泥漿護壁成孔及泥漿護壁成孔灌注樁(施工工藝)

泥漿護壁成孔是用泥漿保護孔壁并排出土渣而成孔，不論地下水位高或低的土層皆適用。多用于含水量高的軟土地區(qū)。泥漿具有保護孔壁、防止塌孔、排出土渣以及冷卻與潤滑鉆頭的作用。泥漿一般需專門配制，當在粘土中成孔時，也可用孔內(nèi)鉆渣原土自造泥漿。成孔機械有回轉(zhuǎn)鉆機、潛水鉆機、沖擊鉆等，其中以回轉(zhuǎn)鉆機應(yīng)用最多。1.回轉(zhuǎn)鉆機成孔回轉(zhuǎn)鉆機是由動力裝置帶動鉆機的回轉(zhuǎn)裝置轉(zhuǎn)動，并帶動帶有鉆頭的鉆桿轉(zhuǎn)動，由鉆頭切削土壤。切削形成的土渣，通過泥漿循環(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)。根據(jù)樁型、鉆孔深度、土層情況、泥漿排放條件、允許沉渣厚度等進行選擇，但對孔深大于30m的端承型樁，宜采用反循環(huán)。在陸地上雜填土或松軟土層中鉆孔時，應(yīng)在樁位孔口處設(shè)護筒，以起定位、保護孔口、維持水頭等作用。護筒用鋼板制作，內(nèi)徑應(yīng)比鉆頭直徑大10cm，埋入土中深度通常不宜小于1.0~1.5m，特殊情況下埋深需要更大。在護筒頂部應(yīng)開設(shè)1~2個溢漿口。在鉆孔過程中，應(yīng)保持護筒內(nèi)泥漿液面高于地下水位。于水中施工，在水深小于3m的淺水處，亦可適當提高護筒頂面標高，以減少筑島填土量（圖2-11）。如島底河床為淤泥或軟土，宜挖除換以砂土；若排淤換土工作量大，則可用長護筒，使其沉入河底土層中。在水深超過3m的深水區(qū)，宜搭設(shè)工作平臺（可為支架平臺、浮船、鋼板樁圍堰、木排、浮運薄殼沉井等），下沉護筒的定位導(dǎo)向架與下沉護筒見圖2-12。圖2-11

圍堰筑島埋設(shè)護筒1—夯填粘土；2—護筒

圖2-12

搭設(shè)平臺固定護筒1—護筒；2—工作平臺；3—施工水位；4—導(dǎo)向架；5—支架

在粘土中鉆孔，可采用自造泥漿護壁；在砂土中鉆孔，則應(yīng)注入制備泥漿。注入的泥漿比重控制在1.1左右，排出泥漿的比重宜為1.2~1.4。鉆孔達到要求的深度后，測量沉渣厚度，進行清孔。以原土造漿的鉆孔，清孔可用射水法，此時鉆具只轉(zhuǎn)不進，待泥漿比重降到1.1左右即認為清孔合格；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時方為合格，在特殊情況下泥漿比重可以適當放寬。鉆孔灌注樁的樁孔鉆成并清孔后，應(yīng)盡快吊放鋼筋骨架并灌注混凝土。在無水或少水的淺樁孔中灌注混凝土?xí)r，應(yīng)分層澆筑振實，每層高度一般為0.5~0.6m，不得大于1.5m?；炷撂涠仍谝话阏承酝林幸擞?0~70mm；砂類土中用70~90mm；黃土中用60~90mm。水下灌注混凝土?xí)r，常用垂直導(dǎo)管灌注法進行水下施工，施工方法見第三章有關(guān)內(nèi)容。水下灌注混凝土至樁頂時，應(yīng)適當超過樁頂設(shè)計標高，以保證在鑿除含有泥漿的樁段后，樁頂標高和質(zhì)量能符合設(shè)計要求。施工后的灌注樁的平面位置及垂直度都需滿足規(guī)范的規(guī)定。灌注樁在施工前，宜進行試成孔。2.潛水鉆機成孔潛水鉆機是一種旋轉(zhuǎn)式鉆孔機械，其動力、變速機構(gòu)和鉆頭連在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下進行切削土壤成孔（圖2-13）。用正循環(huán)工藝輸入泥漿，進行護壁和將鉆下的土渣排出孔外。

圖2-13

潛水鉆機1—鉆頭；2—潛水鉆機；3—電纜；4—護筒；5—水管；6—滾輪支點；7—鉆桿；8—電纜盤；9—卷揚機；10—控制箱

潛水鉆機成孔，亦需先埋設(shè)護筒，其他施工過程皆與回轉(zhuǎn)鉆機成孔相似。3．沖擊鉆成孔沖擊鉆主要用于在巖土層中成孔，成孔時將沖錐式鉆頭提升一定高度后以自由下落的沖擊力來破碎巖層，然后用掏渣筒來掏取孔內(nèi)的渣漿（圖2-14）。圖2-14

沖擊鉆機1—滑輪；2—主桿；3—拉索；4—斜撐；5—卷揚機；6—墊木；7—鉆頭

還有一種沖抓錐（圖2-15），錐頭內(nèi)有重鐵塊和活動抓片，下落時松開卷揚機剎車，抓片張開，錐頭自由下落沖入土中，然后開動卷揚機拉升錐頭，此時抓片閉合抓土，將沖抓錐整體提升至地面卸土，依次循環(huán)成孔。

圖2-15

沖抓錐泥漿護壁鉆孔灌注樁施工流程

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（請點擊下圖觀看“泥漿護壁鉆孔灌注樁施工流程”動畫）泥漿的作用泥漿具保護孔壁、防止坍孔的作用，同時在泥漿循環(huán)過程中還可攜砂，并對鉆頭具有冷卻潤滑作用。泥漿護壁成孔可用多種形式的鉆機鉆進成孔。在鉆孔過程中，為防止孔壁坍塌，在孔內(nèi)注入高塑性粘土或膨潤土和水拌合的泥漿，也可利用鉆削下來的粘性土與水混合自造泥漿保護孔壁。同時這種護壁泥漿與鉆孔的土屑混合，邊鉆邊排出泥漿，同時進行孔內(nèi)補漿。當鉆孔達到規(guī)定深度后，進行孔底清渣，然后安放鋼筋籠，在泥漿下灌注混凝土而成樁。請點擊縮略圖觀看圖片鉆孔灌注樁-護筒埋設(shè)鉆孔灌注樁-鉆進施工鉆孔灌注樁-鋼筋籠吊裝鉆孔灌注樁-混凝土澆筑鉆孔灌注樁-泥漿運輸車輛泥漿的組成護壁泥漿是由高塑性粘土或膨潤土和水拌合的混合物，還可在其中摻入其他摻合劑，如加重劑、分散劑、增粘劑及堵漏劑等護壁泥漿一般可在現(xiàn)場制備，有些粘性土在鉆進過程中可形成適合護壁的漿液，則可利用其作為護壁泥漿，這種方法也稱自造泥漿。護壁泥漿應(yīng)達到一定的性能指標，膨潤土泥漿的性能指標如表1-1所示。

表1-1

膨潤土泥漿的性能指標

項

次項

目性能指標檢驗方法1相對密度1.05~1.25泥漿密度計2粘度18~25s500/700mL漏斗法3含砂率<4%含砂量計4膠體率>98%量杯法5失水量<30mL/30min失水量儀6泥皮厚度1~3mm/30min失水量儀7靜切力1min

2~3Pa10min

5~10Pa靜切力計8穩(wěn)定性<0.03g/cm2

9pH值7~9pH試紙泥漿循環(huán)正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機成孔的工藝如圖2-16a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，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，由此進行循環(huán)。沉淀的土渣用泥漿車運出排放。反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機成孔的工藝如圖2-16b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，沉淀后再流入泥漿池。反循環(huán)工藝的泥漿上流的速度較高，排放土渣的能力強。

圖2-16

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—鉆機回轉(zhuǎn)裝置

（請點擊下圖觀看“泥漿循環(huán)”動畫）

正循環(huán)排渣空氣提漿法泵吸反循環(huán)泵舉反循環(huán)泥漿護壁成孔灌注樁①、施工準備場地平整：清除場地雜物，平整夯實，并做好泥漿溝池、沉淀池，備齊檢測設(shè)備。測量放線：根據(jù)控制樁以及鉆孔樁樁位坐標，用全站儀準確放出樁位，并做好護樁。經(jīng)監(jiān)理工程師復(fù)查確認無誤后安裝鉆機。護筒埋設(shè)：護筒采用δ≥6mm鋼板卷制，護筒直徑分別為1.4m、1.8m，長度為2.5m。鋼護筒底部及四周用粘土填筑，并分層夯實；頂面高出地面不小于0.3m，中心豎直線與樁中心線重合，采用實測定位法進行控制。拌制泥漿：采用拌漿機在泥漿池拌制足夠的護壁泥漿。通過現(xiàn)場試驗確定泥漿所用粘土及膨潤土摻量，確保泥漿質(zhì)量達到規(guī)范要求。鉆機就位：檢查并調(diào)整底座和頂端的平衡，以免鉆進過程中產(chǎn)生位移和沉陷。鉆機頂部的起重滑輪、鉆頭中心與鉆孔樁的中心偏差不大于2cm。②、鉆孔作業(yè)及清孔開孔及鉆進：開鉆前先在孔內(nèi)灌注泥漿，開孔采用低沖程進行，在確認位置、垂直度等符合標準時，正常鉆進。鉆孔作業(yè)要連續(xù)進行。結(jié)合地質(zhì)情況，正常鉆進采用中沖程進行。在鉆至巖層變化處時，為防止偏孔，用低沖程鉆進。在抽渣或停鉆后再鉆時，由低沖程逐漸向高沖程過渡。掏渣以后，要及時補漿。成孔檢查及清孔：成孔后采用檢孔器檢孔，以檢孔器能順利沉入孔底為合格，否則采用鉆頭反復(fù)修孔處理，直至合格。成孔后，及時對樁孔的中心位置、孔徑傾斜度，孔深等進行測定，符合設(shè)計和規(guī)范要求后，采用換漿法立即進行清孔。③、鋼筋籠的制作及吊裝鋼筋籠在現(xiàn)場加工場地分段制作，采用箍筋成型的方法，在每段鋼筋籠兩端及中部加強箍筋內(nèi)圍標記主筋位置，把主筋依次與它們焊牢，然后再綁扎螺旋箍筋，并按設(shè)計在鋼筋籠主筋上焊接定位筋。注意按設(shè)計圖紙、施工規(guī)范和監(jiān)理要求預(yù)埋超聲波檢測管。下籠采用人工配合汽車吊分節(jié)吊裝、焊接接長籠體。下籠要對準孔位慢放、徐落，防止碰撞孔壁而引起塌孔。鋼筋籠接長采用單面搭接焊，做到上下節(jié)焊接主筋同軸線。鋼筋焊接接頭要相互錯開，同一截面內(nèi)焊接接頭數(shù)不超過總鋼筋數(shù)量的50%。下籠到位后，檢查頂面和底標高，其偏差不得大于5cm，籠中心平面位置偏差不得大于2cm。檢查調(diào)整合格后牢固定位，防止砼灌注過程中浮籠。④、灌注水下砼砼灌注導(dǎo)管采用帶有螺紋絲扣的快速接頭的φ300mm無縫鋼管。使用前進行水密、承壓和接頭抗拉試驗，并逐節(jié)編號。導(dǎo)管底端到孔底距離控制在0.25～0.4m之間。砼灌注前，探測孔底沉淀物厚度。如沉淀厚度超標，須二次清孔，直至符合規(guī)范要求。同時嚴格計算封底砼需要量，一次備足，保證首批砼入孔后，導(dǎo)管埋入砼中的深度不小于1m。水下砼要連續(xù)灌注，保證樁內(nèi)砼面上升≥2.5m/h。導(dǎo)管采用25T吊機及時提升，提升時不得碰撞鋼筋籠；并設(shè)專人測量、記錄導(dǎo)管埋入砼深度，保證正常灌注中埋深為2～6m，謹防斷樁。灌注的樁頂高出設(shè)計0.5m以上，以保證樁頭砼質(zhì)量。砼灌注過程中，如發(fā)生故障及時查明原因，并提出補救措施，報請監(jiān)理工程師，經(jīng)研究后按批準的施工方案進行處理，不擅自草率處理。溢出的泥漿引至適當?shù)攸c處理，防止污染環(huán)境或堵塞河道和交通。1、鉆孔樁基礎(chǔ)施工（1）、施工測量施工前，用全站儀對橋梁中線進行復(fù)測。復(fù)測以后，釘設(shè)墩臺中線各主要樁點，保證其精度符合誤差的規(guī)定，供橋梁、墩臺的定位使用。墩臺中心定出后，在墩臺十字線方向設(shè)置護樁，每個方向三個，供施工時恢復(fù)墩臺中心。水準基點及護樁設(shè)于穩(wěn)固位置，護樁用砼加以保護。（2）、施工準備A、施工前，修筑施工便道，確保樁基施工機械進出方便。B、合理布設(shè)鋼筋加工棚、水泥庫及其它施工用料場地，鋼筋及其半成品存放在支架上，用塑料薄膜包裹，防止鋼筋生銹，水泥庫做好防潮措施。C、作好孔樁開鉆前的臨時圍護（特別是與即有榆靖高速公路相交段的臨時圍護）及污水處理排放設(shè)施。D、開鉆前，設(shè)置樁位護樁，每個方向3個控制樁，用砼進行保護，護樁應(yīng)設(shè)在地勢較高，不易浸水和不易破壞的地方。E、樁位最后定位，用白灰在地面上標出其具體位置。（3）、場地平整清除、整平施工場地內(nèi)的障礙物及坑洼，做好排水設(shè)施；做好泥漿池、沉淀池、泥漿溝；備齊各種檢測設(shè)備。（4）、埋設(shè)護筒護筒采用δ=8mm鋼板制作，內(nèi)徑大于設(shè)計樁徑0.20m。采用挖埋和振動下沉相結(jié)合的方法埋設(shè)1.5米深。護筒頂面高出地面50cm以上。周圍0.5～1m內(nèi)用粘土回填夯實，頂面鋪墊石碴。為避免護筒在吊運中變形，護筒焊接臨時鋼管“十”字撐。護筒定位準確,頂面中心誤差不大于5mm,傾斜度不大于1%。（5）、泥漿拌制鉆孔前拌制足夠護壁泥漿，控制泥漿粘度為18～22s，相對密度為1.2～1.45，含砂率控制在4%。酸堿度PH值8～11，制漿能力不低于2.5L/kg。（6）、鉆機安裝和就位認真驗證樁的中心標樁，正確對準樁心。安裝鉆機時，一、滿足鉆機主體的水平精度要求，二、保證鉆架、鉆桿的垂直要求。安裝時，用兩臺經(jīng)緯儀在兩個方向同時校正垂直精度，鉆桿中心與樁位中心水平偏差不大于2㎝。（7）、鉆孔作業(yè)橋梁鉆孔均采用泥漿護壁、回旋鉆機、正循環(huán)法施工。A、鉆孔時先開動泥漿泵，待泥漿循環(huán)正常后，再起動鉆機慢速回轉(zhuǎn)下放鉆頭至護筒底，輕壓慢轉(zhuǎn)待鉆頭正常工作后，逐漸加大轉(zhuǎn)速和鉆壓，進入正常鉆進。B、鉆進時適當控制進尺，鉆孔作業(yè)連續(xù)進行，并做好紀錄。鉆孔一次成型；在鉆孔排渣、提鉆或因故障停鉆時，將嚴格保證鉆孔內(nèi)的水位及泥漿的相對密度和粘度，保證鉆孔安全。C、鉆進過程中隨時對泥漿進行試驗，控制泥漿性能；撈取渣樣，做好記錄，隨時觀測土層變化情況；D、鉆進中如果遇到軟土或砂土等易塌孔的土層中，利用低速鉆進、加大泥漿比重、控制孔內(nèi)水位等方法施工，防止塌孔。E、隨時檢查鉆機設(shè)備，尤其是鉆錐是否擺動過大，鉆架是否平穩(wěn)牢固，防止鉆進擴孔；F、鉆孔過程中如出現(xiàn)流砂現(xiàn)象時，及時加大泥漿比重，提高孔內(nèi)壓力或投下粘土塊，將粘土塊擠入流砂層，加強護壁，堵住流砂；G、孔身偏斜彎曲時，及時分析原因，進行處理。不嚴重時，采用在傾斜處吊起鉆錐，反復(fù)掃孔的方法糾正；偏斜嚴重、彎孔、梅花孔、探頭石出現(xiàn)時，采取回填修孔。H、發(fā)生掉鉆時，迅速用打撈叉、釣繩套等工具打撈，任何情況下，嚴禁施工人員進入沒有防護設(shè)施的鉆孔中處理故障。I、鉆孔全過程在施工日志中進行詳細紀錄。（8）、清孔及探孔A、清孔鉆孔達到設(shè)計深度后采用換漿法進行清孔。將相對密度較低的泥漿壓入，把孔內(nèi)的懸浮物以相對密度較大泥漿換出。要確保灌注水下砼前，沉碴不超過容許值0.20m，不得用加深孔底的辦法代替清孔。清孔達到質(zhì)量標準要求時，清孔結(jié)束。B、探孔當鉆孔達到設(shè)計深度時,及時對孔徑、孔深、偏斜度、泥漿相對密度、孔底沉淀物厚度等進行測定，達到設(shè)計與規(guī)范后，用鋼筋籠測孔器進行檢測，能全孔通過，才能下放鋼筋籠。（9）、鋼筋籠制作、安放鋼筋籠制作，按設(shè)計圖紙進行下料、在地面分段制作綁扎好后，用人工配合吊機吊裝，并用電焊連接。A、在制作鋼筋籠前認真閱讀設(shè)計圖紙，核準鋼筋型號規(guī)格。B、鋼筋籠的主筋與加強箍逐點焊接牢固，螺旋箍筋與主筋適量點焊，必要時，加強箍加設(shè)支撐筋，確保鋼筋籠在運輸、吊裝時不扭曲、不變形。C、主筋保護層的支撐耳筋設(shè)于加強箍附近與主筋焊接牢固，并于四周均勻布。D、鋼筋籠采用汽車吊進行吊裝就位。a.鋼筋籠的碼放、吊裝，應(yīng)有兩點以上吊點。b.避免變形，可在鋼筋籠內(nèi)壁用麻繩綁扎杉桿。鋼筋籠入孔后，解開綁扎活扣，杉桿自行浮起。c.鋼筋籠搭接，要按規(guī)范要求滿足搭接長度要求，在點焊固定后再進行搭接焊。d.鋼筋籠的安放，由4人在四個方向扶住，慢慢下放、避免鋼筋籠卡住或碰撞孔壁。鋼筋籠就位后，應(yīng)采取固定鋼筋籠上端口措施防止鋼筋上浮