鋼筋籠上浮的可能原因,為及時科學(xué)地應(yīng)對現(xiàn)場突發(fā)情況,在實際的鉆孔灌注樁施工過程中,可采取如下預(yù)防對策。

  5.1 加強清孔,控制泥漿相對密度

  1)在成孔后及灌注混凝土之前,應(yīng)徹底清孔,控制泥漿相對密度在1.1~1.3之間,避免清孔不徹底而導(dǎo)致泥漿相對密度偏大。

  2)在灌注混凝土施工過程中,防止混凝土從灌注漏斗內(nèi)溢出,從而使泥漿因摻入水泥而變稠,導(dǎo)致泥漿相對密度增大。

  5.2 適當(dāng)改造鋼筋籠,提升抗浮能力

  1)在鋼筋籠的制作過程中,可以將鋼筋籠主筋延長至成孔孔底,并將末端的鋼筋適當(dāng)彎起或者加工成圓圈狀,從而提高鋼筋籠與已初灌混凝土的握裹力,提升鋼筋籠的抗浮能力。

  2)在保證樁基設(shè)計承載能力的前提下,適當(dāng)減少鋼筋籠下部的箍筋或加強筋,從而降低混凝土上升時與鋼筋籠體的摩擦力。

  3)在鋼筋籠下放就位后,將鋼筋籠與護筒固定牢固,或者用鋼筋將籠體頂部與鉆臺架連接固定,防止上浮。

  5.3 嚴(yán)控混凝土質(zhì)量

  1)在灌注施工前,應(yīng)嚴(yán)格控制混凝土拌和物的流動性或坍落度、初凝時間等參數(shù),優(yōu)先選用初凝時間較長的水泥品種,并適當(dāng)提高混凝土的水灰比(一般為0.5~0.6),保證混凝土的和易性。混凝土中粗骨料的最大粒徑不得超過40 mm。

  2)在施工過程中盡量縮短灌注時間,在不利條件下可適當(dāng)使用緩凝劑,延遲混凝土的凝結(jié)時間,避免上部初灌混凝土過早凝結(jié)而與鋼筋籠連為一體。

  5.4 規(guī)范混凝土的灌注操作

  1)在現(xiàn)場施工過程中,應(yīng)按規(guī)范的相關(guān)要求,合理計算首批混凝土的數(shù)量和灌注漏斗的高度,要求導(dǎo)管底口埋入混凝土的深度≥1 m。在灌注φ1.5 m樁基時,保證有2.7 m3的蓄料斗;在灌注φ1.2 m樁基時,保證有2.0 m3的蓄料斗。下料后可采取將導(dǎo)管回插10 cm的方法來保證埋管的深度。

  2)在現(xiàn)場灌注施工開始后,應(yīng)連續(xù)不斷地進行施工,避免長時間等料情況的發(fā)生,中途不得暫停。同時,應(yīng)盡量縮短導(dǎo)管拆除時間,一般控制不超過15 s。

  5.5 合理控制導(dǎo)管埋深

  1)在灌注施工過程中,應(yīng)用測繩經(jīng)常測量孔內(nèi)混凝土頂面的標(biāo)高,掌握上升速度并做記錄。及時提升導(dǎo)管、拆除導(dǎo)管。現(xiàn)場嚴(yán)格控制混凝土灌注速度,以控制混凝土向上翻升的速度,降低對鋼筋籠的攜帶能力。

  2)在提升導(dǎo)管時,應(yīng)保持導(dǎo)管軸線豎直和位置居中,逐步緩慢提升。如導(dǎo)管法蘭盤卡掛在鋼筋籠上,可以適當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)動導(dǎo)管使其脫離鋼筋籠,再將導(dǎo)管移至鉆孔中心位置后緩慢上提。

  6 結(jié)語

  在樁基施工過程中,現(xiàn)場施工人員和技術(shù)人員往往比較重視成孔情況、清孔質(zhì)量以及混凝土灌注過程控制,而對鋼筋籠上浮這一現(xiàn)象普遍重視不夠。小范圍的浮籠對樁基質(zhì)量影響不大,1 m左右的浮籠能夠通過采取措施下降回去,但超過1 m的浮籠將比較難以處理,可能導(dǎo)致后期重新鉆孔施工。

  因此,現(xiàn)場人員應(yīng)掌握鋼筋籠浮籠的原因、處理措施以及預(yù)防對策等,從而更好地在早期即進行鋼筋籠浮籠控制,避免發(fā)展為難以處理的質(zhì)量事故,從而保證工程的樁基施工質(zhì)量。

  本文結(jié)合實際的工程案例,分析了施工現(xiàn)場鋼筋籠浮籠的可能原因,并逐一進行分析,同時也較為全面地總結(jié)了相應(yīng)的鋼筋籠浮籠預(yù)防對策,對于類似的情況可起到一定的參考作用。

  參考文獻

  [1]平克祥.鉆孔灌注樁技術(shù)在建筑工程施工中的應(yīng)用策略[J].山西建筑,2019,45(5):56-58.

  [2]趙路峰.淺議鉆孔灌注樁技術(shù)在建筑施工中應(yīng)用[J].建材與裝飾,2019(25):36-37.

  [3]王健.鉆孔灌注樁施工技術(shù)在房屋建筑工程中的應(yīng)用[J].中華建設(shè),2012(9):320-321.

  《鉆孔灌注樁施工過程中的浮籠原因與預(yù)防對策》來源:《建筑施工》,作者:潘黎萍

文章標(biāo)題:鉆孔灌注樁施工過程中的浮籠原因與預(yù)防對策

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