钻孔桩施工方案

二 灌注桩施工技术 二 灌注桩施工技术 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泥浆护壁成孔灌注桩 沉管灌注桩 干作业钻孔灌注桩 人工挖孔灌注桩等 1 人工挖孔灌注桩施工技术人工挖孔灌注桩施工技术 大直径灌注桩是采用人工挖掘方法成孔 放置钢筋笼 浇筑混凝土而成的桩基础 也称墩基础 它由 承台 桩身和扩大头组成 图 2 31 穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上 优点是桩身直径大 承载能力高 施工时可在孔内直接检查成孔质量 观察地质土质变化情况 桩孔 深度由地基土层实际情况控制 桩底清孔除渣彻底 干净 易保证混凝土浇筑质量 图 2 31 混凝土护圈挖孔桩 1 施工工艺 人工挖孔桩的护壁常采用现浇混凝土护壁 也可采用钢护筒或采用沉井护壁等 采用现浇混凝土护壁时 的施工工艺过程如下 测定桩位 放线 开挖土方 采用分段开挖 每段高度取决于土壁的直立能力 一般为 0 5 1 0 m 开挖直径为设 计桩径加上两倍护壁厚度 挖土顺序是自上而下 先中间 后孔边 支撑护壁模板 模板高度取决于开挖土方每段的高度 一般为 1 m 由 4 8 块活动模板组合而成 护壁厚度不宜小于 100mm 一般取 D 10 5cm D 为桩径 且第一段井圈的护壁厚度应比以下各段增加 100 150 mm 上下节护壁可用长为 1 m 左右 6 一 8 的钢筋进行拉结 在模板顶放置操作平台 平台可用角钢和钢板制成半圆形 两个合起来即为一个整圆 用来临时放置 混凝土和浇筑混凝土用 浇筑护壁混凝土 护壁混凝土的强度等级不得低于桩身混凝土强度等级 应注意浇捣密 实 根据土 层渗水情况 可考虑使用速凝剂 不得在桩孔水淹没模板的情况下浇护壁混凝土 每节护壁均应在当日连 续施工完毕 上下节护壁搭接长度不小于 50mm 拆除模板继续下一段的施工 一般在浇筑混凝土 24 h 之后便可拆模 若发现护壁有蜂窝 孔洞 漏 水现象时 应及时补强 堵塞 防止孔外水通过护壁流人桩孔内 当护壁符合质量要求后 便可开挖下一 段的土方 再支模浇筑护壁混凝土 如此循环 直至挖到设计要求的深度并按 设计进行扩底 安放钢筋笼 浇筑混凝土 孔底有积水时应先排除积水再浇混凝土 当混凝土浇至钢筋 的底面设计 标高时再安放钢筋笼 继续浇筑桩身混凝土 2 施工注意事项 桩孔开挖 当桩净距小于 2 倍桩径且小于 2 5 m 时 应采用间隔开挖 排桩跳挖的最小 施工净距不 得小于 4 5 m 孔深不宜大于 40m 每段挖土后必须吊线检查中心线位置是否正确 桩孔中心线平面位置偏差不宜超过 50 mm 桩的垂 直度偏差不得超过 1 桩径不得小于设计直径 防止土壁坍塌及流砂 挖土如遇到松散或流砂土层时 可减少每段开挖深度 取 0 3 0 5 m 或采 用钢护筒 预制混凝土沉井等作护壁 待穿过此土层后再按一般方法施工 流砂现 象严重时 应采用井 点降水处理 浇筑桩身混凝土时 应注意清孔及防止积水 桩身棍凝土应一次连续浇筑完毕 不留施工 缝 为防 止混凝土离析 宜采用串筒来浇筑混凝土 如果地下水穿过护壁流入量较大无法抽干 时 则应采用导管 法浇筑水下混凝土 必须制定好安全措施 a 施工人员进入孔内必须戴安全帽 孔内有人作业时 孔上必须有人监督防护 b 孔内必须设置应急软爬梯供人员上下井 使用的电动葫芦 吊笼等应安全可靠并配有自 动卡紧保险 装置 不得用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下 电动葫芦使用前必须检验其安全起吊能力 c 每日开工前必须检测井下的有毒有害气体 并有足够的安全防护措施 桩孔开挖深度 超过 10m 时 应有专门向井下送风的设备 风量不宜少于 25 L s d 护壁应高出地面 200 300 mm 以防杂物滚入孔内 孔周围要设 0 8m 高的护栏 e 孔内照明要用 12V 以下的安全灯或安全矿灯 使用的电器必须有严格的接地 接零和 漏电保护器 如 潜水泵等 2 钻孔灌注桩施工技术钻孔灌注桩施工技术 1 干作业钻孔灌注桩 干作业钻孔灌注桩 1 干作业钻孔灌注桩施工过程如图 2 17 所示 2 干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔 螺旋钻头外径分别为 400mm 500mm 600mm 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 3 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 4 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 5 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 图 2 17 螺旋钻机钻孔灌注桩施工过程示意图 a 钻机进行钻孔 b 放入钢筋骨架 c 浇筑混凝土 2 泥浆护壁成孔灌注桩 泥浆护壁成孔灌注桩 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 成孔机械有潜水钻机 冲击钻机 冲抓锥等 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 1 埋设护筒和制备泥浆埋设护筒和制备泥浆 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 钻孔灌注桩 护筒埋设见图 2 18 护筒高 2m 左右 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 在钻孔过程中 向孔中注入相对密度为 1 1 1 5 的泥浆 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 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 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 图 2 18 钻孔灌注桩 护筒埋设 2 成孔成孔 1 潜水钻机成孔潜水钻机成孔 潜水钻机成孔示意图 潜水钻机成孔示意图如图 2 20 所示 图 2 20 潜水钻机钻孔示意图 1 钻头 2 潜水钻机 3 电缆 4 护筒 5 水管 6 滚轮 支点 7 钻杆 8 电缆盘 9 5KN 卷扬机 10 10KN 卷扬机 11 电流电压表 12 启动开关 工作方式 潜水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 排渣方式 潜水钻机成孔排渣有正循环排渣和反循环排渣两种方式 如图 2 21 所示 a 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 b 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 图 2 21 循环排渣方法 a 正循环排渣 b 反循环排渣 1 钻杆 2 送水管 3 主机 4 钻头 5 沉淀池 6 潜水泥浆泵 7 泥浆泵 8 砂石泵 9 抽渣管 10 排渣胶管 2 冲击钻成孔冲击钻成孔 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 图 2 22 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 图 2 23 冲孔前应埋设钢护筒 并准备好护壁材料 图 2 22 简易冲击钻孔机示意图 1 副滑轮 2 主滑轮 3 主杆 4 前拉索 5 后拉索 6 斜撑 7 双滚筒卷扬机 8 导向轮 9 垫木 10 钢管 11 供浆管 12 溢流口 13 泥浆渡槽 14 护筒回填土 15 钻头 图 2 23 十字形冲头示意图 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 3 冲抓锥成孔冲抓锥成孔 冲抓锥 图 2 24 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 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 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 图 2 24 冲抓锥头 a 抓土 b 提土 1 抓片 2 连杆 3 压重 4 滑轮组 钻孔灌注桩 钻进施工见图 2 19 图 2 19 钻孔灌注桩 钻进施工 3 清孔清孔 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 4 浇筑水下混凝土浇筑水下混凝土 1 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 2 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 3 水下混凝土浇筑常用导管法 图 2 25 4 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 0 8m 以上 然后 剪断悬吊隔水栓的钢丝 混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中 钻孔灌注桩 混凝土浇筑见 图 2 26 图 2 25 水下浇筑混凝土 1 上料斗 2 贮料斗 3 滑道 4 卷扬机 5 漏斗 6 导管 7 护筒 8 隔水栓 图 2 26 钻孔灌注桩 混凝土浇筑 3 沉管成孔灌注桩施工技术沉管成孔灌注桩施工技术 1 打桩方法 沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备 将带有钢筋混凝土的桩尖 或钢板靴 或带有活瓣式桩靴 的钢管沉入土中 钢管直径应与桩的设计尺寸一致 造成桩孔 然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土 随之拔 出套管 利用拔管时的振动将混凝土捣实 便形成所需要的灌注桩 沉管灌注桩桩靴见图 2 27 图 2 27 沉管灌注桩桩靴 2 桩的分类 利用锤击沉桩设备沉管 拔管成桩 称为锤击沉管灌注桩 图 2 28 利用振动器振动沉管 拔管成桩 称为振动沉管灌注桩 图 2 29 锤击沉管灌注桩 锤击沉管灌注桩机械设备示意图见图 2 28 图 2 28 锤击沉管灌注桩机械设备示意图 1 桩锤钢丝绳 2 桩管滑轮组 3 吊斗钢丝绳 4 桩锤 5 桩帽 6 混凝土漏斗 7 桩管 8 桩架 9 混凝土吊斗 10 回绳 11 行驶用钢管 12 预制桩尖 13 卷扬机 14 枕木 振动沉管灌注桩 振动沉管灌注桩桩机示意图见图 2 29 图 2 29 振动沉管灌注桩桩机示意图 1 导向滑轮 2 滑轮组 3 激振器 4 混凝土漏斗 5 桩管 6 加压钢丝绳 7 桩架 8 混凝土吊斗 9 回绳 10 活瓣桩尖 11 缆风绳 12 卷扬机 13 行驶用钢管 14 枕木 3 成孔顺序 在沉管灌注桩施工过程中 对土体有挤密作用和振动影响 施工中应结合现场施工条件 考虑成孔的顺 序 间隔一个或两个桩位成孔 在邻桩混凝土初凝前或终凝后成孔 一个承台下桩数在 5 根以上者 中间的桩先成孔 外围的桩后成孔 4 施工工艺 为了提高桩的质量和承载能力 沉管灌注桩常采用单打法 复打法 翻插法等施工工艺 单打法 又称一次拔管法 拔管时 每提升 0 5 1 0m 振动 5 10s 然后再拔管 0 5 1 0m 这样反复 进行 直至全部拔出 复打法 在同一桩孔内连续进行两次单打 或根据需要进行局部复打 施工时 应保证前后两次沉管 轴线重合 并在混凝土初凝之前进行 翻插法 钢管每提升 0 5m 再下插 0 3m 这样反复进行 直至拔出 1 锤击沉管灌注桩 锤击沉管灌注桩施工过程 锤击沉管灌注桩适宜于一般粘性土 淤泥质土和人工填土地基 其施工过程见图 2 30 所示 图 2 30 沉管灌注桩施工过程 a 就位 b 沉钢管 c 开始灌注混凝土 d 下钢筋骨架继续浇筑混凝土 e 拔管成型 1 桩尖 2 钢管 3 钢筋 锤击沉管灌注桩施工要点 桩尖与桩管接口处应垫麻 或草绳 垫圈 以防地下水渗入管内和作缓冲层 沉管时先用低锤锤击 观 察无偏移后 才正常施打 拔管前 应先锤击或振动套管 在测得混凝土确已流出套管时方可拔管 桩管内混凝土尽量填满 拔管时要均匀 保持连续密锤轻击 并控制拔管速度 一般土层以不大于 1m min 为宜 软弱土层与软硬交界处 应控制在 0 8m min 以内为宜 在管底未拔到桩顶设计标高前 倒打或轻击不得中断 注意使管内的混凝土保持略高于地面 并保持 到全管拔出为止 桩的中心距在 5 倍桩管外径以内或小于 2m 时 均应跳打施工 中间空出的桩须待邻桩混凝土达到设 计强度的 50 以后 方可施打 2 振动沉管灌注桩 1 振动沉管灌注桩采用激振器或振动冲击沉管 2 其施工过程为 桩机就位 沉管 上料 拔管 3 沉管灌注桩容易出现的质量问题及处理方法 1 颈缩 颈缩 指桩身的局部直径小于设计要求的现象 当在淤泥和软土层沉管时 由于受挤压的土壁产生空隙水压 拔管后便挤向新灌注的混凝土 桩局部 范围受挤压形成颈缩 当拔管过快或混凝土量少