灌注桩是一种就位成孔,通过灌注钢筋混凝土而制成的桩。钻孔灌注桩是用螺旋钻机、潜水钻机等就地钻孔,成孔后灌注混凝土而成桩。钻孔灌注桩施工操作简单、无振动、无噪音、无挤土效应、施工成本相对较低,已被广泛应用到建筑工程施工领域。钻孔灌注桩的施工,因其所选护壁形成的不同,有泥浆护壁法和全套管施工法两种,本篇主要以泥浆护壁法来介绍。
从桩基检查结果反馈中,在项目前期桩基础施工阶段,常规性会存在施工质量缺陷、工人违规操作、项目管理行为缺失等问题。但归纳起来,项目管理人员管理行为的缺失是导致项目工程质量安全出现隐患的最大因素,管理失控使得工人随意施工,很大程度上导致质量缺陷问题的产生。因此,作为项目管理重要的一方,监理工程师如何在项目前期能有效地控制灌注桩工程质量安全?监理工程师应坚持监理工作程序,关键是要落实全过程旁站,并做好关键节点的举牌验收留底。
事前控制
1.组织对施工单位资质证件审查
2.组织桩基础专项施工方案审核
(1)审查专项施工方案的编制、审核、签批手续是否齐全,施工方案必须由施工单位专业技术人员编制、经企业技术负责人审核、项目经理批准签名盖章后方可报监理审查。
(3)针对施工部署、施工主要方法、施工准备及资源配置计划、施工进度计划、施工平面布置图、施工质量安全消防环保节能目标等审核专项方案是否切实可行。
3.编制专项监理实施细则
(1)应符合监理规划的基本要求,明确监理工作流程;
(2)充分体现工程特点和监理合同要求的约定;
(3)结合项目的施工方案和专业特点,明确具体的控制措施、方法和要求,确定监理工作应达到的标准。监理实施细则应满足内容全面、针对性强、可操作性三个方面。
(4)应针对不同情况制定相应的对策和措施,突出监理工作的事前审批、事中监督和事后检验的全过程管控,确保监理管理行为有效落地;
(5)应具体写明引用的规程、规范、标准及设计文件的名称、文号。
4.编制监理旁站方案
监理工程师应按规范要求,编制专项旁站方案,应包括旁站工程概况、编制依据、旁站范围、旁站监理内容、旁站监理人员主要职责、旁站监理程序及旁站记录要求等。
5.参与对施工单位的安全专项交底
监理工程师应组织分包单位进场一周内完成对施工单位的安全专项交底,交底内容应包括:
(1)工人入场前必须做好三级安全教育,经考试合格后,方可进入施工现场,同时进行连续15天晨会安全交底。非操作人员不得进入正在进行施工的作业区。,定期对施工人员进行体检,不适宜从事特种岗位工作的人员要及时撤换。
(2)作业人员必须配发有关的劳动保护用品,如安全帽、安全带、防滑劳动鞋等,完善个人劳动保护措施。
(3)各专业作业班组都必须结合工程特点,组织对现场施工班组及现场管理人员进行安全交底,向现场施工人员讲解施工存在的安全风险安全事故案例。
(4)各种机械设备均由经考核合格的专职人员操作,严格执行操作规程,无证人员严禁擅自操作,挖机和人不允许同时在基坑内作业,必须同时作业时,人机之间保持10米以上的安全距离。
(5)在施工作业现场,设置醒目的警示标志及各类操作规程和安全规则,在基坑开挖的开始阶段,必须将安全警示标志悬挂在基坑四周。
(6)不得在高压线下施工。施工现场附近有电力架空线路时,施工中应设专人监护。
(7)钻机运行中作业人员应位于安全处,严禁人员靠近或触摸旋转钻杆。钻具悬空时严禁下方有人,钻具出土范围内严禁有人。
(8)泥浆沉淀池周围应设防护栏杆和警示标志。
(9)钢筋笼吊装机械必须满足要求,并有一定的安全储备。分段制作的钢筋笼入孔后进行竖向焊接时,起重机不得摘钩、松绳,严禁操作工离开驾驶室。骨架焊接完成,经验收合格后,方可松绳、摘钩。
(10)在孔口焊接作业时,应在护筒外搭设焊接操作平台,且应支垫平整。
6.钻孔灌注桩施工顺序
事中控制
1.做好机械设备、材料进场验收管理
(1)做好机械设备的进场验收:
根据审批通过的专项方案,核查进场机械的型号、设备的性能等,同步核查设备的出厂合格证、使用说明、检测报告等证明文件资料,保证进场设备与报送的方案、设备报审资料一致。监理工程师需做好检查核对并签署《材料、设备报审表》相关意见。
(2)做好钢筋的质量验收:
按规范要求对钢筋批次进行质量证明文件资料的审查及外观检查验收,并做好见证取样送检工作,待出具合格的材料检测报告后,钢筋原材才能允许使用。
(3)做好混凝土的进场验收及留样工作:
监理工程师对混凝土验收需核对发货单,核实强度等级、塌落度、发车时间、浇筑部位等是否满足要求。还需对混凝土做开盘鉴定,现场进行实测塌落度试验,以检查混凝土原材料、配合比等是否符合要求。在混凝土进场浇筑过程中,需根据混凝土种类和检验批划分,确定试块批次、数量、规格,监督施工单位按规范要求做好混凝土试块留样工作。
2.落实关键工艺过程巡视检查、质量验收
(1)监督落实试桩管控:
①设计试桩:
根据地质报告及当地经验,选定桩型及单桩竖向承载力特征值。目的:一是进一步确定所选桩型的施工可行性,避免桩机全面进场后发现该桩型不适合本场地施工或发现桩承载力远小于地质报告提供的计算值。二是根据单桩竖向静荷载试验确定单桩竖向承载力特征值。由于地质报告提供的数值往往偏于保守,所以可以根据静载报告提高桩承载力,调整桩基础方案,减少实际桩数,节约施工成本。
②施工前试桩:
可根据工程实际情况,决定是否做施工前试桩,施工前试桩可以保留为工程桩。其中,根据规范必须做施工前试桩的情况有以下三种:
设计等级为甲级、乙级的桩基
地质条件复杂、桩施工质量可靠性低
本地区采用的新桩型或新工艺
(2)桩位复核:
监理工程师需对桩位进行测量复核,桩位地面标高进行测量、确认,并做好记录及进行举牌验收。
(3)护筒埋设:
在孔位埋设护筒,监理工程师需对护筒面标高进行复测,并拍照记录。初入岩时再对护筒进行标高测量,对照开孔时的标高看护筒是否有所下沉或提升,护筒面标高将影响后续各数据的计算。
护筒设置应符合下列要求:
①护筒宜采用钢板制作,应有足够刚度及强度。上部宜设置溢流孔,下端外侧应采用黏土填实,护筒高度应满足孔内泥浆面高度要求,护筒埋设应进入稳定土层。
②护筒上应标出桩位,护筒中心与孔位中心偏差不应大于50mm。
③护筒内径一般应大于钻头外径100mm。
(4)泥浆制备:
钻孔泥浆由水、粘土(膨润土)和添加剂组成。具有浮悬钻渣、冷却钻头、润滑钻具,增大静水压力,并在孔壁形成泥皮,隔断孔内外渗流,防止坍孔的作用。
调制的钻孔泥浆及经过循环净化的泥浆,应根据钻孔方法和地层情况来确定泥浆稠度,泥浆稠度应视地层变化或操作要求机动掌握,泥浆太稀,排渣能力小、护壁效果差, 泥浆太稠会削弱钻头冲击功能,降低钻进速度。
(5)钻进旁站:
钻机就位后,监理工程师需复核调整钻机垂直度。钻进过程中,采用工程检测仪器随时观测检查,调整和控制钻杆垂直度。在泥浆护壁法施工中,需边钻进边补充泥浆护壁。
(6)持力层确认:
①成孔过程中应及时排除废渣,排渣可采用泥浆循环或淘渣筒。淘渣筒直径宜为孔径50%~70%,每钻进0.5m~1m应淘渣一次,淘渣后应及时补充孔内泥浆,孔内泥浆液面应符合规范要求。
②成孔施工过程中应按每钻进4m~5m验孔一次,并在更换钻头前或容易缩孔处验孔。进入基岩后,应按桩端持力层100mm~300mm,非桩端持力层为300mm~500mm清孔取样。
③监理工程师需对持力层孔深进行测量拍照确认,并对持力层岩层渣样进行拍照留存。岩性判定及深度测量,可参考地勘资料。如钻进时与地勘不符,需及时反馈。
(7)一次清孔及成孔验收:
①钻孔达到设计标高,并达到设计要求嵌岩深度后,监理工程师对嵌岩渣进行确认。确认渣石符合要求后开始清孔,直至沉渣厚度,泥浆的各项指标符合标准要求为止(沉渣厚度:端承桩沉渣厚度≤50mm,摩擦桩沉渣厚度≤100mm)。
②第一次清孔完成后,监理工程师需对桩孔进行检查,复核孔深、泥浆指标、沉渣厚度、孔位、孔径、倾斜度是否满足设计要求。
③监理工程师复核合格后,需对孔底持力层厚度及性状、扩底尺寸、孔深、沉渣厚度等进行举牌验收确认。
(8)钢筋笼制作及安装:
①钢筋笼宜分段制作,钢筋笼接头宜采用焊接或机械式接头,接头相互错开(单面焊不得少于10d,双面焊不得少于5d,焊接位置上下错开50cm)。钢筋笼的规格型号、尺寸应符合设计要求,钢筋笼制作允许偏差应符合规范要求。
②监理工程师需结合有效桩长计算和对钢筋笼进行举牌验收,检查长度是否达到要求、加筋箍间距是否合格、螺旋箍点位都进行点焊、加密区和非加密区的间距等。
③钢筋笼吊装的旁站需注意钢筋笼的下放位置要在桩位中心,控制好桩的混凝土保护层和搭接焊的质量、位置。
(9)导管安装:
①按照集团对灌注桩的导管要求,要求导管距离孔底留空30cm~50cm。在下导管旁站前计算做好最优的配管长度,要求工人按照最优的配管长度下导管。
②导管在桩孔内的位置应保持居中,防止导管撞坏钢筋笼、损坏导管及破坏孔壁,导管全部入孔后,记录导管安装长度,并作好记录。
(10)二次清孔验收:
安装导管后,监理工程师需再次测量孔内沉渣厚度是否符合设计规范要求。若不满足要求时,需要求施工单位使用气管或空吸泵进行二次清孔(正循环或反循环),二次清孔完毕后,再次复核孔深、沉渣厚度等标准要求复核验收。
(11)混凝土浇筑旁站验收:
②混凝土浇筑完成后在未拔出导管和护筒前需在液面高度(标高)旁站拍照,保证不少于800mm的超灌量。
③在拔出导管和护筒后再次进行举牌验收,记录拔出护筒和导管后的液面标高。进行混凝土方量统计,记录使用总量。
3.落实灌注桩的质量检测及验收工作
(1)桩基础施工完成后,监理工程按规范标准、桩基础检测方案组织对桩体质量检测及承载力检测验收。单桩承载力检测可采用单桩竖向抗压静载试验、单桩竖向抗拔静载试验、单桩水平静载试验、高应变法等进行检测。单桩身完整性检测可采用低应变法、高应变法,声波透射法进行检测。
(2)如存在检测确认桩为三类桩或四类桩后,需按规范要求进行复检或扩大检测,并将桩基检测结果反馈至设计单位,按设计单位回复意见进行处理。
事后控制
1.过程资料收集及整理归档
监理工程师应做好监测资料的收集及归档:
(2)桩基础施工专项方案
(3)桩基础施工监理细则
(4)桩基础旁站方案
(5)材料设备进场报审验收表
(6)地墈报告及超前钻资料
(7)桩位编号图
(9)监理旁站记录
(10)桩基质量验收报告
(11)桩基础子分部工程验收报告等
2.组织对桩基础工程的验收
当存在桩基础质量问题已按设计书面处理意见处理完毕并已重新检测合格,过程检验批验收资料、检测报告、竣工图等质量控制资料已通过监理审查并签署意见后,总监按要求组织对桩基子分部进行验收,验收合格后才能允许进行下道工序施工。
3.常见问题注意事项
(1)护筒外壁冒水
原因:
①护筒埋设时周围泥土没有夯实。
②钻头在下钻的过程中触碰到护筒。
③护筒内外水位差过大。
防治措施:
①护筒埋设时选择土质较好的地点,增加护筒周围泥土夯实力度。
②下钻过程中避免钻头触碰到护筒,护筒内部保持1m-1.5m的水头高度。
③若发现护筒外壁大量冒水,应立即停止施工,加固护筒外壁周围泥土。冒水问题严重时要重新埋设护筒。
(2)钢筋笼上浮或下沉
原因:
①在制作、运输等过程中因操作不慎导致钢筋笼变形。
②钢筋笼在放置到成孔时没有做到垂直放置。
③孔底沉渣量过多。
④混凝土灌注的速度和导管位置设置不合理,导致混凝土在灌注到钢筋笼时将钢筋笼冲离原始位置。
处理措施:
①使用钢筋笼前进行变形检查,及时甄别并排除变形的钢筋笼。
②在钢筋笼主筋附近加装垫块,放置结束后进行固定,以保证放置时垂直。
③灌注施工前进行彻底清孔,减少孔底沉渣量。
④科学配置混凝土灌注过程导管位置及灌注速度。当混凝土灌注接近钢筋笼底部时,导管埋深应在1.5m-2m。混凝土灌注超过钢筋笼底部2m-3m后立即调整导管至钢筋笼底部以上。一般来说,导管要放置在混凝土表面以下2m-4m处,灌注施工过程中要及时掌握并调整导管位置。
(3)孔底沉渣量过多
原因:
①清孔过程进行的不彻底。
②泥浆比重较轻导致孔底沉渣不能上浮。
④放置钢筋笼时触碰到孔壁导致孔壁泥土下落。
防治措施:
①选用质量较好的泥浆,控制好泥浆的比重和粘度。
②彻底清孔需要在成孔后距离孔底10cm-20cm处保持钻头低速运转30min以上。
④钢筋笼在放置过程中避免触碰到孔壁,防止孔壁泥土掉落。若钢筋笼放置后孔底沉渣量不能达到要求,则需要进行二次清孔。
⑤开始灌注前要保证拥有足量的混凝土,从而在开始灌注时利用其强大的冲击力冲除沉渣。
(4)断桩
原因:
①由于混凝土被冲洗液稀释而导致水灰比增大,混凝土凝固不彻底使得填充到混凝土桩体与岩石之间的空隙中。
②导管在灌注施工中的位置没有控制好,露出混凝土表面。
③由于机械故障等原因导致桩体中的沉渣沉积,形成断层,将桩体上下分开。
④灌注施工中不遵守操作规程,在没有使用导管的情况下直接进行灌注,使得混凝土凝固后出现大量空洞。
防治措施:
①灌注施工前进行彻底清孔,使孔底沉渣量符合标准。
②灌注时严格遵守施工规程,对导管的位置进行准确控制。
③在对成孔孔径进行精密测量的基础上准确算出开始灌注时的混凝土使用量。混凝土的配置要符合要求,确保良好的和易性和流动性。
结 语
钻孔灌注桩的施工流程并不复杂,但想要做好对灌注桩工程施工质量的把控,监理工程师需要好两个方面:一是夯实专业基础,二是扎实做好监理全过程旁站。一方面我们要清晰质量管控的标准,知道我们管什么,对现场的问题情况及时判断处理。另一方面要知道我们怎么管,落实好监理监督管理,在每个环节进行质量控制,才能对工程结果起到有效管理。