灌注桩:直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔,在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。
与预制桩相比,灌注桩具有不受地层变化限制,不需要接桩和截桩,节约钢材、振动小、噪声小等特点。
灌注桩按成孔方法分为干作业钻孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩等。
2.1 干作业钻孔灌注桩
1、干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm,钻孔深度相应为12m、10m、8m。适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基,不适于有地下水的土层和淤泥质土。
2、钻机就位后,钻杆垂直对准桩位中心,开钻时先慢后快,减少钻杆的摇晃,及时纠正钻孔的偏斜或位移。
3、钻孔至规定要求深度后,进行孔底清土。清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出,减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土,然后停止旋转,提钻卸土。
4、钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定,绑扎牢固,防止变形。用导向钢筋送入孔内,同时防止泥土杂物掉进孔内。钢筋骨架就位后,应立即灌注混凝土,以防塌孔。灌注时,应分层浇筑、分层捣实,每层厚度50~60cm。
2.2 泥浆护壁成孔灌注桩
1、泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外,适用于有地下水和无地下水的土层。
2、成孔机械有潜水钻机、冲击钻机、冲抓锥等。
3、泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程:测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械(潜水钻机、冲击钻机等)成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。
2.2.1 埋设护筒和制备泥浆
① 钻孔前,在现场放线定位,按桩位挖去桩孔表层土,并埋设护筒。护筒上部设1~2个溢浆孔,是用厚4~8mm钢板制成的圆筒,其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置,保护孔口,防止地面水流入,增加孔内水压力,防止塌孔,成孔时引导钻头的方向。
护筒顶高出施工水位1.5m,并高出地面0.3m,
② 保证护筒内泥浆顶标高始终高于外部水位至少1m。
在钻孔过程中,向孔中注入相对密度为1.1~1.4的泥浆。一般1.2~1.3;易坍地层可提高到1.4左右。
③ 泥浆的作用:
稳定水压:
使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实,避免孔内漏水,保持护筒内水压稳定;
护壁:
泥浆相对密度大,加大了孔内的水压力,可以稳固孔壁,防止塌孔;
浮(携)渣:
通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出,起到携砂、排土的作用。
2.2.2 成孔
1)回旋(潜水)钻机成孔
回旋钻机是一种旋转式钻孔机,其防水电机变速机构和钻头密封在一起,由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。
回旋钻机成孔排渣有正循环排渣和反循环(泵举)排渣两种方式。
① 正循环排渣法
在钻孔过程中,旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后,利用泥浆泵压送高压泥浆,经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出,与切削成浆状的碎泥渣混合,携带泥土沿孔壁向上运动,从护筒的溢流孔排出。
② 反循环排渣法
砂石泵随主机一起潜入孔内,直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。
2)冲击钻成孔
①冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度,靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔。
②冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等,一般常用十字形冲击钻头。
③冲孔前应埋设钢护筒,并准备好护壁材料。
冲击钻机就位后,校正冲锤中心对准护筒中心,在冲程0.4~0.8m范围内应低提密冲,并及时加入石块与泥浆护壁,直至护筒下沉3~4m以后,冲程可以提高到1.5~2.0m,转入正常冲击,随时测定并控制泥浆相对密度。
施工中,应经常检查钢丝绳损坏情况,卡机松紧程度和转向装置是否灵活,以免掉钻。点击进入-更多工程资料免费下载学习
3)冲抓锥成孔
① 冲抓锥锥头上有一重铁块和活动抓片,通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度,下落时松开卷筒刹车,抓片张开,锥头便自由下落冲入土中,然后开动卷扬机提升锥头,这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣,依次循环成孔。
② 冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。
③ 适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔,但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。
2.3 验孔
1、验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况;清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土,以减少桩基的沉降量,提高承载能力。
2、泥浆护壁成孔清孔时,对于土质较好不易坍塌的桩孔,可用空气吸泥机清孔,气压为0.5MPa,使管内形成强大高压气流向上涌,同时不断地补足清水,被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出,直至喷出清水为止。
3、对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣,清孔后的泥浆相对密度应控制在1.15~1.25。含砂率<=4%(大直径桩2%)
图:钻孔偏斜纠正
清孔作业:
1、钻孔达到要求深度后,采用泥浆泵及时进行清孔,避免延时过长,泥浆钻渣沉淀而造成清孔困难或坍孔。
2、钻孔达设计深度终孔后,将输浆管下到孔底50~80cm,换用比重1.05~1.25的新鲜泥浆进行清孔,直到钢筋与导管下入孔内,重新测孔底沉渣厚度。直到沉渣厚度满足要求后,方可进行下道工序施工。
3、注意保持孔内水头,防止坍孔;
4、清孔后,检查孔口、孔中和孔底提取的泥浆比重的平均值,应符合质量标准要求。
5、采取一切措施缩短清孔后至灌注水下砼的时间。
6、不得用加深孔深来代替清孔。
2.4 浇筑水下混疑土
泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的,故称为浇筑水下混凝土。
水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级,必须具备良好的和易性,配合比应通过试验确定。
水下混凝土浇筑常用导管法。
浇筑时,先将导管内及漏斗灌满混凝土,其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下1.0m以上,然后剪断(或迅速拔出)悬吊隔水栓的钢丝,混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。
图:水下砼灌注过程示意图
导管埋深应保持在2~6m之间
——过小易发生导管进水,过大易导致“埋管”。
图:首盘砼用量-导管埋深静计算图
1、导管口到孔底的距离不宜太大或太小,一般20~40cm。太大不利于将沉渣带起,底部砼质量难以保证;太小容易堵管。
2、为防止导管进水,首盘砼应使导管埋深不少于1m。
在浇注前,探测孔底泥浆沉淀厚度,如大于设计厚度,再次清孔,直到满足要求为止。
砼由拌合站负责生产,用斗车运至现场,检查和易性、坍落度等指标。如不符合要求,应进行二次拌合,二次拌合仍达不到要求,不得使用,然后重新按配合比进行称量下料,直到满足要求。
浇注首批砼时应注意:
a.导管下口至孔底的距离一般为20~40cm。
b.第一批砼储备量应确保导管一次埋入混凝土面≥1.0m;
所需混数量按公式计算:
V≥∏D²/4· (H1+H2)+ (Πd²/4)h1
V—灌注首批砼所需数量(m³);
D—桩孔直径(m);
H1—桩孔底至导管底端间距,一般为0.2~0.4m;
H2—导管初次埋置深度(m);
d—导管内径(m);
h1—桩孔内砼达到埋置深度H2时,导管内砼柱平衡导管外(或泥浆)压力所需的高度(m),即
h1 = rwHw/rc;
由专人测量导管埋深及管内外砼面的高差,填写砼浇注记录
封底砼灌入后,应仔细检查封底情况,确认封底成功后,进行正常浇注。
浇注开始时,要连续有节奏地进行,尽可能缩短拆除导管的时间;
当导管内砼不满时,徐徐地浇注,防止在导管内造成高压气囊,压漏导管。
当井孔砼面接近钢筋架时,使导管保持稍大的埋深,并放慢浇注速度;当井孔砼面进入钢筋骨架一定深度后,适当提升导管,使钢筋骨架在砼中有一定的埋深,稳定钢筋并注意控制钢筋笼中心位置。
为确保桩顶质量,砼浇筑比桩顶设计标高高0.5(0.6)~1.0m。
在浇注将近结束时,导管内砼柱高度相对减少,导管内砼压力降低,而导管外井孔的泥浆稠度增加、比重增大。若出现砼顶升困难,可在孔内加水稀释泥浆,并掏出部分沉淀土,使浇注工作顺利进行。
图:沉渣厚度、砼灌注高度确定
如发现导管漏水,且事故发生的位置能够确定时,可用此法补救。对工艺、经验的要求较高。
导管水密承压及接头抗拉试验:
导管水密承压及接头抗拉试验,管内水压不小于孔内水深1.3倍的压力,也不应小于导管壁和焊缝所能承受灌注砼时最大内压力的1.3P。
P按以下公式计算:
P=rchc-rwHw点击进入-更多工程资料免费下载学习
p—导管可能承受的最大内压力(Kpa);
rc—砼拌和物的比重(取24KN/m³);
hc—导管内砼桩最大高度(m),以导管全长或预计的最大高度计;
rw—井孔内水或泥浆的容重(KN/m³);
Hw—井孔内水或泥浆的深度(m)。
2.5 灌注桩施工质量要求及完全技术
灌注桩施工质量检查包括成孔及清孔、钢筋骨架制作及安放、混凝土搅拌及灌注等三个施工过程的质量检查。
施工前应对水泥、砂、石子、钢材等原材料进行检查,对施工组织设计中制定的施工顺序、监测手段也应进行检查。
2.5.1 成孔质量检查及要求
1、灌注桩成孔深度的控制要求:
泥浆护壁成孔、干作业成孔,应达到设计规定的深度。
2、灌注桩的沉渣厚度:
当以摩擦力为主时,不得大于150mm;当以端承力为主时不得大于50mm。
表:灌注桩的平面位置和垂直度的允许偏差
2.5.2 钢筋笼制作及安放要求
钢筋笼制作时,要求主筋沿环向均匀布置,箍筋的直径及间距、主筋的保护层、加劲箍的间距等均应符合设计要求。主筋与箍筋之间宜采用焊接连接。加劲箍应设在主筋外侧,主筋一般不设弯钩,根据施工工艺要求,所设弯钩不得向内圈伸露,以免妨碍施工。
钢筋笼主筋的保护层允许偏差:水下灌注混凝土桩为±20mm;非水下灌注混凝土桩为±10mm。
钢筋笼制作、运输、安装过程中,应采取措施防止变形,并应有保护层垫块(或垫管、垫板)。吊放入孔时,应避免碰撞孔壁。灌注混凝土时,应采取措施固定钢筋笼的位置。
2.5.3 混凝土搅拌与灌注
1、混凝土搅拌主要检查材料质量与配比计量、混凝土坍落度;灌注混凝土应检查防止混凝土离析的措施、浇筑厚度及振捣密实情况。
2、灌注桩各工序应连续施工。钢筋笼放入泥浆后,4h内必须灌注混凝土。
3、灌注后,桩顶应高出设计标高0.50m。灌注桩的实际浇筑混凝土量不得小于计算体积。
4、浇筑混凝土时,同一配比的试块,每班不得少于1组;泥浆护壁成孔的灌注桩,每根不得少于1组。
5、混凝土灌注桩的质量检验标准应符合规定。
表:混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准
图:混凝土灌注桩质量检验标准
2.5.4 施工验收资料
桩基施工验收应包括下列资料:
(1) 工程地质勘察报告、桩基施工图、图纸会审纪要、设计变更单及材料代用通知单等。
(2) 经审定的施工组织设计、施工方案及执行中的变更情况。
(3) 桩位测量放线图,包括工程桩位线复核签证单。
(4) 桩孔、钢筋、混凝土工程施工隐蔽记录及各分项工程质量检查验收单及施工记录。
(5) 成桩质量检查报告。
(6) 单桩承载力检测报告。
(7) 基坑挖至设计标高的桩位竣工平面图及桩顶标高图。
2.5.5 桩基础工程安全技术
(1) 桩基础工程施工区域,应实行封闭式管理,进入现场的各类施工人员,必须接受安全教育,严格按操作规程施工,服从指挥,坚守岗位,集中精力操作。
(2) 按不同类型桩的施工特点,针对不安全因素,制定可靠的安全措施,严格实施。
(3) 对施工危险区域和机具(冲击、锤击桩机,人工挖掘成孔的周围,桩架下),要加强巡视检查,对于有险情或异常情况时,应立即停止施工并及时报告,待有关人员查明原因,排除险情或加固处理后,方能继续施工。
(4) 打桩过程中可能引起停机面土体挤压隆起或沉陷,打桩机械及桩架应随时调整,保持稳定,防止意外事故发生。
(5) 加强机械设备的维护管理,机电设备应有防漏电装置。
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