現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展越來越快,同時(shí),鉆孔灌注樁在土木工程施工中的應(yīng)用也越來越廣泛,然而,鉆孔灌注樁的存在的問題是不容忽視的。本文針對(duì)鉆孔灌注樁施工中鋼筋籠上浮問題,根據(jù)理論與實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)分析和原因探討,提出了防止鉆孔灌注樁中鋼筋籠上浮的預(yù)防措施。
在鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工過程中,灌注混凝土?xí)r鋼筋籠上浮現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,少則上浮幾厘米至十幾厘米,多則上浮幾十厘米甚至過米,迄今為止很少有一個(gè)工程的全部工程的樁從未發(fā)生過鋼筋籠上浮事故的。鋼筋籠上浮程度的大小對(duì)樁的使用價(jià)值影響不同。輕微上浮一般不影響樁的使用價(jià)值,但鋼筋籠上浮過大會(huì)影響樁的使用價(jià)值。灌注中一旦發(fā)生鋼筋籠上浮,一般是不能糾正的,所以應(yīng)當(dāng)了解鋼筋籠上浮的原因。多年來,大量的工程實(shí)踐積累了許防止鉆孔灌注樁中鋼筋籠上浮方面的經(jīng)驗(yàn),所以在施工中盡量減少和避免鋼筋籠上浮事故。 一、鋼筋籠上浮的原因 在鉆孔灌注樁施工過程中,鋼筋籠上浮是鉆孔灌注樁常見質(zhì)量問題之一。但造成鋼筋籠上浮的原因有很多(1)混凝土灌注速度和間歇時(shí)間 在混凝土灌注初期應(yīng)盡量放慢灌注速度,因?yàn)榛炷涟韬衔锞哂械湫偷牧髯兲匦?如果灌注速度過快,混凝土在孔內(nèi)上升時(shí)對(duì)鋼筋籠產(chǎn)生的摩擦力會(huì)大大增加,同時(shí)井孔內(nèi)泥漿向上流動(dòng)時(shí)對(duì)鋼筋籠的摩擦力也會(huì)大大增加,而此時(shí)鋼筋籠在導(dǎo)管底口以下混凝土內(nèi)還沒有足夠的埋深,容易造成鋼筋籠上浮。當(dāng)鋼筋籠在導(dǎo)口以下有足夠埋深后,應(yīng)適當(dāng)加快混凝土灌注速度,因?yàn)槿绻嘧r(shí)間過長(zhǎng),首批灌注的混凝土流動(dòng)性降低,對(duì)鋼筋籠的摩擦力增加。如果超過混凝土的初凝時(shí)間,混凝土則會(huì)逐漸失去塑性,并且與鋼筋籠之間產(chǎn)生一定的粘結(jié)力,在后續(xù)混凝土灌注時(shí),鋼筋籠就有可能隨這部分混凝土一起上升。如果間歇時(shí)間過長(zhǎng),同樣會(huì)使混凝土流動(dòng)性降低,粘聚力增加,對(duì)鋼筋籠的摩擦力增加,引起鋼筋籠上浮。 (2)鉆孔后清孔方面的問題 成孔后為保證混凝土的灌注質(zhì)量,必須進(jìn)行清孔,以降低泥漿稠度和清除孔底沉淀層。如果孔底沉淀層厚度過大,則鋼筋籠不能下達(dá)到設(shè)計(jì)高程。在首批混凝土灌注時(shí),如果混凝土下灌過快,導(dǎo)管內(nèi)泥漿會(huì)沖擊孔底使沉渣上翻,對(duì)鋼筋籠產(chǎn)生較大的沖出浮托作用;如果孔內(nèi)的泥漿稠度較大,流速較大的泥漿在孔內(nèi)向上流動(dòng)時(shí)對(duì)鋼筋籠的摩擦力大,極易造成鋼筋籠上浮 (3)孔斜原因造成鋼筋籠上浮 在成孔過程中,鉆機(jī)的擺放、地盤的堅(jiān)實(shí)度、鉆頭連接的松緊度、地層(土層中夾有大孤石等)等原因都可以造成鉆孔偏斜。由于鉆孔偏斜,鋼筋籠下放時(shí),掛在孔壁上,下放不到位。另外,由于鉆孔的偏斜,在起拔導(dǎo)管時(shí),導(dǎo)管很容易掛著鋼筋籠,使鋼筋籠向上產(chǎn)生了位移,造成鋼筋籠上浮。 (4)孔口基礎(chǔ)設(shè)置造成鋼筋籠上浮 孔口基礎(chǔ)設(shè)置,往往在不經(jīng)意間,造成了鋼筋籠的錯(cuò)位。不是上浮就是下沉。各種標(biāo)高計(jì)算后,包括鋼筋籠的吊筋、穿吊筋的橫桿、放橫桿的枕木,這些硬件設(shè)施具備后,還有一些是我們不能忽略的:枕木放置位置,它是放在地面,而不是放在護(hù)筒上(以護(hù)筒上邊緣作基準(zhǔn)面),這個(gè)高差一定要計(jì)算,枕木萬萬不能放在護(hù)筒上,因有的鋼筋籠重達(dá)數(shù)噸,放在護(hù)筒上,一定會(huì)產(chǎn)生位移變化。即使枕木放在地面,也得考慮孔口地表的堅(jiān)實(shí)度,重達(dá)數(shù)噸的鋼筋籠同樣能使軟基下沉。有的,由于考慮了軟基因素,而沒有采取好措施,理想化的加高軟基,結(jié)果加的過高,人為的造成了鋼筋籠上浮。 (5)灌注過程中導(dǎo)管底口位置不當(dāng)造成 鋼筋籠上浮在灌注混凝土過程中,當(dāng)混凝土面到達(dá)鋼筋籠底部附近時(shí),此時(shí)導(dǎo)管的埋深控制很關(guān)鍵,其實(shí),也就是導(dǎo)管底口距鋼筋籠底部的距離,該距離在一米左右時(shí),由于澆筑的混凝土自導(dǎo)管流出后沖擊力很大,并以一定的速度向上頂升,推動(dòng)鋼筋籠上浮。 (6)灌注導(dǎo)管埋深過大造成鋼筋籠上浮 在混凝土灌注過程中,如果導(dǎo)管起拔不及時(shí),埋深過大,其上層混凝土因澆筑時(shí)間較長(zhǎng),就接近初凝,開始硬化。這樣,在混凝土表面就形成了和易性極差的一層硬殼,表面形成的硬殼混凝土對(duì)鋼筋籠有相當(dāng)大的握裹力,新灌注的混凝土自導(dǎo)管中流出后,將以一定的速度向上頂升,推動(dòng)鋼筋籠上浮。 (7)混凝土質(zhì)量不合格造成鋼筋籠上浮 灌注混凝土質(zhì)量差,對(duì)于易離析、坍落度偏差過大的混凝土,很容易造成鋼筋籠上浮。其原因是,混凝土離析層和易性極差,形成一層石塊堆積層,它裹卡著鋼筋籠,新灌注的混凝土自導(dǎo)管中流出后,同樣以一定的速度向上頂升,帶動(dòng)鋼筋籠上浮。 (8)鋼筋籠及導(dǎo)管下放偏位造成鋼筋籠 上浮無論是鋼筋籠或?qū)Ч,向孔?nèi)下放時(shí),位置都不能發(fā)生偏差,一旦發(fā)生偏差,在灌注混凝土過程中,起拔導(dǎo)管時(shí),很容易發(fā)生導(dǎo)管掛鋼筋籠的情況,從而造成鋼筋籠上浮。 二、鋼筋籠產(chǎn)生上浮的后果 根據(jù)鉆孔灌注樁的施工實(shí)踐證明,鋼筋籠產(chǎn)生上浮一般出現(xiàn)在混凝土灌注初期,如果這段時(shí)間不出現(xiàn)此種現(xiàn)象,隨著鋼筋籠在混凝土中埋深增加,再出現(xiàn)此種質(zhì)量問題的可能性很小。因此,在混凝土灌注初期應(yīng)特別注意。如果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生了鋼筋籠上浮問題,應(yīng)立即采取相應(yīng)措施,否則將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。 鋼筋籠上浮所產(chǎn)生的嚴(yán)重后果主要有以下幾種: (1)鋼筋籠上浮影響鉆孔灌注樁的整體承載能力,不能安全承受設(shè)計(jì)荷載,必然造成返工,否則將存在質(zhì)量隱患。 2)鋼筋籠上浮過程中可能會(huì)碰撞孔壁,嚴(yán)重者造成塌孔,較輕者出現(xiàn)斷樁或縮頸質(zhì)量問題,大幅度降低樁的承載力。造成鋼筋籠上浮的原因往往是多方面的,具體問題應(yīng)具體分析。但無論什么原因造成的鋼筋籠上浮,都會(huì)給施工帶來很大麻煩。因此,事先對(duì)可能引起鋼筋籠上浮的原因進(jìn)行充分分析論證,排除一切可能因素,必要時(shí)應(yīng)首先進(jìn)行驗(yàn)樁然后進(jìn)行混凝土灌注施工,以取得經(jīng)驗(yàn), 三、預(yù)防鋼筋籠上浮的具體措施 針對(duì)以上分析的原因,在鉆孔灌注樁基礎(chǔ)施工過程中,可以采取以下預(yù)防措施: (1)在鋼筋籠的制作中,將對(duì)稱的4根主筋的下部各加長(zhǎng)3~4m,延長(zhǎng)至孔底,并將加長(zhǎng)鋼筋末端彎起或加工成圈狀,加強(qiáng)混凝土灌注初期對(duì)鋼筋籠下部的握裹力。在設(shè)計(jì)要求允許范圍內(nèi),適當(dāng)減少鋼筋籠下部的箍筋和加強(qiáng)筋的數(shù)量。鋼筋籠就位后,在鋼筋籠頂部用鋼筋或鋼管將上部主筋與鉆臺(tái)架連接頂牢,或?qū)摻罨\頂部固定在鋼護(hù)筒上,防止鋼筋籠上浮。 (2)在清孔和混凝土灌注之前把泥漿的比重控制適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi),在1.5~2.0之間,要求作泥漿用的粘土塑性指數(shù)不小于15。且清孔應(yīng)盡量徹底。在混凝土灌注過程中,防止混凝土拌合物從漏斗頂溢出落入孔中,使泥漿內(nèi)含有水泥而變稠凝結(jié),加大泥漿比重。泥漿比重過大,孔中液體對(duì)鋼筋籠浮力增大,而且在混凝土面上形成較厚的浮漿,使孔內(nèi)混凝土頂面標(biāo)高探測(cè)不準(zhǔn)確,并在混凝土上升時(shí)浮漿會(huì)裹著鋼筋籠上升。 (3)混凝土配制時(shí)嚴(yán)格控制其流動(dòng)性(坍落度)和初凝時(shí)間,選用初凝時(shí)間較長(zhǎng)的水泥品種,適當(dāng)加大混凝土的水灰比,水灰比采用0.5~0.6,含砂率采用40%一50%,而且粗骨料的最大粒徑應(yīng)不大于40mm,保證混凝土的坍落度達(dá)到18~22cm范圍之間,使混凝土拌合物具有較好的流動(dòng)性(和易性)。混凝土灌注前嚴(yán)格檢查混凝土拌合物的均勻性和坍落度等,如不符合要求進(jìn)行第二次拌和,嚴(yán)禁不合格的混凝土灌入孔內(nèi)。盡量縮短混凝土總的灌注時(shí)間,防止頂層混凝土進(jìn)入鋼筋籠時(shí)其流動(dòng)性變小,在不利的施工條件下,推廣用緩凝劑,以推遲混凝土的凝結(jié)過程,增加其和易性。 (4)按照施工規(guī)范要求,合理計(jì)算確定首批混凝土數(shù)量和漏斗的高度,要求導(dǎo)管底口埋入首批混凝土的深度不小于1m,在灌注¢1.5m樁時(shí)保證有2.7m3的蓄料斗;灌注¢1.2m樁時(shí)保證有2.0m3的蓄料斗,及采取下料后導(dǎo)管回插10cm的方法來保證埋管深度,防止混凝土流出導(dǎo)管底口時(shí)流速過快導(dǎo)致鋼筋籠上浮。灌注開始后,應(yīng)緊湊連續(xù)地不斷進(jìn)行,每斗混凝土灌注間隔時(shí)間盡量縮短,嚴(yán)格限制拆除導(dǎo)管所耗時(shí)間,一般不超過去時(shí)15s,灌注中途不得停工。 (5)當(dāng)鉆孔內(nèi)混凝土頂面上升到接近鋼筋籠下端時(shí),是比較容易產(chǎn)生鋼筋籠上浮的階段,為防止鋼筋籠被混凝土頂托上升,除保證首層混凝土進(jìn)入鋼筋籠時(shí)有足夠的流動(dòng)性外,采取以下措施:1.當(dāng)混凝土面接近鋼筋籠底面時(shí),應(yīng)保證導(dǎo)管有較大的埋深,但一般不得大于6m,使導(dǎo)管底口與鋼筋籠底端保持較大距離,最好有3m以上并放慢混凝土灌注速度,減小混凝土的沖擊力,以降低混凝土從導(dǎo)管底口出來后向上翻升時(shí)鋼筋籠所受到的頂托力。2.當(dāng)孔內(nèi)混凝土面進(jìn)入鋼筋籠3~4cm時(shí),提升導(dǎo)管,并保證導(dǎo)管在混凝土內(nèi)的埋深在1.5m以上,鋼筋籠被該段非流動(dòng)混凝土壓持。ɑ炷翆(duì)鋼筋籠骨架的握裹力)。在繼續(xù)灌注混凝土?xí)r,隨著混凝土面的上升,導(dǎo)管底口以下鋼筋籠受到混凝土的握裹力也隨之增大。一般情況下,有了這段安全埋置距離,鋼筋籠便不會(huì)上浮。 (6)在混凝土灌注過程中,用測(cè)繩經(jīng)常測(cè)量孔內(nèi)混凝土頂面標(biāo)高并做好記錄,據(jù)此確定導(dǎo)管已埋深多少,及時(shí)提升并拆除導(dǎo)管,控制混凝土灌注速度,及時(shí)調(diào)整導(dǎo)管的埋深,控制灌注速度,以控制混凝土向上翻升速度,減少其對(duì)鋼筋籠的攜帶能力?紤]到灌注中后期混凝土的流動(dòng)性降低,與鋼筋籠及導(dǎo)管壁的摩阻力大為增加,應(yīng)嚴(yán)格控制導(dǎo)管與鋼筋籠在混凝土中的公共埋深,一般不少于2m。導(dǎo)管提升時(shí)應(yīng)保持軸線豎直和位置居中,逐步提升;如導(dǎo)管的法蘭盤卡掛鋼筋籠,可轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)管,使其脫開鋼筋籠后,移到鉆孔中心。 四、結(jié)語 在多次的實(shí)踐中證明,鉆孔灌注樁在混凝土灌注過程中,只要控制好混凝土的流動(dòng)性和上翻速度,控制好導(dǎo)管底口和鋼筋籠底端的相互位置及導(dǎo)管與鋼筋籠在混凝土中的公共埋深,鋼筋籠上浮的事故是可以避免的?刂坪媚酀{的比重,將鋼筋籠主筋延長(zhǎng)到孔底,把鋼筋籠固定在平臺(tái)或護(hù)筒上,也是一種有效的輔助方法,能夠解決灌注時(shí)鋼筋籠上浮的問題。在鉆孔樁混凝土灌注過程中,非全配筋鋼筋籠發(fā)生上浮的現(xiàn)象并不少見。在正確分析混凝土灌注時(shí)鋼筋籠受力狀態(tài)的基礎(chǔ)上,我認(rèn)為造成鋼筋籠上浮的主要原因包括固定不牢、技術(shù)操作不當(dāng)、混凝土和易性差、灌注速度及導(dǎo)管埋深掌握不準(zhǔn)等因素,以及地質(zhì)條件不利等方面。具體實(shí)踐過程中,要做到超前預(yù)防,發(fā)生問題后,快速組織技術(shù)人員分析論證,找出鋼筋籠上浮的主要原因,制定切實(shí)可行的措施,避免造成大的質(zhì)量事故.