灌注桩施工技术

发布时间: 6个月前 (12-19)浏览: 70评论: 0

  灌注桩:直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔,在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。与预制桩相比,灌注桩具有不受地层变化限制,不需要接桩和截桩,节约钢材、振动小、噪声小等特点。

  灌注桩按成孔方法分为泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、干作业钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩等。

  大直径灌注桩是采用人工挖掘方法成孔,放置钢筋笼,浇筑混凝土而成的桩基础,也称墩基础。它由承台、桩身和扩大头组成(图2-31),穿过深厚的软弱土层而直接坐落在坚硬的岩石层上。

  优点是桩身直径大,承载能力高;施工时可在孔内直接检查成孔质量,观察地质土质变化情况;桩孔深度由地基土层实际情况控制,桩底清孔除渣彻底、干净,易保证混凝土浇筑质量。

  人工挖孔桩的护壁常采用现浇混凝土护壁,也可采用钢护筒或采用沉井护壁等。采用现浇混凝土护壁时的施工工艺过程如下:

  ②开挖土方。采用分段开挖,每段高度取决于土壁的直立能力,一般为0.5~1.0

  m,开挖直径为设计桩径加上两倍护壁厚度。挖土顺序是自上而下、先中间、后孔边。

  m,由4—8块活动模板组合而成。护壁厚度不宜小于100mm,一般取D/10 + 5cm(D为桩径),且第一段井圈的护壁厚度应比以下各段增加100~150

  ④在模板顶放置操作平台。平台可用角钢和钢板制成半圆形,两个合起来即为一个整圆,用来临时放置混凝土和浇筑混凝土用。

  ⑤浇筑护壁混凝土。护壁混凝土的强度等级不得低于桩身混凝土强度等级,应注意浇捣密

  实。根据土层渗水情况,可考虑使用速凝剂。不得在桩孔水淹没模板的情况下浇护壁混凝土。每节护壁均应在当日连续施工完毕。上下节护壁搭接长度不小于50mm。

  h之后便可拆模。若发现护壁有蜂窝、孔洞、漏水现象时,应及时补强、堵塞,防止孔外水通过护壁流人桩孔内。当护壁符合质量要求后,便可开挖下一段的土方,再支模浇筑护壁混凝土,如此循环,直至挖到设计要求的深度并按

  ⑦安放钢筋笼、浇筑混凝土。孔底有积水时应先排除积水再浇混凝土,当混凝土浇至钢筋

  m时,应采用间隔开挖。排桩跳挖的最小 施工净距不得小于4.5 m,孔深不宜大于40m。

  ②每段挖土后必须吊线检查中心线位置是否正确,桩孔中心线 mm,桩的垂直度偏差不得超过1%,桩径不得小于设计直径。

  ③防止土壁坍塌及流砂。挖土如遇到松散或流砂土层时,可减少每段开挖深度(取0.3— 0.5

  m)或采用钢护筒、预制混凝土沉井等作护壁,待穿过此土层后再按一般方法施工。流砂现 象严重时,应采用井点降水处理。

  ④浇筑桩身混凝土时,应注意清孔及防止积水,桩身棍凝土应一次连续浇筑完毕,不留施工

  缝。为防止混凝土离析,宜采用串筒来浇筑混凝土,如果地下水穿过护壁流入量较大无法抽干 时,则应采用导管法浇筑水下混凝土。

  a.施工人员进入孔内必须戴安全帽,孔内有人作业时,孔上必须有人监督防护。

  b.孔内必须设置应急软爬梯供人员上下井;使用的电动葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自

  动卡紧保险装置;不得用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下;电动葫芦使用前必须检验其安全起吊能力。

  c.每日开工前必须检测井下的有毒有害气体,并有足够的安全防护措施。桩孔开挖深度 超过10m时,应有专门向井下送风的设备,风量不宜少于25 L/s。

  d.护壁应高出地面200~300 mm,以防杂物滚入孔内;孔周围要设0.8m高的护栏。

  e.孔内照明要用12V以下的安全灯或安全矿灯。使用的电器必须有严格的接地、接零和 漏电保护器(如潜水泵等)。

  (2).干作业成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为Φ400mm、Φ500mm、Φ600mm,钻孔深度相应为12m、10m、8m。适用于成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基,不适于有地下水的土层和淤泥质土。

  (3).钻机就位后,钻杆垂直对准桩位中心,开钻时先慢后快,减少钻杆的摇晃,及时纠正钻孔的偏斜或位移。

  (4).钻孔至规定要求深度后,进行孔底清土。清孔的目的是将孔内的浮土、虚土取出,减少桩的沉降。方法是钻机在原深处空转清土,然后停止旋转,提钻卸土。

  (5).钢筋骨架的主筋、箍筋、直径、根数、间距及主筋保护层均应符合设计规定,绑扎牢固,防止变形。用导向钢筋送入孔内,同时防止泥土杂物掉进孔内。钢筋骨架就位后,应立即灌注混凝土,以防塌孔。灌注时,应分层浇筑、分层捣实,每层厚度50~60cm。

  泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外,适用于有地下水和无地下水的土层。

  泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程:测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械(潜水钻机、冲击钻机等)成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土

  ①钻孔前,在现场放线定位,按桩位挖去桩孔表层土,并埋设护筒。钻孔灌注桩-护筒埋设见图2-18。护筒高2m左右,上部设1~2个溢浆孔,是用厚4~8mm钢板制成的圆筒,其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置,保护孔口,防止地面水流入,增加孔内水压力,防止塌孔,成孔时引导钻头的方向。

  ②在钻孔过程中,向孔中注入相对密度为1.1~1.5的泥浆,使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实,避免孔内漏水,保持护筒内水压稳定;泥浆相对密度大,加大了孔内的水压力,可以稳固孔壁,防止塌孔;通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出,起到携砂、排土的作用。

  潜水钻机是一种旋转式钻孔机,其防水电机变速机构和钻头密封在一起,由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。

  a.正循环排渣法:在钻孔过程中,旋转的钻头将碎泥渣切削成浆状后,利用泥浆泵压送高压泥浆,经钻机中心管、分叉管送入到钻头底部强力喷出,与切削成浆状的碎泥渣混合,携带泥土沿孔壁向上运动,从护筒的溢流孔排出。

  b.反循环排渣法:砂石泵随主机一起潜入孔内,直接将切削碎泥渣随泥浆抽排出孔外。

  ①冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度,靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔(图2-22)

  ②冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等,一般常用十字形冲击钻头(图2-23)。

  11-供浆管;12-溢流口;13-泥浆渡槽;14-护筒回填土;15-钻头

  ④冲击钻机就位后,校正冲锤中心对准护筒中心,在冲程0.4~0.8m范围内应低提密冲,并及时加入石块与泥浆护壁,直至护筒下沉3~4m以后,冲程可以提高到1.5~2.0m,转入正常冲击,随时测定并控制泥浆相对密度。

  ①冲抓锥(图2-24)锥头上有一重铁块和活动抓片,通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度,下落时松开卷筒刹车,抓片张开,锥头便自由下落冲入土中,然后开动卷扬机提升锥头,这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣,依次循环成孔。

  ③适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔,但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。

  (1)验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况;清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土,以减少桩基的沉降量,提高承载能力。

  (2)泥浆护壁成孔清孔时,对于土质较好不易坍塌的桩孔,可用空气吸泥机清孔,气压为0.5MPa,使管内形成强大高压气流向上涌,同时不断地补足清水,被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出,直至喷出清水为止。

  (3)对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣,清孔后的泥浆相对密度应控制在1.15~1.25。

  (1)泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的,故称为浇筑水下混凝土。

  (2)水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级,必须具备良好的和易性,配合比应通过试验确定。

  (4)浇筑时,先将导管内及漏斗灌满混凝土,其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上,然后剪断悬吊隔水栓的钢丝,混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。钻孔灌注桩-混凝土浇筑见图2-26。

  沉管灌注桩是利用锤击打桩设备或振动沉桩设备,将带有钢筋混凝土的桩尖(或钢板靴)或带有活瓣式桩靴的钢管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致),造成桩孔,然后放入钢筋骨架并浇筑混凝土,随之拔出套管,利用拔管时的振动将混凝土捣实,便形成所需要的灌注桩。沉管灌注桩桩靴见图2-27。

  利用锤击沉桩设备沉管、拔管成桩,称为锤击沉管灌注桩(图2-28);利用振动器振动沉管、拔管成桩,称为振动沉管灌注桩(图2-29)。

  在沉管灌注桩施工过程中,对土体有挤密作用和振动影响, 施工中应结合现场施工条件,考虑成孔的顺序。

  为了提高桩的质量和承载能力,沉管灌注桩常采用单打法、复打法、翻插法等施工工艺。

  单打法(又称一次拔管法):拔管时,每提升0.5~1.0m,振动5~10s,然后再拔管0.5~1.0m,这样反复进行,直至全部拔出。

  复打法:在同一桩孔内连续进行两次单打,或根据需要进行局部复打。施工时,应保证前后两次沉管轴线重合,并在混凝土初凝之前进行。

  锤击沉管灌注桩适宜于一般粘性土、淤泥质土和人工填土地基,其施工过程见图2-30所示。

  ①桩尖与桩管接口处应垫麻(或草绳)垫圈,以防地下水渗入管内和作缓冲层。沉管时先用低锤锤击,观察无偏移后,才正常施打。

  ③桩管内混凝土尽量填满,拔管时要均匀,保持连续密锤轻击,并控制拔管速度,一般土层以不大于1m/min为宜,软弱土层与软硬交界处,应控制在0.8m/min以内为宜。

  ④在管底未拔到桩顶设计标高前,倒打或轻击不得中断,注意使管内的混凝土保持略高于地面,并保持到全管拔出为止。

  ⑤桩的中心距在5倍桩管外径以内或小于2m时,均应跳打施工;中间空出的桩须待邻桩混凝土达到设计强度的50%以后,方可施打。

  ②当在淤泥和软土层沉管时,由于受挤压的土壁产生空隙水压,拔管后便挤向新灌注的混凝土,桩局部范围受挤压形成颈缩。

  ③当拔管过快或混凝土量少,或混凝土拌和物和易性差时,周围淤泥质土趁机填充过来,也会形成颈缩。

  ④处理方法:拔管时应保持管内混凝土面高于地面,使之具有足够的扩散压力,混凝土坍落度应控制在50~70mm。拔管时应采用复打法,并严格控制拔管的速度。

  ②原因:桩距离太近,相邻桩施工时混凝土还未具备足够的强度,已形成的桩受挤压而断裂。

  ③处理方法:施工时,控制中心距离不小于4倍桩径;确定打桩顺序和行车路线,减少对新灌注混凝土桩的影响。采用跳打法或等已成型的桩混凝土达到60%设计强度后,再进行下根桩的施工。

  ②原因:当地下水压力大时,或预制桩尖被打坏,或桩靴活瓣缝隙大时,水及泥浆进入套筒钢管内,或由于桩尖活瓣受土压力,拔管至一定高度才张开,使得混凝土下落,造成桩脚不密实,形成松软层。

  ③处理方法:为防止活瓣不张开,开始拔管时,可采用密张慢拔的方法,对桩脚底部进行局部翻插几次,然后再正常拔管。桩靴与套管接口处使用性能较好的垫衬材料,防止地下水及泥浆的渗入。

  如果灌桩时混凝土用量比正常情况下大1倍以上,这可能是由于孔底有洞穴,或者在饱和淤泥中施工时,土体受到扰动,强度大大降低,在混凝土侧压力作用下,桩身扩大而混凝土用量增大所造成的。因此,施工前应详细了解现场地质情况,对于在饱和淤泥软土中采用沉管灌注桩时,应先打试桩。若发现混凝土用量过大时,应与设计单位联系,改用其他桩型。

  展开全部灌注桩施工技术:一、工艺流程及施工准备1、工艺流程施工前必须全面撑握钻孔灌注桩的施工工艺,因钻孔设备不同其施工工艺流程也不一样,现以GPS100型回旋钻机成孔为例,其主要施工工艺流程为:场地平整 ——孔位测定——护筒埋设——钻机就位——开钻成孔——提钻——第一次清孔——检孔—— 钢筋笼吊放——下导管——第二次清孔——水下——混凝土灌注——提拔导管——成桩2、主要准备工作(1)必须预审施工组织设计

  工程开工前,施工单位应提前向监理部报送施工组织设计(专项施工方案)进行审查,其中包含施工方法、主要技术指标及控制措施。经监理工程师审核后完善施工组织设计方案。

  测量定位是整项工作的关键,在思想上必须有足够重视,是关系到孔位的准确性,钻孔的垂直度及基准面的标高。施工单位在具体操作过程中,须严格按三检制的要求层层落实,及时与监理方沟通,与监理方认真复核、验收相结合,严格控制偏差在设计或规范允许范围内。

  护筒有固定桩位、钻孔导向、保护孔口和隔离孔内外表层水的作用。在制作过程中要求坚固、耐用、不易变形、不漏水、装卸方便和能重复使用等功能。一般采用带法兰的钢质护筒,由3-5毫米厚钢板制作,在护筒外侧上、中、下部各焊一道加劲肋增加刚度,防止变形,形状可以做成整体或两半圆。埋置时应保证平面位置正确,偏差不得大于5 cm,且高出施工最高水位1.0-2.0m;在水下埋设的护筒应沿着导向架借助自重、射水、震动或锤击等方法将护筒下沉至稳定深度。

  钻机是钻孔、吊放钢筋笼、灌注混凝土的支架,要安装稳定、安全。应能承受钻具和其它辅助设备的重量,并具有一定的刚度,在钻进中或其它操作时,不易产生晃动,高度由钻具长度和钢筋骨架节长度决定,一般为8-12米;底盘的长度应根据高度稳定性决定。主要受力构件的断面尺寸,由施工中出现的最大负荷计算决定,安全系数不宜小于3。在钻孔过程中,成孔中心必须对准桩位中心,钻机架必须保持平稳,不发生位移、倾斜和沉陷;安装就位时,详细测量后底座用枕木垫实塞紧,顶端用缆风绳固定平稳,并在钻孔过程中经常检查,以保证转盘面水平、钻机机架垂直,进而确保桩身的垂直度和孔径。

  首先应根据孔径和孔位所在的地质情况,选用钻机型号和性能,选择合适的钻锥。在钻孔过程中,应采取减压钻进,孔底承受的钻压不能超过钻杆、钻锥和压块重量之和的60%,以避免和减少斜孔、弯孔和扩孔现象。

  在成孔时应尽量避免孔底沉渣过多、孔壁坍塌、扩径和缩径等不良现象来影响桩基承载能力。其控制方法如下:

  孔底沉渣是影响桩承载能力的重要因素,按规定,水下砼灌注摩擦桩桩底沉渣厚度应≤0.5D,但在实际施工过程中,常有桩底沉渣不能满足要求的现象发生,主要原因是泥浆性能不符合要求(主要指标是泥浆比重和粘度)。实际施工时,施工单位应根据当地的地下水位高低和地层稳定情况来确定泥浆的比重和粘度,切勿盲目设置。若泥浆设置过稀,则携渣能力不够;若泥浆设置过稠,则孔壁会形成一层厚厚的泥皮,降低了摩擦桩的承载力。第一次清孔时必须不断补充新鲜泥浆,将孔内含砂量大、性能差的泥浆置换出来;二次清孔时宜用泵吸及循环清孔(若采用正循环清孔,要排出岩渣和泥团,须加大泥浆比重和粘度,并且清孔的速度慢)。钻孔结束后,应对终孔进行验收,须严格检测钻杆和钻头或测绳长度的准确性,杜绝以超深来抵消孔底淤积。

  出现未知的不良地质情况、钢护筒未按规定埋设、泥浆粘度不够、护壁效果不佳、孔口周围排水不良或下放钢筋笼及升降机具时碰撞孔壁等,都能产生孔壁坍塌、堆钻、卡钻事故。为解决和避免此类现象:首先,必须熟悉工程地质报告,对钻孔的地质情况做到心中有底。其次,按规定埋设钢护筒,保证孔口排水良好;钢筋笼焊接牢固、成笼圆直,下放时必须保持顺直,防止偏斜。再次,出现特殊地层时采用优质冲洗液护壁,或用正循环钻进、反循环排渣来抑制不稳定段地层的坍塌。最后,在不稳定的地层中,不要过早换浆,可在下完钢筋笼后第二次清孔时替换高比重的泥浆,并及时灌注混凝土,减少沉渣时间,确保桩身质量。

  扩径、缩径都是由于成孔直径不规则出现扩孔或缩孔及其它不良地质现象引起的。扩孔一般是钻头振动过大、偏位或孔壁坍塌造成的;缩径是由于钻头磨损过甚、焊接不及时或地层中有遇水膨胀的软土、粘土泥岩造成的。扩径会增加砼灌注量,缩径会减小桩的承载能力,故必须采取有力措施加以控制。为避免扩径现象:首先,应先检查钻机是否固定、平稳,采用减压钻进,防止钻头摆动或偏位,成孔过程中要徐徐钻进,以利形成良好的孔壁。其次,要始终保持适当的泥浆比重和足够的孔内水位,确保孔内泥浆对孔壁有足够的压力。为解决缩径现象,工作人员应及时详细了解地质资料,判别是否有遇水膨胀等不良土层。如有应采用失水率小于3~5ml/30min的优质泥浆进行护壁,经常校正钻头直径,确保钻头直径比成孔直径小于20~25mm。

  在工程中所采用的原材料质量必须进行严格控制,特别是黄砂要过筛去除各种杂质,细度模数符合规范要求;碎石要冲洗干净,级配符合设计要求。水泥要正规厂家生产,三证俱全。待黄砂、碎石、水泥符合试验要求后方可使用,拌制时须严格按试验单中配合比配制,决不能有一丝马虎。

  对各项操作机械均需进行严格检查,包括:漏斗底口的隔水设施、翻斗车的性能、搅拌机的试运转、吸泥泵、清水泵、高压水管及备用发电机等各种处理故障的设备,以防万一。导管使用前应分清长短、分别编号,以利于计量埋深值,每次浇筑卸管后均应立即冲洗干净。按《规范》要求,首批混凝土的数量应满足导管初次埋置深度≥1.0m ,因而须准确计量导管上口漏斗的斗容量。容量不够的,应及时采取措施加以调整,保证首灌混凝土的冲击力和排淤能力。开浇前还应测量孔底沉淀厚度,保证不大于规定值。如果超过规定值,应再次清孔。

  混凝土的坍落度对成桩质量有直接影响,坍落度合理的混凝土应是拌和均匀、和易性好、内阻小、初凝时间长、润滑性好且有较好的触变性能,它可有效地保证混凝土灌注性、连续性和密实性,一般控制在18~20cm的范围内。根据经验,除首批混凝土数量满足埋深要求外,可适当增加一点水泥量及含砂量,以保证其和易性和流动性,使以后浇入的混凝土容易顶升;若首批混凝土的初凝时间早于灌注全部砼所需的时间,则首批混凝土中还得掺入缓凝剂,以保障质量。

  导管底端在混凝土面以下的深度是否合理关系到成桩的质量,必须予以严格控制.,提升时须符合以下原则:①每次卸掉的导管长度应和浇入的混凝土上升高度相对应;②必须保证导管埋深在2~6m范围内。这就要求我们每次下料后,都应准确测定混凝土面的上升高度,计算导管埋深,从而确定导管拆卸的节数并作好拆卸记录,防止导管拔出砼面而成断柱。

  在混凝土浇至钢筋笼位置时,应放慢混凝土浇筑速度,使导管有较大的埋深,待混凝土表面进入钢筋骨架一定深度后,再提升导管口控制在最小埋深,使导管口高于钢筋笼底骨架一定距离继续灌注,防止钢筋笼被顶托上升。

  《规范》规定桩顶标高应预加0.5~1.0m ,需开挖基坑后凿除质量不高的一部分桩头,进而保证桩顶设计标高和桩身砼质量。在灌注桩施工中,要想保证桩头的质量,必须控制好最后一次灌注量,桩顶不得偏低,凿出浮浆高度后必须保证暴露的桩顶砼达到设计强度值。

  在钻孔灌注桩施工过程中往往会遇到坍孔、卡管、掉物等故障,一般可分别采用回填重钻、淤泥吸拔、叉钩打捞等方法解除故障。下面将浅谈卡管及导管进水处理:

  混凝土和易性、流动性差造成离析;导管进水造成砼离析;各种机械故障引起混凝土浇筑不连续,在管中停留时间过长等均会导致卡管。要解决卡管现象主要有以下几种方法:①卡管位置在地面下不远,可采用ф25以上的钢筋直径冲捣;②在导管外加焊铁板,利用导管下落时铁板与其它卡座的撞击,振动疏通;③锤击导管法兰,吊绳上下拌动等兼可疏通。

  导管进水一般是首灌砼量不足或导管口提升过高以至无埋深或误测导致导管提升至砼面外。其处理办法是①第一种原因进水,用导管作为吸管,用空管吸泥的方法将孔内混凝土吸出,重新灌注;②第二种原因进水,若表面砼没初凝,可将导管重新插入砼中,用泥浆泵抽出管内的泥浆,重新浇灌砼;若表面砼已超过初凝时间,则作为废桩;③若导管已离桩顶不远时,可在以后基础开挖中埋入护筒,清除沉渣及软弱砼层,安装同样直径的模板,浇筑砼至设计标高。

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