地基处理与桩基施工(四)-灌注桩施工.doc

二、 灌注桩施工灌注桩是直接在桩位上就地成孔，然后在孔内安放钢筋笼灌注混凝土而成。与预制桩相比，灌注桩能适应各种地层，无需接桩，桩长、直径可变化自如，减少了桩制作、吊运。但其成孔工艺复杂，现场施工操作好坏直接影响成桩质量，施工后需较长的养护期方可承受荷载。灌注桩施工可分为钻孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、套管成孔灌注桩和爆扩成孔灌注桩等。 （一）钻孔灌注桩 钻孔灌注桩可分为干作业成孔灌注桩、湿作业成孔灌注桩。 1干作业成孔灌注桩 干作业成孔灌注桩适用于地下水位以上的黏性土、粉土、填土、中等密实以上的砂土、风化岩层。此类土质勿需护壁可直接取土成孔，常用螺旋钻机干作业成孔。其施工程序包括：钻孔取土，清孔，吊放钢筋笼，浇筑混凝土。 (1) 钻孔取土：在施工准备工作完成后，按确定的成孔顺序，桩机就位。螺旋钻机通过动力旋转钻杆，使钻头的螺旋叶片旋转削土，土块沿螺旋叶片提升排出孔外，然后装卸到小型机动翻斗车(或手推车)中运离现场。当一节钻杆钻入地面后，可接第二节钻杆继续钻入，直至达到设计深度。操作时要求钻杆垂直，钻孔过程中如发现钻杆摇晃或难钻进时，可能是遇到石块等异物，应立即停机检查。全叶片螺旋钻机成孔直径一般为 300800mm，钻孔深度为 825m。在钻进过程中，应随时清理孔口积土并及时检查桩位以及垂直度，遇到塌孔、缩孔等异常情况，应及时研究解决。 (2) 清孔：当钻孔到预定钻深后，必须将孔底虚土清理干净。钻机在原深处进行空转清土，然后停止转动，提起钻杆卸土。应注意在空转清土时不得加深钻进；提钻时不得回转钻杆。清孔后可用重锤或沉渣仪测定孔底虚土厚度，检查清孔质量。 (3) 吊放钢筋笼：清孔后吊放钢筋笼，吊放时要缓慢并保持竖直，防止放偏和刮土下落，放到预定深度时将钢筋笼上端妥善固定。在钢筋笼安放好后，应再次测定孔底虚土厚度，端承桩50mm，摩擦桩150mm。 (4) 浇筑混凝土：浇筑混凝土宜用机动小车或混凝土泵车，应防止压坏桩孔。混凝土坍落度一般为 80100mm，强度等级不小于 C15，浇筑混凝土时应随浇随振，每次浇筑高度应小于 1.5m，可用接长软轴的插入式振捣器配合钢钎捣实。 2湿作业成孔灌注桩 湿作业成孔灌注桩即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以下的黏性土、粉土、砂土、填土、碎(砾)石土及风化岩层；以及地质情况复杂，夹层多、风化不均、软硬变化较大的岩层。在钻孔过程中采用泥浆保护孔壁及排渣，常用回旋钻机成孔。其施工程序包括：钻孔，造浆，排渣，清孔，吊放钢筋笼，浇筑混凝土。(1) 钻孔：回旋钻机是由动力装置带动钻机的回旋装置转动，并带动带有钻头的钻杆转动，由钻头切削土壤。在钻孔时，应在桩位处设护筒，以起定位、保护孔口、维持水头等作用。护筒可用钢板制作，内径应比钻头直径大100mm，埋入土中深度通常不宜小于1.01.5m。护筒埋设应准确、稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于 50mm。在护筒顶部应开设 12 个溢浆口。在钻孔期间，应保持护筒内的泥浆面高出地下水位 1.0m 以上，与地下水压平衡而保护孔壁稳定。 (2) 造浆：在黏土中钻孔时，可利用钻削下来的土与注入的清水混合成适合护壁的泥浆，称为自造泥浆；在砂土中钻孔时，应注入高黏性土(膨润土)和水拌和成的泥浆，称为制备泥浆。泥浆护壁效果的好坏直接影响成孔质量，在钻孔中，应经常测定泥浆性能。为保证泥浆达到一定的性能，还可加入加重剂、分散刑、增黏剂及堵漏剂等掺合剂。 (3) 排渣：钻孔时，在桩外设置沉淀池，通过循环泥浆携带土渣流入沉淀池而起到排渣作用。根据泥浆循环方式的不同，分为正循环和反循环两种工艺。 正循环回旋钻机成孔的工艺如图 2.7 所示。泥浆或高压水由钻杆内部注入，并从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上流动，携带土渣的泥浆流入沉淀池，经沉淀的泥浆再注入钻杆，由此进行正循环。正循环工艺施工费用较低，但泥浆上升速度慢，大粒径土渣易沉底，一般用于孔浅、孔径不大的桩。反循环回旋钻机成孔的工艺如图 2.8 所示。泥浆由钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻孔，然后，由砂石泵或真空泵在钻杆内形成真空，使泥浆携带土渣由钻杆内腔吸出至地面而流入沉淀池，经沉淀的泥浆再流入钻孔，由此进行反循环。反循环工艺的泥浆上升的速度快，排放土渣的能力大，可用于孔深、孔径大的桩。 (4) 清孔：钻孔达到设计深度后，应进行清孔。以原土造浆的钻孔，清孔可用射水法，此时钻具只转不进，待孔底残余泥渣已磨成浆，排出泥浆比重降到 1.1 左右即认为清孔合格；注入制备泥浆的钻孔，可采用换浆法清孔，至换出泥浆的比重小于 1.15 时方为合格。清孔时采用泥浆循环方式仍可用正循环或反循环工艺，通常与成孔时泥浆循环方式相同。 (5) 吊放钢筋笼：施工要求同干作业成孔灌注桩一致。钢筋笼长度较大时可分段制作，两段之间用焊接连接。图2.5 正循环工艺 图2.6 反循环工艺 1钻头；2回转装置；3钻杆； 1钻头；2回转装置；3钻杆；4旋转接头 5泥浆泵；6沉淀池； 4旋转接头； 5砂石泵；7泥浆池；8送浆管 6泥浆池；7沉淀池；8送浆管 (6) 浇筑混凝土：泥浆护壁成孔灌注桩常采用导管法水下浇筑混凝土。导管法是将密封连接的钢管作为水下混凝土的灌注通道，同时隔离泥浆，使其不与混凝土接触。在浇筑过程中，导管始终埋在灌入的混凝土拌和物内，导管内的混凝土在一定的落差压力作用下，压挤下部管口的混凝土在已浇的混凝土层内部流动、扩散，以完成混凝土的浇筑工作，形成连续密实的混凝土桩身。浇筑完的桩身混凝土应超过桩顶设计标高 0.5m，保证在凿除表面浮浆层后，桩顶标高和桩顶的混凝土质量能满足设计要求。 泥浆护壁成孔灌注桩还可采用潜水钻机钻孔。潜水钻机是一种旋转式钻孔机械，其动力、变速机构和钻头连在一起，加以密封，因而可以下放至孔中地下水位以下进行切削土壤成孔。用正循环工艺排渣，其施工过程与回旋钻机成孔相似。 （三） 人工挖孔灌注桩 人工挖孔灌注桩是指在桩位采用人工挖掘方法成孔，然后安放钢筋笼，灌注混凝土而灌注桩为干作业成孔，成孔方法简便，成孔直径大，单桩承载力高，成为桩基。人工挖孔施工时无振动、无噪音，施工设备简单，可同时开挖多根桩以节省工期，可直接观察土层变化情况，便于清孔和检查孔底及孔壁，可较清楚地确定持力层的承载力，施工质量可靠。但其劳动条件差，劳动力消耗大。 为确保人工挖孔桩施工过程的安全，必须考虑土壁支护措施。可采用现浇混凝土护壁、做好排水并应防喷射混凝土护壁、钢套管护壁等。同时作好井下通风、照明工作。施工中止流砂等现象产生。 人工挖孔灌注桩的桩身直径除了能满足设计承载力的要求外，还应考虑施工操作的要求，故桩径不宜小于 800mm，一般为 8002000mm，桩端可采用扩底或不扩底两种方法。 当采用现浇混凝土护壁时，人工挖孔灌注桩的构造如图 2.7 所示。其施工工艺过程为：