灌註樁施工
灌註樁是在樁位上直接成孔,然後在孔內放置鋼筋籠,灌註混凝土而成。灌註樁能適應各種地層,無接樁,施工時無振動、擠土、噪音小,適合在建築密集地區使用。但其操作要求嚴格,施工後需要較長的養護期才能承受荷載,成孔時排出大量的土渣或泥漿。根據成孔工藝的不同,可分為幹法鉆孔灌註樁、泥漿護壁鉆孔灌註樁、套管鉆孔灌註樁和爆擴鉆孔灌註樁。灌註樁施工技術近年來發展很快,出現了壹些新技術,如夯擴灌註樁、鉆孔註漿等。
鉆孔灌註樁施工-幹式鉆孔
幹式成孔灌註樁適用於地下水位低,成孔深度內無地下水的土體,可直接從土體中取出成孔,無需護壁。目前,普遍使用螺旋鉆鉆孔。
施工工藝流程
場地清理→測量放線樁位→樁機定位→鉆孔取土成孔→清除孔底沈渣→檢查驗收成孔質量→掛鋼筋籠→孔內灌註混凝土。
施工中的註意事項
(1)鉆孔時,保持鉆桿垂直並處於正確的位置,防止因鉆桿晃動造成孔徑擴大,增加孔底虛土。
②發現鉆桿晃動、移動、偏斜或難以鉆進時,應吊起檢查,清除地下障礙物,避免樁孔偏斜和鉆具損壞。
(3)鉆孔過程中,應隨時清理孔口粘土。遇有地下水、塌孔、縮孔等異常情況時,應停止鉆進,並會同有關單位進行處理。
(4)鉆頭進入硬土層時,容易造成井斜。可以提起鉆頭,上下掃幾下,將堅硬的泥土切斷。如果校正無效,可在孔內部分回填粘土,直到距孔0.5m以上,然後重新鉆孔。
⑤鉆孔達到設計深度後,對孔口進行保護,按要求進行驗收,並做好施工記錄。
⑥盡可能清除孔底的虛土。可用夯錘夯擊孔底虛土或進行壓力註水泥漿處理,然後迅速吊起鋼筋籠,灌註混凝土。混凝土應分層澆築,每層高度不得大於1.5m
旋轉鉆機
螺旋鉆機利用動力旋轉鉆桿,使鉆頭的螺旋葉片旋轉切土,土塊順著螺旋葉片上升,排出孔外。
鉆機由主機、滑輪組、螺旋鉆桿、鉆頭、滑動支架、挖掘裝置等組成。用於在地下水位以上的粘土、淤泥、中密度砂土或人工填土中鉆孔,孔徑300 mm ~ 600 mm,鉆孔深度8-12m。配備多種鉆機,適應不同土層。
1 a電機;2.傳輸;3壹根鉆桿;4壹個支架;5壹個鉆頭;6立柱;
7斜撐;8壹根鋼管;9壹個鉆頭接頭;10壹刀板;11壹定要犀利。
在軟塑土中,當含水量較高時,可采用稀刃鉆桿鉆進,速度較快。在可塑或硬塑粘土,或含水量小的砂土中,使用密實的葉片鉆桿緩慢均勻地鉆進。操作時,鉆桿應垂直。如果鉆進過程中發現鉆桿晃動或難以鉆進,可能會遇到石塊等異物,應立即停車檢查。全葉片螺旋鉆機的孔徑壹般為300~600mm,鉆孔深度為8~20m。鉆速應根據電流變化及時調整。鉆孔過程中,應隨時清理孔口的積土,及時研究解決塌孔、縮徑等異常情況。
灌註樁施工-泥漿護壁和成孔
泥漿護壁鉆孔灌註樁施工
泥漿護壁鉆孔灌註樁是利用泥漿護壁,鉆孔時通過循環泥漿將鉆頭切削的土渣排出孔外,然後懸掛鋼筋籠,在水下灌註混凝土而形成的樁。成孔方法有正(反)循環回轉鉆進、正(反)循環潛水鉆進、沖擊鉆進、沖孔抓錐鉆進、鉆鬥鉆進。
施工工藝流程
(1)確定樁位。
施工場地平整清理後,設置樁基的軸線定位點和水準點,根據樁位平面布置施工圖確定各樁的位置,並做好標記。施工前應對樁位進行檢查和復核,防止因外界因素造成的偏差。
(2)掩埋襯墊。
套管的作用是固定樁孔位置,防止地表水流入,保護孔口,增加樁孔內的水壓力,防止塌孔,成孔時引導鉆頭方向。套管由鋼板制成,厚度為4-8 mm,內徑比鉆頭直徑大100-200 mm,頂面高出地面0.4-0.6 m,上部有1-2個溢流孔。埋設護筒時,首先挖出樁孔處的表土,然後將護筒埋入土中。粘土中的埋深不應小於1m,砂中的埋深不應小於1.5m。其高度應滿足孔內泥漿液面的要求,孔內泥漿液面應保持高於地下水位1m以上。挖埋時,坑的直徑應比套管外徑大0.8 ~ 1.0m。護筒中心與樁位中心線的偏差不應大於50 mm,找正後應在護筒外側填粘土,並分層夯實。
(3)漿料的制備。
泥漿的作用是護壁、攜砂排土、切土潤滑、冷卻鉆頭,其中護壁是主要的。
泥漿的配制方法應根據土質情況確定:在粘土、粉質粘土中成孔時,可註入清水用原狀土制成泥漿,排渣泥漿的密度應控制在1.1 ~ 1.3g/cm3;對於其他土層的成孔,泥漿可采用高塑性(Ip≥17)的粘土或膨潤土配制;在砂土和厚砂層中成孔時,泥漿密度應控制在1.1—1.3g/cm3;穿過礫石層或易坍塌土層鉆孔時,泥漿密度應控制在1.3 ~ 1.5g/cm3。施工中應經常測定泥漿密度,定期測定粘度、含砂量和膠體率。泥漿的控制指標為粘度18 ~ 22s,含砂量不大於8%,膠質含量不小於90%。為了提高泥漿質量,可以加入加重劑、增粘劑、分散劑等外部添加劑。施工過程中產生的廢泥漿和汙泥應按照環境保護的相關規定進行處理。
(4)成孔方法
旋轉鉆孔。旋挖鉆機是我國鉆孔灌註樁施工中最常用的方法之壹。根據排渣方式的不同,可分為正循環回轉鉆進和反循環回轉鉆進兩種。
正循環旋挖鉆機的工作原理
a)鉆機的旋轉裝置帶動鉆桿和鉆頭旋轉,切割破碎的巖土,泥漿泵將泥漿泵入鉆桿。泥漿沿孔壁上升,從孔口溢流孔溢出,流入泥漿池,經沈澱處理後返回循環池。正循環成孔泥漿返速低,攜土粒徑小,排渣能力差,巖土反復破碎嚴重。適用於填土、淤泥、粘土、淤泥、砂等地層,也可用於部分礫石含量不大於15%、粒徑小於10mm的砂礫石層、軟基巖和硬基巖。樁孔直徑不應大於1000mm,鉆孔深度不應超過40m。壹般用硬質合金鉆頭鉆砂層時,轉速為40 ~ 80r/min,在堅硬或不均勻層中轉速可適當減慢。用鋼制顆粒鉆鉆孔時,轉速為50 ~ 120r/min,大樁小,小樁大。牙輪鉆頭鉆進,轉速壹般為60-180 r/min。在松散地層中,應在沖洗液暢通和及時清除鉆渣的前提下,靈活確定WOB。鉆基巖時,可通過配置加重鉆鋌或加重塊來增加鉆壓;對於硬質合金鉆孔,應根據地質條件、鉆桿與樁孔直徑差、鉆頭形式、刀具數量、設備能力、鉆具強度等綜合確定WOB。
1壹個鉆頭;2-泥漿循環方向;3壹個沈澱池;4-泥漿池;5 a泥漿泵;6-水龍頭;7壹根鉆桿;8鉆機回轉裝置
反循環旋挖鉆機的技術原理
b)反循環回轉鉆進成孔法:利用鉆機的回轉裝置帶動鉆桿和鉆頭旋轉切割破碎的巖土,通過泵送、氣舉、噴射等措施泵送循環護壁泥漿,用鉆桿將鉆渣吸出孔外。根據抽吸原理不同,可分為泵吸反循環、氣舉反循環、噴射(射流)反循環三種施工工藝。泵吸反循環直接利用砂泵的抽吸作用,使鉆桿水流上升,形成反循環;射流反循環是利用射流泵設置的高速水流產生負壓,使鉆桿內水流上升,沖程反向;氣舉反循環是通過輸送壓縮空氣來循環水。鉆桿內水流的上升速度與鉆桿內外液柱的重力差有關,效率隨孔深的增加而增加。當孔深小於50m時,應選擇泵送或噴射反循環。當孔深大於50m時,應采用氣舉反循環。
1壹個鉆頭;2-新的泥漿流向;3壹個沈澱池;4-砂泵;5壹個水龍頭;6壹根鉆桿;7-鉆機的旋轉裝置;8-混合液體的流向
(5)清孔。
當鉆孔達到設計深度並經檢查合格後,應立即進行清孔,目的是清除孔底沈渣,以減少樁基沈降,提高承載力,保證樁基質量。清孔方法包括真空吸泥排渣法、水射流排渣法、換漿法和排渣法。
清孔應達到以下標準合格:壹是排放或泵出孔外的泥漿用手摸不得有粗糙感,孔底500mm範圍內的泥漿密度應小於1.25g/cm3(原土造孔應小於1.1g/cm3);二、澆築混凝土前,孔底沈渣允許厚度符合標準,即端承樁≤50mm,摩擦端承樁,端承摩擦樁≤100mm,摩擦樁≤300mm。
(6)懸掛鋼筋籠。
清孔後,應立即澆築鋼筋籠和混凝土。鋼筋籠壹般在施工現場制作,要求主筋在圓周方向均勻布置。箍筋的直徑和間距、主筋的保護層和加勁箍的間距應符合設計要求。分段鋼筋籠的接頭應采用焊接,並應符合施工及驗收規範的規定。鋼筋籠主筋之間的凈距必須大於3倍骨料粒徑,加勁箍應位於主筋外側,鋼筋保護層厚度不應小於35mm(水下混凝土不應小於50mm)。可以在主筋外面安裝鋼筋定位器,保證保護層的厚度。為防止鋼筋籠變形,可在鋼筋籠上每隔2米設置壹個加強箍,在鋼筋籠內每隔3-4米安裝壹個可拆卸的十字形臨時加勁架,吊入孔內後即可拆除。吊裝鋼筋籠時,應保持垂直,緩慢釋放,防止碰撞孔壁。
如塌孔或鋼筋籠放置時間過長,應在二次清孔後澆築混凝土。
灌註樁施工-套管成孔
沈管灌註樁施工工藝
帶護筒鉆孔灌註樁是通過錘擊打樁法或振動沈樁法將帶翻板樁靴或預制混凝土樁靴的鋼護筒沈入土中,然後邊拔護筒邊灌註混凝土而成。若配有鋼筋,應在混凝土澆築前吊裝鋼骨架。利用錘擊沈管設備沈管拔管稱為錘擊沈管灌註樁;利用激振器進行振動沈管拔管,稱為振動沈管灌註樁。
錘擊沈管灌註樁
壹種錘擊沈管灌註樁的機械設備,由樁管、樁錘、樁架、絞車滑輪組和行走機構組成。
錘擊沈管樁適用於壹般粘性土、淤泥質土、砂土和人工填土地基,但不能用於密實的礫石和孤石層。其施工程序壹般如下:預制混凝土樁尖定位埋設→打樁機就位→錘擊沈管→澆築混凝土→邊錘擊邊拔管,邊繼續澆築混凝土(中間插壹吊鋼籠)→打樁。
錘擊沈管灌註樁的施工
施工時,利用樁架吊裝鋼樁管,對準埋入地下的預制鋼筋混凝土樁尖。樁管與樁尖連接處應墊麻袋和草繩,防止地下水滲入管內。慢慢下放樁管,將樁尖放入土中,將樁帽緊固在樁管上端,檢查樁管和樁錘是否在同壹垂直線上。當樁管垂直度偏差小於或等於0.5%時,可以用錘沈樁。先用低錘輕敲,觀察無偏差後,再正常擊打,直至沈樁標高符合設計要求,並檢查管內是否有泥漿或水,方可澆築混凝土。管內混凝土盡量灌滿,然後拔管。在孔底以下有鋼筋籠的樁體內灌註混凝土時,應先灌註混凝土至籠底標高,然後安放鋼筋籠,再灌註混凝土至樁頂標高。第壹次拔管高度應控制在第二次澆築混凝土量的限度內,不宜過高。在拔管過程中,用專用錘子或浮標檢查混凝土表面的下降情況。
錘擊沈管樁的混凝土強度等級不低於C20,每立方米混凝土的水泥用量不小於300Kg。混凝土的坍落度在有鋼筋時應為80-100 mm,無鋼筋時應為60-80 mm。碎石的粒徑在加筋時不應大於25毫米,在未加筋時不應大於40毫米。預制鋼筋混凝土樁尖的強度等級不應低於C30。混凝土填充系數(實際灌註的混凝土體積與按設計樁徑計算的體積之比)不應小於1.0,竣工後樁混凝土頂面標高應至少高於設計標高500mm。
振動沈管灌註樁
振動錘樁
振動沈管灌註樁是利用振動樁錘(又稱激振器)和振動沖擊錘將樁管沈入土中,然後灌註混凝土而成。這兩種灌註樁比錘擊沈管灌註樁更適用於稍密和中密砂土地基的施工。振動沈管灌註樁和振動沈管灌註樁的施工工藝完全壹樣,只是前者用振動錘打樁,後者用振動沈樁錘打樁。
振動灌註樁可采用壹次成樁法、反插法或多次成樁法施工。
單沖程法是壹種正常的沈管方法,就是將樁管沈至設計要求的深度,邊灌註混凝土邊拔管,最後成樁。適用於含水量較小的土層,宜采用預制樁尖。樁灌滿混凝土後,應振搗5-10s,然後拔管,每隔0.5-1.0m停振5-10s,以此類推,直至樁管完全拔出。壹般土層中,拔管速度宜為1.2 ~ 1.5m/min,使用翻板樁尖宜緩慢,預制樁尖可適當加快,軟土層中拔管速度宜為0.6 ~ 0.8m/min。
反插法是邊插邊拔管,每次拔管0.5 ~ 1.0m,再向下插0.3 ~ 0.5m,以此類推,壹直振到所有樁管拔出。樁端1.5m範圍內,宜多次反插,擴大樁的局部截面。穿越淤泥夾層時,應放慢拔管速度,降低拔管高度和反插深度。反向插入法不適用於流動淤泥。
單次施工拔出樁管後,立即在原樁位放置第二個樁尖,第二次沈樁管,將原樁位未凝結的混凝土擠入周圍土中,擴大樁徑,然後澆築混凝土,第二次拔管。全長復打的目的是提高樁的承載力。局部糾偏主要用於處理沈樁過程中的質量缺陷。如果發現或懷疑有縮頸、斷樁等缺陷,局部劃眼深度應在斷樁或縮頸區以上1m以上。必須在第壹次澆註的混凝土初凝之前完成重新攪拌。