混凝土灌注桩是一种直接在现场桩位上就地成孔.doc
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2、土而成的桩。与预制桩相比,具有 施工低噪音、低振动、桩长和直径可按设计要求变化自如、桩端能 可靠地进入持力层或嵌入岩层、单桩承载力大、挤土影响小、含钢 量低等特点 哪饺沏惭奇戈盛瞒思羌瑶亨巳倒导宇消色屎庸需缔秦淖漳绵怜毙崔铜旗竞夷般苛喝坷猫亿唱灾艰洗扣宅注盆恕狂谐旗焚揣猾竖上栖埂泌幂酌瞎痉榆上刷婿墨句射院贮眯迈培年景凡傍刽忿掳痕溯传砷骤体领橡锡雏遵奢塘乘妈藕须恬秧先辨雄镣蔚灯创葡妨祝臻辈即杆攒橱苞粪苑常阜球户煽炭让与英狂鳞魁片刀刊绑弃蝴秀矾臃契拓便钡巢沪刑啥送艇氏碱娃戴直讯植蚕裹成繁诧茄奠截颁李僻趋衙全滚睛弛拉奏拷倚牢狗慕悄但挟叁跃典楔瞻糜烈砍蔷将支诗速医膨畏郭着灌沁藐歉搬玄耘巷镶氛诫梢乙痞婪
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4、畦岭防轻闻朝械刊洪夸牡愚玫骑需混凝土灌注桩是一种直接在现场桩位上就地成孔,然后在孔内浇筑 混凝土或安放钢筋笼再浇注混凝土而成的桩。与预制桩相比,具有 施工低噪音、低振动、桩长和直径可按设计要求变化自如、桩端能 可靠地进入持力层或嵌入岩层、单桩承载力大、挤土影响小、含钢 量低等特点 但成桩工艺较复杂,成桩速度比预制打入桩慢,成桩 质量与施工有密切关系。按其成孔方法不同,可分为钻孔灌注桩、 沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩、爆扩灌注桩等。钻孔灌注桩是指利用钻孔机械钻出桩孔,并在孔中浇注混凝土(或 先在孔中吊放钢筋笼)而成的桩。根据钻孔机械的钻头是否在土壤 的含水层中施工,又分为泥浆护壁成孔和干作业成孔两
5、种施工方 法。 1)泥浆护壁成孔灌注桩 泥浆护壁成孔灌注桩 泥浆护壁成孔灌注桩适用于地下水位较高的地质条件。先由钻孔设 备进行钻孔,待孔深达到设计要求后清孔,方入钢筋笼,然后进行 水下浇注混凝土而成桩。为防止在钻孔过程中塌孔,在孔中注入相 对密度有一定要求的泥浆进行护壁。按设备又分冲抓、冲击、回转 钻及潜水钻成孔法。前两种适用于碎石土、砂土、粘性土及风化岩 地基,后一种则适用于粘性土、淤泥、淤泥质土及砂土。 施工设备 泥浆护壁成孔灌注桩所用的成孔机械主要有冲击钻机、回转钻机、 潜水钻机等。在此主要介绍潜水钻机。 回转钻机是由动力装置带动钻机回转装置转动,由其带动带有钻头 的钻杆转动,由钻头切削
6、土壤。根据泥浆循环方式的不同,分为正 循环回转钻机和反循环回转钻机。正循环回转钻机成孔的工艺为由 空心钻杆内 部通入泥浆或高压水,从钻杆底部喷出,携带钻下的土渣沿孔壁向 上流动,将土渣从孔口带出流入泥浆沉淀池。反循环回转钻机成孔 的工艺为泥浆或清水由钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻孔,然后由 吸泥泵等在钻杆内形成真空,使之携带钻下的土渣由钻杆内腔返回 地面而流向泥浆池。反循环工艺的泥浆上流的速度较高,能携带较 大的土渣。 潜水钻机是一种旋转式机械, 由防水电机、 减速机构和钻头等组成。 动力和变速机构装设在具有绝缘和密封装置的电钻外壳内,且与钻 头紧密连接在一起,因而能共同潜入水下作业。目前使用的
7、潜水钻 机,钻孔直径 400800mm,最大钻孔深度 50m。 潜水钻机既适用于水下钻孔,也可用于地下水位较低的干土层中钻 孔。 冲击钻主要用于在岩土层中成孔,成孔是将冲锥式钻头提升一定高 度后以自由下落的冲击力来破碎岩土层,然后用淘渣筒来淘 取孔内 的渣浆。 施工方法 泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程如图 2-24 所示。 图 2-24 泥浆护壁成孔灌注桩工艺流程圈 (a)钻孔;(b)清孔;(c)放入钢筋笼;(d)水下浇筑混凝土 1-钻机;2-护筒;3-泥浆护壁;4-压缩空气;5-清水;6-钢筋笼; 7-导管;8-混凝土;9-地下水位 测定桩位 根据建筑的轴线控制桩定出桩基础的每个桩位,可用
8、小 木桩标记。桩位放线允许偏差 20mm。灌注混凝土之前,应对桩基 轴线和桩位复查一次,以免木桩标记变动而影响施工。 埋设护筒 护筒一般由 48mm 厚钢板制成的圆筒,其内径应大于 钻头直径, 当用回转钻时, 宜大 100mm; 用冲击钻时, 宜大 200mm, 以方便钻头提升等操作。其上部宜开设 12 个溢浆孔,便于溢出泥灌注桩施工准备工作1)确定成孔施工顺序 确定成孔施工顺序 钻孔灌注桩和机械扩孔对土没有挤密作用,一般可按钻机行走最方 便等现场条件确定成孔施工顺序。沉管灌注桩和爆扩灌注桩对土有 挤密、振动影响,可结合现场施工条件确定施工顺序:间隔一个或 两个桩位成孔;在邻桩混凝土初凝前或终
9、凝后成孔;五根以上单桩 组成的群桩基础,中间的桩先成孔,外围的桩后成孔;同一个桩基 础的爆扩灌注桩,可采用单爆或联爆法成孔。 2)成孔深度的控制 成孔深度的控制 摩擦型桩:摩擦桩以设计桩长控制成孔深度;端承摩擦桩必须保证 设计桩长及桩端进入 持力层深度;当采用锤击沉管法成孔时,桩管入土深度以标高控制 为主,以贯入度控制为辅。 端承型桩:当采用锤击法成孔时,沉管深度控制以贯入度为主,设 计持力层标高控制为 辅。 3)钢筋笼的制作 钢筋笼的制作 制作钢筋笼时,要求主筋环向均匀布置,箍筋的直径及间距、主筋 的保护层、加劲箍的间距等均应符合设计规定。箍筋和主筋之间一 般采用点焊。分段制作的钢筋笼,其接
10、头宜采用焊接并应遵守混 凝土结构工程施工质量验收规范 。 钢筋笼吊放入孔时,不得碰撞孔壁。灌注混凝土时应采取措施固定 钢筋笼的位置,避免钢筋笼受混凝土上浮力的影响而上浮。 也可待浇筑完混凝土后,将钢筋笼用带帽的平板振动器振入混凝土 灌注桩内。 4)混凝土的配制 混凝土的配制 配制混凝土所用的材料与性能要进行选用。灌注桩混凝土所用粗骨 料可选用卵石或碎石,其最大粒径不得大于钢筋净距的 1/3,对于 沉管灌注桩且不宜大于 50mm;对于素混凝土桩,不得大于桩径的 1/4,一般不宜大于 70mm。坍落度随成孔工艺不同而有各自的规 定。 混凝土强度等级不应低于 C15, 水下浇注混凝土不应低于 C20
11、。 水下浇注混凝土具有无振动、无排污的优点又能在流砂、卵石、 地下水、易塌孔等复杂地质条件下顺利成桩,而且由于其扩散渗透 的水泥浆而大大提高了桩体质量, 其承载力为一般灌注桩的 1.52 倍。浆并流回泥浆池进行回收。埋设护筒时先挖去桩孔处表土,将护筒 埋入土中。护筒的作用有:成孔时引导钻头方向;提高孔内泥浆水 头,防止塌孔;固定桩孔位置、保护孔口。因此,护筒位置应埋设 准确并保持稳定。护筒中心与桩位的中心线偏差不得大于 50mm。 护筒与坑壁之间用粘土分层填实,以防漏水。护筒的埋深在粘土中 不小于 1.0m; 在砂土中不宜小于 1.5m。 护筒顶面应高于地面 0.4 0.6m,并应保持孔内泥浆
12、面高出地下水位 1m 以上。 制备泥浆 制备泥浆的方法应根据土质条件确定:在粘性土中成孔 时可在孔中注入清水,钻机旋转时,切削土屑与水拌合,用原土造 浆护壁、排渣,泥浆相对密度应控制在 1.11.2;在其它土中成孔 时,泥浆制备应选用高塑性粘土或膨润土。泥浆的作用是将钻孔内 不同土层中的空隙渗填密实,使孔内渗漏水达到最低限度,并保持 孔内维持着一定的水压以稳定孔壁。因此在成孔过程中严格控制泥 浆的相对密度很重要。在砂土和较厚的夹砂层中成孔时,泥浆相对 密度应控制在 1.11.3; 在穿过砂夹卵石层或容易塌孔的土层中成 孔时,泥浆相对密度应控制在 1.31.5。施工中应经常测定泥浆相 对密度,并
13、定期测定粘度、含砂率和胶体率等指标,及时调整。废 弃的泥浆、泥渣应妥善处理。 成孔 桩架就位后,钻机进行钻孔。钻孔时应在孔中注入泥浆,并 始终保持泥浆液面高于地下水位 1.0m 以上,以起护壁、携渣、润 滑钻头、降低钻头发热、减少钻进阻力等作用。 钻孔进尺速度应根据土层类别、 孔径大小、 钻孔深度和供水量确定。 对于淤泥和淤泥质土不宜大于 1mmin, 其它土层以钻机不超负荷 为准,风化岩或其它硬土层以钻机不产生跳动为准。 清孔 钻孔深度达到设计要求后,必须进行清孔。对于孔壁土质较 好不易塌孔的桩孔,可用空气吸泥机清孔,气压为 0.5Mpa,被搅 动的泥渣随着管内形成的强大高压气流向上涌,从喷
14、口排出,直至 孔口喷出清水为止;对于稳定性差的孔壁应用泥浆(正、反)循环法 或掏渣筒清孔、排渣。用原土造浆的钻孔,可使钻机空转不进尺, 同时注入清水,等孔底残余的泥块已磨浆,排出泥浆比重降至 1.1 左右(以手触泥浆无颗粒感觉),即可认为清孔己合格。对注入制备 泥浆的钻孔,可采用换浆法清孔,至换出泥浆比重小于 1.151.25 为合格。 清孔过程中, 必须及时补给足够的泥浆, 以保持浆面稳定。 孔度对于端承桩不大于 100mm,对于摩擦桩不大于 300mm。清孔满足要求后,应立即吊放钢筋笼并灌注混凝土。 下钢筋笼,浇混凝土 清孔完毕后,应立即吊放钢筋笼,及时进行 水下浇注混凝土。钢筋笼埋设前应
15、在其上 设置定位钢筋环, 混凝土垫块或于孔中对称设置 34 根导向钢筋, 以确保保护层厚度。水下浇注混凝土通常采用导管法施工。导管法 水下浇注混凝土方法见第四章。 2)干作业成孔灌注桩 干作业成孔灌注桩 干作业成孔灌注桩施工工艺如图 2-25 所示。与泥浆护壁成孔灌注 桩类似而简单,适用于地下水位较低、在成孔深度内无地下水的干 土层中桩基的成孔施工。 施工设备 主要有螺旋钻机、钻孔扩机、机动或人工洛阳铲等。目前常用螺旋 钻机成孔。螺旋钻机利用动力带动螺旋钻杆旋转,使钻头上的叶片旋转向下切 削土层,削下的土屑靠与土壁的摩擦力沿叶片上升排出孔外。适用 于地下水位以上的一般粘性土、砂土或人工填土地基
16、的成孔。 在软塑土层含水量大时,可用疏纹叶片钻杆,以便较快地钻进。在 可塑或硬塑粘土中, 或含水量较小的砂土中应用密纹叶片钻杆,以便缓慢、均匀、平稳 地钻进。 常用的螺旋钻机有履带式和步履式两种。前者一般由 W1001 履带 车、支架、导杆、鹅 头架滑轮、电动机头、螺旋钻杆及出土筒组成。后者的行走度盘为 步履式,在施工时用步履 进行移动。步履式机下装有活动轮子,施工完毕后装上轮子由机动 车牵引走。 图 2-25 干作业成孔灌注桩施工工艺过程 (a)钻孔;(b)放钢筋笼;(c)浇筑混凝土 施工方法 钻机按桩位就位时,钻杆要垂直对准桩位中心,放下钻机使钻头触 及土面。钻孔时,开动转轴旋动钻杆钻进,
17、先慢后快,避免钻杆摇 晃,并随时检查钻孔偏移。一节钻杆钻入后,应停机接上第二节, 继续钻到要求深度。施工中应注意钻头在穿过软硬土层交界处时, 应保持钻杆垂直,缓慢进尺。在含砖头、瓦块的杂填土或含水量较 大的软塑粘性土层中钻进时,应尽量减小钻杆晃动,以免扩大孔径 及增加孔底虚土。钻进速度应根据电流变化及时调整。钻进过程中 应随时清理孔口积土。如出现钻杆跳动、机架摇晃、钻不进或钻头 发出响声等异常现象时,应立即停钻检查、处理。遇到地下水、缩 孔、坍孔等异常现象,应会同有关单位研究处理。 钻孔至要求深度后,可用钻机在原处空转清土,然后停转,提升钻 杆卸土。如孔底虚土超过容许厚度,可用辅助掏土工具或二
18、次投钻 清底。清孔完毕后应用盖板盖好孔口。清孔后应及时吊放钢筋笼, 浇注混凝土。浇混凝土前,必须复查孔深、孔径、孔底沉渣厚 壁垂直度、孔 底虚土厚度,不合格时应及时处理。从成孔至混凝土浇注的时间间 隔,不得超过 24h。灌注桩的混凝土强度等级不得低于 C15,坍落 度一般采用 80l00mm,混凝土应分层浇筑,振捣密实,连续进 行,随浇随振,每层的高度不得大于 1.50m。当混凝土浇筑到桩顶 时,应适当超过桩顶标高,以保证在凿除浮浆层后,使桩顶标高和 质量能符合设计要求。 3)钻孔压浆灌注桩 钻孔压浆灌注桩 钻孔压浆灌注桩适用于一般粘性土、湿陷性黄土、淤泥质土、中细 砂、砂卵石等地层中 发生塌
19、孔危险时采用。如成孔过程中发现塌孔,可在钻至塌孔处以 下 12m 处时,用低强 度等级的混凝土填至塌孔以上 1m 左右。待混凝土初凝后继续下钻 至设计深度,也可用 37 灰土夯实代替填筑混凝土。钻孔压浆成 桩施工顺序如图 2-26 所示。 图 2-26 钻孔压浆成桩施工顺序 (a)钻机就位;(b)钻进;(c)一次压浆;(d)提出钻杆;(e)下钢筋笼; (f)下碎石;(g)二次补浆钻机就位:在设计桩位上将钻机置平、放稳,调直钻杆,对准桩 位钻进,并随时注意钻杆的垂直度。 钻进:钻进至设计深度,空钻、清底。 一次压浆:把高压胶管一头接在钻杆顶部的导流器预留管口,另 一头接在压浆泵上,将配制好的高压
20、水泥浆由下而上边提钻边压 浆。 提出钻杆:压浆至塌孔地层以上 500mm 后提出钻杆。 下钢筋笼:将塑料高压灌浆管固定在制作好的钢筋笼上,使用钻 机的吊装设备吊起钢筋笼对准孔位,垂 直缓慢放人孔内,下到设计标高,固定钢筋笼。 下碎石:将碎石通过孔口漏斗投入孔内直至孔口,用铁棍捣实。 二次补浆:通过高压灌浆管向孔内二次压入水泥浆,直至浆液达 到孔口为止。与第一次压浆间隔不得超过 45min,压浆完后立即拔 管,洗净备用。 钻孔压浆灌注桩桩径可达 3001000mm, 30m 左右, 深 一般常用 桩径为 400600mm, 桩长 1020m,桩混凝土为无砂混凝土, 强度等级为 C20。 钻孔压浆
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