钻孔灌注桩施工技术

钻孔灌注桩施工技术钻孔灌注桩是公路桥梁工程至关重要的隐蔽工程，是需要监理进行旁站的一个项目（对于桩基，监理旁站的项目有三个：试桩、钢筋笼安放、砼灌注所以说桩基施工阶段是监理工作比较忙的一个阶段。为了加强对桩基施工过程质量的控制，现对桩基施工的有关问题进行介绍。首先简单介绍一下公路工程主要钻机类型：、冲击钻。采用实心或空心冲击锥，钻锥营7吨或更重，能适应各类土层，一般用在砾卵石土层或硬岩层中。2回转钻。一般用在较软的地层中采用回转钻头切削土层泥浆护壁，可分为正循环钻机和反循环钻机。应用最广泛的就是反循环钻机，正循环钻机用于粉砂层或比较容易塌孔的地层中。3旋挖钻。采用带切削刃口的圆筒状钻头由钻杆加压回转锚渣挤升至钢圆筒内，提出孔口卸渣，以泥浆护壁，不循环，用钻头淘渣，多用于淤泥质土，容易塌孔的地层不能用，但设备成本较高，优点是成孔快。下面介绍一下桩基施工的有关问题：一、导管水密承压试验水下砼宜采用钢质导管灌注，导管内径宜为20〜35cm,导管使用前需进行试压（新的桩基施工队伍进场后需进行导管水密试验），试验方法：在孔外试拼导管，一端用螺栓将加胶垫的钢板连接在法兰盘上，一端连接输风管接头，先灌入70%的水，然后再输入风压，风压应根据桩长进行计算，达到计算压力后不漏水为合格（桥规2011第69页有压力的计算方法，一般70米左右的桩长导管试压压力为IMPa）。二、 桩位放样桩位中心点的放样必须准确，各桩位的测量成果经测量监理工程师逐一审查无误后方可使用。在放设桩位时，护桩的埋设工作同时进行，护桩必须用混凝土进行包围加固（为便于护桩的使用，一般在护桩上加设铁钉要求铁钉外露不得超赴m,并且在护桩上用红笔标注定桩绳的走向;）三、 护筒埋设护筒要有足够的刚性及尺寸，径比桩径龙0-40cm长度不小于2m,尺寸不够、破损或变形大的护筒不得使用。护筒一般采用厚度不小于5mm的钢板制作，（水中桩施工时护筒的长度应根据水深及地质情况而定，比如11标海河特大桥深水桩施工，水深6米左右，水下淤泥深度5米左右，所用护筒长度为18米，钢板厚度1.8cm）。护筒的埋置深度应根据地形而定，在旱地或筑岛处宜为2-4米，在沟塘回填处埋深应保证护筒底部深入到硬质层，要求护筒周围用粘土进行回填、分层夯实，防止施工过程中护筒下沉或底部塌孔。护筒顶端应高出地面不小3而m护筒中心线理论上应于桩基的中心线重合，其偏差应控制在5cm以内;埋设护筒时，护筒平面位置与竖直度必须准确，护筒周围和护筒底脚紧密不透水。并严格保持护筒的竖直度，其倾斜偏差不得大于1%。四、 钻机就位在钻机就位前应首先对钻头的直径进行量测，钻头直径一般比桩径小2cm钻机就位的检查需用水平尺检查，转盘平面应水平，钻机立杆应竖直，钻锥中心应对准桩位中心；转盘中心和桩位中心应在同一铅垂线上，其偏差＜2cm,检查方法：从平台孔吊垂线。机架必须支平、垫稳，防止由于地基产生压缩不均匀沉降引起钻机的倾斜或位移。（检验钻机就位时应检查是否在显著位置悬挂操作规程牌，标明机械种类、操作方法、保养要求、安全注意事项等五、 泥浆池开挖严格按规范要求设置泥浆池和沉淀池，泥浆池、沉淀池周围应做好临边安全防护措施，挂好警示牌，严禁在桥台台背位置开挖泥浆池（泥浆池要有足够大的尺寸，要有泥浆沉淀的空间，确保泥浆有效的沉淀循环，容积小不容易清孔）（六、 检（探）孔器作用：检查孔径、复核孔深、桩孔的倾斜率必须有足够的刚度，确保不变形（应防碰、防摔、防拖，变形后的检孔器不得使用（检孔器的外径为钻孔桩钢筋笼直径加10cm,长度宜为孔径的4〜6倍（一般情况下检孔器的制作方法如下：a） 长度=直线段两头各1米的渐变段1米渐变段应形成圆台型严禁做成圆锥型；b） 加强箍直径乏5mm间距Q・5mc） 纵向主筋直径25mm,根数为偶数便于量测对交线长度）间距＜J0cmd） 加强箍设在纵向主筋的内侧，以减少下检孔器时对孔壁的损害。七、 钻进钻机垫平就位后，把孔位的相关资料标示牌挂于钻机上（桩位、桩径、护筒标高、桩底标高、设计孔深）。钻进过程中，随时对照、随时调整泥浆比重，钻进速度钻孔连续进行，两桩中距在5m内时，待该桩砼灌注完成24h后再进行。钻孔中随时做好钻孔纪录（交接班时交待钻进情况及下一班注意事项，经常对钻孔泥浆进行检测和试验，不合要求时，施工单位必须备置高塑性粘土（或膨润土）和添加剂来配制合格的泥浆，以满足桩孔护壁和浮渣的要求随时改正，经常注意地层变化，在地层变化处需捞取渣样，记入记录表中与地质剖面图核对。八、成孔检查钻孔到设计深度后要进行孔深、孔径、倾斜度的检查。孔深检查成孔后第一次清孔后采用测锤由孔中心位置吊放至孔底进行检测，测锤呈圆锥形，测锤重量4〜5kg。测绳长度必需预先用钢尺进行复核，不得使用断绳或长度标注不清（磨损）的测绳。市面上有一种钢丝测绳经久耐用，不易断，推荐使用。实测孔深-钻机钻锥长度〉设计钻孔深度=护筒顶标高-桩底设计标高。孔径、倾斜度吊放验孔器（挂测绳）检查孔径和倾斜度。验孔器需放至孔底，并由测绳读数校验，确保钻孔有效深度大于设计孔深。倾斜度检测：验孔器能顺利下到孔底即为合格。九、钢筋笼在钢筋正式焊接之前，先进行现场条件下的焊接性能的模拟试验，合格后进行正式施工，钢筋笼的主筋采用闪光对焊或电弧焊，大风及雨、雪天现场进行焊接时，采取防风、雨、雪措施，焊接后钢筋接头冬季保温冷却，其它时间自然冷却，并避免碰到雨雪，环境温度低于-20C时不进行施焊。长桩骨架分段制作，分段长度根据桩长确定，一般为10-15m,确保不变形，接头须错开，保证同一截面接头面积不得超过钢筋总截面的50%,为保证砼保护层厚度，在钢筋笼骨架筋外侧每隔2m安设砼垫块，横向圆周不得小于4处（标准化技术指南要求垫块的厚度不小于4cm）。主筋同心、焊缝饱满，双面焊焊缝长度大于5d，单面焊焊缝长度大于10d,骨架顶端须设置吊环，骨架入孔一般用吊机，钢筋笼入孔后采取固定措施，防止灌注砼时钢筋笼上浮或下落。钢筋笼的安放定位需进行旁站，要求定位准确，保证措施：①钢筋笼上部（即临近护筒下部）周围增加砼垫块的数量，一周加8个②钢筋笼下放到护筒顶高度时，按照护桩位置拉十字线，居中后再下放钢筋笼。（钢筋骨架的制作和吊放的允许偏差为：主筋间距土10mm，箍筋间距土20mm,骨架外径土10mm,骨架倾斜度土0.5%,骨架保护层厚度±20mm,骨架中心平面位置20mm,骨架顶端高程±20mm,骨架底面高程±50mm）。十、清孔 清孔的目的是:（1）减少沉淀层的厚度使其满足设计要求。（2） 减小孔壁泥皮厚度，保证孔壁对桩身有足够的摩擦力。（3） 减小钢筋表面泥皮厚度，保证钢筋与混凝土间有足够的握裹力。当钻机钻至设计标高，经现场监理检验合格后，可进行清孔，不论采取何种清孔方法，在清孔排渣时，必须注意保持孔内水头以防塌孔，不论采取何种方法都必须对孔内泥浆进行性能指标试验，不得采用加深孔底深度的方法代替清孔，所以一般要控制两次清孔，第一次清孔在终孔后进行，利用钻机进行清孔，初步降低泥浆的各项技术指标，因为一般在钻进过程中泥浆比重都偏大，第一次清孔一般由施工队自行进行；钢筋笼和导管就位后，应进行第二次清孔。第二次清孔能保证沉渣厚度及孔内下部泥浆的指标符合设计要求特别提出第二次清孔所用的泥浆泵要有足够晚功率般10KW以上）以保证导管内泥浆流有足够的冲击力把孔底沉渣能全部冲起，杜绝灌桩形成的底部小萝卜头现象。清孔一般采用抽浆法清孔，此方法较彻底迅速，适用于各种方法的钻孔。对于反循环回转钻孔完成后，可停止钻具回转，将钻锥提离孔底钻渣面10-30cm，维持泥浆的反循环并向孔中注入清水，应经常测量孔底沉渣厚度和孔中泥浆性能指标，满足要求后立即停止清孔。对于清孔后各项指标的检查要严格控制。清孔后的泥浆指标：相对密度1.03〜1.1,粘度17-20pa.s,含砂率小于2%。试验所用泥浆规范上要求从孔内上中下部分别取样，一般从孔内的中下部取样。（在孔的下部取样时需有专门制作的取浆筒，底部有个阀门，向下一放阀门顶起，向上一提阀门盖上）。沉淀要求：当图纸设计有要求时，按照图纸设计要求执行，比如西外环高速十二标图纸设计要求摩擦桩沉渣厚度不大于15cm,十三标图纸设计要求摩擦桩沉渣厚度不大于10cm,摩擦桩当设计无要求时，直径＜1.5m时，沉淀厚度＜200mm,直径〉1・5m时或桩长＞40m时，沉淀层厚度＜300mm;十一、导管法灌注水下砼二次清孔完成，孔深及泥浆指标经检查合格后应迅速灌注水下混凝土，首批混凝土的数量必须经过计算，须使首批砼的数量应能满足导管初次埋深＞1m并能填充导管底部间隙的需要，这就要求封底砼所用料斗应有足够的容积（一般料斗容积2立方米，桥规JTG/TF50-2011第70页有计算方法）。灌注首批砼前，导管下口至孔底的距离一般宜为30-40cm，最大不宜超过50cm。砼塌落度控制在18-22cm，并应拌和均匀，防止离析。在灌注砼安装大料斗前应首先把导管放至孔底排除导管内的压力（如第二次清孔不彻底，上中下泥浆比重差别较大，导管排压较困难，所以要求第二次清孔要有足够长的时间，一般不小于1小时）。在灌注过程中，导管的埋置深度宜控制在2m〜6m,超过6m时要及时拆除导管（在灌注顺利、砼和易性较好的情况下可大于6米），拆除导管时应始终保持导管埋入混凝土深度不小于2米，以防导管提空断桩。为防止钢筋笼上浮，当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底面1m左右时，应降低混凝土灌注速度。当混凝土拌和物上升到骨架底口4m以上时，提升导管，使其底口高于骨架底部2m以上，即可恢复灌注速度。灌注过程中，经常用测绳测探井孔内混凝土面的位置，及时调整导管埋深。砼应连续灌注，间断时间不应太长，间断时间超过45分钟极易造成断桩事故。在间断过程中要定时上下扰动导管，防止管内砼凝结或发生埋管现象。特别提醒在砼灌注过程中，下一车砼未到现场，前一车砼不得放完，应采取间断放料的方法，即灌注约2立方砼停10-15分钟再灌注，直至下一车砼到现场。灌注中随时测量砼面高度，随时做好记录，灌注的桩顶高程应比设计高程高出不小于0.5m,浇注完成后要注意控制桩顶砼的超灌高度，为防止错将浮渣当作砼面，现场监理要亲自用长竹竿或粗钢筋插试比较。（提示：深水桩基施工时应超灌2米，深水桩灌注完成后不要提前把超灌部分的砼清除，因为深水桩护筒较长，入淤泥5米左右，拔出护筒后砼要填补护筒壁所占的体积，砼面还要下沉，不能保证桩顶高程及桩顶砼的密实性）。容易出现的问题和处理方法灌注桩施工过程中常造成堵管，极易导致断桩等严重质量事故，必须高度重视，认真做好预防和处理工作。堵管原因及处理方法：1、 导管底口下间隙过小首批砼即被堵塞翻不出防治方法为确保导管底口下净空不小于40cm。2、 首批混凝土和易性不好、大粒径石块。防治方法:不得使用保水性差的离析的砼，可做坍落度试验检验，坍落度不符合要求坚决不得使用，离析的砼应做废品处理。在砼坍落度不稳定的情况下，要求每车都要做坍落度。拌和站原材料要严格控制，砂料要过筛。3、 灌注前导管未排压防治方法:在灌注砼安装大料斗前应首先把导管放至孔底排除导管内的压力。4、 灌注中断时间过长导管内及处于孔内顶部的砼凝缎治方法:灌注中断时间不得大予小时，在灌注中断过程中每隔0min左右上下晃动导管，以免砼在导管内凝固。一般情况下，如果下一车砼还没有来到，前一车砼不能放完，应减慢砼的放料速度。5、 埋管过浅。原因：计算失误、测量有误。防治方法:在灌注过程中要做好灌注记录，仔细记录拆除导管的节数和