旋挖成孔灌注桩

旋挖成孔灌注桩（精选7篇）

旋挖成孔灌注桩 篇1

0 引言

旋挖钻孔灌注桩技术被誉为“绿色施工工艺”, 这项施工技术能在保证工程质量的前提下提高工作效率, 而且不会造成严重的尘土泥浆污染。它主要是采用国际先进设备—旋挖钻机施工, 自动定位, 垂直旋孔, 能保证成孔质量。这项施工技术具有很高的自动化程度及钻进效率, 旋挖斗能子啊短时间内迅速穿过各种含石量少的复杂地层, 凭借这些技术优势, 旋挖钻孔灌注桩技术可广泛应用到桩基施工尤其是城市桩基项目施工中。

1 工程概况

某铁路工程, 基础为桩基为钻孔灌注桩, 桩径分别是1000m m、1200m m、1500m m。桩长18~20m不等, 共计376根。地质情况:土层自上而下依次为, 杂填土厚8~9.2m, 灰黄色-灰黑色, 以砂岩块、煤渣为主, 稍湿、稍密, 细砂层:6.3~9.5m浅黄色, 成分以石英、长石为主, 局部夹有中砂、砾石, 稍湿、饱和, 稍密-中密.圆砾层:厚2.4~4.0m, 灰黄色, 成分以砂岩、页岩、石英岩为主, 中密.砂岩层:厚1.2~5.0m, 黄绿色-青灰色, 成分以石英、长石为主, 强风化-弱风化。持力层为圆砾层, 进入圆砾层的深度大于或等于桩深直径。

2 桩基施工方案的选择

桩基工期只有45天, 且面对复杂地质情况, 功率为55kw, 在目前地质情况下, 一台冲击钻冲击钻每天成孔0.5个, 在规定工期内, 需要17台冲击钻, 用电功率为935kw, 配发电机成本高, 由于供电段只能提供200kw的施工用电能力, 因此此种方案不可取。

一台全自动状态好的旋挖机24小时成孔可以达到20个, 加上清渣、安装钢筋笼、安装导管、水下混凝土浇筑的时间影响, 每天可以成桩5个。旋挖机的动力为柴油机, 无需用电, 这样解决了电力不足的矛盾。但是在杂填土层, 旋挖机面对石块无能为力。根据这种情况, 杂填土的块石采用人工挖孔, 混凝土护壁。保证足够的人力, 人工挖孔清理块石的半成孔数量大于等于旋挖机的成孔数量, 这样既能保证工期又能解决电力不足的问题, 由于施工速度快, 降低了成本。综上所述, 选择杂填块石层采用人工挖孔, 其余地层采用旋挖机成孔, 泥浆护壁, 水下混凝土浇筑成桩。

3 施工工艺与技术控制

3.1 钻机定位

根据施工规范对桩位进行复核, 埋设好护筒, 并测定地坪和护筒的标高以后, 才能安排钻机的位置。根据“水平、垂直、准确、稳固”的要求对桩机进行定位, 钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。

3.2 泥浆制备

为避免钻孔灌注桩在施工过程中发生坍孔, 稳定孔内水位及便于挟带钻碴, 通过澎润土制成泥浆进行护壁。泥浆护壁主要依靠地下水和泥浆间的压力差来对水压力进行有效的控制, 从而保证孔壁性能稳定, 而泥浆在维持压力差的过程中发挥着重要的作用。若钻孔中泥浆的比重达不到设计要求, 则在阻挡土体坍塌的问题上, 泥浆护壁就很难发挥其应有的作用;泥浆比重若超出了设计要求, 则极易堵塞泥浆泵, 严重时会影响混凝土的置换, 这样就无法确保成桩质量。选择何种指标往往决定着泥浆作用的发挥。以本工程现场施工情况为例, 只考虑细砂层和圆砾层, 综合考虑选择泥浆的比重为1.15。

3.3 钻进成孔

成孔前, 一定要对钻斗保径装置进行检查, 重点检查钻斗的直径及其磨损情况, 施工时检查并及时更换磨损程度较大的钻斗。

成孔中, 根据设计的参数开展施工活动, 并指派专人对地质特征、机械设备损坏、障碍物和钻进深度等成孔参数进行记录, 且要保证参数记录清晰、准确、及时。

旋挖钻机配备电子控制系统, 这样能随时检测钻杆的垂直度, 并对不符合要求的垂直度进行合理的调整。自动调整钻杆的垂直度。值班对孔人员指挥操作手将旋挖钻斗对准护筒的中心, 操作手按操纵杆, 观察电脑盘, 当复位为零时, 表明钻杆垂直于孔径中心。钻孔时, 操作人员必须参照当地的地理条件来确定进尺速度, 即从硬地层向软地层钻进, 允许对钻进速度进行合理的调整;如果软地层变成了硬地层, 则要严格限制钻进速度;在易缩径的地层中, 为避免出现缩径现象, 必须确定以个合理的扫孔次数;通过快转速钻进的方式进行硬塑层的钻进施工, 这样能保证钻进效率;通过慢转速慢钻进的方法进行砂层钻进施工, 泥浆的粘度及其比重可提高些。根据施工规范对进口泥浆指标和出口泥浆指标进行检查, 以免出现超标现象。

成孔深度满足施工要求时, 本工程成桩的深度为地面至圆砾层+进入圆砾层桩深直径。第一次清孔要在监理工程师验收后进行。

3.4 一次清孔

为防止出现泥浆指标超标现象, 必须对泥浆指标进行检测。检测后, 钻头要放入孔底扫孔, 将沉渣捞走, 然后彻底清孔。完成清孔并经过自检后, 再和监理工程师一起测量孔深, 测量数据就是第二次清孔后对沉渣进行检测的依据。

3.5 钢筋笼制作安装

成孔快、沉渣少是旋挖钻机的作业优势。因此, 制备和装设钢筋笼时, 为避免孔壁被钢筋笼刮伤, 应该采取一定的预防措施, 从而减少沉渣厚度, 避免塌孔的出现。操作人员在施工过程中, 应该严格按工艺流程来制作钢筋笼, 其外径即直线度是关键的制作步骤, 另外还要保证主筋搭接、纵横筋交叉点的焊接质量。鉴于此, 施工人员应该对钢筋笼保护层垫块的设置进行检查。该项目施工过程中, 必须沿钢筋笼设置一组圆柱形砂浆垫块, 每组之间保持2米的间距, 一组四个, 呈90°均匀放置, 这样就能有效防止孔壁被钢筋笼刮伤, 同时也能正确摆放钢筋笼, 确保混凝土保护层均匀。

吊装钢筋笼时, 必须是3点起吊, 使笼轴线重合。入孔时, 钢筋笼必须垂直于孔位稳定、缓慢地放置。吊装过程中尽量不让钢筋笼与孔壁发生碰撞, 而且切忌使其晃动或快速下放。

3.6 下导管

导管要定期进行水密性试验, 下导管前要检查是否漏气、漏水和变形, 是否安放了“O”形密封圈。止水栓选用等于导管内径的皮球, 防止泥浆倒流, 稀释混凝土。在混凝土浇筑过程中, 皮球从导管冲出, 浮出泥浆表面, 当泥浆液面上升至护筒顶端以下20cm时, 将皮球取出, 以便下根桩再用。

导管要依次下放, 全部下入孔内后, 应放到孔底, 以便核对导管长度及孔深, 然后提起30~50cm。

3.7 二次清孔

测试进、出口泥浆指标, 调整到确定的参数, 用无收缩水文测绳、标准测锤测沉渣值, 一般控制在≤5cm范围内。如果发现沉渣厚度超过5cm, 将导管用起重机提起, 再用旋挖机清孔, 用测绳测量沉渣的深度, 小于5cm, 再下钢筋笼和导管。

3.8 水下混凝土浇筑

水下混凝土浇筑是最后一道关键性的工序, 施工质量将严重影响灌注桩的质量, 所以在施工中必须注意以下几点:

(1) 导管必须严密, 长度适中, 保证底端距孔底30~50cm。 (2) 混凝土拌和必须均匀, 坍落度控制在18~22cm, 首批混凝土必须保证封底成功。 (3) 混凝土浇筑必须连续作业, 严禁中断浇筑。 (4) 浇筑过程中应有专人记录, 以防导管提升过猛或导管埋入过深, 造成断桩。 (5) 灌注桩的顶面标高应比设计值高50~100cm, 以确保桩顶混凝土的质量。

4 结束语

和传统潜水钻机相比, 将旋挖钻机的圆柱形钻斗提离泥浆液面的过程中, 钻头下局部空间会处于“真空”状态, 因为提升钻斗的过程中, 护筒下部和孔眼相交处的孔壁极易受到泥浆的冲刷, 导致护筒底孔壁坍塌, 所以一定要根据施工要求回填并夯实护筒四周的回填土。

要对水文地质进行具体的分析, 根据地质层理, 对泥浆比重即钻进速度进行合理的调整, 特别是要提前安排控制措施, 以应对不良地层发生的各种状况。

钻孔灌注桩的施工质量属一项复杂的系统工程, 上层结构的安全以及项目建设结束以后建筑物的沉降情况等主要取决于成桩质量。因为桩基础的施工工序比较不同于一般的工序, 往往一次极小的失误就会引发大的质量事故, 因此, 施工时必须以预防为主, 加强施工中的成孔、钢筋笼制作安装、水下混凝土灌注等过程中的各环节的管理, 按照设计与施工技术规范的要求, 及时解决施工过程中出现的各种问题。

摘要：文中结合施工实践, 详细总结了旋挖钻机在泥浆护壁成孔灌注桩施工技术。

关键词：旋挖钻机,泥浆护壁,灌注桩,成孔

旋挖成孔灌注桩 篇2

根据申嘉湖高速公路(嘉兴段)J6合同段现场施工经验,特做总结分析如下。

1 工程概况

申嘉湖高速公路(嘉兴段)J6合同段,距嘉兴市15 km。起点位于嘉兴市秀州区王江泾镇范滩村西、和尚荡东侧K33+100,线路总体走向由东北向西南,在虹阳村东南穿过和尚荡,向前设浙江省第二大交通枢纽——观音桥枢纽互通与乍嘉苏高速公路相接,之后路线继续往西南方向前行,进入新塍镇,经小金港村至南阳村西与J7合同段相接K38+000,本合同段全长4.9 km。主要工程数量桥梁全长6 918.511 m,共需浇筑混凝土23万m3,制作钢筋2.7万余t,钻孔桩1 029根。

2 施工工艺

2.1 旋挖成孔(泥浆护壁)灌注施工工艺流程(见图1)

2.2 钻头升降速度

旋挖成孔与循环钻孔的成孔原理明显不同:循环钻孔的成孔是依靠泥浆循环护壁,依靠泥浆携带渣土沉淀于地表而实现;而旋挖成孔则靠泥浆钻斗挖装岩土直接提升卸到地表,护壁采用稳定液(泥浆)或套筒(主要是采用干挖工艺)。稳定液(泥浆)护壁情况下,问题的主要在于钻斗的升降运动会带动浆水运动,从而冲刷与粘附作用于孔壁。从水动力学的角度而论,边壁(水力学意义的,而非指孔壁)急剧变形发生边界层分离,引起能量损失,且边壁变形程度不可改变的情况下,即钻斗大小、形状无法改变,则控制钻斗升降速度,是很自然的选择。钻斗钻进截面积A与钻斗外侧切削刀具回转的截面积a之比(A/a),随桩径增大而增大,提升钻斗时,泥浆在钻斗与孔壁之间的流动速度加快,并产生压力激动,易造成孔壁坍塌。因此需要根据不同桩径控制钻斗升降速度(参考值见表1),且桩径愈大愈应加强控制。

2.3 稳定液(泥浆)

旋挖成孔采用稳定液(泥浆)护壁工艺时,为保证孔壁稳定和孔底沉渣符合设计要求,需采用优质化学泥浆护壁。旋挖作业时,保持泥浆液面高度,以形成一定的泥浆柱压力,并随时向孔内补充泥浆;而灌注混凝土时,宜适时做好泥浆回收,以再利用并防止造成环境污染。

泥浆采用重量配合比为:膨润土∶火碱∶水=6～8∶0.5～0.7∶100,钻进过程中泥浆的比重控制在1.10～1.20,粘度控制在18 s～24 s,含砂率小于4%,钻进时定时(约30 min一次)测试泥浆三项指标,根据实际情况调浆,确保孔壁的稳定同时兼顾成本控制,所以在试桩时采用了多种配比进行观察,表2是在试桩时的记录,仅供参考。

成孔后泥浆指标:24 h后泥浆比重为1.06～1.07,粘度为9。终孔8 h泥浆面下降20 cm～25 cm;终孔16 h泥浆面下降30 cm～35 cm。采用18 m长螺纹钢放入成孔泥浆中,24 h后取出未发现有粘着泥浆。

2.4 旋挖作业其他要点

旋挖钻机就位对中调平后,往护筒内注入泥浆,搅拌均匀后再进行钻孔。开钻时先慢速,待导向部位或钻头全部进入地层后再逐渐加速。钻机采用旋挖斗钻头,将地层中泥渣载入钻斗中挖出,自动显示筒满后,提升至地面,将土卸于旁边,用车拉走,继续开挖,边挖边补充泥浆,保证在提钻后液面始终高于护筒底面。在钻进过程中要做好钻进记录,并详细对照施工地质剖面图,注意地层变化,在地层变化处均应捞取渣样,判明后记入记录表中,当发现与图纸地质不符时要及时报告监理工程师,以便采取有效措施。

2.5 清孔

旋挖钻进至设计终孔高程后,将钻头留在原处继续旋转数圈,将孔底虚土尽量装入斗内,起钻后仍需对孔底虚土进行清理。下入钢筋笼后,再测孔底沉渣是否超标,如超标则进行二次清孔。从工程实际看,一般成孔24 h后,沉渣厚度为25 cm左右。

3 质量控制

1)加强原材料试验工作,严格执行各种材料的检验制度,不合格材料严禁进场和使用,水泥、钢材均应有出场合格证和试验资料,混凝土要做配合比试验,严禁套用配合比。

2)钢筋笼成型绑扎点焊引弧不得在主筋上进行。

3)护筒的埋设、泥浆的制备、钻孔的清孔要有专人负责,严禁缩颈、夹层、歪斜等质量通病。

4)为防止快速地上下移动钻斗,水流以较快的速度在钻斗外侧和孔壁之间的空隙中流动导致冲刷孔壁,和上下提钻斗时在其下方产生负压而导致孔壁坍塌,应按孔径的大小及土质的情况来调整钻斗的升降速度。

5)钻机因故停止钻孔时,应设专人值班补浆,防止塌孔事故。

6)钻孔成孔后要及时灌注,不得过夜,以免造成缩颈和塌孔。

7)测绳要定期用钢尺校验,当更换测绳、搭接测绳或其他不明情况发生时,要随时用钢尺检验。

8)混凝土灌注时,要防止钢筋笼上浮,同时在混凝土灌注到钢筋笼位置时,要勤拔导管,使导管埋深保持在1.5 m。减少因混凝土上升时的摩擦力。

9)混凝土灌注完毕,开始初凝,即割断钢筋笼挂环,使钢筋骨架不影响混凝土的收缩及钢筋与混凝土的粘结力。

10)导管使用后要及时用水清洗,管壁、法兰盘要经常检查,随时清除砂眼、接口变形等隐患,破损的胶垫和连接螺栓要及时更换。

11)离析和停滞时间较长的混凝土应进行二次搅拌。

12)每个台班做两次坍落度试验,并检测砂石含水量、调整水灰比和坍落度。

13)每浇筑50 m3混凝土必须有一组试件,小于50 m3的桩,每根桩必须有一组试件。

14)做好测量控制,保护好测量控制点,经常进行复测。

15)认真做好施工记录和各项原始记录管理,做到完工资料齐全,及时整理归档,成孔记录和灌注记录应做到一桩一表。

4 结语

1)由于采取了非水介质取土,只需要少量泥浆护壁和清孔,大大减少了泥浆的需求和排放,减少了环境污染,降低了施工成本。2)成孔速度快,质量高。3)长大钻杆的使用,避免了钻杆的频繁装配,减轻了劳动强度,加快了施工进度。4)钻孔出土随出随运,给场地运输带来很大方便,可节省运输费50%,同时节省了工程用水和用电。5)由于钻头的拆卸方便,可以根据土层的变化和钻进的需要随时更换钻头,加快了钻进速度,扩大了工艺的适用范围。6)环保特点突出,噪音低、振动小,施工现场干净。7)旋挖钻机作为现时性能突出的新设备,在使用时应做好相配套的现场管理,方可使其性能得到充分发挥。

参考文献

旋挖成孔灌注桩 篇3

1 关于地勘超前钻的问题

1) 条文规定[1]。第4.0.3条:“地基勘探点间距应符合下列规定:a.对端承桩 (含嵌岩桩) 宜为12 m~24 m, 相邻勘探孔揭露的持力层层面高差宜控制为1 m~2 m;b.对摩擦桩宜为20 m~35 m;当地层条件复杂, 影响成桩或设计有特殊要求时, 勘探点应适当加密;c.高回填土、岩溶、岩土界面坡率大于10%等复杂地基的一柱一桩工程, 宜每柱设置勘探点。”2) 条文解读。勘探点的间距取决于岩土条件的复杂程度。重庆地区一般为岩石地基, 房屋建筑工程中绝大部分为一柱一桩, 单桩承载力大。旋挖桩一旦出事, 后果严重, 补救难度大, 对勘察要求更严, 每个桩位都需要有可靠的地质资料。旋挖成孔灌注桩由其施工工艺决定, 旋挖成孔后要尽快浇筑混凝土, 如果时间间隔过长, 可能塌孔, 且无法像人工挖孔桩一样由有关人员深入孔底进行质量检查。因此, 旋挖成孔质量关键在于地勘报告的准确性和成孔过程中的质量控制。当地质条件复杂时, 每桩设置勘探点才能准确探明地质情况, 指导施工;同时, 每桩设置勘探点也能很好地解决施工中的岩芯取样强度试验及桩与桩之间的刚性角问题, 有利于施工过程中的质量控制。3) 条文执行。当详细勘察不能满足每桩设置勘探点时, 应在施工勘察阶段进行补充完善。施工勘察应综合考虑每桩岩芯抗压强度、岩石风化程度等桩端持力层岩性特征;桩底3d及5 m范围内有无不良地质情况;桩与桩之间刚性角等因素, 确定每桩的桩底标高。施工单位则根据施工勘察报告中的桩底标高控制开挖量。

2 关于试成孔的问题

1) 条文规定[1]。第7.1.1条:“施工前, 应按施工方案进行试成孔。”2) 条文解读。在同一场地内, 地质情况较复杂、差异性较大时, 应根据不同地质情况进行试成孔。试成孔应验证施工方案所选择的旋挖钻机和成孔方法的可行性, 明确成孔过程中的主要参数以及当遇到地下水丰富、塌孔、缩孔等异常情况时的处理方法, 同时复核地质勘察报告与现场地质实际是否吻合。3) 条文执行。a.当场地为新近回填土时, 为了防止或克服塌孔对基础施工带来的影响, 可采取灌浆或混凝土反压等方式进行。灌浆:桩位放线完成后, 在桩中心或四周钻一定数量直径约10 cm的孔, 孔深度应到达稳定岩土层, 然后向孔内灌注水泥浆, 当水泥浆达到一定强度后 (一般情况下24 h后) , 回填土层得以固结, 此时再用旋挖钻机钻进, 可有效防止塌孔。混凝土反压是一种常见的塌孔处理方式:当发生回填土塌孔时, 对塌孔部位灌注混凝土 (一般为C20) , 待混凝土达到一定强度后 (一般情况下24 h后) , 再用旋挖钻机钻进;当钻进途中再次塌孔时, 重复上述过程, 直到钻进深度满足勘察及设计要求为止。b.当地下水较丰富时, 可采用泥浆稳定液进行护壁。依据地质钻探和石油钻井的压力平衡原理, 旋挖钻孔后, 地层失去压力平衡, 造成孔壁失稳, 产生塌孔、缩径等, 稳定液就是利用泥浆与地下水之间的压力差, 在孔壁上形成由内向外的压力, 以确保孔壁的稳定, 暂时保持地层压力平衡;当地下水位高于稳定液液面时, 地层中的水就要进入孔内, 失去压力平衡, 也会造成孔壁坍塌和缩径, 报废钻孔。故稳定液液面高度应满足最低要求。根据施工经验和原理分析得出:稳定液液面不低于孔口1.0 m, 并且高于地下水位1.0 m以上。c.当遭遇松填土、地下水位较高及喀斯特岩溶地质时, 可采用全钢护筒护壁旋挖成孔。利用钢护筒穿越易塌孔、易漏浆地层, 保护孔壁稳定, 在混凝土浇筑过程中钢护筒随灌随拔, 保证混凝土浇筑质量满足规范要求。

3 关于孔口护筒

1) 条文规定[1]。第7.1.3条:“旋挖成孔灌注桩孔口应设置护筒, 并满足设计要求。”

2) 条文解读。埋设护筒的主要作用是:固定桩孔位置;控制桩顶标高;操持泥浆水位 (压力) , 防止塌孔;防止钻孔过程中的沉渣回流;保护孔口, 防止地面石块掉入孔内等。从实际的工程应用研究中发现, 孔中坍塌发生安全事故的情况也时有发生。

3) 条文执行。本条为强制性条文, 应严格执行, 见图1。

4 关于水下混凝土的配制强度及强度评定

1) 条文规定[1]。第9.3.1条:“湿作业成孔灌注混凝土应按照水下灌注混凝土的要求进行施工。水下灌注混凝土应符合下列规定:

a.水下灌注混凝土配合比应满足混凝土设计强度、水陆强度比、水下抗分散性、水下自密性及施工和易性要求, 坍落度应为180 mm~220 mm。其配制强度应比设计强度标准值提高40%以上, 胶凝材料用量不应少于360 kg/m3, 当掺入粉煤灰时, 水泥用量不应少于300 kg/m3。

b.水下灌注混凝土的含砂率宜为40%~50%, 并宜选用中粗砂。粗骨料选用碎石或卵石, 粗骨料最大粒径应小于40 mm, 且不得大于钢筋最小间距的1/3。

c.水下灌注混凝土宜掺缓凝剂、减水剂等外加剂。

d.湿作业成孔水下浇筑混凝土时, 其空气中成型的混凝土标准养护试件抗压强度检测评定结果须满足混凝土设计强度等级的1.2倍。”

2) 条文解读。普通混凝土的配制强度。

a.混凝土的配制强度达到强度标准值的保证率应为95%以上, 当普通混凝土的设计强度小于C60时, 配制强度按式 (1) 计算[2]:

其中, fcu, o为混凝土配制强度, MPa;fcu, k为混凝土立方体抗压强度标准值, 这里取混凝土的设计强度标准值, MPa;δ为混凝土强度标准差, MPa。当没有近期同一品种、同一强度等级混凝土强度资料时, 其强度标准差δ可按表1取值。按式 (1) 可计算出, 普通混凝土的配制强度fcu, o比设计强度标准值fcu, k提高了20%~30%。

MPa

b.水下混凝土的配制强度。水下混凝土不能振捣, 只能靠自身流动性填充密实, 且水下混凝土在水中要引起水泥浆的分散流失, 水胶比增大, 以上因素都会导致水下混凝土实际强度降低。水下混凝土的配制强度应按式 (2) 计算[3]:

其中, α为水下混凝土的陆水强度比, 为水陆强度比的倒数, 可通过实验确定, 也可根据工程所用材料的情况按经验取值。研究表明, 通过合理设计配合比, 水陆强度比可达到80%以上。

按式 (2) 可计算出, 水下混凝土的配制强度fcu, o比设计强度标准值fcu, k提高了40%~50%。

c.水下混凝土强度的评定。为准确评价水下混凝土的强度, 应模拟混凝土在水下硬化的过程, 制作水中成型的混凝土试件, 其强度评价结果应满足设计强度要求。但在实际施工中, 往往用空气中成型的混凝土试件来评价水下混凝土强度, 这时应考虑水陆强度比这一重要因素, 当水陆强度比为80%时, 陆水强度比约为1.2。因此, 空气中成型的混凝土试件强度评定结果应满足混凝土设计强度的1.2倍。

3) 条文执行。预拌混凝土生产厂家在进行混凝土试配时, 应按照设计强度标准值提高40%来进行原材料的控制, 混凝土配合比报告中的28 d抗压强度值应超出设计值40%以上。当混凝土试件在空气中养护成型时, 样本容量不少于10组时, 其强度应同时满足下列要求[3]:

其中, mfcu为同一检验批混凝土立方体抗压强度的平均值, N/mm2;fcu, k为混凝土立方体抗压强度标准值, N/mm2, 这里取设计强度标准值的1.2倍, 如旋挖桩混凝土设计强度等级为C30, 水下混凝土, 则fcu, k取1.2×30=36 N/mm2;λ1, λ2均为合格评定系数;Sfcu为同一检验批混凝土立方体抗压强度的标准差, N/mm2;fcu, min为同一检验批混凝土立方体抗压强度的最小值, N/mm2。

5 结语

DBJ 50-156-2012旋挖成孔灌注桩工程技术规程自实施以来, 对提高重庆市旋挖成孔灌注桩质量发挥了积极作用。同时, 也应该看到, 重庆地区地质复杂, 高回填土、地下水及岩溶等可能影响旋挖成孔灌注桩质量的因素大量存在, 不可掉以轻心。因此, 现阶段建设、施工、监理、设计及地勘等单位要加强对规范的学习, 认真理解规范条文, 并在工程中严格执行, 确保结构安全。

摘要：对DBJ 50-156-2012旋挖成孔灌注桩工程技术规程中的部分条文进行了分析探讨, 并论述了工程建设中如何严格执行该规范的方法, 以期达到加深理解条文含意, 确保结构安全的目的。

关键词：旋挖成孔灌注桩,施工,质量

参考文献

[1]DBJ 50-156-2012, 旋挖成孔灌注桩工程技术规程[S].

[2]GB/T 50107-2010, 混凝土强度检验评定标准[S].

旋挖成孔灌注桩 篇4

1) 本工程为汇通大厦试桩工程, 位于晋中市城区纬二街, 经四路东侧, 工程内容为3根承压桩试桩和8根承压桩锚桩, 桩径1 m, 承压桩试桩桩长77.6 m, 锚桩长82 m, 桩身混凝土强度等级C45, 承压桩试桩和承压桩锚桩均进行桩端、桩侧联合后注浆, 且两种桩均作为工程桩使用。承压桩试桩采用双套管隔绝基底标高以上桩身与土体的接触, 直接测试有效桩长范围内桩基承载力。2) 桩长范围内地质情况:第 (1) 层杂填土, 内含建筑垃圾, 如:砖、石块、平均厚度1.50 m;第 (2) 层粉土, 局部夹细砂薄层, 平均厚度10.44 m;第 (2) 1层粉细砂, 中密, 平均厚度1.83 m;第 (3) 层粉粘土与粉土压层, 夹有粉砂薄层, 平均厚度5.72 m;第 (4) 层粉质粘土与粉土压层, 夹有粉砂薄层, 平均厚度10.46 m;第 (5) 层粉土, 土质不均, 平均厚度9.54 m;第 (6) 层粉土, 土质不均, 夹有薄砂层, 平均厚度8.86 m;第 (7) 层粉质粘土, 硬塑, 土质不均, 夹有大块姜石, , 平平均厚度15.48 m;第 (8) 层粉质粘土, 硬塑, 刀切面光滑, 局部夹有大块姜石及细砂薄层, 平均厚度17.23 m;第 (9) 层粘土与粉质粘土压层, 硬塑~坚硬, 韧性高, 干强度高, 夹有大块姜石, 平均厚度17.16 m。

2 相关技术招标和设计要求

1) 抗压承载力9 100 k N;2) 灌注桩充盈系数1.05~1.2;3) 垂直度偏差小于0.5%;4) 孔底沉渣厚度小于50 mm。

3 主要机具

SR280旋挖钻机一台, 507塔吊车一台, 50型装载机两台, SY205挖机一台。

4 施工工艺及主要技术措施

4.1 工艺流程

桩基施工范围内场地平整→桩位放线、定位→钻机就位、桩孔校正→旋挖钻孔 (埋设护筒) →旋挖钻孔 (试桩埋设双套管) →旋挖钻孔→清孔→钢筋笼安装→二次清孔→安装钢导管→灌注混凝土→成桩→拔护筒。

4.2 试成孔

1) 试成孔位置与工程施工桩位置的土层比较要具有代表性;2) 在成孔过程中, 全过程专人记录, 记录钻进速度与土层关系, 不同土层的深度、厚度成孔中出现的情况以及不同深度处泥浆的比重、粘度、含砂率等;3) 成孔后, 选取有代表性的时间点观测孔壁曲线及孔底沉渣厚度, 以0 h, 6 h, 12 h, 18 h, 24 h, 30 h, 36 h为节点, 测得沉重为1.03~1.1, 粘度17~20, 含砂率20%, 孔壁比较稳定。

4.3 成孔

1) 成孔控制:a.测量定位:由于该试桩工程中所有桩均作为工程桩使用, 所以必须按图纸结合基线和基点, 准确的测放桩位, 桩使用50 cmΦ10钢筋固定, 桩位中心线偏差小于10 mm, 单桩施工前将中心线以十字轴线引出四个控制桩位, 用于校对桩体中心。b.机械就位:根据定位桩点将桩机基本就位, 调平钻机, 然后用十字控制桩, 校正钻头位置。

2) 钻孔:a.护筒有定位, 保护孔口防止地面杂物掉入孔内和保持泥浆水位压力, 防止坍孔等重要作用, 该工程首层为杂填土, 约2 m厚, 因此采用2.5 m高护筒, 直径1.2 m, 护筒顶留设2个溢浆口, 护筒应高出地面200 mm。b.使用旋挖钻机, 安装1.2 m直径钻头, 钻深1.3 m (距自然地平) , 提钻埋设护筒。c.沿溢浆口与泥浆池间开挖泥浆沟。

3) 自制泥浆灌入孔内一定数量后, 钻头空钻一段时间, 再开始采取低速、低压、低进尺钻进, 钻头至护筒底口时, 保持低转速, 暂停进尺, 使护筒刃角处形成坚固的泥浆护壁, 钻至护筒刃脚下1 m后, 再根据土层情况以正常速度钻进, 同时, 根据不同地质条件应随时检查泥浆指标, 在粉细砂土层中, 以低速钻进, 且加大泥浆比重, 在粘土中以高速钻进, 泥浆比重控制在1.15~1.3间, 粉土中以中速钻进, 泥浆比重控制在1.2左右, 在钻进过程中, 严格观察孔内泥浆水头及出浆口泥浆情况, 若有异常首先提高孔内泥浆水头, 降低钻速, 降低转速, 加大泥浆比重。

4) 泥浆过滤:由于地层中含有大量粉细砂, 为使泥浆中含砂率符合要求, 在泥浆泵出浆口加设滤砂筒, 滤网220目。

5) 更换钻头, 在钻进过程中, 结合地质情况, 参考试成孔时相关参数, 及时更换钻头, 以适应相应地层, 确保成孔速度和成孔质量。

6) 成孔后, 应用测绳检查孔深, 核对无误后进行清孔, 清孔使用底部带活门的抽渣筒反复抽渣, 将孔底淤泥、沉渣清除干净。

7) 清孔后, 立即安放钢筋笼, 并固定, 然后二次清孔, 二次清孔采用换浆法, 利用混凝土导管作为换浆管进行换浆, 二次清孔后沉渣厚度小于50 mm, 泥浆比重小于1.1~1.15, 泥浆含砂率小于24%。

4.4 承压桩双套管制安

1) 隔离双套管制作:a.双套管外套管内径1 160 mm, 内套管内径为1 050 mm, 壁厚均为12 mm, 全部由工厂定制, 然后运至现场, 另外, 外套管一端平整度必须在工厂经过处理满足要求, 误差为±2 mm。b.由于双套管长达17 m, 分别安装难度很大, 且从进度、质量上都难以保证, 因此, 在现场将双套管筒组合成型后, 整体入孔。c.双套管组装:在内套管上每隔4.5 m左右焊接环形支撑肋一道, 厚度20 mm, 支撑肋径向长度40 mm。内套管支撑肋及底部支撑, 密封处均施工完后, 开始组装, 将外套管置于提前施工好的平台上, 并经水平仪器校平, 将拟为上口一端固定, 然后用25 t汽吊将内套管吊起, 将内套管上口对准外套管下口, 用50装载机平稳推动内套管下端, 使内套管缓慢平稳穿过外套管, 中间更换吊点时, 由装载机前斗挂住套管进行更换。组装完成后, 在内套管上端焊接一对吊身, 吊身采用28圆钢制作, 用棉毡将上部双层套管间隙塞封, 嵌入深度300 mm, 检查下端双层套管间隙内密封情况。底部密封:专用胶将高强橡胶带粘于内套管底部钢板上部。

2) 双套管安装入孔:双套管入孔在钻孔施工至基底标高以下1 m, 并经扩孔后, 进行安装双套管, 采用50 t汽车吊, 由人工配合, 孔口设置定位兼临时固定装置, 待混凝土浇筑完再拆除。

4.5 钢筋笼制安

旋挖成孔灌注桩 篇5

武夷山市武夷学院24~25#学生公寓属框架结构, 地面以上6层, 建筑总高度19.7m。基础类型为旋挖钻孔灌注桩基础, 桩的直径为700mm, 设计平均桩长为14~18m, 桩身混凝土标号C25, 共计156根, 桩与桩之间的净距离最小为1400m。地质分布情况为:①素填土;②粉质粘土;③砂砾岩残积粘性土;④全风化砂砾岩;⑤-1砂土状强风化砂砾岩;⑤-2碎块状强风化砂砾岩;⑥中风化砂砾岩;设计桩端持力层为⑤-2或⑥, 为满足承载力及桩体稳定的需要, 灌注桩桩端全截面进入持力层深度≥1.0m。

该工程基础施工中采用干式旋挖成孔方式, 基础持力层经现场施工勘察后最终确定为碎块状强风化砂砾岩。

2 事前控制

2.1 对技术准备的控制

旋挖成孔灌注桩专项施工方案的编制必须建立在熟悉岩土工程勘察报告、桩基工程施工图设计文件、图纸会审资料及旋挖钻机等成孔设备技术性能的基础上;审批除满足安全、质量、进度、文明施工及环保措施等要求外, 还应落实桩间净距≤2m时进行跳桩施工, 同时明确针对性的应急预案、开挖通道、开挖方向及开挖顺序等内容;地基处理除应满足工程设计要求外, 尚应做到因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源等。检查施工单位是否根据地勘探孔布置点的岩层情况绘制开挖深度预估表;检查桩端持力层三方见证点综合判定法是否可行;检查施工单位是否及时做好混凝土的试验室配合比及施工配合比, 是否埋设好测量控制网。

2.2 对人员就位及机具准备的控制

监督施工单位在施工前完成方案与安全技术交底工作, 依据开挖专项施工方案合理配备人员, 建立健全工程管理人员质量责任制, 确保现场管理与机械操作人员持证上岗, 选择合适的旋挖钻机、钻具、钻进参数与配套设备。该工程采用的是SR200型机锁钻杆旋挖钻机, 根据不同土层选用了短螺旋钻斗、双层底旋挖钻斗及双层底斗齿旋挖钻斗。

2.3 对材料准备的控制

工程质量的控制源头就是严格控制材料质量, 尤其是对钢筋笼和混凝土的控制, 只有检验质量合格的钢筋笼、混凝土得到及时供应, 才能保证桩基施工的连贯性;其材料需在监理见证下取样送检, 取得相应的试验检验资料。

2.4 对施工场地准备的控制

整个施工场地开钻前应具备三通一平条件, 且截、排水措施布置妥当, 同时保证场地平整度与密实度满足旋挖钻机施工作业的稳定性要求。

2.5 对桩基放样定位的控制

由于桩的施工有高度的隐蔽性, 而影响桩基工程的因素又多, 如岩土工程条件、桩土的相互作用、施工技术水平等等, 所以桩的施工质量具有很多的不确定性因素。因此与监理单位一起通过全站仪对施工单位提供的桩位测量放线图、现场测设的控制网及打入钢筋头的定位桩芯坐标进行工程桩位复核, 并检查是否按要求做好十字保护桩标记。

2.6 对埋设钢护筒的控制

严格控制钢护筒顶端高出地面300mm~500mm, 埋设深度不小于2m, 埋设时校对护筒中心与桩位中心是否一致, 控制其偏差在30mm以内, 倾斜度1%以内, 四周填筑的粘土应均匀对称且分层夯实。该工程现场采用的是旋挖钻机埋设钢护筒, 先通过稍大直径旋挖钻斗钻至预定深度, 再用钻斗静压法压入钢护筒。

3 事中控制

3.1 对旋挖钻机就位的控制

校对钻筒, 使钻机就位后的钻筒垂直中心点与桩芯坐标点对齐, 控制其偏差在10mm以内方可进行试钻, 试钻时应严格控制钻杆的转速, 约15转/min为宜, 当试钻深度至1m后应不时进行校对, 可采用在钻孔面上十字法测量。

3.2 对钻进成孔的控制

成孔的过程中, 应充分的依据试验的参数进行施工作业, 同时应有相应的工作人员将施工中的地质特征、障碍物情况、钻进深度以及设备损坏情况等各类参数准确的记录下来, 同时应确保所记录数据的清晰性和有效性。[3]钻进时应先轻压、再慢速钻进, 控制好下钻及提钻速度, 坚持少进尺勤提钻的原则, [4]做到下钻稳, 提钻慢, 每回次的钻深适当, 随时旁站监测钻杆的垂直度及进尺深度, 防止孔壁坍塌的同时避免由于地层密实度分布不均匀、钻进速度过快或加压过急引起的偏孔问题及卡钻的发生。试成孔过程中如果遇到复杂情况, 应及时通知地勘、设计等相关单位人员进行现场处理, 并做好处置记录, 只有试成孔成功后, 放可进行全面钻孔作业。

3.3 对清孔检查验收的控制

(1) 为了保证清渣效果, 应检查旋挖成孔后是否将旋挖钻斗更换为专用清渣钻斗, 专用清渣钻斗可以是平底捞砂钻斗或其他专用清孔器, 保证不少于10分钟的慢速不进尺空转捞渣, 提钻时不允许反转, 如果清渣效果还不够理想, 可加注2~3m深的清水继续使用专用清渣钻斗进行多次的清理, 直至达到沉渣控制厚度范围以内。 (2) 要求施工单位做到两次清孔, 专业监理工程师对桩孔的孔径、孔深、垂直度及桩孔底部的沉渣厚度进行及时验收, 两次清孔均应分别测量, 两次测量值基本一致时, 方可同意进入下一道工序, 检测工具可以采用自制同桩径的的笼式检孔器。

3.4 钢筋笼环节控制

(1) 钢筋笼的制作:在控制好主筋间距、钢筋笼长度、箍筋间距及钢筋笼直径在合理偏差范围外, 注意在钢筋笼主筋设置保护层间隔件 (例如钢筋耳朵) , 确保钢筋笼的混凝土保护层满足要求, 当桩长较长时, 钢筋笼可采用分段制作及分段吊装的方式, 但孔口钢筋搭接应符合相应的焊接要求; (2) 钢筋笼的运输与安装:利用吊机将钢笼整体吊装到孔内。下放时, 应对准孔位, 钢筋笼应顺直且缓慢下放, 禁止强行下放。防止倾斜、弯折或碰撞孔壁。下放困难时, 应查明原因并处理后继续下放。[5]

3.5 下导管环节控制

(1) 导管的检查:对导管进行外观、对接情况与内置滑阀装置的检查, 检验合格后方可批准使用;外观除一般检查项外应重点关注内壁的平滑性, 主要检查混凝土粘附固结情况, 如采用的是新导管, 则进行焊渣检查。对接除检查丝扣连接后导管的上下垂直度外, 还应通过水密、承压与接头抗拉试验检查导管连接处的密封牢固情况。 (2) 导管下放的控制:在使用过程中严格按桩孔深度配备合适导管长度, 即保证导管底端距孔底在300~400mm之间。通过在孔口设置卡位装置, 确保缓慢下放的导管吊放时能够位置居中且轴线顺直, 同时避免导管对钢筋笼卡挂和孔壁刮撞的发生。

3.6 灌注混凝土环节控制

(1) 控制选择混凝土灌注的方式:采用滑阀 (隔水塞) 式施工工艺避免浇筑过程中混凝土产生离析现象[4]; (2) 控制混凝土的浇筑时间及连续性:要求以最短的时间完成浇筑, 且终孔后3h内必须完成混凝土浇筑, 浇筑过程应保持连续, 不得中断; (3) 控制混凝土的塌落度及浇筑速度:采取振捣棒辅助, 控制泵送商品混凝土的塌落度在18~22cm之间, 开始时放慢浇筑速度, 并仔细测量混凝土表面高度, 当混凝土面高度到孔底4m以上后, 恢复正常浇筑速度, 防止因为混凝土流动性差、导管埋设过深及浇筑速度过快导致钢筋笼的上浮; (4) 控制混凝土的浇筑首斗初灌量、导管埋深及充盈系数:通过计算得出保证导管下口一次埋入混凝土面以下达1m以上需要的首斗的混凝土初灌量, 它的巨大冲击力将把孔底沉渣挤压上浮至混凝土面, 从而保证孔底沉渣得到有效的清除;应注意的是, 在首斗浇筑时, 导管底端应保证距孔底在300~400mm之间, 浇筑过程中应派专人对混凝土面高度随时测量并计算导管的埋入深度, 坚持勤测深、勤提升、勤拆管原则, 禁止将导管拔出混凝土面, 保持导管做幅度为30cm的上、下运动, [6]保持导管埋深在2~6m范围内, 保证混凝土充盈系数大于1, 浇筑过程中要根据规范要求, 对混凝土抽样检查, 以保证灌注桩的抗压强度满足规范要求;[7] (5) 控制混凝土浇筑高度, 即浇筑桩顶标高:保证实际浇筑桩顶标高比设计桩顶标高高500左右, 以确保成桩后混凝土桩的强度符合要求。

4 事后控制

(1) 施工完成后, 通过第三方检测机构对旋挖桩进行100%的桩身完整性低应变法检测与单栋不少于1%总桩数且不少于3根的单桩竖向抗压承载力静载试验; (2) 达到28天龄期后在桩基竣工平面图、施工记录、隐蔽工程验收文件、混凝土检测报告及评定资料、成桩质量检查报告、单桩承载力检测报告等材料基础上及时组织桩基子分部工程质量验收; (3) 在施工与使用期间应对建筑物进行沉降变形监测。

5 结语

该工程通过对基础施工的事前、事中与事后控制, 顺利地完成了基础施工。在桩身混凝土龄期达到28天后, 两栋楼分别各随机分布抽取3根桩进行的承载力静载试验, 均满足要求, 全部桩的低应变检测结果显示95%达到了I类桩, 5%为II类桩, 桩身质量全部合格。混凝土28d标准抗压强度均达到了设计要求, 实践证明只要做好节点控制工作, 干式旋挖成孔灌注桩在杂厚填土场地成桩质量是可以保证的的。

摘要：干式旋挖成孔灌注桩技术在福建东南沿海已经得到广泛应用, 地处闽北山区的武夷山还处在起步阶段, 本文试图通过干式旋挖成孔灌注桩工艺在武夷学院的应用实践对其施工质量节点控制进行简单的探讨, 总结武夷山地区经验。

关键词：干式旋挖成孔,事前事中事后,质量节点控制

参考文献

[1]中国建筑科学研究院.建筑地基处理技术规范[M].北京:北京中科印刷有限公司, 2002∶1

[2]陈凡, 徐天平, 陈久照, 等.基桩质量检测技术[M].北京:中国建筑工业出版社, 2014:17

[3]张仁利, 周传榜.浅谈旋挖成孔灌注桩的施工质量控制[J].路桥科技, 2014.

[4]熊启东, 李成芳, 孔凡林.旋挖成孔灌注桩施工质量控制技术探讨[J].施工技术, 2013.

[5]刘安民.旋挖桩干法成孔施工工艺及质量保证措施[J].山西建筑, 2015.

[6]熊启东, 李成芳, 孔凡林.旋挖成孔灌注桩施工质量控制技术探讨[J].施工技术, 2013.

旋挖钻成孔灌注桩施工质量的控制 篇6

旋挖钻成孔施工特点是自动化程度高和钻进效率好。钻头可穿过各种复杂土层,施工质量好,尘土泥浆污染少,在桩基施工特别是城市桩基施工中具有很大的优势。本文浅谈几点关于在桩基施工过程中质量的控制方法。

1 旋挖钻成孔灌注桩施工工艺流程(图1)

2 质量控制

2.1 成孔阶段质量的控制

2.1.1 采取隔孔施工程序

钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同,打入桩是将周围的土体挤开,桩身具有很高的强度,土体对桩产生被动土压力。钻孔灌注桩则是先成孔,然后在孔内成桩,成孔阶段是依靠泥浆来平衡压力,且在钻进施工时会使周围的土体松动,所以在群桩的相临桩孔施工时宜选择较适应的桩距(可采取桩孔间隔施钻的方法),对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术保证措施。

2.1.2 护筒的埋设

护筒的作用为固定桩位,引导钻头方向,隔离地面水流入孔内,保证孔内水位高出地下水位或施工水位,增加水头高度,保护孔壁不坍塌,确保成孔质量。

护筒埋设前采用全站仪坐标法来进行桩的中心位置放样,放样后四周设护桩并复测,将误差控制在5 mm以内。桩位用钢钉打入路面5 cm作为桩的中心点,然后在桩位周围做上标记,既便于寻找又可防止机械移位时破坏桩点。护筒埋设后将桩位中心通过四个控制护桩引回,使护筒中心与桩位中心重合,并在护筒上用红油漆标识护桩方向线位置。经确认护筒平面位置的偏差不大于50 mm,倾斜度的偏差不大于1%,则将其四周用粘土填实。

2.1.3 泥浆的制备

采用泥浆护壁是利用泥浆与地下水之间的压力差控制桩孔孔内水压力,以确保孔壁的稳定,防止坍孔。泥浆的比重起到保持这种压力差的关键作用,如果钻孔中的泥浆比重过小,泥浆就失去阻挡土体坍塌的作用,如果泥浆的比重过大,则容易使泥浆泵产生堵塞甚至使混凝土的置换产生困难,使成桩质量难以得到保证。要充分发挥泥浆的作用,其指标的控制非常重要。采用澎润土制备泥浆进行护壁,泥浆指标数据见表1。

2.1.4 钻进成孔

成孔前必须检查钻头的保径装置,钻头直径、钻头磨损等情况,施工过程中经常复核钻头直径,如发现其磨损超过10 mm就要及时调换钻头。

成孔过程中,设专职记录员记录成孔过程的各种参数,如钻进深度、地质特征、障碍物等情况。

旋挖钻配备电子控制系统显示钻进深度及垂直度,通过电子控制和人工观察可以保证钻杆的垂直度。钻孔过程中根据地质情况控制进度速度:由硬地层钻进软地层时,可适当加快钻进速度;当软地层变硬地层时,要减速慢进;在易缩径的软地层中,应适当增加扫孔次数;对硬塑层采用快速钻进,以提高钻进效率;砂层则要慢转慢钻,同时适当增加泥浆比重和粘度。

2.1.5 清孔

清孔是保证在不塌孔的情况下,将桩孔底部的沉渣尽量排出干净。按规范规定,清孔后孔底残留的沉渣厚度,端承桩不得大于100 mm,摩擦桩不得大于300 mm。清孔方法主要是借助泥浆泵将孔底的残渣在泥浆循环过程中不断排出,并在循环路程中设置沉淀池沉淀残渣,使孔内保持较纯的泥浆。一般情况下清孔分两次进行,即在钻孔结束后清孔一次,待钢筋笼、导管安放完毕后再清一次孔。第二次清孔后应马上灌注混凝土,中间等待时间不宜过长。

2.2 钢筋笼制作与安装

旋挖钻机的一个显著优点就是成孔快,且成孔后孔底沉渣很少。所以只要在钢筋笼制作、安装上采取合理措施,避免安装时钢筋笼刮伤孔壁,就可以大大地降低沉渣厚度,有效防止塌孔的发生。这就要求在钢筋笼制作方面要严格控制,重点是钢筋笼外径和直线度,主筋搭接、纵横筋交叉点的焊接质量必须符合设计要求。在钢筋吊放过程中,应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量,对质量不符合规范要求的焊缝要进行补焊。钢筋笼接长时要加快焊接,尽可能缩短下放时间。钢筋笼垫块,宜采用圆柱形砂浆垫块,沿钢筋笼每隔2 m放置一组,每组设置4个,按90°均匀安放,这样既可避免笼体碰撞孔壁,又可保证混凝土保护层均匀及钢筋笼在桩体内的位置正确。

钢筋笼按要求制作后进行吊放,特别要注意顶节钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确吊放在设计标高上,这是由于钢筋笼吊放后是暂时固定在枕木上。吊环长度要根据枕木顶标高的变化而变化,要根据桩顶标高及枕木顶标高确定吊环长度。以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。

2.3 导管的安装

2.3.1 导管的选用及检查

导管宜采用直无缝钢管,在下导管前,首先检查其是否损坏,密封圈、卡口是否完好,内壁是否光滑圆顺,接头是否严密,再进行水密承压和接头抗拉实验,以检查导管的密封性能、接头抗拉能力。具体实验方法如下:

向拼装好的导管内灌入70%的水,然后接好输气管,输入计算好的气压,具体计算过程如下:

p=γ1×hc-γ2×ηw;

γ1—混凝土的重度,取γ1=24 kN/m3;

hc—导管内砼最大高度,(取桩长的2/3);

γ2—桩孔内泥浆的重度;

hw—桩孔内泥浆的深度;

p—导管可能受到的最大压力(kPa)。

将导管在恒压下前后滚动,并持压15 min,观察其接口处是否漏水、周身是否有变形,以验证导管的密封性、承压和抗拉性能

2.3.2 导管长度的计算和吊放

以实际孔底标高和孔口架之间的距离来配置需要导管长度,并预留30～50 cm的悬空高度。拼装时要严格检查导管内壁,确保干净无杂物,变形和磨损严重的导管严禁使用,导管的吊放用吊车,要确保其居于孔的中心位置,下放速度要慢,防止卡挂钢筋笼骨架。

2.4 混凝土的灌注

钻孔灌注水下混凝土的施工主要是采用导管灌注,混凝土的离析现象还会存在,但良好的配合比可减少离析程度。因此,现场的配合比要随水泥品种、砂、石料规格及含水率的变化进行调整。为防止发生断桩、夹泥、堵管等现象,在混凝土灌注时应加强对混凝土搅拌时间和混凝土坍落度的控制。混凝土坍落度应控制在180～200 mm。

导管在混凝土面的埋置深度一般宜保持在2～4 m,不宜大于5 m和小于1 m,严禁把导管底端提出混凝土面。当灌注至距桩顶标高8～10 m时,应及时将坍落度调小至120～160 mm,以提高桩身上部混凝土的抗压强度。在施工过程中,要控制好灌注工艺和操作,抽动导管使混凝土面上升的力度适中,保证有程序地拔管和连续灌注,升降的幅度不能过大。

混凝土灌注所需数量,一般约为设计桩径体积的1.2倍左右,《建筑施工手册》规定桩身混凝土的充盈系数必须大于1。混凝土浇注标高应高出桩顶设计标高0.5～1.0 m,以便清除浮浆。

3 结语

钻孔灌注桩的施工质量是一项复杂的系统工程,成桩的好坏直接关系到上层结构的安全和上层结构建筑物的沉降。由于桩基础的施工属特殊工序,稍有疏忽极易造成质量事故。所以施工中应坚持预防为主的原则,加强施工中的成孔、钢筋笼制作安装、水下混凝土灌注等过程中各环节的管理,按照设计与施工技术规范的要求,及时解决施工过程中出现的各种问题。

旋挖钻与传统的潜水钻机相比,由于旋挖钻机的圆柱形钻头在提出泥浆液面时会使钻头下局部空间产生“真空”,同时由于钻头提升时泥浆对护筒下部与孔眼相交部位孔壁的冲刷作用,很容易造成护筒底孔壁坍塌,因此对护筒周围回填土必须精心进行夯实。

施工过程中应根据地质层理,分析地质水文资料,及时调整泥浆比重和钻进速度,尤其是对不良地层,要有预控措施。

在灌注桩的施工中,工程技术人员应结合工程的实际情况选取合理的施工工艺进行施工,采取一整套系统的管理体制进行控制,才能确保灌注桩的质量。

旋挖成孔灌注桩 篇7

1 工艺原理

旋挖钻机成孔工艺经过几年的应用, 施工工艺已成熟。施工中通过钻斗直接切削土层, 钻孔出土由钻头直接带出。当桩基桩径增大时, 钻进时钻头切削面积随桩径扩大呈平方数上升, 相应阻力呈平方数增大, 钻头所受扭矩也呈平方数增加。成孔过程中钻进速度缓慢, 钻进困难。采用旋挖钻机两次成孔工艺, 即第一次成孔的桩径可按设计桩径的40% ~ 60% 进行成孔, 然后再按设计桩径进行第二次成孔。由于首次钻孔形成了临空面, 二次成孔过程中, 可大大减小钻头切削面积, 从而降低钻进阻力, 加快钻进速度。经过工程实践, 效果较好, 达到相关规程要求。

2 施工操作要点

2. 1 施工测量

1) 桩位测量放线。导线控制桩位复核无误后, 采用全站仪极坐标法直接放出各个桩孔中心坐标点, 相临孔间距可以用钢卷尺复核, 两种测量方法可以相互校准, 保证准确度。根据设计图纸中的桩位平面图, 相邻桩之间的关系, 再进行检查, 确认无误后进行标志桩的打入。

2) 水准测量。将控制网的水准点引至场地附近不受干扰处, 以方便测定出每一根桩的控制标高。

3) 施工放样。埋设护筒后, 将桩位位置及高程引测至护筒上, 做出标识, 以便于施工控制。

2. 2 钢筋笼分段制作

钢筋笼在现场集中制作, 采用主筋调直平台, 骨架形成装置。

在实际施工中根据桩长确定分段长度。在孔口采用直螺纹机械连接或焊接。

2. 3 旋挖两次成孔灌注桩施工工艺

1) 埋设护筒。护筒有防止孔口地基坍塌、校正钻具、抬高钻孔内水头、桩位的定位、防止地面水渗漏入钻孔、固定钢筋笼和孔口坠物的防护等作用, 所以在施工中要认真埋设。在旋挖两次成孔工艺施工中, 在护筒埋设时, 按照施工要求双护筒要一次性埋设, 内侧护筒直径要大于一次成孔钻头直径100 mm, 外侧护筒直径要大于二次成孔钻头直径100 mm以上。

2) 泥浆制备及泥浆池设置。由于钻孔护壁和清孔的需要, 需制作一定数量的泥浆。对于桩径不小于150 cm、孔深30 m以上的桩孔, 且地层松散易塌孔时, 宜使用优质膨润土制配高级泥浆。施工场地设置泥浆池, 泥浆池分组设置, 每组泥浆池由一个造浆池和两个沉淀池组成, 造浆池容积不小于桩孔容积的1. 5 倍, 沉淀池容积应大于15 m3, 两个沉淀池交替使用, 其中一个作为进浆沉淀池, 另一个关闸沉淀并进行清理。沉淀池上口标高应比造浆池高出0. 5 m左右, 并设置进出两个闸门。施工现场应布置连接造浆池、沉淀池和钻孔的环形泥浆槽, 在场地合适的位置布置若干支槽连接到环形槽, 形成贯通的排水网络和泥浆循环通道, 所有的泥浆池和泥浆槽结构均用砖砌筑, 泥浆池、槽的侧壁和底部都用防水水泥砂浆抹面, 以保证泥浆不外溢和渗漏。

3) 分两次成孔。a. 一次钻孔: 根据施工能力或者现有钻具的钻头直径, 埋设了内护筒, 内护筒直径一般为设计桩径的40% ~60% 。开孔时选用合适的钻头进行一次钻孔, 在内护筒内先注入足够的泥浆量, 即保证泥浆面高出地下水位1 m ~ 2 m, 然后钻机就位, 开始用旋挖钻头钻进, 将钻孔内的钻渣挖出, 根据钻进的速度来决定泥浆量的补充量, 补充量的标准是始终保持护筒内的泥浆水头高度相对不变, 在整个钻孔过程中, 孔内泥浆面始终要高出地下水位1. 0 m以上, 在水位有涨落不稳定的地区施工, 泥浆面始终要高出最高地下水位的1. 5 m以上。在施工过程中, 要用装载机将旋挖钻机挖出的钻渣及时清理并运到施工场地以外, 钻头倒出的钻渣距桩孔口的最小距离应大于6. 0 m, 并应及时清除。b. 一次钻孔停钻标准。一次钻孔至设计孔深后, 将钻具提离孔底0. 5 m左右继续旋转约15 min, 确保护壁形成后停止钻进。c. 二次钻孔。先将内护筒拔出, 换用与设计桩径相等直径的钻头, 再次用拉线法校对钻头中心与桩中心的偏差, 满足要求后进行二次钻孔。钻进时, 根据钻孔速度及时调整并补充泥浆, 保证护筒内泥浆水头压力。每次提升钻具或掏渣时, 严格控制升降速度, 确保钻具回位准确, 并避免钻具拖碰孔壁形成塌孔。d. 二次钻孔停钻标准。根据钻渣确定桩底是否达到持力层, 当二次成孔至设计孔底标高后, 与一次成孔方法相同, 再次将钻具提离孔底0. 5 m左右继续旋转约15 min, 确保护壁形成后停止钻进。e. 钻孔清理。当钻进到设计标高后, 提升钻杆, 把原来的钻头卸下, 更换带有活门的筒形钻头, 对钻孔底部沉渣进行清理。清理沉渣结束后, 根据情况使用扫孔钻头对泥浆皮沉淀较厚的孔壁进行上下往复的扫刷, 直到达到要求。清理沉渣的合格标准: 对于端承桩不得大于50 mm, 对于摩擦桩不得大于100 mm, 或者有设计要求时符合设计要求即可。清孔后提出钻头, 对成孔的孔径、孔深和倾斜度等进行检查, 满足设计要求后进行工序报验, 请监理工程师进行检查验收, 经现场检查验收合格后, 进行下一道工序的施工。为保证施工安全, 对钻孔孔口要加盖钢筋篦子或盖板, 防止现场施工人员不慎掉入。

2. 4 成桩

成桩过程中的吊放对接钢筋笼, 安放导管, 二次清孔和灌注混凝土等施工工序和普通灌注桩施工一致, 不做累述。

3 关键材料的选用

3. 1 泥浆 ( 稳定液) 制作材料

1) 膨润土。以蒙脱石为主的粘土性矿物, 分钠质膨润土和钙质膨润土两种。一般用量为水的8% , 即8 kg膨润土可掺100 kg的水, 对于粘质土地层, 可降低到3% ~ 5% 。2) CMC羧甲基纤维素, 其作用是在钻孔侧壁表面形成一层强化后的薄膜, 起到保护孔壁减少塌孔和减少孔内水分流失的作用, 一般掺加量是膨润土质量的0. 05% ~ 0. 1% 。3) FCI ( 铁铬木质素磺酸盐) 分散剂, 其作用是使土、粉砂、泥浆和盐分的混合液得到改善, 使泥浆中的固体颗粒物聚集并加速沉淀, FCI可重复使用, 性能稳定且质量较高, 掺加量为0. 1% ~ 0. 3% 。4) 碱类: Na2CO3及Na HCO3, 控制和改善泥浆性能, 掺入量为孔中泥浆的0. 1% ~ 0. 4% 。5) 渗水防止剂: 废纸浆、锯未等, 防止渗水。6) 加重剂: 增加泥浆相对密度。其掺加量由试验确定。a. 重晶石, 主要成分为硫酸钡, r = 4. 2 ~4. 6; b. 方铅矿, r = 6. 8; c. 珍珠岩, r > 4. 5; d. 石灰石, r = 2. 2 ~ 2. 9。以上泥浆组分的掺加量, 在正式使用前须做试配实验, 并进行验证, 保证泥浆的各项性能指标符合设计和标准规范要求。

现场配制施工用泥浆时, 各组分掺加剂应分别制备成若干小剂量的溶剂, 按照由少到多的顺序逐渐地均匀加入到泥浆中, 同时技术人员从泥浆中取样进行指标测定, 达到要求的性能指标后停止掺加, 防止过量, 每一步掺加完成后的泥浆相对密度差值不宜超过0. 01。

3. 2 拌制泥浆

1) 应根据施工中泥浆的需求量选择相应的膨润土搅拌机, 来保证膨润土和CMC的充分溶解, 搅拌机的转速宜不小于200 r / min。2) 泥浆各组分的投放顺序: 根据一次性配置的泥浆数量, 计算出各组分的掺加量, 按照试配的参数先加入规定数量的清水, 然后进行搅拌, 同时加入膨润土, 待膨润土充分溶解, 随后均匀地加入CMC, 接着加入分散剂, 在最后加入起增大比重作用的比重剂和起防渗作用的渗水防止剂。

4 结语

旋挖两次成孔大直径钢筋混凝土灌注桩施工工艺, 适用范围较广, 可用于土层、砂层, 以及较松散的、粒径较小的卵砾石层、粘性土层的施工。本工艺是施工实践中发展起来的一种实施方便、效益明显的施工工艺。降低塌孔概率, 成桩质量好。降低工程造价, 节约材料。从施工操作上, 具有工艺简单、便于操作的优势。可以充分利用现有的施工机械, 通过施工工艺的改进, 节省了大量的人力物力, 劳动强度也大大减轻, 避免了小型钻机带动大直径钻头带来的工效的降低, 大大提高了施工速度和机械化程度。从施工效率上, 通过两次成孔, 可实现施工效率的大幅度提高, 既能减少设备投入量, 又可以缩短工期。以桩径2 m、桩长60 m的灌注桩为例, 当主要地质情况为粘土层、粘土与粉细砂互层时, 按传统的施工方法, 采取一次性冲孔的施工工艺, 一个钻孔的平均连续作业时间在28 h左右, 采用两次成孔的施工工艺, 平均的连续作业时间则缩短至15 h左右, 施工的效率提高了46% 。从施工机具上, 实现了以小功率机械完成大直径桩基成孔作业, 实现了机械费用的大幅度节约, 具有明显的经济效益。同时, 与一般旋挖成孔工艺一样, 具有费用低、成本低、环境污染小, 噪声低、振动小, 适用于多种土层的优势。

摘要：简述了旋挖钻机两次成孔的工艺原理, 从施工测量、钢筋笼制作、灌注施工、成桩等方面, 介绍了旋挖两次成孔大直径钢筋混凝土灌注桩施工的操作要点, 并阐明了施工中关键材料的选用原则, 指出旋挖钻机两次成孔工艺降低了钻进阻力, 加快了钻进速度, 应用前景十分广阔。