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[分享]施工工艺:全方位解析混凝土灌注桩施工技术!

发表于2018-09-11     294人浏览     1人跟帖    复制链接  只看楼主

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蒋德华

灌注桩是直接在施工现场的桩位上成孔,然后在孔内灌注混凝土或钢筋混凝土而成。与预制桩相比,具有施工噪声低,振动小、挤土影响小、无需接桩等优点。但成桩工艺复杂,施工速度较慢,质量影响因素较多。根据成孔工艺的不同,分为泥浆护壁钻孔灌注桩、沉管灌注桩、爆扩成孔灌注桩和人工挖孔灌注桩。

施工工艺:全方位解析混凝土灌注桩施工技术!_1

施工工艺流程

一、泥浆护壁钻孔灌注桩

用钻孔机械进行贯注桩成孔时,为防止塌孔,在孔内用相对密度大于1 的泥浆进行护壁的一种成孔施工工艺,此种成孔方式不论地下水位高低的土层都适用。

泥浆护壁钻孔灌注桩按成孔工艺和成孔机械的不同,可分为冲击成孔灌注桩、冲抓成孔灌注桩、回转钻成孔灌注桩和潜水钻成孔灌注桩。其中以回转钻成孔灌注桩应用最多,为国内应用范围较广的成桩方式。

回转钻机具有钻头回转切削、泥浆循环排土、泥浆保护孔壁。施工时是一种湿作业方式;可用于各种地质条件。

泥浆具有排渣和护壁作用,根据泥浆循环方式,分为正循环和反循环两种施工方法。

1.具体的施工工艺流程见下图:

施工工艺:全方位解析混凝土灌注桩施工技术!_2

施工工序

2.操作工艺

(1)施工平台

① 场地内无水时,可稍作平整、碾压以能满足机械行走移位的要求。

② 场地为浅水且水流较平缓时,采用筑岛法施工。桩位处的筑岛材料优先使用黏土或砂性土,不宜回填卵石、砾石土,禁止采用大粒径石块回填。筑岛高度应高于最高水位1.5m,筑岛面积应按采用的钻孔机械、混凝土运输浇筑等的要求决定。

③ 场地为深水时,可采用钢管桩施工平台、双壁钢围堰平台等固定式平台,也可采用浮式施工平台。平台须牢靠稳定,能承受工作时所有静、动荷载,并能满足机械施工、人员操作的空间要求。

(2)护筒

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钢护筒

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吊桩芯垂直线

① 护筒一般由钢板卷制而成,钢板厚度视孔径大小采用4~8mm,护筒内径宜比设计桩径大100 mm,其上部宜开设1~2 个溢流孔,如图2。

② 护筒埋置深度一般情况下,在粘性土中不宜小于lm;砂土中不宜小于1.5m;其高度尚应满足护筒内泥浆面高度大于地下水位高度的要求。淤泥等软弱土层应增加护筒埋深;护筒顶面宜高出地面300mm。护筒内径应比钻头直径大100㎜。

③ 旱地、筑岛处护筒可采用挖坑埋设法,护筒底部和四周回填黏性土并分层夯实;水域护筒设置应严格注意平面位置、竖向倾斜,护筒沉入可采用压重、振动、锤击并辅以护筒内取土的方法。

④ 护筒埋设完毕后,护筒中心竖直线应与桩中心重合,除设计另有规定外,平面允许误差为50mm,竖直线倾斜不大于1%。

⑤ 护筒连接处要求筒内无突出物,应耐拉、压、不漏水。应根据地下水位涨落影响,适当调整护筒的高度和深度,必要时应打入不透水层。

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泥浆池

(3)护壁泥浆的调制和使用

护壁泥浆一般由水、黏土(或膨润土)和添加剂按一定比例配制而成,可通过机械在泥浆池、钻孔中搅拌均匀。泥浆池的容量宜不小于桩体积的3 倍。泥浆的配置应根据钻孔的工程地质情况、孔位、钻机性能、循环方式等确定。泥浆的密度控制在1.1左右。

(4)钻孔施工

①钻孔前,应根据工程地质资料和设计资料,使用适当的钻机种类、型号,并配备适用的钻头,调配合适的泥浆。

②钻机就位前,应调整好施工机械,对钻孔各项准备工作进行检查。

③钻机就位时,应采取措施保证钻具中心和护筒中心重合,其偏差不应大于20mm。钻机就位后应平整稳固,并采取措施固定,保证在钻进过程中不产生位移和摇晃,否则应及时处理。

④钻孔作业应分班连续进行,认真填写钻孔施工记录,交接班时应交待钻进情况及下一班注意事项。应经常对钻孔泥浆进行检测和试验,注入的泥浆的密度控制在1.1左右,排出的泥浆密度宜为1.2~1.4,不合要求时应随时纠正。应经常注意土层变化,在土层变化处均应捞取渣样,判明后记入记录表中并与地质剖面图核对。

⑤开钻时,在护筒下一定范围内应慢速钻进,待导向部位或钻头全部进入土层后,方可加速钻进。

⑥在钻孔、排渣或因故障停钻时,应始终保持孔内具有规定的水位和要求的泥浆相对密度和黏度。

(5) 清孔: 清孔分两次进行。第一次清孔:在钻孔深度达到设计要求时,对孔深、孔径、孔的垂直度等进行检查,符合要求后进行第一次清孔;清孔根据设计要求,施工机械采用换浆、抽浆、掏渣等方法进行。以原土造浆的钻孔,清孔可用射水法,同时钻机只钻不进,待泥浆相对密度降到1.1左右即认为清孔合格;如注入制备的泥浆,采用换浆法清孔,至换出的泥浆密度小于1.15~1.25时方为合格。第二次清孔:钢筋骨架、导管安放完毕,混凝土浇筑之前,进行第二次清孔。第二次清孔根据孔径、孔深、设计要求采用正循环、泵吸反循环、气举反循环等方法进行。第二次清孔后的沉渣厚度和泥浆性能指标应满足设计要求,一般应满足下列要求;沉渣厚度摩擦桩≤300mm,端承桩≤50mm,摩擦端承或端承摩擦桩≤100 mm;泥浆性能指标在浇注混凝土前,孔底500mm 以内的相对密度≤1.25,黏度≤28s,含砂率≤8%。不论采用何种清孔方法,在清孔排渣时,必须注意保持孔内水头,防止塌孔。不应采取加深钻孔深度的方法代替清孔。

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钢筋笼加工

(6) 灌注水下混凝土

①混凝土开始灌注时,漏斗下的封水塞可采用预制混凝土塞、木塞或充气球胆。

②混凝土运至灌注地点时,应检查其均匀性和坍落度,如不符合要求应进行第二次拌合,二次拌和后仍不符合要求时不得使用。

③第二次清孔完毕,检查合格后应立即进行水下混凝土灌注,其时间间隔不宜大于30min。

④混凝土应连续灌注,严禁中途停止。

⑤在灌注过程中,导管埋在混凝土中的深度应控制在2~6m。严禁导管提出混凝土面,并有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差,同时写水下混凝土灌注记录。

⑥在灌注过程中,应时刻注意观测孔内泥浆返出情况,倾听导管内混凝土下落声音,如有异常必须采取相应处理措施。

⑦在灌注过程中宜使导管在一定范围内上下窜动,防止混凝土凝固,增加灌注速度。

⑧为防止钢筋骨架上浮,当灌注的混凝土顶面距钢筋骨架底部lm 左右时,应降低混凝土的灌注速度,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,即可恢复正常灌注速度。

⑨灌注的桩顶标高应比设计高出一定高度,一般为0.5~1.0m,以保证桩头混凝土强度,多余部分接桩前必须凿除,桩头应无松散层。

⑩在灌注将近结束时,应核对混凝土的灌入数量,以确保所测混凝土的灌注高度是否正确。

11开始灌注时,应先搅拌0.5~1.0m3 同混凝土强度的水泥砂浆放在料斗的底部。

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检测控制项目

二、沉管灌注桩

套管成孔灌注桩又称打拔管灌注桩,有振动沉管灌注桩和锤击沉管灌注桩两种。是目前建筑工程常用的一种灌注桩。主要应用于粘性土、淤泥、淤泥质土、稍密的沙土及杂填土。

1.振动沉管灌注桩

振动灌注桩采用振动锤或振动冲击锤沉管。施工前,先安装好桩机,将桩管下端活瓣合起来或套入桩靴,对准桩位,徐徐放下套管,压入土中,勿使偏斜,即可开动激振器沉管。桩管受振后与土体之间摩阻力减小,同时利用振动锤自重在套管上加压,套即能沉入土中。

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(a) (b) (c) (d) (e)

振动套管成孔灌注桩成桩过程

(a)桩机就位;(b)沉管;(c)上料;(d)拔出钢管;(e)在顶部混凝土内插入短钢筋并浇满混凝土

振动沉管灌注桩可采用单振法、复振法和反插法施工。

(1)单振法:

既一次拔管法,在管内灌满混凝土后,先振动5~10s,再开始拔管,应边振边拔,每提升0.5m停拔,振5~10s后再拔管0.5m,再振5~10s,如此反复进行直至地面。

(2)复打法:

在同一桩孔内进行两次单打,或根据需要进行局部复打。复打施工必须在第一次浇筑的混凝土初凝之前完成,同时前后两次沉管的轴线必须重合

(3)反插法:

在套管内灌满混凝土后,先振动再拔管,每次拔管高度0.5~1.0m,再把钢管下沉0.3~0.5m。在拔管时分段添加混凝土,如此反复进行并始终保持振动,直到钢管全部拔出地面。反插法能使桩的截面增大,从而提高桩的承载力,宜在较差的软土地基上应用。施工时应严格控制拔管速度不得大于0.5m/min。

2.锤击沉管灌注桩

锤击沉管灌注桩是用锤击打桩机,将带活瓣桩尖或设置钢筋混凝土预制桩尖(靴)的钢套管锤击沉入土中。然后边浇筑混凝土边用卷扬机拔管成桩。成桩工艺如图.

施工工艺:全方位解析混凝土灌注桩施工技术!_9

(a) (b) (c) (d) (e) (f)

锤击沉管灌注桩成桩过程

(a)就位;(b)沉入套管;(c)开始浇筑混凝土;(d)边锤击边拔管,并继续浇筑混凝土;

(e)下钢筋笼,并继续浇筑混凝土;(f)成型

3.套管成孔灌注桩易产生的质量问题及处理

(1)断桩:断桩一般发生在地面以下软硬土层的交接处,并多数发生在粘性土。砂石和松土中很少出现。产生断桩的主要原因有:桩距过小,受邻桩施打时挤土造成的影响;软硬土层间传递水平力大小不同,对桩产生剪应力;混凝土终凝不久,强度弱,受振动和外力扰动;拔管时速度过快,混凝土来不及下落,周围的土迅速回缩,形成断桩。

避免断桩的措施有:布桩不宜过密,桩间距宜大于3.5倍桩径;合理制定打桩顺序和桩架行走路线以减少振动的影响;采用跳打法施工,跳打应在相邻成形的桩达到设计强度的60℅以上进行;认真控制拔管速度,一般以1.2~1.5m/min为宜。

如已查出断桩,应将断桩段拔出,将孔清理干净后,略增大面积或加上箍筋后,再重新浇筑混凝土。

(2)缩颈:

缩颈的桩又称瓶颈桩,桩身局部直径小于设计直径。产生的主要原因是:在含水率很高的软土层中沉桩管时,土受挤压产生很高的空隙水压,拔管后挤向新灌的混凝土而造成桩径截面缩小;拔管速度过快,混凝土流动性差或混凝土装入量少,混凝土出管时扩散差也造成缩颈现象。

预防措施:施工时每次应向桩管内尽量多装混凝土,使之有足够的扩散压力;严格控制拔管速度。处理方法是:若桩轻度缩颈,可采用反插法,局部缩颈可采用半复打法,桩身多处缩颈可采用复打法。

(3)吊脚桩:

是指桩底部混凝土隔空或混凝土中混进泥砂而形成松软层。其形成的原因是预制桩尖质量差,沉管时被破坏,泥砂、水挤入桩管。处理方法:将桩管拔出,纠正桩尖或将砂回填桩孔后重新沉管。

三、爆扩成孔灌注桩

步骤:成孔→放炸药→灌砂及压爆混凝土→引爆成扩大头→检查→置筋→灌筑混凝土。见图。

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四、人工挖孔灌注桩

在桩孔采用人工挖掘方法进行成孔,然后安放钢筋笼,浇注混凝土而成的桩。

施工特点: 设备简单、无噪声、无振动、不污染环境,对施工现场周围原有建筑物的影响小;施工速度快。缺点是人工耗量大开挖效率低安全操作差。

安全要求 :护壁、通风、联络、照明、人员上下 。

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桩基检测

施工过程:

(1)挖孔:国内主要采用人工挖土成孔,而国外一般为机械挖土。施工人员在保护圈内用常规挖土工具(短柄铁锹、镐、锤、钎)进行挖土,将土运出孔的提升机具主要有卷扬机或电动葫芦、活底吊桶。

(2)辅助工程:主要包括支护、通风、降水。为防止坍孔和保证操作安全,应根据桩径的大小和地质情况采用可靠的支护孔壁的施工,支护方法有钢筋混凝土护圈、沉井护圈和钢套管护圈。钢筋混凝土护圈一般每节高0.8~1m,施工时护圈上下搭接50~75㎜,厚8~15㎝,混凝土用C20或C25,中间配适量的钢筋。后两种护圈主要应用于强透水土层。通风设备主要有鼓风机和送风管,用于向桩孔中强制送入新鲜空气。地下水渗出较少时,可将其随吊桶一起吊出;大量渗水时,可设置集水井,用泵抽出井外;涌水量很大时,可选一桩超前开挖,用泵进行抽水,以起到深井降水的作用。

(3)钢筋混凝土工程:钢筋笼的制作与一般灌注桩的方法相同,钢筋就位用小型吊运机具或履带吊进行;混凝土用水泥强度等级32.5普通水泥或矿渣水泥,下料采用串桶或溜管,连续分层浇捣,每层厚度不超过1.5m,施工完后养护时间不少于7天。

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 发表于2018-09-11  | 只看该作者      

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全方位解析混凝土灌注桩施工技术!总结的到位。

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