钻孔灌注桩施工的关键点及难点分析

钻孔灌注桩施工的关键点及难点分析摘要本文简要阐述风积沙层旋挖钻机成孔灌注桩及后压浆施工的关键点及难点 关键词桩基础旋挖钻机钻孔后压浆 随着建筑工程规模的不断扩大，桩基础尤其是钻孔灌注桩在基础工程中被不断运用，因此，如何控制好钻孔灌注桩的工程质量特别关键，本文就简要阐述一下旋挖钻机成孔灌注桩施工的关键点及难点。 工程概况：葫芦素矿副井工程为框架剪力墙结构，共设计73根桩径800mm有效桩长40m的灌注桩，单桩承载力特征值4000KN，极限承载力标准值8000KN。由于地表以下40m全部为风积沙，设计在桩底及桩中部外围埋设压浆管后压浆，注浆压力：3.0MPa，水灰比:0.6，设计注浆水泥量：桩底：1400Kg／根，桩侧：1000Kg／根。灌注桩钻孔 1.1护筒埋设 护筒可以固定桩位，保护孔口不坍塌，隔离地面水和保持孔内水位高出地面，起维护孔壁及钻孔导向等作用。 护筒一般采用6~8mm厚钢板制作而成，内径比孔口大100~200mm，埋深1.5m。本工程护筒采用直径为1000mm，高为1.5m的护筒，溢浆口一般开在护筒上端，规格约为40×40cm。护筒埋设时，首先以灌注桩控制桩为中心开挖一直径为2m，深2m的圆坑，护筒中心应与桩中心定位点重合，允许偏差不大于2cm，护筒倾斜度不大于2%。护筒周围用粘土进行回填夯实，护筒高出地面0.3m。护筒埋设完毕后，在护筒周边用十字线标定桩中心并用红漆予以显示，用于在钻孔过程中和钻孔完毕后随时检查桩位情况。 1.2泥浆制备 本工程后压浆钻孔灌注桩钻孔成功的关键为泥浆的性能指标。为保证泥浆的性能指标，本工程泥浆集中进行制备，灌注后的泥浆进行回收，回收后集中净化处理，重复使用，以降低施工成本，以利于保护环境，保证现场文明施工。 1.2.1泥浆制备 泥浆配制必须用现场使用的泥浆材料先做室内试验，然后才可以供施工使用。制备泥浆的主要材料是膨润土和纯碱。膨润土和水混合后，由于膨润土的膨胀而使液体粘度增大，在静置状态下，膨润土悬浮液流动性变小，但搅动后，又会恢复原来的流动性（触变性）；纯碱主要作用是增大PH值，使粘土颗粒进行分散，并增加表面负电荷，来吸附带正电荷的钻屑，使泥浆悬浮钻屑效能更好。为了增加泥浆粘度，同时减少其失水率，在配置泥浆时可加入微量的纤维素或聚丙稀酰胺。配置泥浆（原浆）性能指标如表1所示。1.2.2供应系统的组成与布置 泥浆供应系统包括以下几部分：泥浆搅拌池、泥浆处理池、泥浆沉淀池、泥浆供应池、二级泵站、输浆管、泥浆泵及旋流除砂器等。根据施工机械数量及进度要求泥浆搅拌池容量不小于15m3，泥浆供应池容量不小于100m3。泥浆搅拌池、处理池、沉淀池、供应池均用红砖垒砌，内侧砂浆抹面。搅拌池布置在供应池附近，且相连通，如图4所示。泥浆处理池、泥浆沉淀池和泥浆供应池顶面标高均比地面高出0.5m。图5为泥浆净化处理系统的示意图。1.2.3泥浆的使用与维护 成孔时利用管道将泥浆输送到孔内，随着成孔施工的进行，泥浆比重变大，钻渣悬浮在泥浆中，混凝土灌注的过程中也会对泥浆造成污染，随着混凝土灌注施工的进行，利用管道将泥浆抽回处理池，并经过振动筛和旋流除砂器对泥浆进行净化处理。 泥浆的日常维护主要应该做到：经常测定泥浆参数，掌握其性能，然后根据测定的泥浆参数确定对泥浆的调整。1.2.4泥浆回收及净化 由于地层泥砂、灌注过程中混凝土的污染，泥浆会逐渐失去原有性能而产生变质，所以在施工过程中要不断除去所含泥砂，并调整泥浆性能指标在规定范围内。为此设置泥浆处理系统，泥浆回收后使用振动筛和旋流砂器进行净化处理 泥浆处理设备采用旋流除砂器、振动筛和3PNL泵，灌注砼后回收泥浆用泥浆泵先送入旋流除砂器，再通过振动筛后流入泥浆沉淀池，经过一定时间沉淀后泵入供浆池进行重复利用。 1.3钻孔 该场地钻机成孔在砂层中选用三翼钻头，在岩层中选用牙轮钻头。 开孔前经技术员检查，并经现场监理复核准确无误后方可开钻。 将钻头放入埋设好的护筒内，与钻机主动钻杆连接。启动泥浆泵，待泥浆循环后，钻机先空转，待基本正常后才开始正式钻进。 每钻进一节钻杆，钻进过程中要按时测量泥浆指标，泥浆指标不合格要及时换浆，直到设计要求深度为止。 随时注意钻机操作有无异常情况，如发现钻机摇晃、跳动或钻进困难，可能由于钻渣排除不畅，或遇到硬层，或遇到一边软一边硬的非均质土层，或遇到其他障碍物所致，此时应略微提起钻具，减轻钻压、放慢进尺，待情况正常，或穿进硬层或不均匀土层后方可恢复正常钻进参数和给进速度。 当钻至设计标高后，钻机可以停止运转，但泥浆泵仍需继续循环，并更换泥浆池泥浆，直到泥浆指标和孔深合格，方可起钻进行下部工序。 清孔：钻孔达到设计孔底标高后，利用钻机正循环，不进尺，继续循环换浆。清渣循环换浆时，经泥浆池要徐徐加入清水，调整泥浆比重，控制清孔后的泥浆比重为1.05~1.15。 终孔：终孔后要进行孔径、孔位、孔斜度等成孔质量检查，检查用测孔器进行，测孔器用Ф22钢筋焊成圆笼形状，直径小于桩径50mm，如不符合要求可进行扫壁处理。 钻孔垂直度的控制：针对回旋钻机的特点，在其主动钻杆上加一支承杆，将钻机吊点、钻盘与支承点按垂线控制，以保证钻机钻头的垂直度；其次控制钻进速度不可过快，要缓慢钻进。 1.5后压浆工艺1.5.1后注浆工艺及设计参数后注浆采用桩底、桩侧压浆工艺，注浆参数为： 注浆压力：3.0MPa 水灰比:0.6 稳定时间：10min 设计注浆水泥量：桩底：1400Kg／根 桩侧：1000Kg／根1.5.2、注浆管的制作及安放 本工程采用桩端、桩侧压浆，根据设计要求桩侧中部桩端各布置1道注浆管。 注浆系统：压浆管采用两根（底注浆一根，侧注浆一根）直径Φ25mm、壁厚2mm的无缝钢管，要求焊接牢固，无砂眼、无漏焊，压浆环管采用外径Φ40mm、壁厚δ＝5mm的塑料管连接。每相距150mm打一排直径Φ5mm的小孔,共布置三排射浆孔,以梅花形布置，外用橡皮包裹，橡皮宽度100mm。1.5.3、本工程压浆使用BW－250型注浆泵，BW－250注浆泵的最大工作压力可达7.0MPa。 ①桩灌注完成12小时后应及时“开环”，用高压清水将压浆管打开。“开环”完成后将注浆管口封闭，防止异物掉入管内。“开环”压力没有任何规定，只需将压浆管打开，一般情况下开环压力为1～2MPa。 ②成桩48小时后应及时压浆，按照自下而上的顺序依次进行。 ③压浆时应严格控制压浆压力，压浆压力应满足设计图纸要求，如若设计图纸中没有明确规定，则应满足《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）要求。 ④压浆终止条件以压浆量控制为主，压力控制为辅。当某管压力达到设计最大值而压浆量达不到设计值时，可暂停压浆5～10min，压力减小后再进行压浆，如果压浆量仍达不到设计要求，停止压浆，将剩余浆液注入另一压浆管。 ⑤出浆孔在压浆管下设前一定要密封，下放钢筋笼时要注意由于孔壁摩擦或其它原因而造成密封破损，而导致出浆孔堵死。 ⑥压浆时如果出现异常情况时，应采取相应措施加以解决： a）发现桩孔壁周围出现冒浆，立即停止压浆。 b）如果压浆管的压力很小（或无压），而压浆量又异常大时，或者周围地层出现冒浆时，应停止压浆，用清水将压浆管的浆液清洗干净，暂停6～12小时，再进行压浆。再压浆的压浆量应不小于设计压浆量，此前所压入的浆液不计入压浆