冲孔灌注桩施工工艺

冲孔灌注桩施工工艺冲孔灌注桩施工是一项重要的基础工程，需要严格按照工艺流程进行施工。施工工艺原理是通过冲锤自由落体的冲击能量冲击打碎土层或岩石，并通过泥浆循环出碴达到进尺成孔的目的。施工需要使用多种机械设备，包括挖掘机、汽车吊、冲孔桩机、泥浆泵、电焊机等，配合桩基施工，移机、安装钢筋笼，冲孔桩施工，泥浆循环等。劳动力需求主要包括冲桩工、钢筋工及其他配套工种，根据施工机械的配备数量进行配置。材料供应需要按提前预算和抽出的小样，做出备料计划，选择多家供应商，根据现场施工进度分批量进场，对可能短缺的材料及时采取措施。工艺流程包括测量放线定桩位、循环系统布置开冲前准备埋设护筒、桩机就位较正、泥浆配制正循环冲进成孔、正循环清孔继续冲进成孔换浆、浆渣外运、正循环二次清孔终孔验收、桩机移位、砼垫块制作钢筋笼吊安钢筋笼及压浆管制。施工现场需要注意材料堆放使用管理，按公司《施工现场器材管理规定》执行。在冲孔灌注桩施工过程中，首先要处理好泥浆以保持现场整洁有序。为此，必须先设浆池和浆沟，并准备足够的泥浆车进行外运处理，以保证混凝土浇筑时泥浆的排放和场地地基的稳定。在冲孔灌注桩成孔时，需要采用孔口护筒，护筒的埋设应准确牢固，用4～8mm钢板制作，内径大于冲锤头直径200mm，上部开设1个溢浆孔。护筒的埋设深度在粘性土中不宜小于1.0m，在砂土中不宜小于1.5m，高度应满足孔内泥浆面高度的要求。对于受水位涨落影响或水下施工的冲孔桩，护筒应加高加深，必要时应打入不透水层。在施工过程中，需要立好机架并调整和安设好起吊系统，将冲锤吊起，徐徐放进护筒内。冲击钻应对准护筒中心，偏差不大于±20mm。在开孔阶段，冲孔进度不宜太快，一般控制每小时进尺在1米以内，相应地提锤高度要小，冲击次数要多。这样可以使孔壁逐渐受水平力的挤压而密实，避免产生坍孔。在正常冲孔阶段，提锤高度可增至1.5～2米以上，泥浆浓度相应降低，大致在1.5以下。冲孔进尺每小时为1～1.5米左右，有时更多一些。对于冲打岩层，需要注意岩层表面的高低不平或倾斜面，以便进行正确的冲孔。最后，灌注设备就位下入灌注导管，进行正循环三次清孔孔底沉渣检验。完成试件制作和养护后，进行砼灌注砼配制。灌注设备退位后，进行起拔护筒和回填清场浆渣外运等工作。在进行冲孔接触岩层时，需要特别谨慎，因为这时最容易产生偏孔。为了防止偏孔，通常会向孔底抛掷直径20～30厘米的片石，将岩层斜面和高低不平之处嵌补填平。然后通过绷紧绳子低锤快打，造成一个较紧密的平台，以承托冲锤，均匀受力。但是需要注意，岩层倾斜突出部分在冲平以前，不能提高锤。待岩层基本上打平后，方可高锤猛打，加快冲孔进度。在冲进岩层后，泥浆浓度应该降到1.2左右，以减少阻力和粘锤的情况。但是不能太小，否则石渣浮不上来，泛渣困难。在下钢筋笼的过程中，钢筋笼制作必须严格执行有关验收规范和按图施工。制作完成后必须进行隐蔽工程验收，经验收合格后即进行吊装。为满足钢筋笼的砼保护层达到设计要求，钢筋笼每隔2m处设置6cm高的护层措施。钢筋笼长度小于10米时可采用桩机吊装，长度大于10米时使用吊机进行吊装就位。在吊放钢筋笼入孔时，需要保持垂直，轻放、慢放入孔。若遇阻碍应停止下放，查明原因进行处理，严禁高提猛落和强制下入。下放钢筋笼时，需要有技术人员在场，使用4根φ16吊筋以控制钢筋笼的桩顶标高。安装钢筋笼完毕到灌注混凝土时间间隔不应大于4小时。在桩孔成孔满足要求后，需要用优质泥浆对桩孔进行清孔换浆，排除桩孔中的泥渣，以降低泥浆比重及砂率，确保桩身砼的灌注质量。在成孔过程中通过泥浆的循环换浆，已将大部分泥碴排出孔外。每根桩终孔验收后，必须使用泥浆指标检测仪器检测桩孔底部的泥浆指标参数，包括泥浆比重、砂率、粘度等三项泥浆指标。这可以确保泥浆指标符合质量要求，并记录好泥浆检测结果。在安装钢筋笼之前，泥浆指标参数的控制标准为：比重应介于1.15～1.25间，含砂率≤8%，粘度22～28S。灌注水下混凝土之前，需要再次测量孔底沉渣厚度，因为安装钢筋笼及导管一般需要约一个小时。如果沉渣厚度小于50mm（抗拔桩为200mm），则可以灌注砼。否则必须进行二次清孔。水下砼需要具备良好的和易性，配合比应通过试验确定，坍落度宜为180～220㎜。为保证水下砼具有良好的和易性，需选用性能较好的水泥，选用适当粒径的碎石，并掺入适当的外加剂提高砼的和易性及流动性，延长初凝时间和终凝时间，使之适应水下砼浇捣的工艺要求。为防止砼被腐蚀，还需要在砼中掺入BC-502复合氨基醇阻锈剂，掺量为8kg/m3。本工程主要采用预拌商品砼，开工前需要联系好预拌砼的供应商，并进行砼配合比设计及试配工作，安排好运输路线，制定好有关措施。采用250导管，导管壁厚3mm，导管底部分节长度不少于4m。开塞时导管底离孔底300～500mm，导管顶部安装砼漏斗，使用砼隔水塞，隔水塞上部垫一块橡皮，确保砼与水隔离，采用漏砍球法开塞。导管及漏斗吊在冲桩机上，随着砼面的升高而适度提升。拟采用两种开塞方式：（1）搅拌车（或汽车砼泵）直接灌注方式：对于桩位场地比较宽敞的桩孔，在铺设好场地道路的基础上，将砼搅拌车开至桩孔位置，直接将砼卸入砼漏斗中，待砼漏斗装满一斗砼后开塞，并让搅拌车的砼连续灌入漏斗中，满足开塞时的埋管深度要求。搅拌机无法到达的桩位，采用汽车泵灌注。（2）挖掘机（或吊车）吊斗灌注方式：对于桩位场地比较狭窄、搅拌车无法到达的桩孔，则采用挖掘机（或吊车）吊斗灌注方式，即用吊斗将砼一斗一斗的灌入漏斗中。开塞时，先使砼漏斗装满一斗砼，再用吊斗准备好一斗砼在漏斗上，开塞后即刻将吊斗中的砼卸入漏斗中，以使两斗砼连续灌入桩孔。水下灌注工艺要求严格，必须进行砼埋管深度计算，确保砼灌注高度不小于800mm，使砼导管底端离桩孔底部300mm，以确保埋管深度不小于500mm。在连续灌入砼时，必须严格控制埋管深度在2~6m范围内，严禁导管拔空，并随着砼面上升到一定高度提升导管并拆管以防止导管埋管过深。在水下砼灌注过程中，需要一个专门负责水下砼灌注过程以及导管提升、拆除等工作的技术人员，并记录水下砼灌注过程。为保证桩身砼质量，砼面到达设计桩顶标高后，需要留置800mm的超浇浮浆层。每根冲孔桩在水下砼灌注过程中，每50M³砼随机抽样做一组砼抗压强度试块，并且每根桩留置不少于一组的试块；每车砼随机抽样测量一次砼塌落度并作记录。在灌注桩后注浆的施工工艺流程中，需要进行准备工作，制作管阀，进行灌注桩施工（压浆导管埋设），选型压浆设备及加筋软管，与桩身压浆管连接安装，打开排气阀并开泵放气调试，按设计水灰比拌制水泥浆，关闭排气阀压清水，开塞，将水泥浆经过过滤至储存桶，待压浆管通畅后压注水泥浆液。在桩检测过程中，需要安装浆液搅拌器、带滤网的贮浆斗、压浆泵、压力表、高压胶管、预埋在桩中的压浆导管和单向阀等组成压浆系统。压浆泵一般采用额定压力6-12MPA，额定流量30-100L/min的高压泵，并且考虑到压浆过程中流量和压力调整的方便，工程中常采用流量及压力可调整的高压泵。在浆液制备过程中，需要确保浆液搅拌器的容量与额定压浆量相匹配，搅拌器浆液出口应设置水泥浆滤网，避免水泥团进入贮浆筒后吸入压浆导管内而造成堵管或爆管事件。输浆软管与压浆管之间设置泄压阀，以确保安全。为了制备后压浆技术所需的水泥浆液，我们采用与灌注桩水泥同强度等级的普通硅酸盐水泥和清水混合，水灰比一般为0.45-0.6，具体根据压浆情况适时调整。在施工前，我们需要进行试压浆以确定浆液水灰比、压浆压力和压浆量等工艺参数。在拌制水泥浆液时，水灰比应适中，以便根据压浆情况上下调整。施工时，我们通过试压浆搅拌水泥浆液来确定不同水灰比浆液的容量，并在搅拌筒的外侧壁标示出相应的刻度。在搅拌时，我们先放入比现场所需刻度稍低的清水，然后加入水泥搅拌均匀，根据现场压浆情况确定所需要的水灰比再加水搅拌均匀，过滤后可放入储浆筒以备压浆，浆液在储浆筒内应不停搅拌，避免浆液长时间静置而沉淀。在进行压浆前，我们需要用压力清水开塞，开塞的时机为成桩2-7天后，采用逐步升压法进行开塞，当压力骤降，流量突增时，表明通道已经开通，立即停机，防止大量水涌入地下。开塞后立即进行压浆，原则上开一管注一管，不允许普遍开塞。压浆应连续进行，压力采用由小到大逐级增加的原则。在进行后压浆技术的施工时，我们需要注意压浆管的管径应采用>25管壁厚度>2.5的焊接钢管，管阀与压浆管焊接连接。压浆管应沿钢筋笼圆周对称设置，压浆管的根数根据设计要求及桩径大小确定。在进行桩底压浆时，管阀底端进入桩端土层的深度应根据桩端土层的类别确定，持力层过硬时可适当减小，持力层较软弱及孔底沉渣较厚时可适当加深。一般管阀进入桩端土层的深度为粘性土、粘土、砂土≥200mm，碎石土、风化岩≥100mm。为确保管阀顺利进入桩底持力层，在安装过程中，应超出引导压浆钢筋笼底端一定长度。超出长度应根据土层类别或设计确定，以保证管阀进入土层长度符合要求。此外，还需采取措施防止钢管在安装过程中发生扭曲，如压浆管与钢筋笼加劲箍和螺旋筋焊接或绑扎固定。压浆管连接时应牢固和密封，不漏水，上端用丝堵封口，避免杂物落入管内造成堵管。在吊放钢筋笼过程中，严禁撞笼、扭笼、墩笼，钢筋笼应竖直缓慢下放。进入持力层后，钢筋笼不得扭动，以免管阀在进入土层时受到损坏。管阀采用与压浆管同材料制作，长30cm，其中小孔喷射段20cm。在管壁上均匀钻10mm孔，喷射段小孔用环形橡皮由上而下逐层搭接封闭密实，最后在外面包裹一层橡皮，上下用铁丝扎紧。在水泥浆配制前，应先根据试验按搅拌筒上对应刻度确定出一定水灰比的水泥浆液。在正式搅拌前，将一定水灰比水泥浆液的对应刻度在搅拌机筒外壁上作出标记。配制水泥浆液时，先在搅拌机内加一定量的水，然后边搅拌边加入定量水泥，根据水灰比再补加水，水泥浆搅拌好后达到对应刻度。搅拌时间不少于3分钟，浆液中不得混有水泥结石、水泥袋等杂物。水泥浆搅拌好后，过滤后放入贮浆筒，水泥在储浆筒内也保证不断搅拌。在进行正式压浆作业之前，应进行试压浆，对浆液水灰比、压浆压力、压浆量等工艺参数进行调整优化，最终确定工艺参数。在压浆过程中，严格控制单位时间内水泥浆注入量和压浆压力。压浆速度一般控制在30-50L/MIN。压浆量和压浆终止压力根据设计进行计算。可使用下列公式计算压浆量：桩底压浆水泥用量：GQ=π（h.t.d+￡.na.d3）。其中，桩底单压浆时，h可取10-20m，桩侧为细粒土时取高值，为粗粒土时取低值；t可取0.01~0.03m，桩侧为细粒土及正循环成孔取高值，粗粒土及反循环成孔取低值；n0为桩底土的天然孔隙率，n0=e0/（1+e0），e0为天然孔隙比；￡为水泥充填率，对于细粒土取0.2-0.3，对于粗粒土取0.5-0.7。压浆压力的确定可以通过试压浆或计算得出。计算公式为pg=pw+￡x∑γihi，其中pg为泵压，pW为桩侧、桩底压浆处的静水压力，γi和hi分别为压浆点以上第i层土有效重度和厚度，￡x为压浆阻力经验系数，与土层类别、饱和度、密实度、浆液稠度、成桩时间、输浆管长度等有关。不同土层类别的￡x取值见下表。土层类别￡x软土1.0~1.5饱和粘性土、非饱和粘性土、中粗砂、粉土、粉细沙粉土、粉细沙砾卵石1.5~2.020~401.2~3.0风化岩10~40当土的密实度高、浆液水灰比小、输浆管长度大、成桩间歇时间长时，￡x取高值。被压浆桩离正在成孔桩作业点的距离应不小于10d（d为桩直径）。桩底压浆应对两根压浆管实施等量压浆，对于群桩压浆，应先外围，后内部。在压浆过程中，如果出现以下情况之一，应改为间歇压浆，间歇时间为30~180min。间歇压浆可适当降低水灰比，间歇时间超过60min时，应用清水清洗压浆管和管阀，以保证后续压浆能正常进行。压浆压力长时间低于正常值；地面出现冒浆或周围桩孔串浆。压浆过程采用“双控”的方法进行控制。压浆终止条件为：压浆总量和压浆压力均达到设计要求；压浆总量已经达到设计值的70%，且压浆压力达到设计值并维持5min以上；压浆总量已经达到设计值的70%，且桩顶或地面出现明显上抬。桩体上抬不得超过2mm。压浆作业过程记录应完整，并经常对后压浆的各项工艺参数进行检查，发现异常情况时，应立即查明原因，采取措施后继续压浆。在压浆作业中，应采取措施防止爆管、甩管、防漏电等安全措施。前台观测人员与后台开泵人员分工明确，并保持密切联系，及时处理灌浆过程中的意外情况。压浆泵压力表应定期检定。水泥浆液中可根据实际需要掺加外加剂。施工过程中，应采取措施防止粉尘污染环境。成桩质量标准应符合JGJ94《建筑桩基技术规范》的相应规定，采用此规范相应条款进行验收。2.在后注浆施工过程中，需要经常检查后注浆的各项工艺参数。水灰比采用现场抽查的方式，根据搅拌筒上的刻度进行计量。压浆压力采取跟踪检查压力表的形式，如果发现异常应采取相应措施。3.工程完工后，应按照现行JGJ94《建筑桩基技术规范》的有关规定进行单桩竖向承载力及桩身完整性检验。承载力检验应在注浆后20D后进行，浆液中掺入早强剂时可提前进行。4.如果注浆量等施工主要参数达不到试桩的相应值时，需要征求设计单位的处理意见进行施工处理。5.后注浆施工完成后，需要提供材质检验报告、压浆设备性能资料、试压浆记录、设计工艺参数、后注浆作业记录、后注浆桩检验及特殊情况处理记录等资料。7.在使用本工法进行灌注桩后压浆施工时，需要严格遵守安全生产六大纪律和国家及各有关部门关于安全生产的各项规章制度。设备安装时需要指派专人负责安全监督指导，非工作人员严禁进入施工现场。配电箱、机电设备应有接地装