混凝土灌注樁基礎(chǔ)工程.ppt

二、混凝土 灌注樁施工,根據(jù)成孔方法的不同可以分為： 鉆孔灌注樁、套管成孔灌注樁、人工挖孔灌注樁和爆擴(kuò)成孔灌注樁等。 灌注樁與預(yù)制樁相比由于避免了錘擊應(yīng)力，樁的混凝土強(qiáng)度及配筋只要滿(mǎn)足使用要求就可以，因而具有節(jié)省鋼材、降低造價(jià)、無(wú)需接樁及截樁等優(yōu)點(diǎn)。,（一） 鉆孔灌注樁,干作業(yè)鉆孔灌注樁適用于地下水位較低、在成孔深度內(nèi)無(wú)地下水的土質(zhì)，勿需護(hù)壁可直接取土成孔。目前干式成孔一般采用螺旋鉆機(jī)，亦有用洛陽(yáng)鏟成孔的。,1、干作業(yè)鉆孔灌注樁,(1)螺旋鉆機(jī)成孔,螺旋鉆機(jī)（如圖210所示）成孔效率高、無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音，宜用于勻質(zhì)粘土層，亦能穿透砂層。 全葉片螺旋鉆機(jī)成孔直徑一般為300600mm，鉆孔深度為820m。 成孔時(shí)螺旋鉆機(jī)利用動(dòng)力旋轉(zhuǎn)鉆桿，使鉆頭的螺旋葉片旋轉(zhuǎn)切削土體，切下的土隨鉆頭旋轉(zhuǎn)并沿螺旋葉片上升而排出孔外，在軟塑土層，含水量大時(shí)，可用疏紋葉片鉆桿，以便較快地鉆進(jìn)。在可塑或硬塑粘土中，或含水量較小的砂土中應(yīng)用密紋葉片鉆桿。,圖2-10 步履式螺旋鉆機(jī) 1-上底盤(pán)；2-下底盤(pán)；3-回轉(zhuǎn)滾輪； 4-行車(chē)滾輪；5-鋼絲滑輪； 6-回轉(zhuǎn)軸；7-行車(chē)油缸；8-支盤(pán),測(cè)定樁位 鉆機(jī)就位 鉆孔至規(guī)定要求深度 清孔 安放鋼筋骨架 澆筑混凝土。 螺旋鉆機(jī)施工過(guò)程見(jiàn)圖2-11。,施工工藝,鉆機(jī)就位后，鉆桿垂直對(duì)準(zhǔn)樁位中心，開(kāi)鉆時(shí)先慢后快，減少鉆桿的搖晃，及時(shí)糾正鉆孔的偏斜或位移。 操作時(shí)要求鉆桿垂直，鉆孔過(guò)程中如發(fā)現(xiàn)鉆桿搖晃或難鉆進(jìn)時(shí)，可能是遇到石塊等異物，應(yīng)立即停機(jī)檢查。在鉆進(jìn)過(guò)程中，應(yīng)隨時(shí)清理孔口積土，遇到塌孔、縮孔等異常情況，應(yīng)及時(shí)研究解決。,1)鉆孔,鉆孔至規(guī)定要求深度后，進(jìn)行孔底清土。 清孔的目的是將孔內(nèi)的浮土、虛土取出，減少樁的沉降。 方法是鉆機(jī)在原深處空轉(zhuǎn)清土，然后停止旋轉(zhuǎn)，提鉆卸土。鉆出的土應(yīng)及時(shí)清除，不可堆在孔口。,2）清孔,鋼筋骨架綁好后，一次整體吊入孔內(nèi)。如過(guò)長(zhǎng)可分段吊，兩段焊接后再徐徐沉放孔內(nèi)。,3）安放鋼筋籠,鋼筋骨架就位后，應(yīng)立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注時(shí)，應(yīng)分層澆筑、分層搗實(shí)，每層厚度5060cm。,4）澆筑混凝土,(2)鉆孔壓灌混凝土樁,目前，螺旋鉆孔灌注樁在國(guó)內(nèi)外發(fā)展很快，我國(guó)技術(shù)人員近年發(fā)展的鉆孔壓漿成孔法較好的解決了不同地質(zhì)土層中螺旋鉆機(jī)成孔的諸多技術(shù)難題，是一種先進(jìn)的施工工藝。,鉆孔壓灌樁工藝原理,先用螺旋鉆機(jī)鉆孔至預(yù)定深度，通過(guò)鉆桿芯管利用鉆頭處的噴嘴向孔內(nèi)自下而上高壓噴注制備好的混凝土，使混凝土升至地下水位或無(wú)塌孔危險(xiǎn)的位置處，提出全部鉆桿后，向孔內(nèi)沉放鋼筋籠。 該法連續(xù)一次成孔，多次由下而上高壓注漿成樁，具有無(wú)振動(dòng)、無(wú)噪音、無(wú)護(hù)壁泥漿排污的優(yōu)點(diǎn)，又能在流砂、卵石、地下水位高、易塌孔等復(fù)雜地質(zhì)條件下順利成孔成樁，而且由于高壓注漿時(shí)水泥漿的滲透擴(kuò)散，解決了斷樁、縮頸、樁間虛土等問(wèn)題，還有局部膨脹擴(kuò)徑的特點(diǎn)，因此單樁承載力由摩擦力、支承力和端承力復(fù)合而成，比普通灌注樁的承載力大大提高。該法成樁的樁徑為300mm1000mm，深度可達(dá)50m。,軟土地基的深層鉆進(jìn)，會(huì)遇到地下水問(wèn)題。采用泥漿護(hù)壁濕作業(yè)成孔能夠解決施工中地下水帶來(lái)的孔壁塌落，鉆具磨損發(fā)熱及沉渣問(wèn)題。泥漿護(hù)壁成孔是通過(guò)循環(huán)泥漿將切削碎的泥石渣屑懸浮后排出孔外，適用于有地下水和無(wú)地下水的土層。 成孔機(jī)械有回轉(zhuǎn)鉆機(jī)、潛水鉆機(jī)、沖擊鉆、沖抓錐成孔等，其中回轉(zhuǎn)鉆機(jī)是目前灌注樁施工用得最多的施工機(jī)械，該鉆機(jī)配有移動(dòng)裝置，設(shè)備性能可靠，噪音和振動(dòng)小，效率高，質(zhì)量好。適用于松散土層、粘土層、砂礫層、軟巖層等地質(zhì)條件。,2、濕作業(yè)成孔灌注樁施工,泥漿護(hù)壁成孔灌注樁的施工工藝流程： 測(cè)定樁位 埋設(shè)護(hù)筒 樁機(jī)就位 制備泥漿 機(jī)械(潛水鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)等)成孔 泥漿循環(huán)出渣 清孔 安放鋼筋骨架 澆筑水下混凝土。,（1）埋設(shè)護(hù)筒和制備泥漿,鉆孔前，在現(xiàn)場(chǎng)放線定位，按樁位挖去樁孔表層土，并埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒高2m左右，上部設(shè)12個(gè)溢漿孔，是用厚48mm鋼板制成的圓筒，其內(nèi)徑應(yīng)大于鉆頭直徑200mm。 護(hù)筒的作用是固定樁孔位置，保護(hù)孔口，防止地面水流入，增加孔內(nèi)水壓力，防止塌孔，成孔時(shí)引導(dǎo)鉆頭的方向。,在鉆孔過(guò)程中，向孔中注入相對(duì)密度為1.11.5的泥漿，使樁孔內(nèi)孔壁土層中的孔隙滲填密實(shí)，避免孔內(nèi)漏水，保持護(hù)筒內(nèi)水壓穩(wěn)定；泥漿相對(duì)密度大，加大了孔內(nèi)的水壓力，可以穩(wěn)固孔壁，防止塌孔；通過(guò)循環(huán)泥漿可將切削的泥石渣懸浮后排出，起到攜砂、排土的作用。,（2）成孔,回轉(zhuǎn)鉆機(jī)是由動(dòng)力裝置帶動(dòng)鉆機(jī)的回轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動(dòng)，由鉆頭切削土壤。切削形成的土渣，通過(guò)泥漿循環(huán)排出樁孔。根據(jù)泥漿循環(huán)方式的不同，分為正循環(huán)和反循環(huán)。正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔的工藝如圖2-15a所示，泥漿由鉆桿內(nèi)部注入，并從鉆桿底部噴出，攜帶鉆下的土渣沿孔壁向上流動(dòng)，由孔口將土渣帶出流入沉淀池，經(jīng)沉淀的泥漿流入泥漿池再注入鉆桿，不斷循環(huán)。當(dāng)孔深不太深，孔徑小于800mm時(shí)鉆進(jìn)效率比較高。,圖2-15 泥漿循環(huán)成孔工藝 （a）正循環(huán)；（b）反循環(huán) 1-鉆頭；2-泥漿循環(huán)方向；3-沉淀池；4-泥漿池；5-泥漿泵； 6-砂石泵；7-水龍頭；8-鉆桿；9-鉆機(jī)回轉(zhuǎn)裝置,反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔,反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔的工藝如圖2-15b所示。泥漿由鉆桿與孔壁間的環(huán)狀間隙流入鉆孔，然后，由砂石泵在鉆桿內(nèi)形成真空，使鉆下的土渣由鉆桿內(nèi)腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后流入泥漿池再流入鉆孔。 反循環(huán)工藝的泥漿上流的速度較高，排放土渣的能力強(qiáng)。這種成孔工藝是目前大直徑成孔施工的一種有效的成孔工藝，因而應(yīng)用較多。對(duì)孔深大于30m的端承型樁，宜采用反循環(huán)。,（3）清孔,鉆孔達(dá)到要求的深度后為防止灌注樁沉降加大、承載力降低，要清除孔底沉渣，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為清孔。以原土造漿的鉆孔，清孔可用射水法，此時(shí)鉆具只轉(zhuǎn)不進(jìn)，待泥漿比重降到1.1左右即認(rèn)為清孔合格；注入制備泥漿的鉆孔，可采用換漿法清孔，至換出泥漿的比重小于1.15時(shí)方為合格，在特殊情況下泥漿比重可以適當(dāng)放寬。施工及清孔過(guò)程中應(yīng)經(jīng)常測(cè)定泥漿的相對(duì)密度。,（4）水下澆筑混疑土,清孔后，應(yīng)盡快吊放鋼筋骨架并灌注混凝土。泥漿護(hù)壁成孔灌注混凝土的澆筑是在水中或泥漿中進(jìn)行的，故稱(chēng)為澆筑水下混凝土。水下混凝土澆筑常用導(dǎo)管法(圖2.17)。 水下混凝土宜比設(shè)計(jì)強(qiáng)度提高一個(gè)強(qiáng)度等級(jí)，必須具備良好的和易性，配合比應(yīng)通過(guò)試驗(yàn)確定。 澆筑時(shí)，先將導(dǎo)管內(nèi)及漏斗灌滿(mǎn)混凝土，其量保證導(dǎo)管下端一次埋入混凝土面以下0.81.3m，然后剪斷懸吊隔水栓的鋼絲，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞進(jìn)入水中。 水下灌注混凝土至樁頂時(shí)，應(yīng)適當(dāng)超過(guò)樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高，以保證在鑿除含有泥漿的樁段后，樁頂標(biāo)高和質(zhì)量能符合設(shè)計(jì)要求。,（二） 套管成孔灌注樁,套管成孔灌注樁是利用錘擊打樁設(shè)備或振動(dòng)沉樁設(shè)備，將帶有鋼筋混凝土的樁尖(或鋼板靴)或帶有活瓣式樁靴的鋼管沉入土中(鋼管直徑應(yīng)與樁的設(shè)計(jì)尺寸一致)，造成樁孔，然后放入鋼筋骨架并澆筑混凝土，隨之拔出套管，利用拔管時(shí)的振動(dòng)將混凝土搗實(shí)，便形成所需要的灌注樁。 利用錘擊沉樁設(shè)備沉管、拔管成樁，稱(chēng)為錘擊沉管灌注樁(圖2.18)；利用振動(dòng)器振動(dòng)沉管、拔管成樁，稱(chēng)為振動(dòng)沉管灌注樁(圖2.19)。,套管成孔灌注樁施工工藝,樁機(jī)就位 埋樁尖 沉套管 放置鋼筋籠 灌注混凝土 拔管成樁,沉管灌注樁施工圖片（預(yù)制樁尖）,沉管灌注樁施工圖片（活瓣樁尖）,1、錘擊沉管灌注樁,錘擊沉管灌注樁適宜于一般粘性土、淤泥質(zhì)土和人工填土地基，其施工過(guò)程見(jiàn)圖2.20所示。動(dòng)畫(huà),樁尖與樁管接口處應(yīng)墊麻(或草繩)墊圈，以防地下水滲入管內(nèi)和作緩沖層。沉管時(shí)先用低錘錘擊，觀察無(wú)偏移后，才正常施打。 拔管前，應(yīng)先錘擊或振動(dòng)套管，在測(cè)得混凝土確已流出套管時(shí)方可拔管。 樁管內(nèi)混凝土盡量填滿(mǎn)，拔管時(shí)要均勻，保持連續(xù)密錘輕擊，并控制拔管速度，一般土層以不大于1m/min為宜，軟弱土層與軟硬交界處，應(yīng)控制在0.8m/min以?xún)?nèi)為宜。,錘擊沉管灌注樁施工要點(diǎn),在管底未拔到樁頂設(shè)計(jì)標(biāo)高前，倒打或輕擊不得中斷，注意使管內(nèi)的混凝土保持略高于地面，并保持到全管拔出為止。 樁的中心距在4倍樁管外徑以?xún)?nèi)或小于2m時(shí)，均應(yīng)跳打施工；即間隔一個(gè)或兩個(gè)樁位成孔；中間空出的樁須待鄰樁混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的50%以后，方可施打。,錘擊沉管灌注樁施工要點(diǎn),振動(dòng)沉管灌注樁采用激振器或振動(dòng)沖擊沉管。 施工前，先安裝好樁機(jī)，將樁管下端活瓣合攏或套入樁靴，對(duì)準(zhǔn)樁位，徐徐放下套管，壓入土中，勿使偏斜，即可開(kāi)動(dòng)激振器沉管。樁管受振后與土體之間摩阻力減小，同時(shí)利用振動(dòng)錘自重在套管上加壓，套管即能沉入土中。動(dòng)畫(huà),2、振動(dòng)沉管灌注樁,為了提高樁的質(zhì)量和承載能力，沉管灌注樁常采用單打法、復(fù)打法、翻插法等施工工藝。 單打法(又稱(chēng)一次拔管法)：拔管時(shí)，每提升0.51.0m，振動(dòng)510s，然后再拔管0.51.0m，這樣反復(fù)進(jìn)行，直至全部拔出。 復(fù)打法：在同一樁孔內(nèi)連續(xù)進(jìn)行兩次單打，或根據(jù)需要進(jìn)行局部復(fù)打。施工時(shí)，應(yīng)保證前后兩次沉管軸線重合，并在混凝土初凝之前進(jìn)行。 反插法：鋼管每提升0.51m，再下插0.30.5m，這樣反復(fù)進(jìn)行，直至拔出。,3、 套管成孔灌注樁的施工方法,4、套管成孔灌注樁容易出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題及處理方法,(1) 頸縮 動(dòng)畫(huà) 頸縮：指樁身的局部直徑小于設(shè)計(jì)要求的現(xiàn)象。 當(dāng)在淤泥和軟土層沉管時(shí)，由于受擠壓的土壁產(chǎn)生空隙水壓，拔管后便擠向新灌注的混凝土，樁局部范圍受擠壓形成頸縮。 當(dāng)拔管過(guò)快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差時(shí)，周?chē)倌噘|(zhì)土趁機(jī)填充過(guò)來(lái)，也會(huì)形成頸縮。 處理方法：拔管時(shí)應(yīng)保持管內(nèi)混凝土面高于地面，使之具有足夠的擴(kuò)散壓力，混凝土坍落度應(yīng)控制在5070mm。拔管時(shí)應(yīng)采用復(fù)打法，并嚴(yán)格控制拔管的速度。,斷樁：指樁身局部分離或斷裂，更為嚴(yán)重的是一段樁沒(méi)有混凝土。 原因：樁距離太近，相鄰樁施工時(shí)混凝土還未具備足夠的強(qiáng)度，已形成的樁受擠壓而斷裂。 處理方法：施工時(shí)，控制中心距離不小于4倍樁徑；確定打樁順序和行車(chē)路線，減少對(duì)新灌注混凝土樁的影響。采用跳打法或等已成型的樁混凝土達(dá)到50%設(shè)計(jì)強(qiáng)度后，再進(jìn)行下根樁的施工。,(2) 斷樁,吊腳樁是指樁底部混凝土隔空或松軟，沒(méi)有落實(shí)到孔底地基土層上的現(xiàn)象。 產(chǎn)生原因：當(dāng)?shù)叵滤畨毫Υ髸r(shí)，或預(yù)制樁尖被打壞，或樁靴活瓣縫隙大時(shí)，水及泥漿進(jìn)入套筒鋼管內(nèi)，或由于樁尖活瓣受土壓力，拔管至一定高度才張開(kāi)，使得混凝土下落，造成樁腳不密實(shí)，形成松軟層。 處理方法：為防止活瓣不張開(kāi)，開(kāi)始拔管時(shí)，可采用密張慢拔的方法，對(duì)樁腳底部進(jìn)行局部翻插幾次，然后再正常拔管。樁靴與套管接口處使用性能較好的墊襯材料，防止地下水及泥漿的滲入。 動(dòng)畫(huà),(3) 吊腳樁,如果灌樁時(shí)混凝土用量比正常情況下大1倍以上，這可能是由于孔底有洞穴，或者在飽和淤泥中施工時(shí)，土體受到擾動(dòng)，強(qiáng)度大大降低，在混凝土側(cè)壓力作用下，樁身擴(kuò)大而混凝土用量增大所造成的。因此，施工前應(yīng)詳細(xì)了解現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況，對(duì)于在飽和淤泥軟土中采用沉管灌注樁時(shí)，應(yīng)先打試樁。若發(fā)現(xiàn)混凝土用量過(guò)大時(shí)，應(yīng)與設(shè)計(jì)單位聯(lián)系，改用其他樁型。,(4) 混凝土灌注過(guò)量,（三）人工挖孔大直徑灌注樁,大直徑灌注樁是采用人工挖掘方法成孔，放置鋼筋籠，澆筑混凝土而成的樁基礎(chǔ)，也稱(chēng)墩基礎(chǔ)。它由承臺(tái)、樁身和擴(kuò)大頭組成(圖2.21)，穿過(guò)深厚的軟弱土層而直接坐落在堅(jiān)硬的巖石層上。 優(yōu)點(diǎn)是樁身直徑大，承載能力高；施工時(shí)可在孔內(nèi)直接檢查成孔質(zhì)量，觀察地質(zhì)土質(zhì)變化情況；樁孔深度由地基土層實(shí)際情況控制，樁底清孔除渣徹底、干凈，易保證混凝土澆筑質(zhì)量。,（1）人工挖孔護(hù)壁方法施工,常用的支護(hù)措施有現(xiàn)澆混凝土護(hù)壁、沉井護(hù)壁、鋼套管護(hù)壁等。 1) 現(xiàn)澆混凝土護(hù)壁法施工 即分段開(kāi)挖、分段澆筑混凝土護(hù)壁，既能防止孔壁坍塌，又能起到防水作用。 樁孔采取分段開(kāi)挖，每段高度取決于土壁直立狀態(tài)的能力，一般0.51.0m為一施工段，開(kāi)挖井孔直徑為設(shè)計(jì)樁徑加混凝土護(hù)壁厚度。 護(hù)壁施工段，即支設(shè)護(hù)壁內(nèi)模板(工具式活動(dòng)鋼模板)后澆筑混凝土，其強(qiáng)度一般不低于C15，護(hù)壁混凝土要振搗密實(shí)；當(dāng)混凝土強(qiáng)度達(dá)到1MPa(常溫下約24h)可拆除模板，進(jìn)入下一施工段。如此循環(huán)，直至挖到設(shè)計(jì)要求的深度。,當(dāng)樁徑較大，挖掘深度大，地質(zhì)復(fù)雜，土質(zhì)差(松軟弱土層)，且地下水位高時(shí)，應(yīng)采用沉井護(hù)壁法挖孔施工。 沉井護(hù)壁施工是先在樁位上制作鋼筋混凝土井筒，井筒下?lián)v制鋼筋混凝土刃腳，然后在筒內(nèi)挖土掏空，井筒靠其自重或附加荷載來(lái)克服筒壁與土體之間的摩擦阻力，邊挖邊沉，使其垂直地下沉到設(shè)計(jì)要求深度。,2）沉井護(hù)壁法施工,3）鋼套管護(hù)圈,當(dāng)采用鋼套管護(hù)圈時(shí)(圖2-30)。是在樁位先測(cè)量定位并構(gòu)筑井圈后，用樁錘將鋼套管強(qiáng)行打入土層中至設(shè)計(jì)標(biāo)高，再在鋼套管的保護(hù)下，將