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钢筋混凝土灌注桩详细介绍!

459 2021-04-21 14:06:26

钢筋混凝土灌注桩是用混凝土现场浇筑的配有钢筋笼的圆柱形桩,支护桩直径常采用 c600~1000mm,顶部浇筑钢筋混凝土冠梁,腰部配合锚索而形成桩排式挡墙,其刚度大。抗弯能力强,变形小。桩间利用挂网抹灰、深层搅拌桩或旋喷桩起到护土、防渗的作用。桩排式结构的支护高度可达 20m 以上,是最为常用的支护形式之一,适用于侧壁安全系数为--级的深基坑。

一、桩排式支护结构

桩排式支护结构是多个桩体连续排列起来形成的地下挡土结构。

按照成桩工艺的不同,桩形有钻孔灌注桩、预制混凝土桩、挖孔桩,将这些桩体在平面布置上采取不同的排列形式形成连续的排式挡土结构,用以支挡基坑开挖时的侧向水十压力。当基坑不考虑防水时,钻孔桩按一字形间隔排列,间隔排列的桩间距常为 1~ 2 倍的桩径,土质较好时,可适当扩大桩距。在地下水位较高时,常采用相切排列,或搭接成整体如同防水连续墙,或是采用间隔排列与防水措施相结合的形式。

桩排式支护结构优点在于施工工艺简单,成本低,平面布置灵活,防水效果好,支护结构稳定,适用于深大基坑的围护。在基坑工程中,采用间隔排列布置灌注桩与旋喷桩或深搅桩结合形成的混合式桩墙形式,已成为最常见的基坑支护形式。

钻孔灌注桩支护结构最早在北京等地使用,以后逐渐推广到沿海软土地区。与预制桩相比,具无噪声、无振害,无挤土等许多优点。桩排式结构支护的深度也逐渐加大,如上海地区基坑采用直径 1m 的钻孔灌注桩与深层搅拌桩的复合式围护,开挖深度达到 15m。在我国东南沿海地区,当桩下部有坚硬基岩时,采用过在桩底部加设岩石锚杆的方法,也取得较好的效果。中国水利水电科学研究院在田湾、三门核电站深基坑支护设计中,应用灌注桩与深搅桩墙结合岩锚的形式,解决了深厚回填石、淤泥层带来的问题,沿海基坑最深达到32m。

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二、钻孔灌注桩施工

施工前应具备支护桩施工图、施工组织设计、场地和邻近区域内的地下管线、地下构筑物等资料,水泥、砂、石、钢筋等原材料的质检报告。施工用水、供电、道路。排水在开工前应准备就绪,复核并妥善保护好控制点和水准基点。

支护桩的成孔施工方法应根据工程特点、地质情况和机械设备条件合理选择。施工前应进行试孔,以便核对地质资料、检验所选设备、机具、施工工艺以及技术要求是否适宜,深度、孔径、垂直度、孔壁稳定等指标能否满足设计要求。

当地层为松散沉积并含地下水时,可采用迥转钻机,迥转钻机分为正循环和反循环成孔,正循环成孔即是从地面向钻杆内注入泥浆,送至孔底后,与钻孔产生的泥渣搅拌混合。然后经由钻杆外从钻孔中上升并排出地面。混有大量泥渣的泥浆经沉淀、过滤后,可再次重复循环使用,正循环法由于泥浆在孔内流速不大,出土效率较低,但有利于泥浆护壁,孔不易塌。反循环法是将孔底沉淀的含泥渣的泥浆通过钻杆抽到地面,新鲜泥浆则由地面直接注人钻孔,此法成孔效率高,但易塌孔。

当地下水位较高,地层为坚硬砂砾石、基岩时,可选用冲击型钻机,用泥浆护壁冲孔钻进,孔口应设置护简,其内径应大于钻头直径 200mm,理设深度不小于1.5m;施工期间护筒内的泥浆面应高出地下水位1.0m 以上,应满足孔内泥浆面高度的稳定要求,以防扰动孔壁造成塌孔。

清孔在成孔后立即进行,清孔的目的是排除孔底沉淤,降低孔中泥浆的泥渣含量,清孔后孔底0.5m 以内的泥浆比重应小于1.25、含砂率小于8%、黏度小于 28s、孔底沉渣厚度应小于300mm。

水下混凝土配合比应通过试验确定,坍落度宜为 180~ 220mm,水泥用量不少于 360kg/m²,含砂率宜为 40% ~45%,并宜选用中粗砂,粗骨料的最大粒径应不大干 40mm,并不得大于钢筋间最小净距的1/3。为改善和易性和缓凝性,水下混凝土宜掺外加剂。混凝土初凝时间应为正常灌注时间的两倍。混凝土灌注需连续紧凑地进行,单桩混凝土灌注时间不宜超过8 小时。

钢筋笼主筋的保护层为 50mm,主筋净距必须大于混凝土粗骨料粒径 3 倍以上,架立筋箍宜设在主筋外侧,钢筋笼的内径应比导管接头外径大 100mm 以上,以免妨碍导管运动。

导管直径宜为 200~250mm,接头宜用法兰或双螺纹方扣快速接头,应居中安装,避免导管提升时挂住钢筋笼。隔水塞应有良好的隔水性能,钻孔内泥浆不能从导管底进入混凝土,导管底部至孔底的距离宜为 300~500mm,混凝土灌入前应先在灌斗内灌人 0.2m³ 的 1∶1.5水泥砂浆,然后再灌入混凝土。等初灌混凝土足量后,方可释放隔水塞将混凝土灌至孔底。混凝土初灌量应能保证混凝土灌放后,导管埋放混凝土深度不少于0.8~1.3m,导管内混凝土和管外泥浆压力平衡。混凝土初灌量可按式(4-19)计算∶

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孔直径,m。

浇注时导管应始终埋在混凝土中,埋深宜为2 ~6m,严禁导管提出混凝土面,应有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差,水下混凝土必须连续施工,导管应勤提勤拆,一次提留拆管不得超过6m。灌注混凝土时应防止钢筋笼上拱。最后灌注量要高于桩顶,保证桩顶混凝土达到强度设计值。混凝土必须留有试件,每个台班不得少于1组,每组 3 件。

无地下水时,黏性土、粉土、填土、中等密实的砂土适于螺旋钻干作业成孔,螺旋钻机主要利用螺旋钻头切削土层,被切的土块随钻头旋转,沿螺旋叶片上升而被推出孔外。该类钻机结构简单,使用可靠,成孔作业效率高、质量好,无振动,无噪声,钻孔时钻机钻杆应保持垂直稳固,钻进过程中,应随时清理孔口积土。成孔达到设计深度后,放置钢筋笼,浇注混凝土前,应先放置孔口护孔漏斗,必须通过溜槽或串筒浇注。串简末端离孔底高度不宜大于2m,桩顶以下 5m 范围内的混凝土应随浇随振动,每次浇注高度不得大于1.5m。

近年来,已发明带水螺旋钻机作业,钻头到底后,边提升钻具边沿着钻杆向下打入混凝土。浇注完汇凝土后采用振动法插入钢筋笼,这要求混凝土不发生离析。虽然作业迅速,但技术要求性高,质量不易保证。当砂砾石层含有15cm 以上粒径时,长螺旋钻机钻孔困难,可选用短螺旋钻机低转速钻进,以多起钻、常出土方式作业。

如果条件允许,采用人工挖孔是最简捷的方法,可分批完成大量的桩孔,使用机具较少。造价经济,无噪声、无振动、无环境污染,适应建筑物、构筑物拥挤的地区,对邻近结构和地下设施的影响很小。人工挖孔桩一般直径大于1.0m,当桩距小于两倍桩径且小于 2.5m 时,应采用间隔开挖。跳挖的最小施工净距不得小于4.5m,孔深不宜大干 40m。人工挖孔桩混凝土护壁的厚度不宜小于 100mm,混凝土必须保证密实,强度等级不得低于桩身混凝土强度等级。上下节护壁的搭接长度大于50mm,并用钢筋拉结。开孔第一节井圈中心线与设计轴线的偏差不得大于 20mm,井圈顶面应比场地高出150~200mm,避免杂物掉入。挖至设计标高后,应清除孔壁上和孔底的残渣、积水,待检查成孔质量合格后应尽快浇注混凝土。