旋挖式灌注桩（精选4篇）
旋挖式灌注桩 篇1
1 适用范围
适用于各种土质层和砂类土、碎(卵)石土或中等硬度以下基岩的桥墩桩基施工。施工前应根据不同的地质采用不等的钻头。目前国内常用的德国产BG系列和意大利的R系列旋挖钻机。
2 施工工艺
钻孔桩施工工艺流程见图1。
3 施工要求
3.1 施工准备
钻孔场地应根据地形、地质、水文资料和桩顶标高等情况结合施工技术的要求,须作准备工作如下:确定钻孔桩位:按照设计文件要求,用全站仪精确放出桩位。钻孔场地应平整,清除杂物,更换软土,夯填密实。钻孔场地在陡坡时,应挖成平坡。钻孔场地在浅水时,宜采用筑岛法。筑岛面积按设备大小等决定。
3.2 泥浆制备
在砂类土、碎(卵)石土或黏土夹层中钻孔,采用膨润土泥浆护壁。在黏性土中钻孔,当塑性指数大于15,可利用孔内原土造浆护壁。钻孔施工时随着孔深的增加向孔内及时、连续地补浆,维持护筒内应有的水头,防止孔壁坍塌。
3.3 埋设护筒
护筒顶面高出施工水位或地下水位2m,内径比桩径大20cm,满足孔内泥浆面的高度要求,在旱地或筑岛时还高出施工地面0.2~0.3m。当表层土松软时,将护筒埋置到较坚硬密实的土层中至少0.5m。岸滩上埋设护筒,在护筒四周回填黏土并分层夯实。
在水中平台上下沉护筒,由导向设备控制护筒位置。
护筒顶面中心与设计桩位偏差不得大于5cm,倾斜度不得大于1%。
3.4 钻机就位及钻孔
3.4.1 钻机就位前,应对钻孔各项准备工作进行检查。安装后的底座和顶端应平稳,在钻进中不应产生位移或沉陷。3.4.2钻孔作业应分班连续进行,填写钻孔施工记录,交接班时应交待钻进情况及注意事项。在地层变化处应捞取样渣保存。3.4.3因故停机时间较长时,应将套管口保险钩挂牢。
3.4.4 当钻孔深度达到设计要求时,对孔深、孔径、孔位和孔形等进行检查,确认满足设计要求后,立即填写终孔检查证。
3.5 清孔
当钻孔深度达到设计要求时,对孔深、孔径和孔形等进行检查,经检符合要求后进行清孔。
清孔采用抽渣法,清孔后应符合相关设计要求。
清孔时注意事项:保持孔内水头高度,防止坍孔;检查孔口、孔中和孔底提取的泥浆比重的平均值,符合质量标准要求后,可停止清孔;灌注水下混凝土前,孔底沉淀厚度不大于设计规定值,并采取一切措施缩短清孔后至灌注水下混凝土的时间。不得用加深孔深来代替清孔。
3.6 钢筋笼骨架的制作安装
3.6.1 钢筋笼加工。
钢筋笼基本节长9~12m。小于16m的钢筋笼接长在地面上水平焊接,对于长度超过16m的钢筋笼现场接长,在钻孔上竖向焊接。钢筋笼加工采用长线法施工,在专用胎具上加工成型。钢筋在加工弯制前应调直,表面洁净无污染和锈蚀。钢筋接头应设置在承受应力较小处,并应按相关设计规定分散布置。3.6.2钢筋笼安装。钢筋笼运输时配备专用托架,自制炮车运至现场。下放时,检查钢筋笼的垂直度,确保上、下节钢筋笼对接时中心线保持一致。钢筋笼上下节焊接采用单面双帮条焊。为了保证骨架起吊时不变形,宜用两点吊。第一吊点设在骨架的下部,第二点设在骨架长度的中点到顶部三分点之间。按编号顺序依次吊装,接头焊接完成后,将接头范围内的箍筋缠绕并相互搭接后,稍提骨架,抽去临时支托,将骨架徐徐下放。依此循环下放至设计标高为止。钢筋笼安装到位,经检查无误后,及时将钢筋笼加长的四根主筋与钢护筒顶部焊接固定,防止砼灌注过程中钢筋笼上浮。
3.7 导管安装
灌注水下砼采用钢导管灌注。导管使用前进行水密承压和接头抗拉试验。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.5倍的压力,也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时最大内压力p的1.5倍,p=rchc-rw Hw
式中:p为导管可能受到的最大内压力(k Pa);rc为砼拌和物的重度(24k N/m3);hc为导管内砼柱最大高度(m),以导管全长或预计的最大高度计;rw为井孔内水或泥浆的重度(k N/m3);Hw为井孔内水或泥浆的深度(m)。
导管每节2~3m,配1~2节1~1.5m的短管,漏斗下采用若干节1m长导管。导管内壁光滑、圆顺,内径一致,接口严密,偏差不大于±2mm,按自下而上顺序编号和标示尺度。导管组装后轴线偏差不超过钻孔深的0.5%并不大于10cm。
导管接头法兰盘加锥形活套,底节导管下端不得有法兰盘。底部距孔底有300~400mm的空间,以确保首盘砼浇注质量。
3.8 灌注水下混凝土
3.8.1 二次清孔。
浇筑水下砼前应检查沉渣厚度,沉渣厚度应满足设计要求,否则利用导管进行二次清孔。3.8.2首批封底砼。采用砍球法灌注水下混凝土,计算和控制首批封底砼数量,下落时有一定的冲击能量,把泥浆从导管中排出,确保导管下口埋入砼中不小于1m深。将桩底沉渣尽可能地冲开,减少工后沉降。首批灌注砼的数量公式:
h1=Hwrw/r C;导管底口与孔底的距离为30~40cm,H1表示砼桩底到导管底口的高度,H2表示首批灌注砼的最小深度(导管底口到砼面的高度)为1m,h1表示泥浆底部到砼面的高度,保证导管埋入砼中的深度不小于1m。首批砼灌入孔底后,立即探测孔内砼面高度,计算出导管在砼内的埋置深度,如符合要求,即可正常灌注。3.8.3水下砼浇灌。混凝土在搅拌站集中搅拌,采用输送车搅拌运输。水下砼坍落度控制在180mm~220mm。水下砼灌注开始后,过程连续无间断,单根桩砼灌注时间应控制在8h内。导管的埋置深度应控制在2~6m。灌注过程中经常量测孔内砼面的上升高度和孔内水位升降情况,并适时缓慢平稳提升、逐级快速拆卸导管。已拆下的管节要立即清洗干净,堆放整齐。循环使用导管4~8次后应重新进行水密性试验。为防钢筋骨架被砼顶托上升,可采取以下措施:a.尽量缩短砼总的灌注时间,防止顶层砼进入钢筋骨架时砼的流动性过小。b.减小导管埋置长度,从而增加砼对钢筋骨架的握裹力。为确保桩顶质量,在桩顶设计标高以上应加灌100cm以上。多余部分在承台施工前凿除,确保桩头无松散层。在灌注砼时,每根桩应根据规范要求至少留取三组试件。试件应采取标准养护,强度测试后应填试验报告表。3.8.4灌注砼测深方法。灌注水下砼时,应经常探测孔内砼面至孔口的深度,以控制导管埋深。测深采用重锤法(锥形),底面直径不小于10cm,重量不小于5kg。用测绳系锤吊入孔内,使之通过泥浆沉淀层而停留在砼表面(或表面下10~20厘米)根据测绳所示锤的沉入深度作为砼灌注深度。在测深桩,砼浇注接近桩顶面时,由于沉淀增加和泥浆变稠的原因,就容易发生误测。探测时必须要仔细,并以灌注砼的数量校对以防误测。3.8.5泥浆清理。钻孔桩施工中,为了保护环境,产生的废弃泥浆经泥浆池沉淀处理后,运到指定的弃土场堆放,并做妥善处理。
结束语
旋挖钻灌注桩在各种土质层和砂类土、碎(卵)石土或中等硬度以下基岩的桥墩桩基施工中,具有成桩快、效率高、操作简便等显著特点。
旋挖钻孔灌注桩施工技术 篇2
1 旋挖灌注桩施工特点
旋挖钻孔灌注桩施工钻机是一种功率大、输出的扭矩大、轴向压力大、机动灵活、施工效率高、自动化程度高的钻孔设备。其设备操作方便, 电脑自动控制, 对于钻孔的位置和方向的精准程度都有很强的控制能力, 对于高精度的施工场所能够满足其施工要求。旋挖钻机常常采用履带式的底盘承载结构, 能够最大程度上的减小接地压力, 在施工现场的机动程度非常高, 独立工作的能力非常高。
旋挖机广泛适用于各种地质条件, 适用范围非常广泛, 无论是粘土层、淤泥层、砂土层、强度不高的胶结砂岩层、中风化泥岩和强风化岩都有很强的适应性。能满足绝大多数的高层建筑和桥梁施工环境的要求。同时旋挖钻机能够在高地下水水位环境作业, 效果也非常显著。
在效率方面, 由于采用了电脑的控制, 以及履带式的接地承载结构, 使其在施工过程中的效率大大提高, 旋转、挖土、提升、卸土等过程全部由机械代替, 其效率是人工无法比拟的, 大大节省了整个灌注桩的施工工期, 也保证了施工的工程质量。
旋挖桩的现场污染非常小, 施工占地面积小, 施工时间短、震动低、噪音小、对周围建筑的影响较小。旋挖灌注桩施工使用的泥浆仅用来护壁, 并不用于排渣, 且使用过的泥浆经过除砂及沉淀可以重复使用, 可以有效地降低费用, 降低整体的运营成本, 同时提高施工的质量。
由于施工时采用旋挖技术, 使桩孔的孔壁形成了多道螺纹, 使土的摩擦阻力增大, 进而增大了灌注桩的稳定性。
旋挖灌注桩的桩体是在现场制作钢笼并吊装、现场灌注混凝土, 施工工艺比较简单。
2旋挖灌注桩主要的施工工艺
1.1旋挖钻孔灌注桩的施工工艺流程
2.2施工准备工作
施工准备分为物料的准备、设备准备和场地准备。物料准备方面中主要是泥浆的准备。泥浆在配比过程中主要用到粘土、膨胀土、工业用碱。旋挖机进行施工过程中, 应防止孔壁坍塌, 使用护壁泥浆非常关键, 通常情况下采用优质膨胀土掺入纯碱, 必要时加入聚丙烯酰胺或者纤维素。在配比时其比例应根据地下水水位、土质等情况具体分析、配比。设备准备时, 应根据灌注桩的大小及施工的土质来综合选择钻机以及钻头。在施工时常常选用回旋钻或者冲击钻, 施工过程中一主一备。钻机在施工前应使钻机垂直对准钻孔中心, 通过加垫木使支撑牢固, 保证钻机在钻孔过程中不发生偏移。场地在钻孔前保持平整, 避免出现大的不平整的地方, 保证钻机工作时平稳运行。
2.3施工钻孔
钻机开机前护筒内填入适量泥浆, 防止护筒下口出现坍塌。开钻时要慢进, 当钻头全部进入护筒后才能正常钻进。在钻孔施工过程中, 要根据不同土质来控制钻机的钻进速度, 遇到较软土层时可以加快钻进速度, 遇到软硬变化的地层, 应调整速度慢进, 防止出现倾斜。但遇到较硬的地质条件时应减缓并适当加压钻进, 在容易缩进的土层时, 适当增加扫孔数次以保证钻孔直径。当遇到砂层时, 降低钻机转速, 缓慢下钻, 同时应增加泥浆的比例及粘度。在提钻时要特别注意缓慢提升, 防止发生孔壁坍塌。在钻机下钻过程中, 下钻一段距离后可以缓慢提起钻头后再下钻, 此种方法能有效避免孔壁坍塌。桩孔的允许偏差:孔中心位置偏差不大于100 mm, 孔径偏差±50 mm, 垂直度偏差小于1/100。
2.4钢筋笼的制作及安装
在钢筋笼制作时, 应严格按照设计和施工规范要求进行施工, 采用符合设计规定的钢筋、焊条。在制作过程中通常采用焊接。在骨架焊接完毕后要仔细按照图纸进行检验, 报监理验收, 质量要满足设计和规范要求。
在钢筋笼吊放时, 用吊车吊起一次性吊放, 保证整体的平直度, 不能发生钢筋笼的变形、开焊, 吊入钻孔过程中要保证钢筋笼垂直, 缓慢将其吊入孔内, 入孔后不得使钢筋笼旋转, 不得使钢筋笼强力碰撞孔壁及加压下放钢筋笼, 安装好钢筋笼后马上固定钢筋笼。
2.5灌注混凝土
灌注混凝土是整个工程的关键, 其施工的质量将决定整体灌注桩的质量, 因此, 在施工时要格外注意。混凝土灌注时必须连续进行施工, 不得中断灌注。同时, 始终保持导管位置居中, 提升导管时应有专人负责指挥, 灌注时必须保证钢筋笼的垂直, 使用过的导管及时进行清洗。为防止因停电而使施工停止的情况的发生, 应该配备一台发电机, 保证施工能有效的进行。
桩身混凝土浇灌前, 先将导管沉至孔底提高300~500 mm后, 才能灌注混凝土。采用水下浇筑砼, 要保证导管埋入深度在1.0 m以上, 一般为2.0~6.0 m为宜。一桩混凝土应连续浇灌, 不得间断, 在混凝土浇灌过程中, 要检查混凝土的和易性和坍落度。每根桩浇灌桩身混凝土时必须见证取样做砼试件。为保证桩顶混凝土的强度和密实度, 桩身混凝土浇灌高度应高出设计桩顶标高300~500 mm, 施工上部构件时凿掉。施工中要做好桩孔开挖、钢筋笼制作、桩的混凝土浇灌等的原始纪录, 并且报监理工程师签字确认。
2.6桩身质量检验
桩基施工完毕后按规范要求要进行单桩竖向抗压静载试验检测桩的承载力和低应变动力检测桩身的完整性。检测数量根据规范要求, 单桩竖向抗压静载试验抽检数量不应少于总桩数的1%, 且不少于3根;桩身低应变检测抽检数量不应少于总桩数的20%, 且不得少于10根。试验方法和要求先由检测单位提出检测方案经审批后实施, 具体桩号及桩位由业主、设计、监理和施工单位现场共同确定。检测完毕后检测单位提出检测报告为作桩基的验收依据。
3 旋挖灌注桩施工过程中的注意事项
3.1 塌孔
塌孔是旋挖灌注桩施工中常见的问题, 其原因通常是由于泥浆的密度不够或者其他指标不符合规定, 使孔壁没有形成足够强度的泥皮, 因此泥浆的护壁效果较差, 另外在钻孔时, 钻机的震动将钻孔土震塌, 或者由于钢筋笼吊入钻孔时发生强烈碰撞所导致。
通常解决的方式是适当增加泥浆的粘度, 同时通过加垫木使钻机在钻井时减小震动强度。
3.2 流砂
流砂是旋挖钻孔灌注施工中又一种对施工质量及进度破坏程度较大的问题, 通常情况下遇到此问题表明桩所在的位置有地下河或者流砂层, 使混凝土流失, 导致混凝土的强度不足。此种情况通常采取加大泥浆的比例, 同时参入适量石料, 用钻机反复捣并且不断地添加石料使钻孔深度不变, 且使钻孔底部强度增加。在灌注混凝土时可以适当加入速凝剂, 从而提高混凝土的初凝强度。
如果遇到已流砂过多无法再往下钻孔时, 可提起钻头采用粘土回填高过流砂层并用钻头冲压密实后再下钻。当流砂层太厚时可分段进行, 根据流砂层的土质情况一般每段深度应控制在0.5~1.0 m之间, 避免孔底流砂量过大而回填粘土过多。
3.3 成孔质量检验
灌注桩的质量是保证工程质量的关键, 在检查其强度时主要采取检查试块的抗压强度是否达标。检验桩身的强度要根据设计的标准进行, 同时, 保证每根桩要多次测量。对待质量较差的桩身时要采取钻芯取样来检查质量。
3.4 导管进水
导管进水可以造成混凝土的强度降低, 影响工程质量, 因此, 在灌注混凝土时要特别注意导管是否进水。如果进水应立即用泥石泵或者泥浆泵吸出, 在吸出的同时要查清进水的具体原因, 并且采取相应的措施, 例如可能由于接头不严或者导管底部与孔底间距过大等原因, 必要时必须采取提升导管或者钢笼进行重新安装。
3.5 塞管
导管的堵塞可能是由于混凝土流动性差或者搅拌不均匀以及夹有石块等物质导致导管堵塞, 处理办法通常是冲捣管内的混凝土, 如果遇到混凝土依然堵塞则需要将管拔出, 重新安装及灌注。
4 结语
旋挖钻孔灌注桩具有施工质量可靠、成孔质量可靠、效率高、设备操作简单、噪音低、污染小、成本低以及适应性强等特点, 极大程度上满足了建筑对施工周期及施工质量上的要求。虽然此方法一次性的投入较大, 但是在质量、效率上以及整体费用上考虑仍然是较为理想的施工工艺, 能够从根本上保证经济效益及施工质量。在旋挖钻孔灌注桩施工过程中, 要保证每一道工序能够保质保量的完成, 才能够保证整体的施工质量, 在施工过程中对每一道工序都应加强管理, 避免返工及窝工情况的发生, 从而在管理上保证施工质量。
参考文献
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谈旋挖钻机钻孔灌注桩沉渣问题 篇3
旋挖钻机在近年来应用广泛, 这是因为其具有优异的性能, 它具有成孔速度快, 效率高, 工期短等优点。2008 年, 新的《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-2008 ) 发布实施, 该规范在桩底沉渣要求中规定摩擦型桩, 不应大于100 ㎜;对于许多采用旋挖钻机成孔的工程, 若灌前未采取清孔处理, 一般桩底沉渣都不满足新规范的要求。本文借一工程实例, 阐述旋挖钻机成孔的灌注桩工程出现的沉渣过厚的问题, 指出, 灌前孔底沉渣必须采用清孔方式进行清理, 才能保证孔底沉渣满足规范要求。
2 旋挖钻机成孔灌注桩工程实例
2.1 工程概况
某工程设计钻孔灌注桩直径1500mm, 长度25m, 混凝土强度C30, 桩型为端承摩擦桩, 试桩3 根, 要求检测单桩承载力, 桩身完整性检测中除全部采用低应变动力检测外, 选1 根桩进行钻芯法检测桩身完整性、桩底沉渣、桩端持力层及桩身混凝土强度。
2.2 工程地质条件
据场区勘察报告, 场地下主要地层为:
(1) 层黄土状粉质粘土, 层底埋深2.90m。 (2) 层粉质粘土, 层底埋深7.50m。 (3) 层细砂, 层底埋深10.00m。 (4) 层中砂, 层底埋深12.90m。 (5) 层粉质粘土, 层底埋深18.50m。 (6) 层中砂, 层底埋深19.90m。 (7) 层卵石, 层底埋深39.10m。
2.3 试桩施工
试桩采用旋挖钻机成孔, 泥浆护壁, 配备成孔用泥浆及泥浆池, 为满足设计桩长要求, 钻孔达到设计深度时, 开始吊装钢筋笼, 完毕后, 安置导管, 灌注混凝土, 混凝土采用商品混凝土, 强度C30。
3 基桩检测
3.1 基桩静载荷试验
灌注桩成桩28 天后, 进行了载荷试验, 试验结果表明, 基桩单桩承载力达到了设计要求, 载荷试验曲线为渐变型的缓变平滑曲线, 沉降量小。载荷试验未进行破坏性试验。
3.2 低应变动力检测
对试桩进行的低应变动力检测, 表明桩身完整性符合Ⅰ类桩特征, 但桩底似有软弱层, 也就是有沉渣存在, 由于灌注桩桩长为25m, 信号经放大后才能有反映 (见图1 所示) , 因此, 并不能确认桩底沉渣的严重情况, 需通过钻芯法进行验证。
3.3 钻芯法检测
对试桩中的一根进行了钻芯, 按《建筑基桩检测技术规范》 (JGJ106-2014) 的规定, 对试桩布钻芯孔2 个, 钻芯结果显示桩端存在以中砂为主的沉渣 (见图2 所示) , 厚度340mm, 远大于规范要求的100mm, 也就是桩底沉渣厚度不满足设计要求。
4 灌注桩沉渣分析及措施
4.1 沉渣原因分析
通过多方调查、分析, 认为造成桩底沉渣大于规范要求的100mm的原因主要有以下几方面:
(1) 泥浆性能差。旋挖钻机泥浆护壁成孔所用泥浆为循环使用, 仅控制泥浆比重小于1.25;黏度不大于28s;其它指标未加以控制, 本场区砂层较多, 在挖孔过程中, 落在泥浆中的砂粒会很快沉入孔底形成沉渣。
(2) 灌前孔底范围泥浆比重太大。在灌注前未量测孔底500mm内泥浆指标, 这也是很多工程中存在的问题, 当孔底泥浆比重大到一定程度, 混凝土初灌就会发生困难, 现场一般就会向上提导管, 增加导管距孔底的距离, 或者在下设导管时, 导管距孔底的距离就超过了规范要求的300~500mm, 造成混凝土初灌时对孔底冲击力大大减小, 未将孔底松散沉渣冲起, 而是埋在了孔底。
(3) 忽视了钢筋笼刮蹭孔壁形成的沉渣。由于制作的钢筋笼为一节, 总长26.0m, 在运输及吊放过程中, 难免局部发生弯曲现象, 在下放钢筋笼时刮蹭孔壁, 散落的砂粒、泥土沉入孔底, 形成沉渣。
(4) 没有进行灌前清孔。在钢筋笼下放完毕后进行清孔, 是一个关键的工序, 也是灌注混凝土前最后一次清理桩底沉渣的机会, 也是降低孔底泥浆比重的有效途径, 而现在我们发现在很多工地都强调成孔后就灌注, 不会产生多少沉渣, 而忽视了灌前清孔的重要性, 从而造成很多桩底沉渣超标, 这也是造成沉渣过厚的最重要原因。
4.2 工程桩施工沉渣控制措施
针对以上几方面造成沉渣较多的原因, 分析并研究制定了工程桩施工必须采取的措施:
(1) 制定合理的泥浆控制指标, 指定专人进行量测, 及时对泥浆性能进行调配。具体措施为泥浆比重小于1.25;黏度不大于28s;含砂率不大于8%, 一旦发现含砂较多, 马上进行清理, 同时补充清水, 再次调配, 使泥浆性能符合规定的要求。
(2) 钢筋笼制作平台采用水准仪量测并进行修整, 整个平台在水平面上高程偏差不大于5mm。制作好的钢筋笼采用长木杠棒扎固定, 在钢筋笼起吊过程及运输过程中, 固定钢筋笼的木杠不得拆除, 直到高筋笼吊起, 上下呈自由悬垂状, 并向孔内下放时再随下放随拆除。下放钢筋笼要平稳, 严禁刮擦孔壁, 设专人在孔口负责, 严禁靠筋笼自重或冲击力向下快速下放。
(3) 在导管下设完毕后, 进行灌前清孔, 清孔时间不小于10 分钟, 清孔时导管距孔底距离控制在100~300mm, 当量测孔底沉渣及泥浆比重满足要求后, 马上进行灌注, 不能耽搁。
4.3 工程桩检测
工程桩施工后28 天, 进行了低应变及钻芯法检测, 低应变检测信号孔底均无异常, 没有软弱层显示;钻芯法检测未发现孔底沉渣超出100mm, 均达到设计及规范要求。
5 结束语
旋挖钻机成孔灌注是现在灌注桩工程中一种非常有优势的施工工艺, 不仅节约了大量的人力、物力, 也降低了费用, 缩短了工期, 经济效益、社会效益明显, 但在新的《建筑桩基技术规范》 (JGJ94-2008) 实施以后, 使用该种钻机成孔的灌注桩, 应重视孔底沉渣问题, 切切实实做好灌前清孔工作, 排除桩底沉渣, 以达到规范要求, 若不进行灌前清孔, 采用旋挖钻机成孔的灌注桩, 成桩后孔底沉渣很难满足规范要求的厚度不大于100mm的要求, 更不能满足不大于50mm的要求。
浅谈旋挖钻孔灌注桩施工工艺 篇4
关键词：桩,基础,施工,安全
1. 工程概况
拟建兵器工业卫生研究所高层住宅楼位于西安市丈八东路12号, 兵器工业卫生研究所五二一医院内。为地上二十五层, 地下一层, 建筑平面呈矩形, 总建筑面积约22672m2。采用桩筏基础, 桩顶设计标高为-5.65m。桩径600mm, 桩长30m, 总桩数221根, 单桩竖向极限承载力为4800KN。场地地形平坦, 地貌单元属皂河Ⅰ级阶地。拟建场地内主要底层自上而下依次为全新世杂填土、第四纪全新世冲洪积黄土状土及砂类土、第四纪晚更新世及中更新世冲积粉质粘土及砂类土。场地地下水属潜水类型, 稳定水位埋深为19.56m-19.83m。建筑场地类别为Ⅲ类。
2. 施工准备:施工准备包括:选择钻机、钻具、场地布置等。
钻机是钻孔灌注桩施工的主要设备, 可根据地质情况和各种钻孔机的应用条件来选择。本工程采用KH125型旋挖钻机, 其优点在于:成孔效率高, 施工设备简单, 对孔径和成孔的垂直度控制性较好, 孔内所含沉渣量较少, 施工时噪音小、振动小、无地面隆起或侧移, 因此对环境和周边建筑物危害小等。
2.1 钻孔机的安装与定位
安装钻孔机的基础如果不稳定, 施工中易产生钻孔机倾斜、桩倾斜和桩偏心等不良影响, 因此要求安装地基稳固, 钻杆与地面垂直, 钻头中心点对准桩位点。对地层较软和有坡度的地基, 可用推土机推平, 在垫上钢板或枕木加固。
2.2 埋设护筒
由于本工程部分工程桩在桩顶以下2m范围内存在砂层, 为防止开孔时塌孔, 故需要埋设护筒。护筒有隔离地表水、保护孔口地面、固定桩孔位置和钻头导向作用等作用。
本工程钻孔桩使用的钢护筒采用3mm-5mm钢板制作。为保证其刚度, 防止变形, 在护筒上、下端和中部外侧各焊一道加劲肋。本工程的钻孔桩直径为600mm。根据钻孔桩直径, 我们所做的护筒直径为800mm, 长2.5m。埋设在地表以下2.5m范围内, 然后对其周围用土填实。
2.3 泥浆制备
钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌。由于本工程场地地表以下多处夹有砂层, 且钻孔较深, 在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌、甚至发生流砂现象。钻孔内若能保持比地下水位高的水头, 增加孔内静水压力, 平衡砂土周围的压力, 就能防止塌孔。故本工程采用泥浆护壁的工艺防止塌孔。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。
在钻孔灌注桩的施工中, 无论对于成孔质量还是最终对桩的承载能力的发挥, 泥浆质量都是重要因素。泥浆质量差, 其后果有以下几点:形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力差, 易于脱落, 导致孔壁稳定性差, 易产生塌孔或缩颈。
泥浆稠度大, 比重大, 含砂率高, 形成的泥皮质量差, 厚度大, 大大降低桩的侧摩阻力。稠浆在钢筋笼上沉积粘附, 导致钢筋与砼握裹力降低。泥浆比重过大, 使得砼水下灌注阻力增大, 降低砼的流动半径, 使砼骨料大部分堆积在桩芯部位, 而钢筋笼外几乎无骨料, 不仅桩身质量不好而且桩的侧摩阻力也难以发挥。因此在施工中必须按规范要求严格控制泥浆的质量。
3 钻孔:
钻孔是一道关键工序, 在施工中必须严格按照操作要求进行, 才能保证成孔质量, 首先要注意开孔质量, 为此必须对好中线及垂直度, 并压好护筒。在施工中要注意不断添加泥浆, 还要随时检查成孔是否有偏斜现象。钻孔的顺序应事先规划好, 既要保证下一个桩孔的施工不影响上一个桩孔, 又要使钻机的移动距离不要过远和相互干扰。当采用冲击式或冲抓式钻机施工时, 附近土层因受到震动而影响邻孔的稳固。所以钻好的孔应及时清孔, 下放钢筋笼和灌注水下混凝土。终孔后, 应将钻头提离孔底80~100mm空转, 在保证护壁的前提下达到初步稀析泥浆, 以防止塌孔和孔底沉渣过厚。
4 钢筋笼
制作钢筋笼时, 对钢筋的调直、除锈、截断、弯折与焊接均按设计图纸和技术规范要求进行。钢筋笼的主筋尽量为整根, 需要对接时, 宜采用搭接焊接头, 搭接的长度不小于5d, 末端不设弯钩。其直径、主筋间距、箍筋间距及加强箍筋间距施工误差均不大于20mm。钢筋笼宜分段制作, 连接时50%的钢筋接头应予错开焊接, 对钢筋笼立焊的质量要特别加强检查控制。钢筋笼入孔时, 应保持垂直状态, 对准孔位徐徐轻放, 严禁强制性下放钢筋笼, 造成钢筋笼变形, 孔壁塌孔。钢筋笼就位后, 还应将钢筋笼上端焊固在护筒上, 可减缓砼上升时的顶托力, 防止其上升。
5 灌注水下混凝土
清完孔之后, 就可将预制的钢筋笼垂直吊放到孔内, 定位后要加以固定, 然后用导管灌注混凝土。
混凝土灌注是施工中最后一道也是最关键的一道工序。在施工中必须严格按设计强度配制混凝土, 确保砂石料及水泥的质量, 特别应注意水灰比, 砼的配合比应按水下砼配制 (本工程所采用的砼是由商混站提供的, 并经过检测单位检测合格) 。
由于在灌注砼时必须克服很大的灌入阻力以保证砼桩身的质量, 最好采用大体积砼冲击灌注法, 每一斗灌注都是将2至3方砼在大斗中积蓄够量, 出料口对准导管漏斗, 然后打开活门一次连续冲击下去, 其优点是:功能大, 冲击力强。在巨大的冲力作用下, 砼的向上顶升力和侧向挤压力就有了保证, 桩的摩阻力和桩身砼密实性都得以保证;
首斗砼灌注冲击力大, 沉渣、沉淤被溅开, 桩端与持力层能较好地结合, 确保了端承力的发挥;灌注时间短, 桩身段骨料分布均匀, 桩身段强度得到保证。但用大体积砼冲击灌入需注意以下几个问题:必须注意排气技术, 防止形成气堵, 使砼料灌不下去。大斗出料口与导管采用插入式联接, 出料口外径比导管内径小2-3cm。砼和易性要好, 如果砼离杆, 容易在料斗下部和出料口处形成堆积, 导致出料困难, 同时也容易堵塞导管;当砼灌到桩顶部位时, 为了保持足够的冲力, 必须注意导管要留有一定的长度, 灌注时及时上拨, 保证高度产生冲力, 使桩头部分的砼质量不至降低。此外, 不可忽视大斗和导管的保养, 内壁光滑可大大减小摩阻力, 同时也减少堵管的发生率。另外, 在灌注混凝土时不要中断, 要上下重复不停的提降导管, 以便混凝土更好的充填到孔底, 否则易出现断桩现象。最后在灌注终孔时, 充满骨料的砼应高出地面50cm, 以便在施工结束将该部分挖去以保证桩顶部分有足够强度。
结语:本文从兵器工业卫生研究所职工住宅楼钻孔灌注桩工程实例出发, 总结了钻孔灌注桩的施工工艺和相关措施, 旨在为钻孔灌注桩的施工工艺提供经验。由于本人经验有限, 会在部分问题上考虑不足, 希望领导、专家指导批评。
参考文献
[1]《建筑地基基础设计规范》, (GB50007-2002) .