佛山市某楼钻孔灌注桩施工方案.pdf

版权归作者所有 中国岩土网 收集整理 www.chinay岩土工程师交流 qq 群: 91900675 1 1、工工程程概概况况 该工程是位于佛山市南海区一个旧城改造项目，是一栋 22 层的 商住楼，13 层作商业用房，4 层以上作住宅，面积约 15000m2，框 架剪刀墙结构，施工场地和通道狭窄，基础采用钻孔灌注桩，桩径从 d1200 到 d1600 不等，进入中，微风化岩作持力层，桩长约 26m。 据地质资料反映，该场地地表下 12m开始到 1820m不等是各种 厚薄不同的沙层。施工难度相当大。具体地质情况如下： （1）第四系人工填土层杂填土，分布于标高1.12.0m以上， 呈松散状态，不均匀结构。 （2）第四系上部冲积层，分布于标高 1.812.4m之间： 1）粉沙：厚度 2.15.3m不等，呈深灰灰浅灰色，松散 中密状，含水饱和。 2）细沙：厚度 1.84.3m不等，呈灰深灰色，松散稍密状， 含水饱和。 3）中沙：厚度 1.63.8m不等，呈灰深灰色，松散稍密状 为主，局部中密，含水饱和。 （3）第四系中部冲积层，分布于标高 11.814.2m之间： 版权归作者所有 中国岩土网 收集整理 www.chinay岩土工程师交流 qq 群: 91900675 1）粉质粘土：厚度 0.50.8m，呈浅灰灰黄色，软塑可塑状 态。 2）细沙：厚度 1.32.8m不等，呈灰深灰色，松散中密状， 含水饱和， （4）第四系下部冲积层，分布于标高 13.820.2m之间： 1）粉土：厚度 0.81.1m，呈土黄色，可塑状态。 2）粗沙：厚度 1.3m，呈土黄色，密实，饱和状态 3）粉沙：厚度 1.52.3m不等，呈浅灰色，稍密一中密状，含 水饱和。 4）细沙：厚度 0.83.6m不等，呈浅灰灰白色，松散稍密 中密状，含水饱和。 5）中沙：厚度 1.62.8m不等，呈灰黄浅灰色，中密密实 状为主，局部中密，含水饱和。 （5）第四系残积层粉质粘土：厚度 0.51.0m，呈砖红灰混灰 黄色，上部可塑，下部硬塑状态。 （6）第三系风化带 1）第三系强风化带：层底标高19.522.94m，呈红褐、棕色、 深灰、灰黄色等，层理不清晰，泥质结构，含少量粉沙粒。 版权归作者所有 中国岩土网 收集整理 www.chinay岩土工程师交流 qq 群: 91900675 2）第三系中风化带：层底标高21.928.7m，呈红褐一褐色 棕色一深灰一灰色等，层理不太明显，泥质及粉沙质结构。 3）第三系微风化带：层底标高25，9315 以下，呈红褐、 棕色、灰色等，泥质及粉沙质结构。 2 2、施施工工准准备备 接到工程任务后，我们仔细地分析工程地质资料，结合施工场地 的具体情况和我们以往的施工经验， 觉得这个工程的难点主要是钻进 厚沙层和浇灌时的泥浆护壁问题，由于上部有较厚的粉细沙，经扰动 容易变成流沙。针对这个问题，在工程的施工方案中重点准备了一些 应对措施，其中有： （1）加强泥浆制备管理 （2）控制施工顺序和机组的分布，强调跳钻 （3）用试钻桩来核对地质状况和利用桩砼的充盈系数来分析泥 浆护壁的效果 （4）准备一些应急处理方法 3 3、施施工工情情况况和和施施工工过过程程中中的的质质量量控控制制 在试钻的第一根直径为1400的桩时， 进展还顺利， 流沙不严重， 主要是沙层未被扰动。而使用的泥浆是用含沙量较小的粘土来造浆， 版权归作者所有 中国岩土网 收集整理 www.chinay岩土工程师交流 qq 群: 91900675 但从回流的泥浆测其含沙率是比较高的，超过 18。从桩砼的充盈 系数来看，进岩部分为 1.11.18，中粗沙层为 0.950.98，上部的粉 细沙为 0.90.93，桩径最小处在地表下 910m。从充盈量分析，泥 浆的护壁作用还可以。 在总结试桩的经验教训后安排 4 台钻机铺开作业，开始还算顺 利，但在完成总桩数 1/3 后就陆续出现明显的流沙和塌孔的情况，个 别桩孔和桩报废，工程不得不暂时停了下来。检查施工记录泥浆的质 量明显下降，比重高了；粘度小了；胶体率下降，含砂率高达 30 一 40。很明显：整个场地的沙层被扰动了。针对这个难题，我们 采用了应对措施，先对塌孔的桩孔用粘土回填静置一周后再施工，对 报废的桩作补桩处理，着重抓了泥浆制备、桩孔施工次 序、清孔和浇灌等几项工作： 3 31 1 加加强强泥泥浆浆制制备备管管理理 在砂性土层和含砂较重的土层使用膨润土和粘土造浆， 粘土块先 行打碎，制浆一般采用泥浆搅拌机，制成的泥浆储藏在泥浆池（钢制 泥浆箱）内备用，使用时再加进适量的纯碱溶液。加强对回流泥浆的 排沙处理，以增加泥浆的粘度和降低含沙率，使泥浆所产生的液柱压 力可以平衡地下水压力，并对孔壁有一定的侧压力，成为孔壁的一种 液态支撑。同时泥浆中胶质颗粒的分子在泥浆的压力下，渗入孔壁表 面的孔隙中，形成一层泥皮，促使孔壁胶结， 版权归作者所有 中国岩土网 收集整理 www.chinay岩土工程师交流 qq 群: 91900675 将孔隙填渗密实，避免内壁漏水，保持护筒内水压稳定，从而起到防 止塌孔、保护孔壁的作用。 另外， 还准备一批大块状的膨润土和袋装水泥， 在塌孔桩段使用。 3 32 2 合合理理安安排排桩桩孔孔施施工工次次序序和和工工艺艺 根据施工进度安排，重新安排机组的施工位置，拉大桩孔的施工 距离，减低对沙层的扰动。同时控制泥浆泵捧量不能过大，选择合适 的钻进速度，钻进砂层速度减慢，在粉细沙段投进大块膨润土强制做 浆，因钻孔成桩的过程将使原来平衡的地下土层压力发生变化，而相 邻桩施工距离太近或间隔时间太短时，土中增加的应力尚未消散，致 使新钻孔的孔壁土发生流变，容易造成塌孔。当出现塌孔范围较小的 情况时，应增大泥浆比重，稳住孔壁，同时减 少泵的排量，塌孔量大时应停钻，在判明塌孔位置和分析原因后，应 即回填粘土混合物到塌孔位置以上 12 米，待回填物沉积密实后， 再行钻进。 在钻进过程中指派专人测定泥浆的粘度、 含砂率、 失水量、 胶体率、静切力等参数，随时对泥浆成份进行调整。 3 33 3 小小心心进进行行清清孔孔，保保证证清清孔孔质质量量 钻桩成孔后清孔是钻孔灌注桩施工中一项极为关键的工序， 直接 影响桩端承载力，必须引起高度重视。清孔是把桩孔内原有的泥浆进 行循环稀释，使比重下降，清孔的目的主要是置换孔内已经变质的护 壁泥浆、清除钻渣和沉淀层，尽可能减小孔底沉淀层的厚度，防止桩 版权归作者所有 中国岩土网 收集整理 www.chinay岩土工程师交流 qq 群: 91900675 底存留过厚的沉渣而降低桩的承载力：此外，清孔还为在泥浆下灌注 混土创造良好的条件。测定正确的孔深，使灌注顺利，保证混凝土的 浇灌质量。保证清孔的质量主要看清孔的方法 是否正确。在这个项目我们使用换浆清孔法施工，即用质量好的新浆 不断地从钻头、钻杆内压入孔底，将孔底的沉渣泛起，携带土渣回流 到孔外。正循环的换浆清孔法必须进行二次清孔，我们的做法是：第 一次清孔，在钻孔深度达到设计要求后，钻机停止钻进，此时稍提钻 杆，使钻头距孔底 1020cm处空转，并保持泥浆正循环，将比重为 1.051.1 的不含杂质的新浆压入钻杆，把钻孔内悬浮较多钻渣的泥 浆置换出孔外。第一次清孔到底需要多少时间，应根据钻孔的具体情 况而定。一般以孔口返浆比重在 1.1 左右（手触泥浆无明显的颗粒感 觉），另外孔底沉渣量测定以小于 5cm为控制标准。第二次清孔， 因第一次达到要求后，由于要放钢筋及导管准备浇注水下混凝土，这 段时间的间隔较长，孔底又会产生一部分新的沉渣，所以待安放钢筋 及导管就绪后，即再利用导管进行第二次清孔。清孔的方法是在导管 顶部安设一个弯头和皮笼， 用泵将泥浆压入导管内再从孔底沿着导管 外置捧沉渣，复测沉渣厚度在 5cm以内，清孔就算完毕，立即进行 浇灌混凝土的工作。为了缩短清渣的时间，配备了一些设备，如空气 压缩机和小径的导管、高压水泵和小径的导管。在浇灌混凝土前加压 缩空气或高压水冲击孔底，加速渣粒上浮和冲走桩底的沉渣，这个做 法对大直径的桩特别有效。由于能使清孔时间缩短，清孔时对护壁部 分浆层的冲洗就会减小，减小了浇灌桩混凝土时孔壁塌落的可能性。 版权归作者所有 中国岩土网 收集整理 www.chinay岩土工程师交流 qq 群: 91900675 3 3. .4 4 加加紧紧时时间间做做好好桩桩砼砼的的浇浇灌灌 钻孔灌注桩灌注混凝土一般在泥浆下进行， 本工程采取“隔水”的 工艺，也即是采用“导管法”施工。导管使用 35mm厚度钢管制成， 直径通常在 250300mm之间。导管要准直，不变形，内壁光滑；导 管的接头采用设有止水槽的法兰盘与橡皮垫圈，并用螺栓紧固，保证 不能漏水。导管的上端混凝土的入口处设有容积较大的漏斗，漏斗的 容积保证能在第一次浇筑时， 使向下输送的砼在孔底的基槽内把导管 的底部埋入砼内 0.81.2m，如桩孔直径较大 时使用多条导管。 导管的隔水栓（球塞）使用预制园柱形砼块，砼块标号浇砼的 标号，并且必须保证能在导管内顺利排出。复测孔底深度，复核导管 总长度，随着砼面的上升，要适当地提升和拆除导管。导管底部一般 应埋入管外砼面以下 1.5m以上，严禁把导管底部提出砼面。要指定 专人经常测量导管的埋深和桩孔内砼的充盈情况， 特别是可能出现塌 孔的桩段。当砼面灌至钢筋笼底部附近时，要放慢灌注速度，使砼面 慢慢上升， 导管应避免碰撞钢筋笼， 以免引起钢筋笼上浮或碰撞孔壁。 当灌注到容易塌孔或已塌孔的桩段要更小心，要慢灌和慢拔管，避免 冲刷孔壁。桩顶的灌注标高应比设计标高提高 11.2 米。桩砼碎石 的粒径控制在 540mm之间，砂率控制在 4245，水灰比 0.50. 55，砼初凝时间 34 小时（且不少于 2 小时），终凝时间以 56 小 时为宜。 开始浇灌时先用一斗纯水泥砂浆和流动度较低 （坍落度160 版权归作者所有 中国岩土网 收集整理 www.chinay岩土工程师交流 qq 群: 91900675 180mm）、粘性较高的混凝土灌注，转入正常灌注后可采用流动性较 大（即坍落度 200220mm）的混凝土。 3 3. .5 5 水水下下灌灌注注混混凝凝土土桩桩断断桩桩的的预预防防及及处处理理 水下灌注混凝土的断桩现象与现场的人员管理、素质，机械设备 完好有直接的关系，堵塞导管、导管进水、导管抽出已灌的砼面、孔 内塌方等是做成断桩的直接原因。因此，混凝土开灌前，我们仔细检 查并做了以下工作，检查导管底部与钻孔底的高度，以 0.250.4m 为宜。检查球塞是否合适和其在导管内是否畅通。计算首批混凝土用 量，要使首混凝土一次全部连续投入导管内。且要封好导管底口。灌 注混凝土前，应确定首批混凝土进入导管后球塞 与导管内水位的高差控制在 30cm左右。认真检查混凝土的塌落度， 一般以 1622cm为宜。导管的安装和拆除，由专人负责，对变形的 导管不凑合使用，对有损坏的橡皮垫作更换。安装导管时，拧导管节 间螺丝用力要均匀，橡皮垫要放平顺，防止漏水。当导管内混凝土不 满时，后续混凝土要徐徐灌入，以免在导管内形成高压气囊，挤出橡 胶垫而导致导管漏水。在混凝土浇灌过程中，常有导管堵塞、导管掉 落或做成导管中混入泥浆等的现象发生，或由于大 的塌方， 做成淹埋桩孔的事故， 对后一种事故是无法挽救而只能报废， 而对前几种事故，有时可以经过现场的应急处理，来避免断桩事故。 在施工过程中其中有一根桩在浇灌过程中遇到大雨确实无法继 续浇灌，我们的做法是先测出砼的已灌注深度，再推算出导管的埋置 版权归作者所有 中国岩土网 收集整理 www.chinay岩土工程师交流 qq 群: 91900675 深度， 然后用起吊设备缩小导管的埋置深度， 一般以7080cm为宜。 太浅会因水压力过大泥浆从导管底涌进。 雨停后应立即把余下的混凝 土灌完（必须是在桩孔的砼初凝前进行）。对另一根怀疑导管提离砼 面的桩的处理方法是重新插回砼内 12m（在桩孔砼初凝前），用吸 渣泵抽清导管内泥浆，直至清除干净到原有的砼 骨料面上再重新开始浇灌，这种处理方法的关键是抓紧时机，力争在 桩身混凝土初凝前的最佳时间内完成，其次是要把导管内的泥浆、沉 渣清除干净。对于因各种原因做成中途停灌的桩孔，在桩孔内的砼初 凝后要重新浇灌就要改用另一种“二次灌注法”。 我们的做法是先准备 一个高压水泵和连接一条直径为 d40 长 56m的钢管，另准备一个 高扬程潜水泵， 潜水泵工作时的出水量要限制在让钻孔口有小许水流 出，千万不能使钻孔内的水位降低。工作时先启 动高压水泵冲洗砼面 12 分钟，再启动潜水泵抽出泥浆，注意高压 水泵出水口和潜水泵每工作 35 分钟应移动一次，如此反复进行， 直至清理到原浇混凝土表面干净为止。 目的是利用高压水泵的高速水 流，冲刷混凝土桩上表面的泥渣和上浮浆层，力争冲洗干净后继续灌 注混凝土。对于停灌时间较长的桩孔，对半笼筋且浇灌段未达到笼筋 底高度的桩身可先把上部的钢筋笼搬走，在砼终凝后的 12 小时内重 新下钻头钻进砼桩身 12d 后重新清孔、放钢筋笼、 重新剪塞浇灌，其实质是把两个桩段重新结合起来，减小因断桩造成 的经济损失。此工艺的关键在于清孔的质量能否得到保证。上述两种 版权归作者所有 中国岩土网 收集整理 www.chinay岩土工程师交流 qq 群: 91900675 方法我们以前都使用过，效果