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钻孔灌注桩成孔质量问题研究

时间:2011-04-23  作者:秩名

论文导读:在几年的工程实践中,作者对灌注桩施工积累了一些经验,发现了一些问题,下面就钻孔桩护壁与成孔质量问题进行分析与探讨。
关键词:钻孔桩护壁,孔壁稳定,成孔质量
 

近些年我国建筑业得到了飞速发展,在铁路、公路、城市楼房等工程设施建设中,钻孔灌注桩得到了广泛应用。但在施工中,钻孔桩孔壁及工程质量仍存在不少问题。在几年的工程实践中,作者对灌注桩施工积累了一些经验,发现了一些问题,下面就钻孔桩护壁与成孔质量问题进行分析与探讨。

1.孔壁稳定问题

1.1 孔壁稳定是指在成孔和灌注混凝土过程中孔壁不掉泥、不塌陷、不缩孔的稳定状态。按地层自身的稳定性可分以下几类:

1.1.1不稳定地层:指地层不能保持稳定性。如淤泥质流沙,施工时护壁方式不当会给混凝土灌注带来较大困难,甚至不能成孔。因此施工时,必须用粘土造浆,其比重控制在1.2~1.4。

1.1.2 临界稳定地层:指地层自身保持稳定,但在外界因素干扰下极易丧失稳定性。

1.1.3 稳定地层:指地层自身稳定性好,但在外界因素作用下抗干扰能力差,钻进施工时须进行必要的护壁。如宝(鸡)天(水)复线东口渭河1号大桥1号墩位于渭河右岸310国道边,桩顶下8米为坡积土,公路上车流不断,施工中采用泥浆护壁,成功解决了漏浆及孔壁坍塌的难题。

1.1.4 极稳定地层:指地层本身稳定性极好,而且在外界因素(机械振动、钻头碰撞、地下水)作用下仍保持较好稳定性。这种地层不需专门进行护壁,钻进成功率较高。

1.2 桩孔护壁一旦丧失稳定,将给施工造成严重影响。下面几种情况需要注意。

1.2.1 孔壁处于临界稳定状态:灌注混凝土下落冲击造成的振动使局部孔壁失稳坍塌。此时造成桩身混凝土局部“夹心”,严重者会造成“断桩”。

1.2.2 施工钻至下层时上层孔壁坍塌:塌落数量很大时,钻头埋住不能提出。因此,应及时采取护壁及快速钻进方法,准备好灌注材料、人力及施工设备,缩短施工时间。

1.2.3 边钻边塌:钻孔孔壁当塌至内外平衡时,坍塌结束,此时易扩径。

根据不同地层,钻孔桩施工应选用不同钻进方法和护壁方式。特别对临界稳定地层和不稳定地层护壁稳定问题应引起高度重视,避免事故发生。

2. 成孔质量问题

2.1 桩孔超径系数

正常桩孔系数控制在1.1~1.2范围内。当灌注混凝土时上返流态受到影响,使混凝土桩带有不同程度夹泥现象,降低混凝土连贯性同时也降低了桩基的承载能力,增加了混凝土圬工量,并延长了施工周期。若采取泥浆护壁,适当加入处理剂,如锯末,则能达到较好效果。

2.2 桩孔孔底沉渣

钻孔桩成孔后应立即进行清孔,灌注水下砼前允许沉碴厚度应满足设计要求,设计未规定时:柱桩孔底沉碴厚度不大于10cm,摩擦桩孔底沉渣不大于30cm。孔底沉渣厚度取决于何种泥浆及其各种指标的选择。若选用泥浆护壁钻进,应使返出的泥浆比重与新拌的泥浆比重一致。若有泥浆粒径或固体粒径沉淀,应采取多次清孔,达到规定指标为目的。

2.3 首次灌注混凝土数量的确定

为保证桩孔质量,首次灌注混凝土应尽快填满孔底,导管埋入砼中的深度不小于1m,并不宜大于3m;当桩身较长时,导管埋入砼中的深度可适当加大。论文格式。混凝土初存量的最小容量可按下式计算:

V=(D2×(H+h+0.5t)+d2×(0.5L-H-h-0.5t))×π÷4

式中: V:第一次灌注砼数量(m3)

d:导管直径(m)

D:成孔桩径(m)

L:桩孔深度(m)

H:导管埋入砼中的深度(m)

h:浇筑前测得导管下口距孔底高度(m)

t:浇筑砼前孔底沉碴厚度(m)

应当注意:下导管至灌注混凝土的时间越短越好,最长不超过3.5小时。灌注前应重新量测孔底沉渣并进行二次清孔,直至达到规范规定标准为止。论文格式。

3. 事故分析

钻孔灌注桩桩身有不同的夹泥、夹砂、孔洞、断桩等情况出现的原因及采取对策大致有以下几个方面:

3.1 混凝土配合比不当

3.1.1由于用水量过大,造成混凝土灌入孔中和易性差而出现泌水及分层离析现象。比重小的砂浆上返,同时冲走砂浆中的水泥,形成筒桩夹砂或局部孔洞。而大部分水则在混凝土凝结硬化过程中分散于内,因而降低混凝土强度,降低了桩基的承载力。

3.1.2含沙率过大导致用水量加大,混凝土强度降低,造成石子分层。

处理方法:适当调整水灰比及掺入合适的减水剂;控制好粗骨料级配,粗骨料最好是40mm以下天然河卵石。

3.2 混凝土灌注时间控制不当

灌注混凝土时,导管在孔内停留时间过长,使混凝土流动性降低。随着导管起拔过长,引起回填混凝土的量和压力不足形成孔洞。或导管密封不严而漏水充填。因此,在灌注时,桩内形成被砂浆、水填充的筒柱是形成孔洞的主要因素。

处理方法:灌注混凝土前应做好各种准备,确保顺利灌注,灌注时导管应在孔内经常上下串动以起振动自实作用。

3.3 混凝土灌注工序不当

在提拔导管时,管内混凝土回填后压力小于管外压力,管外混凝土顶面发生抽吸现象。此时,首先被埋入的是靠管壁的粘土或泥浆,而后才是混凝土。随着导管的快速拔起,粘土可能下沉,容易造成夹泥。

处理方法:低速扫孔保护孔壁,泥浆比重易控制在1.2~1.4之间,粘度宜18~20s,胶体率不小于95%,含沙率≤4%。提拔导管时放慢速度拔起长度不大于6米,埋深不小于2m。论文格式。

4. 几点建议

4.1 混凝土灌注前,电、水、原材料、人力及机具应有足够甚至双倍的准备,并加强现场值班制度管理。

4.2 混凝土灌注时,认真观察孔中泥浆上返情况。发现混凝土灌注后孔中泥浆不返出,应立即活动导管,使其正常返出孔口,以防发生堵管事故。

4.3 灌注过程中,要不定时地测量混凝土面的上升高度,推算导管埋置深度,以指导提升高度和拆除导管,严防导管底口拔出混凝土面的断桩事故发生。

4.4 灌注完毕,认真清洗灌注设备,并加强对设备的维护和保养工作,提前做好下一孔的灌注准备工作。


【参考文献】
(1)刘金烁主编,桩基工程设计与施工技术,中国建设工业出版社,1994
(2)李俭编., 桥梁墩台.,石家庄铁道学院
(3)彭振斌主编,灌注桩工程设计计算与施工,中国地质大学出版社,1997
 

 

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