钻孔灌注桩的施工工艺及施工要点

钻孔灌注桩的施工工艺及施工要点 第一节第一节 钻孔灌注桩施工流程钻孔灌注桩施工流程 钻孔灌注桩施工工序包括场地准备 桩位放样 埋设护筒 钻孔 清孔 吊放钢筋 笼 灌注混凝土等 施工工艺流程如图 3 1 所示 钻孔灌注桩施工是一项质量要求高 须 在一个短时间内连续完成多道工序的地下隐蔽工程 施工必须要认真按照施工工艺流程进 行 灌注水下砼 桩基质量总鉴定 凿除桩头砼 拆除护筒 砼制备及运输 检验导管等设备 设置隔水栓 接装导管 检查认证 吊装钢筋骨架 钻孔完毕后移去 不用的设备 清孔 测量钻孔深度 斜度 直径 做好钻孔记录 泥浆制备 向钻 孔内灌注泥浆 钻孔 检验钻架等设备钻机就位检验钻机和备件 护筒埋设 挖探坑 场地设置桩位放样 安装钻机和设备 图 3 1 钻孔灌注桩工艺流程图 第二节第二节 施工准备施工准备 3 2 13 2 1 放桩放桩 放桩是指将设计好的桩中心点位的坐标用相关仪器投放到施工场地中 放桩流程为 核对坐标 架设仪器 输入坐标 放点 1 核对坐标 此过程往往被众多测量人员所忽略 图纸中给定的坐标可能会是错误的 因此在实 地放桩前需要进行坐标核算 核对坐标可用 Execel 表格 2 架设仪器 将全站仪位于控制点位处 固定两支架 伸缩第三只架 使圆水准器泡偏向的方向与 固定两只架中的一个处于同一直线上 然后固定支架再调节和气泡在一直线上的支架 一 般情况只要精平后再对中精平就可以了 棱镜立于另一控制点位处作为后视 3 输入坐标 将要测放桩号的点位坐标输入到全站仪中 全站仪就可以计算出控制点位与测放点位 的距离与角度 4 放点 调整全站仪使镜头方向指向测放点位的方向 误差在 2 左右以内 将棱镜立于测放 点位附近 不断调整棱镜的位置 是全站仪对准棱镜头 然后通过全站仪测距后给定的移 动距离移动棱镜 直到全站仪经过测算后给定的移动距离 1mm 左右以内为止 再将木桩或 钢桩钉在棱镜架设处并喷漆 此时一个桩的桩位即投放完成 3 2 23 2 2 人工挖探坑人工挖探坑 施工厂区内地下管线复杂 为保证管线安全及施工正常进行 在钻孔桩施工前需进行 人工挖探坑探明管线准确位置 并加以保护后方可施工钻孔桩 探坑深度不小于 2 0m 挖到原状土 如果 2 0m 以下仍然为回填土 不能确定管线位置的 必须继续挖 直到原状土或确定管线位置为止 为保证施工安全必须浇注混凝土护壁 探坑开挖至 1m 后必须开始施做混凝土护壁 严防土质疏松导致孔口坍塌 3 2 33 2 3 符桩符桩 符桩的过程大致与放桩相同 略有不同的是桩位标识是安放在人工挖探坑后的盖板上 以便钻机中心对准标识准确下钻 符桩也是施工准备中的一个重要环节 不可忽视 3 2 43 2 4 护筒埋设护筒埋设 护筒采用钢护筒 根据不同的钻孔径用 4mm 钢板制成内径比钻孔直径大 0 1m 0 2m 的钢护筒 护筒埋设一般要高出地下水位 1 0m 2 0m 并高出施工地面至少 0 3m 护筒 在黏土层中不宜小于 1 0m 砂土中不宜小于 1 5m 其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要 求 如果采用旋挖钻机开挖护筒埋设深度不应小于 2 5m 并且要求坚固 不漏水 钢护 筒顶端留有宽 0 4m 高 0 2m 的出浆口 桩位经测设确定后 先挖探坑 确认没有管线后 进行护筒埋设 护筒外围用粘土填筑夯 护筒采用钻机压入 位置应准确 其中心线与桩 中心线对齐 允许偏差不大于 20mm 并应保证护筒的垂直度 倾斜率不大于 L L 为护 筒的全长 4 3 2 53 2 5 泥浆制备泥浆制备 一 泥浆制备技术要求一 泥浆制备技术要求 使用的泥浆用泥浆用优质膨润土制作 泥浆技术指标见表 3 1 所示 表 3 1 泥浆技术指标表 项 目 名称新制泥浆循环再生泥浆废弃泥浆 1比 重 g cm 3 1 06 1 101 10 1 25 1 25 2 粘度 s 18 2825 30 30 3 失水量 ml 30min 20 30 30 4 泥皮厚度 mm 3 5 5 5 含砂量 4 5 5 6 PH 值8 10 11 11 制备好的泥浆还应达到以下要求 1 及时采集泥浆样品 测定性能指标 对新制备泥浆要进行第一次测试 使用前进 行一次测试 钻孔过程中再测试一次 钻孔结束后在泥浆面下 1 米及孔底以上 0 5 米处各 取泥浆样品进行测试 泥浆回收 处理后各测试一次 2 储存泥浆每 8 小时搅拌一次 每次搅拌泥浆或测试必须进行记录 3 新鲜泥浆制作好搁置 24 小时后 经测试各项指标合格方可正式使用 回收泥浆 必须经过振动筛处理 性能指标达到要求后方可循环利用 4 施工中经常测定泥浆比重 粘度 含砂率和胶体率 二 泥浆循环系统二 泥浆循环系统 环泥浆循环系统由泥浆池 沉淀池 泥浆输出管 泥浆回收管 制浆机 活动振动筛 除渣设备等组成 并应设有排水排废浆等设施 循环系统如图 3 2 打桩机 泥浆回收管 泥浆输出管 活动式振动 筛 沉淀池 泥浆池30立 方米活动式 制浆池 脱水机 钻孔灌注桩 图 3 2 泥浆循环系统图 3 2 63 2 6 混凝土配合比及灌注机具混凝土配合比及灌注机具 一 混凝土的配合比一 混凝土的配合比 因混凝土是在水下灌注 因此混凝土应该具有良好的和易性和流动性 且易于在导管 中流动 又不易于离析 因此需要对混凝土的粗细骨料和外加剂严格要求 对混凝土的材 料要求如下 水泥 采用硅酸盐水泥或普通硅酸盐水泥 强度等级不宜低于 32 5 级 用量不低于 370Kg m 水泥的初凝时间不早于 2 5h 3 细骨料 应选用级配合理 质地坚硬 颗粒洁净的天然中粗砂 粗骨料 宜选用坚硬卵砾石或碎石 骨料最大粒径不应大于导管内径的 1 6 至 1 8 和 钢筋最小净距的 1 4 同时不应大于 40mm 外加剂 为改善混凝土的和易性和缓凝 水下混凝土掺入减水剂 混凝剂 早强剂等 外加剂 二 主要机具设备二 主要机具设备 主要机具设备 向水下输送混凝土用的导管 导管进料用的漏斗 隔水胆与混凝土挡 板 输送混凝土用的搅拌车等 各设备主要参数如下 导管内径为 20cm 分段制成 导管间通过导管端部的螺丝口导管套筒连接 导管每节 长度 2 5m 最上部的三节导管从上到下依次为 0 5m 1 0m 1 5m 漏斗为 5mm 厚的钢板制成 容积大于 1m 隔水胆采用篮球内球胆 直径为 20cm 即同导管内径 混凝土挡板采用 3mm 厚圆形钢 板 略大于漏斗下口 第三节第三节 主要施工过程和施工要点主要施工过程和施工要点 3 3 13 3 1 钻孔施工钻孔施工 一 钻机就位一 钻机就位 钻孔选用德国产的低噪音 无污染 高效率 特备适合坚硬岩层宝峨 BG25C 钻机成孔 该钻机采用全断面取芯钻机工艺 即采用特别的 筒式 钻具 将一次性全部抓入筒中 成孔速度可达 10 15m h 钻机就位前应先检查钻机底座和顶端是否平衡 检测作业区承载力是否满足钻机施工 要求 保证在钻进过程中不产生位移和沉陷 钻机就位后对应钻杆中心和垂直度进行复测 其偏差不应大于 2cm 对钻杆垂直度的复测是一项必不可少的工作 垂直度的校核可用全 站仪进行 二 钻进二 钻进 成孔采用 跳二打一 施工步骤 即每隔 2 根桩进行钻孔施工 这样做可以避免因孔 间距过小而造成的踏孔现象 同时也可以避免大范围移动机械造成工时延后 钻进前应先测算出设计孔深 设计孔深的计算步骤如下 首先用水准仪测出护筒顶标高 护筒顶的测量方法为 将水准仪立于将要测量的护筒 附近位置处 架稳调平 塔尺立于高程控制点处 调整水准仪镜头竖直中心线 读取并 5 记录水平中心线所指示的读数 后视读数 然后将塔尺立在护筒边沿上 和前述方法一样 读取读数 前视读数 则 护筒顶标高 控制点高程 前视读数 3 1 下面计算设计桩底标高 设计桩底标高 设计桩顶标高 设计桩长 3 2 计算设计孔深 设计孔深 护筒顶标高 设计桩底标高 3 3 以二号承台的桩孔为例 其设计桩顶标高为 41 242m 设计桩长为 23 25m 带入公式 3 2 得 设计桩底标高 41 242m 23 25m 17 992m 经测量该桩的护筒顶标高为 43 721m 带入公式得 设计孔深 43 721 17 992m 25 729m 钻进工艺及要求为 1 旋挖钻机钻孔时 先在钢护筒内注入泥浆 开始慢速钻进 使护筒刃脚处有坚硬 的泥皮护壁 钻进深度超过护筒下 2m 后 即可按正常速度钻进 泥浆经沉淀池沉淀后回收 循环利用 钻进要随时监测泥浆比重及泥浆中含砂情况 记录钻进中的有关参数及地质情 况 以核对地质资料 2 钻进达到要求孔深停钻时 仍要维持泥浆正常循环 直到钻渣含量小于 4 为止 起钻时应注意操作轻稳 防止拖刮孔壁 并向孔内补充适量的泥浆 稳定孔内水头高度 3 为保证孔深要求 避免超欠挖 当钻机在钻孔过程中仪器显示已达到设计标高时 需要在用测绳复制 钻进过程中还应随时注意控制仪表 以控制钻杆垂直度 4 钻进过程中 每进尺 2 3m 应检查钻孔直径和竖直度 检查工具可用圆钢筋笼 外径 D 等于设计桩径 高度 3 5m 吊入孔内 使钢筋笼中心与钻孔中心重合 如上下 各处均无挂阻 则说明钻孔直径和竖直度符合要求 5 钻进时如孔内出现踏孔 涌砂等异常情况应立即将钻具提离孔底 保持泥浆高度 吸除坍落物和涌砂 同时向孔内输送性能符合要求的泥浆 保持水头压力以抑制继续涌砂 和坍孔 3 3 23 3 2 清孔清孔 一 清孔要求一 清孔要求 清孔应分二次进行 第一次清孔在成孔完毕后立即进行 采用钻机的掏渣筒清孔 第 二次在下放钢筋笼和灌注混凝土导管安装完毕后进行 采用泥浆循环置换法清孔 清孔过 程中观测孔底沉渣厚度 孔底沉渣厚度不大于 100mm 时即可停止清孔 并保持孔内水头高 度 防止坍孔事故 二 第一次清孔二 第一次清孔 由于旋挖钻机采用筒式掏渣 应严格控制其钻进深度 严禁超深 清孔采用抽浆清 6 孔法 即在终孔后停止进尺 利用泥浆泵持续泵压 5 至 15min 使孔底沉渣随泥浆基本排 除 达到清孔要求为止 并同时掺入相对比重较小的泥浆 含沙量小于 4 以保持稳定 的水位 三 第二次清孔三 第二次清孔 在安放钢筋笼及导管后 准备灌注水下混凝土前 由于这段时间间隙较长 孔底又会 产生一部分沉渣 所以待安放钢筋笼及导管就绪后 利用泥浆循环 将孔内沉渣带出孔外 3 3 33 3 3 钢筋笼的制作和吊装钢筋笼的制作和吊装 一 制作钢筋笼一 制作钢筋笼 钢筋笼的成型采用加强箍筋成型法 其绑扎顺序大致是先主筋等间距布置好 待固定 住架立筋后 再按设计的间距安设箍筋 箍筋 架立筋与主筋之间的接点可用电弧焊接 加强箍筋与全部主筋焊接并在下端焊加强箍筋一道 并将箍筋及架立筋预先牢固地焊接到 钢筋笼的端部上 这样当钢筋笼插到孔底时 可有效地防止架立筋插到桩端处的地基中 钢筋笼主筋采用机械连接 接头的外漏丝扣不得超过一个完整扣 主筋连接在同一断面的 接头率不大于 50 钢筋笼下端 0 2m 范围内主筋稍后内侧弯曲呈倾斜状 钢筋笼制作允许 偏差见表 3 2 7 表 3 2 钢筋笼制作允许偏差 序号项目允许偏差 mm 检验方法 1 主筋间距 10 用尺量 2 箍筋间距 20 用尺量 3 钢筋笼直径 10 用尺量 4 钢筋笼整体长度 50 用尺量 续表 3 2 5 主筋弯曲度 1 用尺量 6 主筋弯曲度 1 用尺量 为确保桩身混凝土保护层厚度 在主筋外侧安设混凝土保护层砂浆垫块 垫块制成圆 饼状 钢筋笼的制作过程中还有一个十分重要的环节就是吊筋的安装 安装吊筋的目的是为 了固定钢筋笼 使其处在预先设定的平面上 安装吊筋前需要计算吊筋的长度 吊筋长度 的计算方法如下 首先计算出桩顶至护筒顶距离 由于设计桩顶标高为已知量 护筒顶标高可通过高程 控制点测出 则 桩顶至护筒顶距离 护筒顶标高 设计桩顶标高 3 4 已知护筒顶距离就可以很容易的计算出吊筋长度 吊筋长度 桩顶至护筒顶距离 0 9m 0 1m 0 15m 3 5 式 3 5 中 0 9m 为笼顶端与设计桩顶的距离 0 1m 为吊筋上端吊环的高度 0 15m 为吊筋与主筋的搭接长度 仍以二号承台的桩孔为例 其护筒顶标高为 43 721m 设计桩顶标高为 41 242m 代入 公式 3 4 得 桩顶至护筒顶距离 43 721m 41 242m 2 479m 吊筋长度为 吊筋长度 2 479m 0 9m 0 1m 0 15m 1 829m 上述结果表示吊筋设计成这个长度就可以保证桩顶的位置满足设计高程 此处还要提到的是测斜管的绑扎 因为基坑就开挖要对桩体位移进行监测 所以需要 在一些钢筋笼上绑扎测斜管 测斜管应绑扎在钢筋笼的内侧 保持罐体在一条直线上 绑 扎牢固 二 钢筋笼的吊装二 钢筋笼的吊装 钢筋笼的吊装采用 25t 吊车吊放 起吊时 须用双吊点 吊点位置要恰当 一般设在 加强箍筋处 吊点处应加焊 采用大钩和小钩相互进行钢筋笼吊装 小钩吊下部 大钩吊 上部 在吊车小钩上挂一个滑轮 将钢丝绳穿过滑轮 钢丝绳两端采用 U 型卡环与钢筋笼 加强箍筋连接牢固 下部第一个吊点设置在下部第二个加强箍筋处 第二个吊点设置在向 上 6 0m 加强箍筋处 钢筋笼上部对称设置两根钢丝绳 钢丝绳两端采用 U 型卡环与钢筋笼 加强箍筋连接牢固 第一个吊点设置在上部第二个加强箍筋处 第二个吊点设置在乡下 8 0m 的加强箍筋处 每根钢丝绳上均有一个滑轮 将两个滑轮挂在扁担 型钢制作 上 扁担上部设置吊钩挂在吊车大钩上 起吊时大 小钩同时受力 大钩向上吊起钢筋笼 小 钩起到稳定钢筋笼的作用 同时防止钢筋笼弯曲变形 相互配合将钢筋笼慢慢吊直 同时 安排专人扶稳钢筋笼的作用 同时防止钢筋笼在起吊过程中始终处于稳定状态下 吊直后 将钢筋笼对准孔位缓慢下放 不得摇晃碰撞孔壁或强行入孔 8 钢筋笼入孔后 要牢固定位 保证钢筋笼的方向 并将钢管穿入吊环中 将钢筋笼吊 住 保证笼顶标高符合规范要求 防止在灌注水下砼过程中下沉或上浮 入孔定位标高应 准备 允许误差为 5cm 并使其下部悬空 钢筋笼上口应和桩中心对中并固定 允许误差 为 3cm 3 3 43 3 4 灌注混凝土灌注混凝土 灌注前应先测量混凝土的坍落度和泥浆比重 要求的坍落度为 160mm 220mm 泥浆比 重为 1 1 1 2 还应取混凝土做成试块 养护后按照国家标准进行强度测定 灌注混凝土施工顺序 安设导管 使隔水栓与导管内水面紧贴 灌注首批混凝土 连 续灌注直至桩顶 如图 3 3 9 漏斗 隔水胆 测绳 安设导管安装隔水刷 灌注混凝土 灌注封底砼提起挡板连续灌注混 凝土 图 3 3 浇注混凝土施工顺序图 一 灌注首批混凝土一 灌注首批混凝土 放下隔水胆 安平混凝土挡板后 灌入封底混凝土 封底混凝土灌注到一定量后 用 吊车小钩提起混凝土挡板 隔水胆被混凝土压入孔底 并从底部导管排出 灌注首批混凝 土时 导管底部距离宜为 0 3 0 5m 导管首次封入长度不小于 0 8m 混凝土的初灌量 10 宜按下式计算 3 5 0 4 5 0 4 V 22 hHLdthHd if 6 式中 V 混凝土的初灌量 m f 3 d 桩孔直径 m d 导管直径 m i L 钻孔深度 m H 导管埋入混凝土的深度 m h 导管下端距灌注前测得的孔底高度 m t 灌注前孔底沉渣厚度 m 以二号承台的桩孔为例 取其导管埋入混凝土深度 H 为 0 8m 导管底部距灌注前测得 的孔底高度 h 为 0 4m 钻孔直径 0 8m 导管直径 d 为 0 2m 经测得其钻孔深度 L 为 i 25 93m 灌注前孔底沉渣厚度为 0 03m 将上述数据代入公式 4 6 得混凝土初灌量为 322 98 0 4 08 093 255 0 2 0 4 03 0 5 04 08 0 8 0 4 Vm f 二 导管埋深二 导管埋深 首批混凝土灌注后应连续不断灌注混凝土 实际上因为每个孔需要灌注的混凝土量大 约为 13 m 而每辆混凝土搅拌车的容量为 7m 左右 因此每个孔需要灌注两车混凝土 33 这样就不可避免的出现灌注混凝土间歇现象 在灌注过程中 应经常用测锤探测混凝土 11 面的上升高度 并适时