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岩土研究院

挤土及部分挤土灌注桩施工施工技术及步骤

354 2021-08-04 14:47:35

(一)冲击成孔灌注桩 1.原理及适用范围

(1)成孔原理

冲击成孔引旅工法是采用冲走式钻机或卷扬机带动一一定重量的冲击钻头,在一定的高度内使钻头提升,然后突放钻头,利用冲击动能冲挤土层或破碎岩层形成桩孔,然后再用淘碴筒或其他方法将钻渣排出。

(2)特点∶

①用冲击方式破碎岩土尤其是破碎有裂隙的坚硬岩土和大的卵石所消耗的功率小,被碎效果好;同时,冲击土层时冲挤作用形成的孔壁较为坚固;

②在含有较大卵砾石层、漂砾石中施工成孔效率较高;

③设备简单、操作方便,钻进参数易于掌握,设备移动方便;

④孔内泥浆仅作护壁及悬浮钻碴用,泥浆用量少;

⑤在流砂层中亦能钻进;

⑥钻进效率较低,随孔深度增加,掏碴和孔底清碴时均增加;

⑦容易出现孔斜,卡钻、掉钻等事故,成孔不规则;

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冲击钻成孔直径通常为 600~1500mm,最大直径可达 2500mm;钻孔深度一般为 50m,个别可达 100m。

表 11-21为国产冲击钻机的型号与技术性能参数,图 11-31分别为十字钻头、管式钻头及掏碴筒构造示意图。

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2.施工-一般要求

冲击成孔灌注桩施工应满足以下要求;

①在钻头锥顶和提升钢丝绳之间应设置保证钻头自转向的装置,以防产生梅花孔②冲孔桩的孔口应设置护筒,其内径应大于钻头直径 200mm。③冲击成孔应符合下列规定,

a.开孔时,应低锤密击,如表土为淤泥、细砂等软弱土层,可加粘土块夹小片石反复冲击造壁,孔内泥浆面应保持稳定;

b.在各种不同的土层、岩层中钻进时,可按照表 11-22 进行。

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c.进入基岩时,应低锤冲击或间断冲击,如发现偏孔应回击填片石至偏孔上方 300mm~500mm 处,然后重新冲孔;

d.遇到孤石时,可预爆或用高低冲程交替冲击,将大孤石击碎或挤入孔壁; e. 必须采取有效的技术措施,以防扰动孔壁造成塌孔、扩孔.,卡钻和掉钻; f,每钻进 4~5m,深度验孔一次,在更换钻头前或容易缩孔处,均应验孔;

g。 进入基岩后,每钻进 100~500mm 应清孔取样一次(非桩端持力层为 300~ 500mm;桩端持力层为 100~300mm)以备终孔验收。

④排碴可采用泥浆循环或抽碴筒等方法,如用抽碴筒排碴应及时补给泥浆。

⑤冲孔中遇到斜孔、弯孔、梅花孔、塌孔,护筒周围冒浆等情况时,应停止施工,采取措施后再行施工。

⑥大直径桩孔可分级成孔,第一级成孔直径为设计桩径的 0.6~0.8倍。⑦清孔应按下列规定进行;

a.不易坍孔的桩孔,可用空气吸泥清孔; b.稳定性差的孔壁应用泥浆循环或抽碴筒排碴; c. 浇注混凝土前,孔底沉碴允许厚度应满足要求。

(二)沉管灌注桩

1. 原理及适用范围(1)成桩原理

沉管灌注桩是采用振动沉管打桩机或锤击沉管打桩机,将带有活瓣式桩尖、或锥形封口桩尖或预制混凝土,桩尖的钢管沉入土中,然后边灌混凝土,边振动或边锤击边拔出钢管而形成灌注桩。沉管灌注桩按其沉管方式不同可分为振动沉管、锤击沉管和振动冲击沉管灌注桩三种。

(2)特点

①设备简单,施工方便,操作简单;

②造价低,施工速度快、工期短;③适应地质条件变化能力强;

④仅能施工中型桩;

⑤单桩承载力低;

⑥振动大、施工噪声,对周围环境有影响;⑦施工质量较难保证。

(3)适用范围

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2.施工一般要求

(1)锤击沉管灌注桩施工-般要求;

①锤击沉管灌注桩的施工应该根据土质情况和荷载要求,分别选用单打法、复打法、反插法。

②锤击沉管灌注桩的施工应遵守下列规定∶

a.群桩基础和桩中心距小于

 4 倍桩径的桩基,应提出保证相邻桩桩身质量的技术措施;

b.混凝土预制桩尖或钢桩尖的加工质量和埋设位置应与设计相符,桩管与桩尖的接触应用良好的密封性;

c.沉管全过程必须有专职记录员做好施工记录;每根桩的施工记录均应包括每米的锤击数和最后 1m 的锤击数;必须准确测量最后三阵,每阵十锤的贯入度及落锤高度。

③拔管和灌注混凝土应遵守下列规定;

a. 沉管至设计标高后,应立即灌注混凝土,尽量减少间隔时间;灌注混凝土之前,必须检查桩管内有无吞桩尖或进泥、进水。

b。当桩身配钢筋笼时,第一次混凝土应先灌至笼底标高,然后放置钢筋笼,再灌混凝土,至桩顶标高.第一次拔管高度应控制在能容纳第二次所需灌入的混凝土量为限,不宜拔得过高。在拔管过程中应有专用测锤或浮标检查混凝土面的下降情况;

c.拔管速度要均匀,对一般土层以1m/min 为宜,在软弱土层和软硬土层交界处宜控制在 0.3~). 8m/min;

d. 采用倒打拔管的打击次数,单动汽锤不得少于 50 次/min,自由落锤轻击(小落距锤迥)不得少于 40 次/min;在管底未拔至桩顶设计标高之前,倒打和轻击不得中断。

④混凝土的充盈系数不得小于 1.0;对于混凝土充盈系数小于 1.0 的桩,宜全长复打,对可能有断桩和缩颈桩,应采用局部复打。成桩后的桩身混凝土顶面标高应不低于设计标高 500mm。全长复打桩的入土深度宜接近原桩长,局部复打应超过断桩或缩颈区 1m以上。

⑤全长复打桩施工时应遵守下列规定; a. 第一次灌注混凝土应达到自然地面;

b. 应随拔管随清除粘在管壁上和散落在地面上的泥土; c. 前后二次沉管的轴线应重合;

d,复打施工必须在每次灌注的混凝土初凝之前完成。

⑥当桩身配有钢筋时,混凝土的坍落度宜采用 80~100mm;素混凝土桩宜采用 60~ 80mrm。

(2)振动、振动冲击沉管灌注桩施工一般要求振动、振动冲击沉管灌注桩施工应遵守下列规定∶

①应根据土质情况和荷载要求,分别选用单打法、反插法、复打法等。单打法适用于含水量较小的土层,目宜采用预制桩尖;反插法及复打法适用于饱和土层。

②单打法施工应遵守下列规定;

a. 必须严格控制最后 30s 的电流,电压值,其值按设计要求或根据试桩和当地经验确定,

b. 桩管内灌满混凝土后,先振动 5~10s,再开始拔管,应边振边拔,每拔 0.5~1.0m,停拔振动 5~10s;如此反复,直至桩管全部拔出;

c.在一般土层内,拔管速度宜为 1.2~1.5m/min,用活瓣桩尖时宜慢,用预制桩尖时可适当加快;在软弱土层中,宜控制在 0.6~0. 8rn/min。

③反插法施工应符合下列规定∶

a.桩管灌满混凝土之后,先振动再拔管,每次拔管高度 0.5~1.0m,反插深度 0.3~ 0.5m;在拔管过程中,应分段添加混凝十,保持管内混凝士面始终不低于地表面或高于地下水位 1.0~1.5m 以上,拔管速度应小于 0.5m/min。

b.在桩尖处的 1. 5m 范围内,宜多次反插以扩大桩的端部籽面;

c. 穿过淤泥夹层时,应当放慢拔管速度,并减少拔管高度和反插深度,在流动性淤泥中不宜使用反插法。

④复打法的施工要求可按第(1)④、和(1)⑤条执行。

(三)夯扩桩 1.成桩原理及特点

夯扩桩是利用静压或锤击将外套管与内夯管沉入十中,并和用内夯管对灌入外套管内混凝土进行夯压、扩底、扩径、成桩(见图 11-32)。内夯管一般比外管短 100mm,内夯管底端可采用闭口平底或闭口锥底(见图 11-33)。

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与一般沉管灌注相比,夯扩桩具有以下特点∶

①夯扩桩通过夯扩成桩、在桩端可形成扩大头,桩端面积可增大 60%~240%;同时桩端土得到夯实挤密,因前承载力得到提高。当桩端土为粉土或砂土时,承载力提高更为显著;

②混凝土灌注是借助内夯管加压成型,从而提面了润混凝土灌法质量,避免桩身缩颈及混凝土不密实等弊端。

③可根据土层地质条件,灵活调整施工参数、提高承载力。

2.夯扩桩施工一般要求

①沉管过程,当外管间隙涌水、涌泥时,应采用干硬性混凝土,无水混凝工经夯击在外管底形成阻水、阻泥管塞,其高度一般为 100mm。

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③)当桩的长度较大或需配置钢筋笼时,桩身混凝土宜分段灌注;拔管时内夯管和桩锤应施压于外管中的混凝顶面,边压边拔;

④工程施工前宜进行试成桩,应详细记录混凝土的分次灌入量,外管上拔高度、内管夯击次数,双管同步沉入深度,并检查外管的封底情况,经核定后作为施工控制依据。

(四)福兰克(Franki)桩

 1.成桩原理

福兰克桩施工特点是利用套管内部落锤作用于管内碎石或干硬性混凝土桩寒带动套管沉入土中,并利用落锤锤击管内混凝土形成扩大头及进行混凝土灌注成桩(见图 11 35)。

2.特点及适用范围福兰克桩具有以下特点;①设备简单、施工效率高;

②桩端能形成扩大头、单桩承载力高;

③适用于松散地层中成桩,如粉土、稍密至中密的砂土和碎石土层,也可在可塑至硬塑状的粘性土中成桩。

(五)干法振动成孔灌注桩

 1.成桩原理

干法振动成孔主要是利用干法振动成孔器成孔,并可通过振动挤扩下端,形成挤扩灌注桩(见图11 36)。

干法振动成孔桩的直径一般为 300~400mm,扩大头直径为 600~700mm,桩长一般小于10m。

2.特点与适用范围∶①施工简便、设备简单 D施工速度快,造价低)适用于浅层地基处理。