混疑土灌注樁施工工藝

混疑土灌注樁施工灌注樁：直接在樁位上用機械成孔或人工挖孔，在孔內(nèi)安放鋼筋、灌注混凝土而成型的樁。與預制樁相比，灌注樁具有不受地層變化限制，不需要接樁和截樁，節(jié)約鋼材、振動小、噪聲小等特點。灌注樁按成孔方法分為泥漿護壁成孔灌注樁、沉管灌注樁、干作業(yè)鉆孔灌注樁、人工挖孔灌注樁等。1干作業(yè)鉆孔灌注樁干作業(yè)鉆孔灌注樁施工過程如圖11所示。干作業(yè)成孔一般采用螺旋鉆機鉆孔。螺旋鉆頭外徑分別為Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm，鉆孔深度相應為12m、10m、8m。適用于成孔深度內(nèi)沒有地下水的一般粘土層、砂土及人工填土地基，不適于有地下水的土層和淤泥質(zhì)土。鉆機就位后，鉆桿垂直對準樁位中心，開鉆時先慢后快，減少鉆桿的搖晃，及時糾正鉆孔的偏斜或位移。鉆孔至規(guī)定要求深度后，進行孔底清土。清孔的目的是將孔內(nèi)的浮土、虛土取出，減少樁的沉降。方法是鉆機在原深處空轉(zhuǎn)清土，然后停止旋轉(zhuǎn)，提鉆卸土。鋼筋骨架的主筋、箍筋、直徑、根數(shù)、間距及主筋保護層均應符合設計規(guī)定，綁扎牢固，防止變形。用導向鋼筋送入孔內(nèi)，同時防止泥土雜物掉進孔內(nèi)。鋼筋骨架就位后，應立即灌注混凝土，以防塌孔。灌注時，應分層澆筑、分層搗實，每層厚度50～60cm。2泥漿護壁成孔灌注樁泥漿護壁成孔是利用泥漿保護穩(wěn)定孔壁的機械鉆孔方法。它通過循環(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地下水的土層。成孔機械有潛水鉆機、沖擊鉆機、沖抓錐等。泥漿護壁成孔灌注樁的施工工藝流程：測定樁位、埋設護筒、樁機就位、制備泥漿、機械(潛水鉆機、沖擊鉆機等)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埋設護筒和制備泥漿鉆孔前，在現(xiàn)場放線定位，按樁位挖去樁孔表層土，并埋設護筒。護筒上部設1～2個溢漿孔，是用厚4～8mm鋼板制成的圓筒，其內(nèi)徑應大于鉆頭直徑200mm。護筒的作用是固定樁孔位置，保護孔口，防止地面水流入，增加孔內(nèi)水壓力，防止塌孔，成孔時引導鉆頭的方向?！蜃o筒頂高出施工水位1.5m，并高出地面0.3m，◎保證護筒內(nèi)泥漿頂標高始終高于外部水位至少1m。在鉆孔過程中，向孔中注入相對密度為1.1～1.4的泥漿。一般1.2～1.3；易坍地層可提高到1.4左右?！蚰酀{的作用：穩(wěn)定水壓使樁孔內(nèi)孔壁土層中的孔隙滲填密實，避免孔內(nèi)漏水，保持護筒內(nèi)水壓穩(wěn)定；護壁泥漿相對密度大，加大了孔內(nèi)的水壓力，可以穩(wěn)固孔壁，防止塌孔；浮（攜）渣通過循環(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(1)回旋（潛水）鉆機成孔回旋鉆機成孔示意圖如圖12所示?；匦@機是一種旋轉(zhuǎn)式鉆孔機，其防水電機變速機構和鉆頭密封在一起，由樁架及鉆桿定位后可潛入水、泥漿中鉆孔。注入泥漿后通過正循環(huán)或反循環(huán)排渣法將孔內(nèi)切削土粒、石渣排至孔外?；匦@機成孔排渣有正循環(huán)排渣和反循環(huán)（泵舉）排渣兩種方式，如圖13所示。正循環(huán)排渣法:在鉆孔過程中，旋轉(zhuǎn)的鉆頭將碎泥渣切削成漿狀后，利用泥漿泵壓送高壓泥漿，經(jīng)鉆機中心管、分叉管送入到鉆頭底部強力噴出，與切削成漿狀的碎泥渣混合，攜帶泥土沿孔壁向上運動，從護筒的溢流孔排出。反循環(huán)排渣法:砂石泵隨主機一起潛入孔內(nèi)，直接將切削碎泥渣隨泥漿抽排出孔外。(2)沖擊鉆成孔沖擊鉆機通過機架、卷揚機把帶刃的重鉆頭(沖擊錘)提高到一定高度，靠自由下落的沖擊力切削破碎巖層或沖擊土層成孔(圖14)。沖擊鉆頭形式有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形沖擊鉆頭(圖15)。沖孔前應埋設鋼護筒，并準備好護壁材料。沖擊鉆機就位后，校正沖錘中心對準護筒中心，在沖程0.4～0.8m范圍內(nèi)應低提密沖，并及時加入石塊與泥漿護壁，直至護筒下沉3～4m以后，沖程可以提高到1.5～0m，轉(zhuǎn)入正常沖擊，隨時測定并控制泥漿相對密度。施工中，應經(jīng)常檢查鋼絲繩損壞情況，卡機松緊程度和轉(zhuǎn)向裝置是否靈活，以免掉鉆。(3)沖抓錐成孔沖抓錐(圖16)錐頭上有一重鐵塊和活動抓片，通過機架和卷揚機將沖抓錐提升到一定高度，下落時松開卷筒剎車，抓片張開，錐頭便自由下落沖入土中，然后開動卷揚機提升錐頭，這時抓片閉合抓土。沖抓錐整體提升至地面上卸去土渣，依次循環(huán)成孔。沖抓錐成孔施工過程、護筒安裝要求、泥漿護壁循環(huán)等與沖擊成孔施工相同。適用于松軟土層(砂土、粘土)中沖孔，但遇到堅硬土層時宜換用沖擊鉆施工。3清孔驗孔是用探測器檢查樁位、直徑、深度和孔道情況；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以減少樁基的沉降量，提高承載能力。泥漿護壁成孔清孔時，對于土質(zhì)較好不易坍塌的樁孔，可用空氣吸泥機清孔，氣壓為0.5MPa，使管內(nèi)形成強大高壓氣流向上涌，同時不斷地補足清水，被攪動的泥渣隨氣流上涌從噴口排出，直至噴出清水為止。對于穩(wěn)定性較差的孔壁應采用泥漿循環(huán)法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥漿相對密度應控制在1.15～1.25。含砂率<=4%(大直徑樁2%)清孔作業(yè)◎鉆孔達到要求深度后，采用泥漿泵及時進行清孔，避免延時過長，泥漿鉆渣沉淀而造成清孔困難或坍孔?！蜚@孔達設計深度終孔后，將輸漿管下到孔底50～80cm，換用比重1.05～1.25的新鮮泥漿進行清孔，直到鋼筋與導管下入孔內(nèi)，重新測孔底沉渣厚度。直到沉渣厚度滿足要求后，方可進行下道工序施工?！蜃⒁獗３挚變?nèi)水頭，防止坍孔；◎清孔后，檢查孔口、孔中和孔底提取的泥漿比重的平均值，應符合質(zhì)量標準要求?！鸩扇∫磺写胧┛s短清孔后至灌注水下砼的時間?！鸩坏糜眉由羁咨顏泶媲蹇住?澆筑水下混疑土泥漿護壁成孔灌注混凝土的澆筑是在水中或泥漿中進行的，故稱為澆筑水下混凝土。水下混凝土宜比設計強度提高一個強度等級，必須具備良好的和易性，配合比應通過試驗確定。水下混凝土澆筑常用導管法(圖17)。澆筑時，先將導管內(nèi)及漏斗灌滿混凝土，其量保證導管下端一次埋入混凝土面以下1.0m以上，然后剪斷（或迅速拔出）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入水中。水下砼灌注過程示意圖導管埋深應保持在2～6m之間——過小易發(fā)生導管進水，過大易導致“埋管”?！蛴蓪Ｈ藴y量導管埋深及管內(nèi)外砼面的高差，填寫砼澆注記錄◎封底砼灌入后，應仔細檢查封底情況，確認封底成功后，進行正常澆注?！驖沧㈤_始時，要連續(xù)有節(jié)奏地進行，盡可能縮短拆除導管的時間；當導管內(nèi)砼不滿時，徐徐地澆注，防止在導管內(nèi)造成高壓氣囊，壓漏導管?！虍斁醉琶娼咏摻罴軙r，使導管保持稍大的埋深，并放慢澆注速度；當井孔砼面進入鋼筋骨架一定深度后，適當提升導管，使鋼筋骨架在砼中有一定的埋深，穩(wěn)定鋼筋并注意控制鋼筋籠中心位置。◎為確保樁頂質(zhì)量，砼澆筑比樁頂設計標高高0.5（0.6）～1.0m?！蛟跐沧⒔Y(jié)束時，導管內(nèi)砼柱高度相對減少，導管內(nèi)砼壓力降低，而導管外井孔的泥漿稠度增加、比重增大。若出現(xiàn)砼頂升困難，可在孔內(nèi)加水稀釋泥漿，并掏出部分沉淀土，使?jié)沧⒐ぷ黜樌M行。沉渣厚度、砼灌注高度確定灌注事故處理～二次剪球法如發(fā)現(xiàn)導管漏水，且事故發(fā)生的位置能夠確定時，可用此法補救。對工藝、經(jīng)驗的要求較高3沉管灌注樁沉管灌注樁是利用錘擊打樁設備或振動沉樁設備，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(鋼管直徑應與樁的設計尺寸一致)，造成樁孔，然后放入鋼筋骨架并澆筑混凝土，隨之拔出套管，利用拔管時的振動將混凝土搗實，便形成所需要的灌注樁。利用錘擊沉樁設備沉管、拔管成樁，稱為錘擊沉管灌注樁(圖18)；利用振動器振動沉管、拔管成樁，稱為振動沉管灌注樁(圖19)。在沉管灌注樁施工過程中，對土體有擠密作用和振動影響，施工中應結(jié)合現(xiàn)場施工條件，考慮成孔的順序。間隔一個或兩個樁位成孔；在鄰樁混凝土初凝前或終凝后成孔；一個承臺下樁數(shù)在5根以上者，中間的樁先成孔，外圍的樁后成孔。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、復打法、翻插法等施工工藝。單打法(又稱一次拔管法)：拔管時，每提升0.5～1.0m，振動5～10s，然后再拔管0.5～1.0m，這樣反復進行，直至全部拔出。復打法：在同一樁孔內(nèi)連續(xù)進行兩次單打，或根據(jù)需要進行局部復打。施工時，應保證前后兩次沉管軸線重合，并在混凝土初凝之前進行。翻插法：鋼管每提升0.5m，再下插0.3m，這樣反復進行，直至拔出。錘擊沉管灌注樁施工要點：樁尖與樁管接口處應墊麻(或草繩)墊圈，以防地下水滲入管內(nèi)和作緩沖層。沉管時先用低錘錘擊，觀察無偏移后，才正常施打。拔管前，應先錘擊或振動套管，在測得混凝土確已流出套管時方可拔管。樁管內(nèi)混凝土盡量填滿，拔管時要均勻，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，應控制在0.8m/min以內(nèi)為宜。在管底未拔到樁頂設計標高前，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5倍樁管外徑以內(nèi)或小于2m時，均應跳打施工；中間空出的樁須待鄰樁混凝土達到設計強度的50%以后，方可施打。3.2振動沉管灌注樁振動沉管灌注樁采用激振器或振動沖擊沉管。其施工過程為：樁機就位沉管上料拔管3.3沉管灌注樁容易出現(xiàn)的質(zhì)量問題及處理方法(1)頸縮頸縮：指樁身的局部直徑小于設計要求的現(xiàn)象。當在淤泥和軟土層沉管時，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。當拔管過快或混凝土量少，或混凝土拌和物和易性差時，周圍淤泥質(zhì)土趁機填充過來，也會形成頸縮。處理方法：拔管時應保持管內(nèi)混凝土面高于地面，使之具有足夠的擴散壓力，混凝土坍落度應控制在50～70mm。拔管時應采用復打法，并嚴格控制拔管的速度。(2)斷樁斷樁：指樁身局部分離或斷裂，更為嚴重的是一段樁沒有混凝土。原因：樁距離太近，相鄰樁施工時混凝土還未具備足夠的強度，已形成的樁受擠壓而斷裂。處理方法：施工時，控制中心距離不小于4倍樁徑；確定打樁順序和行車路線，減少對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到60%設計強度后，再進行下根樁的施工。(3)吊腳樁吊腳樁是指樁底部混凝土隔空或松軟，沒有落實到孔底地基土層上的現(xiàn)象。原因：當?shù)叵滤畨毫Υ髸r，或預制樁尖被打壞，或樁靴活瓣縫隙大時，水及泥漿進入套筒鋼管內(nèi)，或由于樁尖活瓣受土壓力，拔管至一定高度才張開，使得混凝土下落，造成樁腳不密實，形成松軟層。處理方法：為防止活瓣不張開，開始拔管時，可采用密張慢拔的方法，對樁腳底部進行局部翻插幾次，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。(4)混凝土灌注過量如果灌樁時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，土體受到擾動，強度大大降低，在混凝土側(cè)壓力作用下，樁身擴大而混凝土用量增大所造成的。因此，施工前應詳細了解現(xiàn)場地質(zhì)情況，對于在飽和淤泥軟土中采用沉管灌注樁時，應先打試樁。若發(fā)現(xiàn)混凝土用量過大時，應與設計單位聯(lián)系，改用其他樁型。4人工挖孔灌注樁挖孔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，也稱墩基礎。它由承臺、樁身和擴大頭組成(圖21)，穿過深厚的軟弱土層而直接坐落在堅硬的巖石層上。優(yōu)點是樁身直徑大，承載能力高；施工時可在孔內(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。4.1人工挖掘成孔護壁方法施工坍落的支護措施有現(xiàn)澆混凝土護壁、沉井護壁、噴射混凝土護壁等。(1)現(xiàn)澆混凝土護壁法施工即分段開挖、分段澆筑混凝土護壁，既能防止孔壁坍塌，又能起到防水作用。樁孔采取分段開挖，每段高度取決于土壁直立狀態(tài)的能力，一般0.5～1.0m為一施工段，開挖井孔直徑為設計樁徑加混凝土護壁厚度。護壁施工段，即支設護壁內(nèi)模板(工具式活動鋼模板)后澆筑混凝土，其強度一般不低于C15（必要時可配少量鋼筋或竹筋），護壁混凝土要振搗密實；當混凝土強度達到1MPa(常溫下約24h)可拆除模板，進入下一施工段。如此循環(huán)，直至挖到設計要求的深度。(2)沉井護壁法施工當樁徑較大，挖掘深度大，地質(zhì)復雜，土質(zhì)差(松軟弱土層)，且地下水位高時，應采用沉井護壁法挖孔施工。沉井護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計要求深度。4.2施工中應該注意的幾個問題樁孔中心線平面位置偏差不宜超過50mm，樁的垂直度偏差不得超過0.5%，樁徑不得小于樁設計直徑。挖掘成孔區(qū)內(nèi)，不得堆放余土和建筑材料，并防止局部集中荷載和機械振動。樁基礎一定要坐落在設計要求的持力層上，樁孔的挖掘深度應由設計人員根據(jù)現(xiàn)場地基土層的實際情況決定。人工挖掘成孔應連續(xù)施工，成孔驗收后立即進行混凝土澆筑。認真清除孔底浮渣余土，排凈積水，澆筑過程中防止地下水流入。人工挖掘成孔過程中，應嚴格按操作規(guī)程施工。井面應設置安全防護欄，當樁孔凈距小于2倍樁徑且小于5m時，應間隔挖孔施工。5灌注樁施工質(zhì)量要求及完全技術灌注樁施工質(zhì)量檢查包括成孔及清孔、鋼筋骨架制作及安放、混凝土攪拌及灌注等三個施工過程的質(zhì)量檢查。施工前應對水泥、砂、石子、鋼材等原材料進行檢查，對施工組織設計中制定的施工順序、監(jiān)測手段也應進行檢查。5.1成孔質(zhì)量檢查及要求(1)樁的樁位偏差必須符合表6的規(guī)定，樁頂標高至少要比設計標高高出0.5m。(2)灌注樁成孔深度的控制要求錘擊套管成孔，樁尖位于堅硬、硬塑粘性土、碎石土、中密以上的砂土、風化巖土層時，應達到設計規(guī)定的貫入度；樁尖位于其他軟土層時，樁尖應達到設計規(guī)定的標高。泥漿護壁成孔、干作業(yè)成孔，應達到設計規(guī)定的深度。灌注樁的沉渣厚度：當以摩擦力為主時，不得大于150mm；當以端承力為主時不得大于50mm。5.2鋼筋籠制作及安放要求鋼筋籠制作時，要求主筋沿環(huán)向均勻布置，箍筋的直徑及間距、主筋的保護層、加勁箍的間距等均應符合設計要求。主筋與箍筋之間宜采用焊接連接。加勁箍應設在主筋外側(cè)，主筋一般不設彎鉤，根據(jù)施工工藝要求，所設彎鉤不得向內(nèi)圈伸露，以免妨礙施工。鋼筋籠主筋的保護層允許偏差：水下灌注混凝土樁為±20mm；非水下灌注混凝土樁為±10mm。鋼筋籠制作、運輸、安裝過程中，應采取措施防止變形，并應有保護層墊塊(或墊管、墊板)。吊放入孔時，應避免碰撞孔壁。灌注混凝土時，應采取措施固定鋼筋籠的位置。5.3混凝土攪拌與灌注(1)混凝土攪拌主要檢查材料質(zhì)量與配比計量、混凝土坍落度；灌注混凝土應檢查防止混凝土離析的措施、澆筑厚度及振搗密實情況。(2)灌注樁各工序應連續(xù)施工。鋼筋籠放入泥漿后，4h內(nèi)必須灌注混凝土。(3)灌注后，樁頂應高出設計標高0.50m。灌注樁的實際澆筑混凝土量不得小于計算體積。(4)澆筑混凝土時，同一配比的試塊，每班不得少于1組；泥漿護壁成孔的灌注樁，每根不得少于1組。(5)混凝土灌注樁的質(zhì)量檢驗標準應符合表7、表8的規(guī)