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基坑排桩墙围护结构施工

352 2021-10-26 09:38:34

钻孔灌注桩施工

1.干作业钻孔灌注桩施工

干作业钻孔灌注桩的优点有∶振动小,噪声低;钻进速度快;无泥浆污染;造价低;设备简单,施工方便;混凝土灌注质量较好。但是也存在桩端留有虚土、适用范围限制较多等缺点。

于作业钻孔适用于地下水位以上的填土层、黏性土层、粉土层、砂土层和粒径不大的砾砂层,不宜用于碎石土层、淤泥层、淤泥质土层及地下水位以下的土层。对于非均质含碎砖、混凝土块、条块石的杂填土层及大卵(砾)石层,成孔难度较大。

(1)施工机械及设备

干作业成孔机械主要有螺旋钻孔机、机动洛阳铲挖孔机和旋挖钻机等。

螺旋钻孔机按成孔方法可分为长螺旋钻孔机和短螺旋钻孔机。长螺旋钻孔机切削的土块钻屑沿着带长螺旋叶片的钻杆上升,输送到出土器后能够自动排出孔外。短螺旋钻孔机切削的土块钻屑积聚在数量不多的短螺旋叶片上,需通过提钻、反转甩土将钻屑散落在孔周,一般每钻进0.5~1.0m 就要提钻甩土一次。

长螺旋钻孔机的成孔速度主要取决于输土是否通畅。当转速较低时,钻头切削下来的土块钻屑不能自动上升,在钻屑与螺旋叶片间产生较大的摩阻力,消耗功率较大。当钻孔深度较大时,往往由于钻屑推挤阻塞形成"土塞" 而不能继续钻进。而当转速较高时。土块钻屑在离心力作用下将会自动上升。因此保持适当高速能保证输土通畅。此外,还需根据土质等情况,选择相应的给进量,正常工作时给进量一般为每转10~30mm。在砂土中取高值,在黏土中取低值。

短螺旋钻孔机因需多次提钻、甩土,升降钻具等辅助作业时间长,其钻进效率不如长螺旋钻孔机高。为缩短辅助作业时间,多采用多层伸缩式钻杆。但是短螺旋钻孔机省去了长螺旋钻孔中输送土块钻屑引起的功率消耗,其回转阻力矩小,因此在大直径或深桩孔的情况下采用短螺旋钻孔机更合适。采用短螺旋钻孔时,应根据土质条件合理掌握每次钻进

深度,一般应控制在钻头长度的2/3左右,对于砂层、粉土层可控制在0.8~1.2m。

对于不同类型的土层,应选用不同形式的钻头,如图 4-4 所示。尖底钻头适用于黏性土层。如在刃口镶焊硬质合金刀头,可用于钻硬土层及冻土层。平底钻头适用于松散土层。耙式钻头适用于含有大量砖头、瓦块的杂填土层。筒式钻头适用于钻混凝土块、条石等障碍物。

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机动洛阳铲挖孔机宜用于地下水位以上的一般黏性土、黄土和人工填土地基,设备简单,操作容易,北方地区应用较多。

旋挖钻机是近年引进的先进成孔机械,在土质较好的条件下可实现干作业成孔,不必采用泥浆护壁。其施工步骤为∶

旋挖钻机就位→埋设护筒→钻头轻着地后旋转开钻→当钻头内装满土砂料时提升出孔外→旋挖钻机旋回,将其内的土砂料倾倒在土方车或地上→关上钻头活门,旋挖钻机旋回到原位,锁上钻机旋转体→放下钻头→钻孔完成,清孔并测定深度→放入钢筋笼和导管→进行混凝土灌注→拔出护筒并清理桩头沉淤回填,成桩。

(2)施工工艺

干作业钻孔灌注桩的施工流程如图 4-5所示。

钻机在开始钻进或穿越软硬土层交界面时,宜缓慢进尺,保证钻杆垂直。钻进时应尽量减少钻杆晃动,以免扩大孔径。钻进过程中如发现钻杆摇晃或难以钻进时,可能是因遇到硬土、石块或硬物等,应立即提钻,待查明原因并妥善处理后再钻,否则易导致桩孔严重倾斜、偏移,甚至造成钻杆、钻具损坏。钻进过程中应随时清除孔口积土和地面散落土,遇到孔内渗水、塌孔、缩颈等异常情况,应立即提钻并采取相应处理措施。

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钻进至桩底标高后,必须在该位置进行空转清土,然后停止转动并提起钻杆。注意在空转清土时不得加深钻进,提钻时钻杆不得回转。当孔底虚土厚度超过质量标准时应采取处理措施。钻孔完毕后应用盖板盖好孔口,并防止在盖板上行车。

钢筋笼制作时,如钢筋笼较长则需分段制作,从加工组装精度、变形控制要求及起吊等因素综合考虑,分段长度一般宜定在8m 左右。为防止钢筋笼在运输和吊装过程中产生过大的变形,除以适当的间隔布置加强箍筋外,还可在钢筋笼内侧设置临时支撑梁,或在钢筋笼外侧或内侧沿轴线方向设置支柱,以增大钢筋笼刚度。为保证钢筋保护层混凝土的厚度,一般需在主筋外侧设置钢筋定位器,其沿桩长的间距为2~10m,每一断面设4~6处。

吊放钢筋笼时要避免碰撞孔壁。若钢筋笼分段制作,则需在吊放时逐段接长,即先将第一段钢筋笼放入孔中,利用其上部加强箍筋将其临时固定在孔口位置,并保证主筋位置正确、竖直,然后吊起第二段钢筋笼,用绑扎或焊接等方法与第一段钢筋笼顺直连接后向下放入孔中。如此逐段接长直至钢筋笼吊放至预定位置后,确认钢筋笼顶端标高并及时固定。

灌注混凝土应随钻随灌,成孔后不要过夜。遇雨天应特别注意防止成孔后孔内灌水。灌注混凝土至桩顶时应适当超过桩顶设计标高,以保证在凿除浮浆层后桩顶标高以下的混凝土质量满足设计要求。

2.湿作业钻孔灌注桩施工

湿作业钻孔灌注桩振动小、噪声低,若采用特殊钻头可钻挖岩石。活适用干填土层、淤泥层、黏土层、粉土层、砂土层、砂砾层等地质,采用特殊钻头时,可进入软质或硬质基岩,但不适用于自重湿陷性黄土和无地下水的地层。湿作业钻孔灌注桩施工流程如图4-6 所示。

根据成孔工艺的不同,湿作业钻孔灌注桩施工有反循环施工法和正循环施工法两种。

规划布置施工现场时,应首先考虑冲洗液循环、排水、清渣系统的安设,保证循环作业时冲洗液循环畅通,污水排放彻底,钻渣清除顺利。作业时应及时清除循环槽和沉淀池内沉淀的钻渣,必要时可配备机械钻渣分离装置。钻进时应根据地质条件和成孔工艺等,合理选择钻头、钻挖速度等,并调配泥浆性能,随时检查泥浆指标是否满足要求。

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清孔分两次进行,第一次在成孔后立即进行,第二次在钢筋笼吊放和混凝土导管安装完毕后进行。清孔的目的是使孔底沉渣虚土厚度、冲洗液中钻渣含量和孔壁泥皮厚度符合质量标准和设计要求。常用的清孔方法有正循环清孔、泵吸反循环清孔和气举反循环清孔,都可利用相应钻孔机具直接进行,在排除钻渣的同时不断向孔内补给比重小的新泥浆或清水,达到清孔的效果。

灌注混凝土的过程中导管应始终埋在混凝土中,埋入深度不得小于2m,导管应勤拆勤提,一次提管拆管不得超过6m。灌注混凝土时应防止钢筋笼上拱。混凝土实际灌注高度应在设计桩顶标高上增加一定高度,以保证设计桩顶标高以下的混凝土符合设计要求。

(1)反循环施工法

反循环钻孔是在钻进过程中,冲洗液从钻杆与孔壁间的环状空间中流入孔底,并携带由钻头钻挖下来的岩土钻渣从钻杆内腔返回地面,冲洗液经沉淀后又返回孔内形成循环。除个别特殊情况外,一般不必使用稳定液,用天然泥浆护壁即可。反循环施工需在孔口设置护筒,其直径比桩径大15%左右,护筒内的液面要高出地下水位 2m 以上,以由此形成的压力差保护孔壁不坍塌。为保证护筒不漏浆,其端部应进入黏土层或粉土层,否则应在护筒外侧回填黏土并分层夯实。

按冲洗液的循环输送方式、动力来源和工作原理的不同,反循环钻孔可分为泵吸、气举和喷射等方法。

泵吸反循环的工作原理如图4-7 所示。在钻杆的端部装有特殊形状的中空的反循环钻头,钻杆在注满冲洗液的钻孔内钻挖的同时,在真空泵的抽吸作用下,砂石泵及管路系统内形成一定的真空度,使钻杆内腔处于负压状态。在大气压力作用下,冲洗液携带被钻挖下来的钻渣通过钻杆内腔流到地面上的泥浆沉淀池中,经沉淀后冲洗液又流回孔,内循环使用。

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气举反循环的工作原理如图4-8所示。钻杆在注满冲洗液的钻孔内钻挖的同时,从钻杆下部的喷射嘴中喷出压缩空气,在钻杆内与冲洗液、被切削下来的砂土等形成"视比重"比水轻的泥砂水气混合物,在钻杆内外形成压力差,利用该压力差将泥砂水气混合物与冲洗液一起压升至地面的泥浆沉淀池中,经沉淀后冲洗液再流入孔内。

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气举反循环在钻孔较浅时,由于钻杆内外的压力差不易建立,因而钻杆内流体上升速度慢,排渣性能差,尤其当钻孔深度小于7m 时,压升是无效的。但当孔深增大后。只要相应增大供气量和供气压力,即可使钻杆内流体获得理想的上升速度,当孔深超过 50m 后即能保持较高而且稳定的钻进效率。

喷射反循环是使高压水经喷嘴高速通过钻杆上端,利用其流速在钻杆内产生负压,使处于低位的泥砂水混合物通过钻杆上升,与水一起流至地面的泥浆沉淀池,经沉淀后水流回孔内循环使用。

泵吸反循环与喷射反循环驱动水流上升的压力一般不大干个大气压,因此在钻孔较浅时效率较高,而当孔深大于80m 时效率隆低较大。施工时应根据工程实际需要选择活当的施工方法,以提高钻进效率。

(2)正循环施工法

正循环钻孔是在钻进过程中,泥浆由泥浆泵输入钻杆内腔,经钻头上的出浆口射出,带动钻渣沿钻杆与孔壁之间的环状空间上升到孔口溢入沉淀池,泥浆经沉淀净化后循环使用,如图4-9所示。

正循环施工法的钻机小、重量轻,场地狭窄时也能使用;设备、操作简单,故障相对较少;工程费用较低。但由于钻杆与孔壁之间的环状空间断面面积较大,泥浆上返速度低,携带泥砂颗粒直径较小,排除钻渣能力差,岩土重复破碎现象严重。因此其使用效果劣于反循环施工法。

为缓解上述问题,在正循环施工中需特别重视泥浆的作用∶保持足够的泥浆量是提高正循环钻进效率的关键,同时要保证泥浆质量,适当提高泥浆相对密度和黏度,以提高泥浆悬浮钻渣的能力。

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