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鉆孔灌注樁施工法

發表時間:2020-04-22 05:38作者:建筑加固公司


青海鉆孔灌注樁施工_西寧鉆孔灌注樁施工.png




一、基本概念

灌注樁是指在工程現場通過機械鉆孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔,并在其內放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁,依照成孔方法不同,灌注樁又可分為沉管灌注樁、鉆孔灌注樁和挖孔灌注樁等幾類。

二、施工方法

鉆孔灌注樁的施工,因其所選護壁形成的不同,有泥漿護壁方式法和全套管施工法兩種。

1、泥漿護壁施工法

沖擊鉆孔,沖抓鉆孔和回轉鉆削成孔等均可采用泥漿護壁施工法。該施工法的過程是:

平整場地→泥漿制備→埋設護筒→鋪設工作平臺→安裝鉆機并定位→鉆進成孔→清孔并檢查成孔質量→下放鋼筋籠→灌注水下混凝土→拔出護筒→檢查質量。

施工順序:

(1)施工準備

施工準備包括:選擇鉆機、鉆具、場地布置等。

鉆機是鉆孔灌注樁施工的主要設備,可根據地質情況和各種鉆孔機的應用條件來布置。

(2)鉆孔機的安裝與定位

安裝鉆孔機的基礎如果不穩定,施工中易產生鉆孔機傾斜、樁傾斜和樁偏心等不良影響,因此要求安裝地基穩固。對地層較軟和有坡度的地基,可用推土機推平,再墊上鋼板或枕木加固。

為防止樁位不準,施工中很重要的是定好中心位置和正確的安裝鉆孔機,對有鉆塔的鉆孔機,先利用鉆機的動力與附近的地籠配合,將鉆桿移動大致定位,再用千斤頂將機架頂起,準確定位,使起重滑輪、鉆頭或固定鉆桿的卡孔與護筒中心在一垂線上,以保證鉆機的垂直度。鉆機位置的偏差不大于2cm。對準樁位后,用枕木墊平鉆機橫梁,并在塔頂對稱于鉆機軸線上拉上纜風繩。

(3)埋設護筒

鉆孔成敗的關鍵是防止孔壁坍塌。當鉆孔較深時,在地下水位以下的孔壁土在靜水壓力下會向孔內坍塌、甚至發生流砂現象。鉆孔內若能保持比地下水位高的水頭,增加孔內靜水壓力,能為孔壁平衡孔外地下水壓力或者加大孔內向水力、防止坍孔。護筒除起到這個作用外,同時還有隔離地表水、保護孔口地面、固定樁孔位置和鉆頭導向作用等。

制作護筒的材料有木、鋼、鋼筋混凝土三種。護筒要求堅固耐用,不漏水,其內徑應比鉆孔直徑大(旋轉鉆約大20cm,潛水鉆、沖擊或沖抓錐約大40cm),每節長度約2~3m。一般常用鋼護筒。

(4)泥漿制備

鉆孔泥漿由水、粘土(膨潤土)和添加劑組成。具有浮懸鉆渣、冷卻鉆頭、潤滑鉆具,增大靜水壓力,并在孔壁形成泥皮,隔斷孔內外滲流,防止坍孔的作用。調制的鉆孔泥漿及經過循環凈化的泥漿,應根據鉆孔方法和地層情況來確定泥漿稠度,泥漿稠度應視地層變化或操作要求機動掌握,泥漿太稀,排渣能力小、護壁效果差;泥漿太稠會削弱鉆頭沖擊功能,降低鉆進速度。

(5)鉆孔

鉆孔是一道關鍵工序,在施工中必須嚴格按照操作要求進行,才能保證成孔質量,首先要注意開孔質量,為此必須對好中線及垂直度,并壓好護筒。在施工中要注意不斷添加泥漿和抽渣(沖擊式用),還要隨時檢查成孔是否有偏斜現象。采用沖擊式或沖抓式鉆機施工時,附近土層因受到震動而影響鄰孔的穩固。所以鉆好的孔應及時清孔,下放鋼筋籠和灌注水下混凝土。鉆孔的順序也應該事先規劃好,既要保證下一個樁孔的施工不影響上一個樁孔,又要使鉆機的移動距離不要過遠和相互干擾。

(6)清孔

鉆孔的深度、直徑、位置和孔形直接關系到成樁質量與樁身曲直。為此,除了鉆孔過程中密切觀測監督外,在鉆孔達到設計要求深度后,應對孔深、孔位、孔形、孔徑等進行檢查。在終孔檢查完全符合設計要求時,應立即進行孔底清理,避免隔時過長以致泥漿沉淀,引起鉆孔坍塌。對于摩擦樁當孔壁容易坍塌時,要求在灌注水下混凝土前沉渣厚度不大于30cm;當孔壁不易坍塌時,不大于20cm。對于柱樁,要求在射水或射風前,沉渣厚度不大于5cm。清孔方法是使用的鉆機不同而靈活應用。通??刹捎谜h旋轉鉆機、反循環旋轉機真空吸泥機以及抽渣筒等清孔。其中用吸泥機清孔,所需設備不多,操作方便,清孔也較徹底,但在不穩定土層中應慎重使用。其原理就是用壓縮機產生的高壓空氣吹入吸泥機管道內將泥渣吹出。

(7)灌注水下混凝土

清完孔之后,就可將預制的鋼筋籠垂直吊放到孔內,定位后要加以固定,然后用導管灌注混凝土,灌注時混凝土不要中斷,否則易出現斷樁現象。

2、全套管施工法

全套管施工法的施工順序:

其一般的施工過程是:平場地、鋪設工作平臺、安裝鉆機、壓套管、鉆進成孔、安放鋼筋籠、放導管、澆注混凝土、拉拔套管、檢查成樁質量。

全套管施工法的主要施工步驟除不需泥漿及清孔外,其它的與泥漿護壁法都類同。壓入套管的垂直度,取決于挖掘開始階段的5~6m深時的垂直度。因此應該隨時用水準儀及鉛垂校核其垂直度。

三、施工特點

1、與沉入樁中的錘擊法相比,施工噪聲和震動要小的多。

2、能建造比預制樁的直徑大的多的樁。

3、在各種地基上均可使用。

4、施工質量的好壞對樁的承載力影響很大。

5、因混凝土是在泥水中灌注的,因此混凝土質量較難控制。

6、費工費時,成孔速度慢,泥渣污染環境。

四、成孔問題

1、塌孔

預防措施:根據不同地層,控制使用好泥漿指標。在回填土、松軟層及流砂層鉆進時,嚴格控制速度。地下水位過高,應升高護筒,加大水頭。地下障礙物處理時,一定要將殘留的砼塊處理清除??妆谔鷩乐貢r,應探明坍塌位置,用砂和粘土混合回填至坍塌孔段以上1-2m處,搗實后重新鉆進。

2、縮徑

預防措施:選用帶保徑裝置鉆頭,鉆頭直徑應滿足成孔直徑要求,并應經常檢查,及時修復。易縮徑孔段鉆進時,可適當提高泥漿的粘度。對易縮徑部位也可采用上下反復掃孔的方法來擴大孔徑。

3、樁孔偏斜

預防措施:保證施工場地平整,鉆機安裝平穩,機架垂直,并注意在成孔過程中定時檢查和校正。鉆頭、鉆桿接頭逐個檢查調正,不能用彎曲的鉆具。在堅硬土層中不強行加壓,應吊住鉆桿,控制鉆進速度,用低速度進尺。對地下障礙進行預先處理干凈。對已偏斜的鉆孔,控制鉆速,慢速提升,下降往復掃孔糾偏。   

五、安裝問題

1、鋼筋籠安裝與設計標高不符

預防措施:鋼筋籠制作完成后,注意防止其扭曲變形,鋼筋籠入孔安裝時要保持垂直,砼保護層墊塊設置間距不宜過大,吊筋長度精確計算,并在安裝時反復核對檢查。

2、鋼筋籠的上浮

鋼筋籠上浮的預防措施:嚴格控制砼質量,坍落度控制在20±2cm,砼和易性要好。砼進入鋼筋籠后,砼上升不宜過快,導管在砼內埋深不宜過大,嚴格按照規范控制在2-6m之間,提升導管時,不宜過快,防止導管鉤鋼筋籠,將其帶上等。

3、水下砼灌注問題

(1)堵管

預防措施:商品砼必須由具有資質,質量保證有信譽的廠家供應,砼的級配與攪拌必須保證砼的和易性、水灰比、坍落度及初凝時間滿足設計或規范要求,現場抽查每車砼的坍落度必須控制在鉆孔灌注樁施工規范允許的范圍以內。灌注用導管應平直,內壁光滑不漏水。

(2)樁頂部位疏松

預防措施:首先保證一定高度的樁頂留長度。因受沉渣和稠泥漿的影響,極易產生誤測。因此可以用一個帶鋼管取樣盒的探測,只有取樣盒中撈起的取樣物是砼而不是沉淀物時,才能確認終灌標高已經達到。

(3)樁身砼夾泥或斷樁

預防措施:成孔時嚴格控制泥漿密度及孔底沉淤,第一次清孔必須徹底清除泥塊,砼灌注過程中導管提升要緩慢,特別到樁頂時,嚴禁大幅度提升導管。嚴格控制導管埋深,單樁砼灌注時,嚴禁中途斷料。拔導管時,必須進行精確計算控制拔導管后砼的埋深,嚴禁憑經驗拔管。

六、加固應用

1、適用的地質條件

施工方法適用于灌注樁的持力層應為碎石層,碎石含量應在50%以上,充填土與碎石無膠結或者為輕微膠結,碎石的石質要堅硬,碎石分布均勻,碎石層厚度要滿足設計要求。

2、加固機理

在灌注樁施工中將鋼管沿樁鋼筋籠外壁埋設,樁混凝土強度滿足要求后,將水泥漿液通過鋼管由壓力作用壓入樁端的碎石層孔隙中,使得原本松散的沉渣、碎石、土粒和裂隙膠結成一個高強度的結合體。水泥漿液在壓力作用下由樁端在碎石層的孔隙里向四周擴散,對于單樁區域,向四周擴散相當于增加了端部的直徑,向下擴散相當于增加了樁長;群樁區域所有的漿液連成一片,使得碎石層成為一個整體,從而使得原來不滿足要求的碎石層滿足結構的承載力要求。在鉆孔灌注樁施工過程中,無論如何清孔,孔底都會留有或多或少的沉渣;在初灌時,混凝土從細長的導管落下,因落差太大造成樁底部位的混凝土離析形成“虛尖”、“干碴石”;孔壁的泥皮阻礙了樁身與樁周土的結合,降低了摩擦系數,以上幾點都影響到灌注樁的樁端承載力和側壁摩阻力。漿液壓入樁端后首先和樁端的沉渣、離析的“虛尖”、“干碴石”相結合,增強該部分的密實程度,提高了承載力;漿液沿著樁身和土層的結合層上返,消除了泥皮,提高了樁側摩阻力,同時漿液橫向滲透到樁側土層中也起到了加大樁徑的作用。以上幾點均對提高灌注樁的單樁承載力起到不可忽視的作用。

3、壓漿參數的設定

壓漿參數主要包括壓漿水灰比、壓漿量以及閉盤壓力,由于地質條件的不同,不同工程應采用不同的參數。在工程樁施工前,應該根據以往工程的實踐情況,先設定參數,然后根據設定的參數,進行試樁的施工,試樁完成后達到設計的強度,進行樁的靜載試驗,最終確定試驗參數。

(1)水灰比:水灰比一般不宜過大和過小,過大會造成壓漿困難,過小會使水泥漿在壓力作用下形成離析,一般采用015~017。

(2)壓漿量:壓漿量是指單樁壓漿的水泥用量,它與碎石層的碎石含量以及樁間距有關,取決于碎石層的孔隙率,在碎石層碎石含量為50%~70%,樁間距為4~5m的條件下,壓漿量一般為115~210t。它是控制后壓漿施工是否完成的主要參數。

(3)閉盤壓力:閉盤壓力是指結束壓漿的控制壓力,一般來說什么時候結束一根灌注樁的壓漿,應該根據事先設定的壓漿量來控制,但同時也要控制壓漿的壓力值。在達不到預先設定的壓漿量,但達到一定的壓力時就要停止壓漿,壓漿的壓力過大,一方面會造成水泥漿的離析,堵塞管道,另一方面,壓力過大可能擾動碎石層,也有可能使得樁體上浮。一般閉盤的最大壓力應該控制在018MPa。

根據預先設定的參數,進行試驗樁的施工,再根據試樁的靜載試驗結果,最后確定工程樁的壓漿參數,就可以進行工程樁的施工了。

4、后壓漿施工工藝

(1)施工工藝流程

灌注樁成孔→鋼筋籠制作→壓漿管制作→灌注樁清孔→壓漿管綁扎→下鋼筋籠→灌注樁混凝土后壓漿施工

(2)施工要點

①壓漿管的制作在制作鋼筋籠的同時制作壓漿管。壓漿管采用直徑為25mm的黑鐵管制作,接頭采用絲扣連接,兩端采用絲堵封嚴。壓漿管長度比鋼筋籠長度多出55cm,在樁底部長出鋼筋籠5cm,上部高出樁頂混凝土面50cm但不得露出地面以便于保護。壓漿管在最下部20cm制作成壓漿噴頭(俗稱花管),在該部分采用鉆頭均勻鉆出4排(每排4個)、間距3cm、直徑3mm的壓漿孔作為壓漿噴頭;用圖釘將壓漿孔堵嚴,外面套上同直徑的自行車內胎并在兩端用膠帶封嚴,這樣壓漿噴頭就形成了一個簡易的單向裝置:當注漿時壓漿管中壓力將車胎迸裂、圖釘彈出,水泥漿通過注漿孔和圖釘的孔隙壓入碎石層中,而混凝土灌注時該裝置又保證混凝土漿不會將壓漿管堵塞。

②壓漿管的布置將2根壓漿管對稱綁在鋼筋籠外側。成孔后清孔、提鉆、下鋼筋籠,在鋼筋籠吊裝安放過程中要注意對壓漿管的保護,鋼筋籠不得扭曲,以免造成壓漿管在絲扣連接處松動,噴頭部分應加混凝土墊塊保護,不得摩擦孔壁以免車胎破裂造成壓漿孔的堵塞。按照規范要求灌注混凝土。

③壓漿樁位的選擇根據以往工程實踐,在碎石層中,水泥漿在工作壓力作用下影響面積較大。為防止壓漿時水泥漿液從臨近薄弱地點冒出,壓漿的樁應在混凝土灌注完成3~7d后,并且該樁周圍至少8m范圍內沒有鉆機鉆孔作業,該范圍內的樁混凝土灌注完成也應在3d以上。

④壓漿施工順序壓漿時最好采用整個承臺群樁一次性壓漿,壓漿先施工周圈樁位再施工中間樁;壓漿時采用2根樁循環壓漿,即先壓第1根樁的A管,壓漿量約占總量的70%(111~114t水泥),壓完后再壓另1根樁的A管,然后依次為第1根樁的B管和第2根樁的B管,這樣就能保證同一根樁2根管壓漿時間間隔30~60min以上,給水泥漿一個在碎石層中擴散的時間。壓漿時應做好施工記錄,記錄的內容應包括施工時間、壓漿開始及結束時間、壓漿數量以及出現的異常情況和處理的措施等。

⑤壓漿施工中出現的問題和相應措施:

a、噴頭打不開壓力達到10MPa以上仍然打不開壓漿噴頭,說明噴頭部位已經損壞,不要強行增加壓力,可在另一根管中補足壓漿數量。

b、出現冒漿壓漿時常會發生水泥漿沿著樁側或在其他部位冒漿的現象,若水泥漿液是在其他樁或者地面上冒出,說明樁底已經飽和,可以停止壓漿;若從本樁側壁冒漿,壓漿量也滿足或接近了設計要求,可以停止壓漿;若從本樁側壁冒漿且壓漿量較少,可將該壓漿管用清水或用壓力水沖洗干凈,等到第2天原來壓入的水泥漿液終凝固化、堵塞冒漿的毛細孔道時再重新壓漿。

c、單樁壓漿量不足壓漿時最好采用整個承臺群樁一次性壓漿,壓漿先施工周圈樁形成一個封閉圈,再施工中間,能保證中間樁位的壓漿質量,若出現個別樁壓漿量達不到設計要求,可視情況加大臨近樁的壓漿量作為補充。

七、控制技術

1、準備階段

(1)施工人員對施工地點地質情況、樁位、樁徑、樁長、標高等了解清楚。

(2)樁位放樣。測量人員將4根直徑400mm的鋼管打入強風化層作為定位樁。

(3)將吊裝工字鋼焊接的鋼圍堰導向樁與定位樁分層聯結固定,確保導向框位置準確。

(4)插打鋼護筒。鋼護筒壁厚12mm,根據各墩不同地質情況決定護筒長度,護筒下沉深度穿過覆蓋層。

(5)插打鋼板樁圍堰。采用拉伸--Ⅲ型鋼板樁沿導向框排列。用Dz-60Y型振動錘振動下沉,直至穿過覆蓋層為止。

2、鉆孔階段

(1)安設鉆機,使鉆桿中心重合,其水平位移及傾斜度誤差按規范要求調整。

(2)用沖擊鉆鉆孔時,應待相鄰孔位上已灌注好的混凝土凝固并已達到一定強度時,才能開鉆。

(3)鉆孔過程采用正循環回轉鉆進施工技術,在黏土層,適當少投泥土,靠鉆進自行造漿,在砂土層則加大泥漿濃度固壁。鉆進速度始終和泥漿排出量相適應。

(4)孔內始終保持0.2kg/cm2的靜水壓力,護筒內水位始終高于水庫水位,遇松散地層時,適當增大泥漿相對密度和稠度,盡量減輕沖液對孔壁的影響,同時降低轉速和鉆壓以滿足施工質量控制要求。

(5)鉆進過程嚴禁孔內掉進鉆頭、鉆桿及其他異物,經常檢查鉆頭的磨損情況。

(6)鉆進過程隨時留取渣樣,每米不少于1組,在離設計標高1.0~1.5m范圍內,每30cm留1組,每根樁渣樣不少于3組。

3、清孔階段

(1)清孔是鉆孔樁施工中保證成樁質量的重要一環。通過清孔盡可能使沉渣全部清除,使混凝土與基巖接合完好,以提高樁底承載力。

(2)終孔后,將鉆頭提至距孔底的0.2-0.3m處,使之空轉,然后將殘存在孔底的鉆渣吸出;必要時投入適量純堿以提高泥漿比重和膠結能力,使沉渣排出孔外。

(3)當鋼筋籠下沉固定后,再次復檢孔深和沉渣厚度等。若沉渣超標,可用導管中附屬的風管再次清孔,直至全部符合設計要求和工藝標準。

(4)清孔結束前,將泥漿比重調整到規定范圍,以保證水下混凝土的順利灌注,同時保證成樁質量。

4、鋼筋籠的制作及安裝注意事項

(1)鋼筋籠制作時,主筋連接,樁身縱向受力鋼筋的接頭應設置在樁身受力較小處;接頭位置宜相互錯開,且在35d的同一接頭連接區段范圍內鋼筋接頭不得超過鋼筋數量的50%;主筋與箍筋應點焊。

(2)鋼筋籠應整體吊裝,吊裝時不得碰損孔壁。鋼筋籠吊放前,必須清除槽底沉渣,孔底沉渣厚度≤200mm。鋼筋籠吊放到設計位置時,應檢測其水平位置和高程是否達到設計要求,檢測合格后應立即固定鋼筋籠,鋼筋籠入孔后至澆筑混凝土完畢的時間不超過4小時。

(3)鋼筋籠在制作、運輸、吊裝過程中應采用有效措施防止鋼筋籠變形。

(4)在鋼筋籠上有預埋鋼筋處應采用聚乙烯泡沫板覆蓋預埋件,以便于需要時鑿出預埋件。

5、灌注混凝土注意事項

(1)砼坍落度18~22cm、粗骨料粒徑小于40mm。

(2)混凝土灌注在二次清孔結束后30分鐘內立即進行。

(3)采用Φ250法蘭式導管自流式灌注混凝土。導管聯結要平直,密封可靠;導管下口距孔底30cm~50cm為宜。

(4)首盤澆筑:初灌量必須保證導管底部埋入混凝土中80cm以上,且連續灌注。

(5)正常灌注混凝土時,導管底部埋于砼中深度宜為2~6m之間。

(6)一次拆卸導管不得超過6m,每次拆卸導管前均要測量砼面高度,計算出導管埋深,然后拆卸。不要盲目提升、拆卸導管,導管最小埋深2.0m。




青海恒新建筑工程有限公司

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