鉆孔灌注樁的施工方案與比較

1、鉆孔灌注樁的施工方案與比較1.1成孔的方法用于鉆孔灌注樁施工的鉆孔機(jī)械，有螺旋鉆機(jī)、 正、反循環(huán)鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)、沖擊反循環(huán)鉆機(jī)、貝諾塔鉆機(jī)及土鉆法鉆 機(jī)等。另外，用于水文水井鉆孔立軸、轉(zhuǎn)盤(pán)式水井鉆機(jī)也常用來(lái)進(jìn)行灌 注樁的鉆進(jìn)成孔施工。但是最常用的還是正、反循環(huán)鉆機(jī)。1.1.1反循環(huán)反循環(huán)施工法采用設(shè)置護(hù)筒一安裝反循環(huán)鉆孔一鉆 挖一第一次處理孔底虛土 （沉渣）一移走反循環(huán)鉆機(jī)-N定孔壁一將鋼 筋籠放人孔中一插人導(dǎo)管一第二次處理孔底虛土一水下灌注混凝土， 拔出導(dǎo)管一拔出護(hù)筒的程序進(jìn)行施工。其特點(diǎn)表現(xiàn)為：護(hù)筒埋設(shè)極為 重要，護(hù)筒直徑比樁徑大200mm400mm左右。端部應(yīng)打入粘土層或 粉土層中，以保

2、證不漏水，一般情況下埋置深度宜為2.4m。若確需將 護(hù)筒端部打人填土、砂或砂礫層中時(shí)，應(yīng)在護(hù)筒外側(cè)回填粘土，分層夯 實(shí)，以防漏水。護(hù)筒高度高出地面0.3m或水面1.0m2.0m。為使反循 環(huán)施工在無(wú)套管情況下不坍孔，必須：確?？妆谌魏尾课坏撵o水壓 力在0.02MPa以上，護(hù)筒內(nèi)的水位要高自然地下水位2m以上。泥 漿護(hù)壁，保持孔內(nèi)有一定水以穩(wěn)定孔壁；延緩砂粒等懸浮狀土顆粒的 沉降，易于處理沉渣。并使鉆孔內(nèi)不同土層中的空隙滲填密實(shí)。保持 一定的泥漿比重。通常在粘土和粉土層中鉆挖時(shí)泥漿比重可取1.02 1.06。在砂和砂礫等容易坍孔的土層中挖掘時(shí)，必須使泥漿比重保持 在1.061.10。泥漿比重過(guò)大

3、，則鉆挖困難，效率降低，并易產(chǎn)生堵塞。 在不含粘土或粉土的純砂層鉆挖時(shí)，還須加入粘土，造漿粘土應(yīng)符合 下列技術(shù)要求：膠體率低于95% ；含砂率不大于4% ；造漿率不低于 0.0060.008m3 / kg。鉆挖時(shí)保持孔內(nèi)的泥漿流速比較緩慢。保持適 當(dāng)?shù)你@挖速度。在砂層中鉆挖還需考慮泥膜形成的所需時(shí)問(wèn)；在粘性 土巾鉆挖則需考慮泥漿泵的能力，并要防止泥漿濃度的增加。反循環(huán) 鉆機(jī)的主體可在與旋轉(zhuǎn)盤(pán)離開(kāi)30m處進(jìn)行操作，這使行反循環(huán)法的 應(yīng)用范圍更為廣泛。例如，可在水上施工，也可在凈空不足的地方施 工。鉆挖的鉆頭不需每次上下排棄鉆渣，只要在鉆頭上部逐節(jié)接長(zhǎng)鉆 桿（每節(jié)長(zhǎng)度一般為3m），就可以進(jìn)行深層鉆

4、挖，與其它樁基施工法相 比，越深越有利。1.1.2正循環(huán)正循環(huán)鉆成孔法施工工藝類(lèi)似于反循環(huán)鉆成孔法，只 是正循環(huán)鉆成孔法的排渣方式采用正循環(huán)，泥漿由泥漿泵輸進(jìn)鉆桿內(nèi) 腔后，經(jīng)鉆頭的出漿口射出，帶動(dòng)鉆渣沿鉆桿與孔壁之間的環(huán)狀空間 上升到孔口溢進(jìn)沉淀池后返回泥漿池凈化，再循環(huán)使用。1.2泥漿的制備鉆孔灌注樁在施工過(guò)程中，泥漿的作用主要有以 下幾個(gè)方面：（1）所產(chǎn)生的液壓力壓制平衡地下水位壓力，并對(duì)孔壁有 一定的側(cè)壓力，成為孔壁的液體支撐；（2）泥漿中膠體顆粒分子在泥漿 的壓力下滲入孔壁表層的孔隙中，形成泥皮，促使孔壁膠結(jié)，起到保護(hù) 孔壁的作用；（3）在循環(huán)排渣時(shí)，起到攜渣、潤(rùn)滑鉆頭、降低鉆頭溫度、

5、減 少鉆進(jìn)阻力等作用。尤其在良地質(zhì)條件下極易發(fā)生縮徑、塌孔等現(xiàn)象， 因此要采取必要的泥漿護(hù)孔措施。泥漿主要由普通粘土和水拌和而 成，并根據(jù)拌和后的泥漿粘性指標(biāo)，若不能滿足需要，可適量摻人膨潤(rùn) 土、水泥及純堿以改善泥漿的品質(zhì)。在成孔過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)護(hù)筒冒水、孔壁坍塌、縮頸、樁孔偏移 傾斜等質(zhì)量問(wèn)題，因此在施工過(guò)程中要隨時(shí)注意對(duì)“四孔一度”即孔 深、孔徑、孔壁、孔底和垂直度的檢查，盡量避免或減少施工質(zhì)量問(wèn)題， 以保證施工質(zhì)量。2鉆孔灌注樁成樁過(guò)程2.1清孔及吊裝鋼筋籠清孔的目的是除去孔底沉淀的鉆渣和泥 漿，以保證灌注的砼質(zhì)量及承載力。清孔的方法：換漿清孔。鉆孔完成 后不再進(jìn)尺，繼續(xù)循環(huán)換漿清渣，

6、直至達(dá)到清理沉渣滿足要求（泥漿比 重不大于1.051.06）。另外還有抽漿清孔和掏渣清孔的方法，可根據(jù)實(shí) 際情況采用適合的方法。清孔時(shí)要注意的要點(diǎn)：（1）必須保持孔內(nèi)水頭 高度；（2）灌注混凝土前孔底沉淀厚度不大于設(shè)計(jì)規(guī)定；（3）不允許用加 深孔底的方法代替清孔程度。鋼筋籠的制作應(yīng)按設(shè)計(jì)要求預(yù)先分段焊 成鋼筋骨架，用大噸位吊車(chē)或利用鉆架上的卷?yè)P(yáng)機(jī)吊人鉆孔內(nèi)就位， 校正鋼筋籠的位置并固定，防止灌注砼后鋼筋籠上浮。鋼筋籠的安放：鋼筋籠分段制做，吊入鋼筋籠時(shí)，應(yīng)對(duì)準(zhǔn)孔位輕 放、慢放。若遇阻礙，可徐徐起落，并正、反旋轉(zhuǎn)使之下放，防止碰撞孔 壁引起坍塌。下放過(guò)程中注意觀察孔內(nèi)水位情況，如發(fā)生異樣，馬上停

7、 止，檢查是否坍孔。鋼筋籠入孔接長(zhǎng)采用鐓粗直螺紋機(jī)械連接，鋼筋籠 入孔后，要牢固定位，防止在灌注水下混凝土過(guò)程中上浮。2.2灌注水下混凝土終孔后待鋼筋籠安裝就位，接著安裝導(dǎo)管。導(dǎo) 管內(nèi)徑一般為300mm的鋼管，壁厚4mm，每節(jié)2m，另有調(diào)整節(jié)長(zhǎng)度 0.51.5m，最下面一節(jié)為4.5m ；根據(jù)孔深確定導(dǎo)管長(zhǎng)度。導(dǎo)管兩端用法 蘭盤(pán)及螺栓連接，并墊橡皮圈，內(nèi)刷廢機(jī)油密封保證不漏水。在澆注混 凝土前必須檢查導(dǎo)管的密封性，確保導(dǎo)管密封不滲水。將導(dǎo)管居中插 入到離孔底0.250.40m（不得插入孔底沉淀的泥漿中），導(dǎo)管上口接漏 斗，并設(shè)隔水栓，待漏斗中砼儲(chǔ)備量足夠后，放開(kāi)隔水栓，混凝土從漏 斗底迅速下落，

8、孔內(nèi)水位驟漲外溢，說(shuō)明砼灌入孔內(nèi)。足夠數(shù)量的混凝 土將導(dǎo)管內(nèi)水全部壓出，并使導(dǎo)管下口埋入孔內(nèi)砼內(nèi)1.0m以上，隨后 混凝土不斷通過(guò)導(dǎo)管灌人孔內(nèi)，孔內(nèi)初期灌注的砼及上面的水、泥漿 不斷被頂托升高，不斷提升導(dǎo)管和拆除導(dǎo)管，保證導(dǎo)管埋置在混凝土 中的長(zhǎng)度在26m之間，直至鉆孔灌注混凝土完畢。正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆成孔由鉆機(jī)回轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)鉆桿和鉆頭回轉(zhuǎn)切 削破碎巖土，由泥漿泵往鉆桿輸進(jìn)泥漿，泥漿沿孔壁上升， 從孔口溢漿孔溢出流人泥漿池，經(jīng)沉淀處理返回循環(huán)池。 正循環(huán)成孔泥漿的上返速度低，攜帶土粒直徑小，排渣能 力差，巖土重復(fù)破碎現(xiàn)象嚴(yán)重，適用于填土、淤泥、粘土、 粉土、砂土等地層，對(duì)于卵礫石含量不大于15%、粒徑

9、小 于10mm的部分砂卵礫石層和軟質(zhì)基巖及較硬基巖也可使 用。樁孔直徑不宜大于1000mm，鉆孔深度不宜超過(guò)40m。 一般砂土層用硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)速取 4080r / min,較硬或非均質(zhì)地層中轉(zhuǎn)速可適當(dāng)調(diào)慢，對(duì)于鋼粒鉆頭 鉆進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)速取50120r/min，大樁取小值，小樁取大 值；對(duì)于牙輪鉆頭鉆進(jìn)時(shí)，轉(zhuǎn)速一般取60180r/min, 在松散地層中，應(yīng)以沖洗液暢通和鉆渣清除及時(shí)為前提， 靈活確定鉆壓；在基巖中鉆進(jìn)時(shí)，可以通過(guò)配置加重鋌或 重塊來(lái)提高鉆壓；對(duì)于硬質(zhì)合金鉆鉆進(jìn)成孔，鉆壓應(yīng)根據(jù) 地質(zhì)條件、鉆桿與樁孔的直徑差、鉆頭形式、切削具數(shù)目、 設(shè)備能力和鉆具強(qiáng)度等因素綜合確定。1 一鉆頭

10、；2-泥漿 循環(huán)方向；3 一沉淀池；4-泥漿池；5 一泥漿泵；6-水龍 頭；7 一鉆桿；8 一鉆機(jī)回轉(zhuǎn)裝置反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)工藝原理b）、反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆成孔由鉆機(jī)回轉(zhuǎn)裝置帶動(dòng)鉆桿和鉆頭回 轉(zhuǎn)切削破碎巖土，利用泵吸、氣舉、噴射等措施抽吸循環(huán) 護(hù)壁泥漿，挾帶鉆渣從鉆桿內(nèi)腔抽吸出孔外的成孔方法。 根據(jù)抽吸原理不同可分為泵吸反循環(huán)、氣舉反循環(huán)和噴射 射流）反循環(huán)三種施工工藝，泵吸反循環(huán)是直接利用砂石 泵的抽吸作用使鉆桿的水流上升而形成反循環(huán)；噴射反循 環(huán)是利用射流泵設(shè)出的高速水流產(chǎn)生負(fù)壓使鉆桿內(nèi)的水流 上升而行程反循環(huán)；氣舉反循環(huán)是利用送人壓縮空氣使水 循環(huán)，鉆桿內(nèi)水流上升速度與鉆桿內(nèi)外液柱重度差有關(guān)， 隨

11、孔深增大效率增加。當(dāng)孔深小于50m時(shí)，宜選用泵吸或 射流反循環(huán)；當(dāng)孔深大于50m時(shí)，宜采用氣舉反循環(huán)。1 一鉆頭；2新泥漿流向；3 一沉淀池；4砂石泵；5 一水 龍頭；6 一鉆桿；7鉆機(jī)回轉(zhuǎn)裝置；8混合液流向（5） 清孔。當(dāng)鉆孔達(dá)到設(shè)計(jì)要求深度并經(jīng)檢查合格后，應(yīng)立即 進(jìn)行清孔，目的是清除孔底沉渣以減少樁基的沉降量，提 高承載能力，確保樁基質(zhì)量。清孔方法有真空吸泥渣法、 射水抽渣法、換漿法和掏渣法。清孔應(yīng)達(dá)到如下標(biāo)準(zhǔn)才算 合格：一是對(duì)孔內(nèi)排出或抽出的泥漿，用手摸捻應(yīng)無(wú)粗粒 感覺(jué)，孔底500mm以內(nèi)的泥漿密度小于1. 25g / cm3（原 土造漿的孔則應(yīng)小于1. 1g/cm3）；二是在澆筑混凝土

12、前， 孔底沉渣允許厚度符合標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，即端承樁50mm,摩擦 端承樁、端承摩擦樁100mm，摩擦樁300mm。（6）吊放 鋼筋籠。清孔后應(yīng)立即安放鋼筋籠、澆混凝土。鋼筋籠一 般都在工地制作，制作時(shí)要求主筋環(huán)向均勻布置，箍筋直 徑及間距、主筋保護(hù)層、加勁箍的間距等均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要 求。分段制作的鋼筋籠，其接頭采用焊接且應(yīng)符合施工及 驗(yàn)收規(guī)范的規(guī)定。鋼筋籠主筋凈距必須大于3倍的骨料粒 徑，加勁箍宜設(shè)在主筋外側(cè)，鋼筋保護(hù)層厚度不應(yīng)小于 35mm（水下混凝土不得小于50mm）。可在主筋外側(cè)安設(shè)鋼 筋定位器，以確保保護(hù)層厚度。為了防止鋼筋籠變形，可 在鋼筋籠上每隔2m設(shè)置一道加強(qiáng)箍，并在鋼筋籠內(nèi)每隔 34m

13、裝一個(gè)可拆卸的十字形臨時(shí)加勁架，在吊放入孔后 拆除。吊放鋼筋籠時(shí)應(yīng)保持垂直、緩緩放人，防止碰撞孔 壁。若造成塌孔或安放鋼筋籠時(shí)間太長(zhǎng)，應(yīng)進(jìn)行二次清孔 后再澆筑混凝土。灌注樁施工-套管成孔套管成孔灌注樁是利用錘擊打樁法或振動(dòng)沉樁法，將帶有 活瓣式樁靴或帶有預(yù)制混凝土樁靴的鋼套管沉入土中，然 后邊拔套管邊灌注混凝土而成。若配有鋼筋時(shí)，則在澆注 混凝土前先吊放鋼筋骨架。利用錘擊沉樁設(shè)備沉管、拔管， 稱(chēng)為錘擊沉管灌注樁；利用激振器的振動(dòng)沉管、拔管，稱(chēng) 為振動(dòng)沉管灌注樁。錘擊沉管灌注樁錘擊沉管灌注樁的機(jī) 械設(shè)備由樁管、樁錘、樁架、卷?yè)P(yáng)機(jī)滑輪組、行走機(jī)構(gòu)組 成。錘擊沉管樁適用于一般粘性土、淤泥質(zhì)土、砂土和

14、人 工填土地基，但不能在密實(shí)的砂礫石、漂石層中使用。它 的施工程序一般為：定位埋設(shè)混凝土預(yù)制樁尖f樁機(jī)就位 f錘擊沉管f灌注混凝土f邊拔管、邊錘擊、邊繼續(xù)灌注 混凝土 （中間插入吊放鋼筋籠）f成樁。錘擊沉管灌注樁施工施工時(shí)，用樁架吊起鋼樁管，對(duì)準(zhǔn)埋好的預(yù)制鋼筋混凝土 樁尖。樁管與樁尖連接處要墊以麻袋、草繩，以防地下水 滲入管內(nèi)。緩緩放下樁管，套人樁尖壓進(jìn)土中，樁管上端 扣上樁帽，檢查樁管與樁錘是否在同一垂直線上，樁管垂 百度偏差0. 5%時(shí)即可錘擊沉管。先用低錘輕擊，觀察 無(wú)偏移后再正常施打，直至符合設(shè)計(jì)要求的沉樁標(biāo)高，并 檢查管內(nèi)有無(wú)泥漿或進(jìn)水，即可澆筑混凝土。管內(nèi)混凝土 應(yīng)盡量灌滿，然后開(kāi)

15、始拔管。凡灌注配有不到孔底的鋼筋 籠的樁身混凝土?xí)r，第一次混凝土應(yīng)先灌至籠底標(biāo)高，然 后放置鋼筋籠，再灌混凝土至樁頂標(biāo)高。第一次拔管高度 應(yīng)控制在能容納第二次所需灌人的混凝土量為限，不宜拔 得過(guò)高。在拔管過(guò)程中應(yīng)用專(zhuān)用測(cè)錘或浮標(biāo)檢查混凝土面 的下降情況。錘擊沉管樁混凝土強(qiáng)度等級(jí)不得低于C20, 每立方米混凝土的水泥用量不宜少于300Kg?；炷撂?度在配鋼筋時(shí)宜為80100mm，無(wú)筋時(shí)宜為6080mm。 碎石粒徑在配有鋼筋時(shí)不大于25mm，無(wú)筋時(shí)不大于40mm。預(yù)制鋼筋混凝土樁尖的強(qiáng)度等級(jí)不得低于C30?；炷脸溆禂?shù)（實(shí)際灌注混凝土體積與按設(shè)計(jì)樁身直徑 計(jì)算體積之比）不得小于1. 0,成樁

16、后的樁身混凝土頂面 標(biāo)高應(yīng)至少高出設(shè)計(jì)標(biāo)高500mm。振動(dòng)沉管灌注樁 振動(dòng)錘樁振動(dòng)沉管灌注樁是利用振動(dòng)樁錘（又稱(chēng)激振器）、振動(dòng)沖擊 錘將樁管沉人土中，然后灌注混凝土而成。這兩種灌注樁 與錘擊沉管灌注樁相比，更適合于稍密及中密的砂土地基 施工。振動(dòng)沉管灌注樁和振動(dòng)沖擊沉管樁的施工工藝完全 相同，只是前者用振動(dòng)錘沉樁，后者用振動(dòng)帶沖擊的樁錘 沉樁。振動(dòng)灌注樁可采用單打法、反插法或復(fù)打法施工。 單打法是一般正常的沉管方法，它是將樁管沉人到設(shè)計(jì)要 求的深度后，邊灌混凝土邊拔管，最后成樁。適用于含水 量較小的土層，且宜采用預(yù)制樁尖。樁內(nèi)灌滿混凝土后， 應(yīng)先振動(dòng)510s,再開(kāi)始拔管，邊振邊拔，每拔0.51.0m 停拔振動(dòng)510s,如此反復(fù)進(jìn)行，直至樁管全部拔出。拔 管速度在一般土層內(nèi)宜為1. 21. 5m / min，用活瓣樁 尖時(shí)宜慢，預(yù)制樁尖可適當(dāng)加快，在軟弱土層中拔管速度 宜為0. 60. 8m / min。反插法是在拔管過(guò)程中邊振邊 拔，每次拔管0. 51. 0m,再向下反插0.30.5m, 如此反復(fù)并保持振動(dòng)，直至樁管全部拔出。在