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钻孔灌注桩的施工步骤与详情

526 2021-08-23 09:43:24

钻孔灌注桩干作业成孔施工

对于地下水位以上的一般粘性土、砂土及人工填土地基的钻孔灌注桩,可采用干作业成孔法施工,即非泥浆无循环钻进法。

一般采用螺旋钻孔机进行成孔。螺旋钻孔机由主机、滑轮、螺旋钻杆、钻头、滑动支架、出土装置等组成。 主要利用螺旋钻头切肖十壤,被切的十块随钻头旋转,并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,最宜用于匀质粘性土,并能较快穿透砂层。步履式螺旋成孔机如图 4-75所示。

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钻头的类型有多种,一般常用的类型如图 4-76,图 4-77 所示。部分螺旋式钻孔机技术性能如表 4-15,表 4-16 所示。

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干作业成孔中,螺旋转成孔应用最多,其施工工艺流程如图 4-78 所示。为了保证最终成桩后的质量,在施工中应注意以下几个方面∶

1)在钻机就位检查无误后,使钻杆慢慢向下移动,当钻头接触土面时,再开动电动机,且开始的钻速要慢,以减小钻杆的晃动,又易于校正桩位及垂直度;

2)如发现钻杆不正常地摆晃或难于钻进时,应立即提钻检查,排除地下块石或障碍物,避免设备损坏或桩位偏斜;

3)遇硬土层时,应慢速钻进,以保证孔形及垂直度;

4)钻到设计标高时,应在原深度处空转清土,停钻后,提出钻杆弃土。空转清土时,不可进钻,提钻弃土时,不可回转钻杆;

5)钻取出的土不可堆在孔口边,应及时清运;

6) 吊放钢筋笼时,应防 止变形和碰撞孔壁。钢筋笼外侧应设有预制的混凝土垫块,以保证混凝土保护层厚度;

7)经检查合格的孔,应不隔夜及时浇注混凝土。混凝土从吊持的串桶内注入,一般深度大于6m 时,靠混凝土下冲力自身砸实,小于 6m 时,应以长竹杆人二插捣,当只剩下 2m时,用混凝土振捣器捣实。常采用的混凝土坍落度为;

一般粘性土宜用 5~7cm,砂类土宜用 7~9cm,黄土宜用 6~9cm。混凝土强度等级不低于C15。

8)桩顶标高低于地面时,孔口应有盖板,以防人、物坠落。

最近引起国内重视的是从日本、意大利等国引进的钻斗钻进设备,主要适用于土层中,特别是软土层中。其最大优点是避免泥浆大量外运和泥浆造成的环境污染。钻斗既是土的切削破碎工具, 又是暂时存土容器。钻进时不采用泥浆循环,但钻进时为保护孔壁稳定,孔,内要注满优质泥浆 (又叫稳定液)。钻斗钻进对粘性十、粉土、部分砂性土及淤泥有很高效率。

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4.6.1.2 钻孔灌注桩湿作业成孔施工

钻孔灌注桩的湿作业成孔法,适用于一般粘性土、淤泥和淤泥质土、砂性土和碎石类土,尤其适用于在地下水位较高的土层中。

湿作业法的成孔机械有冲击钻孔,机、冲抓锥成孔,机,及正、反循环旋转钻机等,可应用在不同的土层中。

旋转钻机成孔是利用旋转切削土体钻进,并在钻进的同时采用循环泥浆的方法护壁排渣,继续钻进成孔。现用旋转钻机按泥浆循环的程序不同分为正循环与反循环两种。所谓正循环即在钻进的同时,泥浆泵将泥浆压进泥浆笼头,通过钻杆中心从钻头喷入钻孔内,泥浆挟带钻渣没沿钻孔, 上升,从护筒顶部排浆孔,排出流至沉淀池,钻渣在此沉淀而泥浆仍进入泥浆池循环使用,如图 4-79 所示。

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反循环与正循环程序相反,将泥浆用泥浆泵送至钻孔内,然后从钻头的钻杆下的钻头吸进,通过钻杆和砂石泵排到沉淀池,泥浆沉淀后再循环使用。反循环法吸泥有两种方式,即反循环泵方式和空气升液方式。反循环泵方式是钻管上端有软管与离心泵连接,吸泥时先用真空泵排出软管和钻管中的空气,再启动离心泵抽吸泥水。空气升液方式是钻管底端附近喷吹压缩空气,产生密度较小的空气和泥水混合物,形成管内外的密度差值,由此在管内产生向上的水流。

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正循环旋转钻机,多借用现有的转盘式水文地质钻机,进行某种改造,如扩大底盘,增加移动装置等。表 4-17 列出了几种国内正循环回转钻机的主要技术性能。

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主要施工过程如下∶

1)成孔施工。成孔工艺应根据工程特点、地质条件和设计要求合理选择。成孔直径必须达到设计桩径,钻头应有保径装置。若采用锥形钻,其锥形夹角不得小于 120 度。钻头直径应根据施工工艺和设计桩径合理选定。在成孔施工过程中应经常检查核验钻头尺寸,必要时应进行修理。

在正式施工前应进行试成孔,数量不得少于 2 个。核对地质资料,检验所选的设备、机具、施工工艺以及技术要求是否适宜。如孔径、垂直度、孔壁稳定和沉淤等检测指标不能满足设计要求时,应拟定补救技术措施,或重新选择成孔工艺。

成孔施工应一次不间断地完成,成孔完毕至灌注混凝土的间隔时间不应大于24 小时。护壁泥浆可采用原土造浆或人工造浆。根据不同的成孔工艺和地质情况,在表 4-18 的范围内选用。

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成孔至设计深度后,应对孔深、孔径、垂直度及泥浆密度等进行检查, 确认符合要求后,方可进行下-道工序施工。

2)清孔。清孔应分二次进行。第一次清孔,在成孔完成后立即进行; 第二次在下钢筋笼和安装导管后进行。

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,通常随成孔时采用的循环方式而定。清孔过程中应测定泥浆指标,清孔,后的泥浆密度应小于 1.15。清孔,结束时应测定孔底沉淤,孔底沉淤厚度对支护桩一般应小于 30cm。第二次清孔结束后孔内应保持水头高度,并应在 30min 内灌注混凝土。若超过 30min,灌注混凝土前应重新测定孔底沉淤厚度,并满足规定要求。

3)钢筋笼施T。钢筋笼宜分段制作,分段长度应按成笼的整体刚度、来料钢筋长度及起重设备的有效高度等因素确定。为保证保护层厚度,钢筋笼上应设保护层垫块,设置数量每节钢筋笼不应少于2 组,长度大于 12m 的,中间应增设1 组。每组块数不得少于3 块,且应匀称地分布在同一截面的主筋上。保护垫块可采用混凝土滑轮块或扁钢定位体。

钢筋笼在起吊、运输和安装中应采取措施防止变形。起吊吊点宜设在加强箍筋部位。钢筋笼用分段沉放法时,纵向主筋的连接须用焊接,要特别注意焊接质量,同一截面上的接头数量不得大于纵筋数量的 50%,相邻接头的间距不小干 500mm。对于非均匀配筋的钢筋笼,在安装时应注意方向性。

4)水下混凝土施工。混凝土配合比设计方法应按建设部标准《普通混凝土配合比设计技术规程》JGJ 55一81 执行。正式拌制混凝土前,应进行试配,试配的混凝土强度比设计桩身强度提高 15%~25%,坍落度 16~20cm,含砂率 40%~45%,水泥用量不得少于 380kg/m²,最大用量不宜大于 500kg/m²³。应具有良好的和易性和流动度。坍落度损失应满足灌注要求。混凝土初凝时间应为正常灌注时间的 2 倍。

水下混凝士七灌注是确保成桩质量的关键工序,灌注前应做好一切准备工作,保证混凝土灌注连续紧凑地进行。单桩混凝土灌注时间不宜超过 8h。混凝土灌注的充盈系数不得小于1,也不宜大于1.3。

混凝土灌注用的导管内径应按桩径和每小时灌注量确定,一般为 ø200~ ø250mm,壁厚不小于 3mm。导管第一节底管应大于 4.0m,导管标准节长度以 3m 为宜。浇灌水下混凝土所用的隔水塞可采用混凝土浇制,混凝土强度不低于 C20 级。外形应规则光滑并配有橡胶垫片。

混凝土浇灌时,导管应全部安装入孔,安装位置应居中。导管底口距孔底高度以能放出隔水塞和混凝土为宜,一般控制在 50cm 左右。隔水塞应采用铁丝悬挂于导管内。混凝土灌入前应先在灌斗内灌入 0.1~0.2m³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,方可截断隔水塞的系结铁丝将混凝土灌至孔底。混凝土初灌量应能保证混凝土灌入后, 导管埋入混凝土深度为不少于 0.8~1.3m,导管内混凝土柱和管外泥浆柱压力平衡。混凝土初灌量体积为图 4-83 所示,按下式确定。

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