钻孔灌注桩基础施工方法

一 钻孔灌注桩基础的施工方法 1 准备阶段 1 1 施工人员对本工程桩基础的施工地点的地质情况 桩位 桩径 桩长 标高等了解清楚 1 2 桩位放样 测量人员将钢管打入强风化层作为定位 桩 1 3 插打钢护筒 钢护筒壁厚 12mm 根据各墩不同地 质情况决定护筒长度 护筒下沉深度穿过覆盖层 2 钻孔阶段 2 1 安设钻机 使钻杆中心重合 其水平位移及倾斜度 误差按规范要求调整 2 2 用冲击钻钻孔时 应待相邻孔位上已灌注好的砼凝 固并已达到一定强度时 才能开钻 2 3 钻孔过程采用正循环回转钻进施工技术 在黏土层 适当少投泥土 靠钻进自行造浆 在砂土层则加大泥浆浓 度固壁 钻进速度始终和泥浆排出量相适应 2 4 孔内始终保持 0 2kg cm2的静水压力 护筒内水位 始终高于地下水位 遇松散地层时 适当增大泥浆相对密 度和稠度 尽量减轻冲液对孔壁的影响 同时降低转速和 钻压以满足施工质量控制要求 2 5 钻进过程严禁孔内掉进钻头 钻杆及其它异物 经 常检查钻头的磨损情况 2 6 钻进过程随时留取渣样 每米不少于 1 组 在离设 计标高 1 0 1 5m 范围内 每 30cm 留 1 组 每根桩渣样不 少于 3 组 3 清孔阶段 3 1 清孔是钻孔桩施工中保证成桩质量的重要一环 通 过清孔尽可能使沉渣全部清除 使砼与基岩接合完好 以 提高桩底承载力 3 2 终孔后 将钻头提至距孔底的 0 2 O 3m 处 使之 空转 然后将残存在孔底的钻渣吸出 必要时投入适量纯 碱以提高泥浆比重和胶结能力 使沉渣排出孔外 3 3 当钢筋笼下沉固定后 再次复检孔深和沉渣厚度等 若沉渣超标 可用导管中附属的风管再次清孔 直至全部 符合设计要求和工艺标准 3 4 清孔结束前 将泥浆比重调整到规定范围 以保证 水下砼的顺利灌注 同时保证成桩质量 4 钢筋笼的制作及安装阶段 4 1 进场的钢筋必须出具合格证或产品质量检验报告 同时还按现行钢筋检验标准取样试验 不符合质量要求的 钢材严禁使用 4 2 在成孔过程中及时组织钢筋笼的加工制作 钢筋笼 采用分节制作后搭接焊的方式 接头错开 在同一截面内 接头数不超过钢筋总数的 50 同时声测管固定在笼的内部 均匀分布在圆周的四个点上 4 3 起吊钢筋笼时 吊点准确 保证垂直度 然后对准 孔位徐徐下放 吊装过程中 节与节之间进行焊接 必须 保证焊接长度和质量 且要控制焊接时间不宜过长 5 砼灌注阶段 5 1 砼用粒径小于 50mm 石子 水泥用 425 号普通水泥 或矿渣水泥 坍落度 4 8cm 采取在施工现场内用机械拌 制 砼料用小型机动翻斗车或双轮手推车运至桩孔旁 向 桩孔内浇筑 砼料下料采用串桶 深桩孔用砼溜管 如地 下水大 孔中水位上升速度大于 6mm min 应采用砼导管 水中浇筑砼工艺 详见后述 5 2 砼要垂直灌入桩孔内 并应连续分层浇筑 每层厚 度不超过 1 5mm 小直径桩孔 6m 以下利用砼的大坍落度 和下冲力使其密实 6m 以内分层捣实 大直径桩应分层捣 实 或用卷扬机吊导管上下插捣 对直径小 深度大的桩 人工下井振捣有困难时 可在砼中掺水泥用量 0 25 木钙减 水剂 使砼坍落度增至 13 18cm 利用砼大坍落度下沉力 使之密实 但桩上钢筋部位仍应用振捣器振捣密实 5 3 灌注水下砼的施工工艺 5 3 1 灌注前对桩孔质量 回淤沉碴厚度 泥浆指标 桩底标高进行一次全面检查 防止意外事故发生 5 3 2 灌注水下砼的导管逐节拼接 导管直径为 25cm 每节长度为 2m 4m 以便调节高度 拼接后进行压 水试验 合格后方可使用 5 3 3 砼的初存量应保证首次填充的砼入孔后 使导管 埋入砼的深度大于 1m 在灌注过程中 导管埋深不大于 4m 5 3 4 每灌注一车砼后 用测锤测量砼面的上升高度 并作好记录 绘制单桩柱状图 根据此数据 换算该桩的 桩径各段的扩孔率 5 4 为保证桩身的质量 钻孔桩灌注砼过程应连续灌注 一次完成 二 钻孔灌注桩基础的质量控制 1 成孔质量的控制 成孔是砼灌注桩施工中的一个重要部分 其质量如控 制得不好 则可能会发生塌孔 缩径 桩孔偏斜及桩端达 不到设计持力层要求等 还将直接影响桩身质量和造成桩 承载力下降 因此 在成孔的施工技术和施工质量控制方 面应着重做好以下几项工作 1 1 采取隔孔施工程序 砼钻孔灌注桩和打入桩不同 打入桩是将周围土体挤 开 桩身具有很高的强度 土体对桩产生被动土压力 砼 钻孔灌注桩则是先成孔 然后在孔内成桩 周围土移向桩 身土体对桩产生动压力 尤其是在成桩初始 桩身砼的强 度很低 且砼灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的 故采取 较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施 1 2 确保桩身成孔垂直精度 这是灌注桩顺利施工的一个重要条件 否则钢筋笼和 导管将无法沉放 为了保证成孔垂直精度满足设计要求 应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固 经常校核钻架及钻 杆的垂直度等措施 并于成孔后下放钢筋前作井径 井斜 超声波测试 1 3 确保桩位 桩顶标高和成孔深度 在护筒定位后及时复核护筒的位置 严格控制护筒中 心与桩位中心线偏差不大于 50mm 并认真检查回填土是否 密实 以防钻孔过程中发生漏浆的现象 在施工过程中自 然地坪的标高会发生一些变化 为准确地控制钻孔深度 在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好 记录 以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验 成孔达到深度 虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度 但是如在第 一次清孔时泥浆比重控制不当 或在提钻具时碰撞了孔壁 就可能会发生坍孔 沉渣过厚等现象 这将给第二次清孔 带来很大的困难 有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍 落的沉渣 因此 在提出钻具后用测绳复核成孔深度 如 测绳的测深比钻杆的钻探小 就要重新下钻杆复钻并清孔 同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题 因 其最大收缩率达 1 2 为提高测绳的测量精度 在使用前 要预湿后重新标定 并在使用中经常复核 为有效地防止塌孔 缩径及桩孔偏斜等现象 除了在 复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外 还根据不同土 层情况对比地质资料 随时调整钻进速度 并描绘出钻进 成孔时间曲线 当钻进粉砂层进尺明显下降 在软粘土钻 进最快 0 2m min 左右 在细粉砂层钻进都是 O 015m min 左右 两者进尺速度相差很大 钻头直径的大小将直接影 响孔径的大小 在施工过程中要经常复核钻头直径 如发 现其磨损超过 10mm 就要及时调换钻头 1 4 钢筋笼制作质量和吊放 钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料 检查合格 后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径 长度 规格 数量和制作质量 在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度 能否使钢筋准确地吊放在设计标高上 这是由于钢筋吊笼 放后是暂时固定在钻架底梁上的 因此 吊环长度是根据 底梁标高的变化而改变 所以应根据底梁标高逐根复核吊 环长度 以确保钢筋的埋入标高满足设计要求 在钢筋笼 吊放过程中 应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量 对质量 不符合规范要求的焊缝 焊口则要进行补焊 同时 要注 意钢筋笼能否顺利下放 沉放时不能碰撞孔壁 当吊放受 阻时 不能加压强行下放 因为这将会造成坍孔 钢筋笼 变形等现象 应停止吊放并寻找原因 如因钢筋笼没有垂 直吊放而造成的 应提出后重新垂直吊放 如果是成孔偏 斜而造成的 则要求进行复钻纠偏 并在重新验收成孔质 量后再吊放钢筋笼 钢筋笼接长时要加快焊接时间 尽可 能缩短沉放时间 1 5 灌注砼前泥浆的制备和第二次清孔 清孔的主要目的是清除孔底沉渣 而孔底沉渣则是影 响灌注桩承载能力的主要因素之一 清孔则是利用泥浆在 流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣 使沉渣中的岩 粒 砂粒等处于悬浮状态 再利用泥浆胶体的粘结力使悬 浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔 最终将桩孔 内的沉渣清干净 这就是泥浆的排渣和清孔作用 从泥浆 在砼钻孔桩施工中的护壁和清孔作用 我们可以看出 泥 浆的制备和清孔是确保钻孔桩基础工程质量的关键环节 因此 对于施工规范中泥浆的控制指标 粘度测定 17 20min 含砂率不大于 6 胶体率不小于 90 等在钻 孔灌注桩施工过程中必须严格控制 不能就地取材 而要 专门采取泥浆制备 选用高塑性粘土或膨润土 拌制泥浆 必须根据施工机械 工艺及穿越土层进行 配合比设计 灌注桩成孔至设计标高 应充分利用钻杆在原位进行 第一次清孔 直到孔口返浆比重持续小于 1 10 1 20 测 得孔底沉渣厚度小于 50mm 即抓紧吊放钢筋笼和沉放砼导 管 沉放导管时检查导管的连接是否牢固和密实 以防止 漏气漏浆而影响灌注 由于孔内原土泥浆在吊放钢筋笼和 沉放导管这段时间内使处于悬浮状态的沉渣再次沉到桩孔 底部 最终不能被砼冲击反起而成为永久性沉渣 从而影 响桩基工程的质量 因此 必须在砼灌注前利用导管进行 第二次清孔 当孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求 后 应立即进行砼的灌注工作 2 成桩质量的控制 1 1 为确保成桩质量 要严格检查验收进场原材料的 质保书 水泥出厂合格证 化验报告 砂石化验报告 如 发现实样与质保书不符 应立即取样进行复查 对不合格 的材料 如水泥 砂 石 水质 严禁用于砼灌注桩 1 2 钻孔灌注桩一般采用串桶下料 深桩孔用砼溜管 如钻孔灌注水下砼的施工主要是采用导管灌注 砼的离析 现象还会存在 但良好的配合比可减少离析程度 因此 现场的配合比要随水泥品种 砂 石料规格及含水率的变 化进行调整 为使每根桩的配合比都能正确无误 在砼搅 拌前都要复核配合比并校验计量的准确性 严格计量和测 试管理 并及时填入原始记录和制作试件 1 3 为防止发生断桩 夹泥 堵管等现象 在砼灌注 时应加强对砼搅拌时间和砼坍落度的控制 因为砼搅拌时 间不足会直接影响砼的强度 砼坍落采用 18cm 20cm 并 随时了解砼面的标高和导管的埋人深度 导管在砼面的埋 置深度一般宜保持在 2m 4m 不宜大于 5m 和小于 1m 严 禁把导管底端提出砼面 当灌注至距桩顶标高 8m 10m 时 应及时将坍落度调小至 12cm 16cm 以提高桩身上部砼的 抗压强度 在施工过程中 要控制好灌注工艺和操作 抽 动导管使砼面上升的力度要适中 保证有程序的拔管和连 续灌注 升降的幅度不能过大 如大幅度抽拔导管则容易 造成砼体冲刷孔壁 导致孔壁下坠或坍落 桩身夹泥 这 种现象尤其在砂层厚的地方比较容易发生 在灌注过程中 必须每灌注 2m3左右测一次砼面上升的高度 确定每段桩 体的充盈系数 建筑施工操作规程 规定桩身砼的充盈 系数必须大于 l 同时要认真进行记录 这对日后发现有 问题的桩或评价桩的质量有很大作用 钻孔灌注桩的整个施工过程属隐蔽工程项目 质量检 查比较困难 如桩的各种动测方法基本上都是在一定的假 设计算模型的基础上进行参数测定和检验 并要依靠专业 人员的经验来分析和判读实测结果 同一个桩基工程 各 检测单位用同一种方法进行检测 由于技术人员的实践经 验的差异 其结论偏差很大的情况也时有发生 通过多项 工程的施工实践 得出这样一个结论 即加强桩基工程检 测是一个手段 要保证钻孔灌注桩的施工质量 其关键还 在于人 强调现场管理人员要有高度责任心 以防为主 对桩基各个施工环节要充分重视并精心施工 只有这样桩 基的质量控制才能得到保证 三 钻孔过程中出现的施工质量问题及防治措施 1 护筒冒水 护筒外壁冒水 严重的会引起地基下沉 护筒倾斜和 移位 造成钻孔偏斜 甚至无法施工 造成原因 埋设护筒的周围土不密实 或护筒水位差 太大 或钻头起落时碰撞 防治措施 在埋筒时 坑地与四周应选用最佳含水量 的粘土分层夯实 在护筒的适当高度开孔 使护筒内保持 1 0 1 5m 的水头高度 钻头起落时 应防止碰撞护筒 发 现护筒冒水时 应立即停止钻孔 用粘土在四周填实加固 若护筒严重下沉或移位时 则应重新安装护筒 2 孔壁坍陷 钻进过程中 如发现排出的泥浆中不断出现气泡 或 泥浆突然漏失 则表示有孔壁坍陷迹象 造成原因 孔壁坍陷的主要原因是土质松散 泥浆护 壁不好 护筒周围未用粘土紧密填封以及护筒内水位不高 钻进速度过快 空钻时间过长 成孔后待灌时间过长和灌 注时间过长也会引起孔壁坍陷 防治措施 在松散易坍的土层中 适当埋深护筒 用 粘土密实填封护筒四周 使用优质的泥浆 提高泥浆的比 重和粘度 保持护筒内泥浆水位高于地下水位 搬运和吊 装钢筋笼时 应防止变形 安放要对准孔位 避免碰撞孔 壁 钢筋笼接长时要加快焊接时间 尽可能缩短沉放时间 成孔后 待灌时间一般不应大于 3 小时 并控制砼的灌注 时间 在保证施工质量的情况下 尽量缩短灌注时间 3 缩颈 缩颈即孔径小于设计孔径 造成原因 塑性土膨胀 防治措施 采用优质泥浆 降低失水量 成孔时 应 加大泵量 加快成孔速度 在成孔一段时间内 孔壁形成 泥皮 则孔壁不会渗水 亦不会引起膨胀 或在导正器外 侧焊接一定数量的合金刀片 在钻进或起钻时起到扫孔作 用 如出现缩颈 采用上下反复扫孔的办法 以扩大孔径 4 钻孔偏斜 成孔后桩孔出现较大垂直偏差或弯曲 造成原因 钻机安装就位稳定性差 作业时钻机安装 不稳或钻杆弯曲所致 地面软弱或软硬不均匀 土层呈斜 状分布或土层中夹有大的孤石或其它硬物等情形 防治措施 先将场地夯实平整 轨道枕木宜均匀着地 安装钻机时要求转盘中心与钻架上起吊滑轮在同一轴线 钻杆位置偏差不大于 20cm 在不均匀地层中钻孔时 采用 自重大 钻杆刚度大的钻机 进入不均匀地层 斜状岩层 或碰到孤石时 钻速要打慢档 另外安装导正装置也是防 止孔斜的简单有效的方法 钻孔偏斜时 可提起钻头 上 下反复扫钻几次 以便削去硬土 如纠正无效 应于孔中 局部回填粘土至偏孔处 0 5m 以上 重新钻进 5 桩底沉渣量过多 造成原因 清孔不干净或未进行二次清孔 泥浆比重 过小或泥浆注入量不足而难于将沉渣浮起 钢筋笼吊放过 程中 未对准孔位而碰撞孔壁使泥土坍落桩底 清孔后 待灌时间过长 致使泥浆沉积 防治措施 成孔后 钻头提高孔底 10 20cm 保持慢 速空转 维持循环清孔时间不少于 30min 采用性能较好的 泥浆 控制泥浆的比重和粘度 不要用清水进行置换 钢 筋笼吊放时 使钢筋笼的中心与桩中心保持一致 避免碰 撞孔壁 可采用钢筋笼冷压接头工艺加快对接钢筋笼速度 减少空孔时间 从而减少沉渣 下完钢筋笼后 检查沉渣 量 如沉渣量超过规范要求 则应利用导管进行二次清孔 直至孔口返浆比重及沉渣厚度均符合规范要求 开始灌注 砼时 导管底部至孔底的距离宜为 30 40mm 应有足够的 砼储备量 使导管一次埋入砼面以下 1 0m 以上 以利用砼 的巨大冲击力溅除孔底沉渣 达到清除孔底沉渣的目的 6 水下砼灌注过程中出现的施工质量问题及防治措施 6 1 卡管 水中灌注砼过程中 无法继续进行的现象 造成原因 初灌时 隔水栓堵管 砼和易性 流动性 差造成离析 砼中粗骨料粒径过大 各种机械故障引起砼 浇筑不连续 在导管中停留时间过长而卡管 导管进水造 成砼离析等 防治措施 使用的隔水栓直径应与导管内径相配 同 时具有良好的隔水性能 保证顺利排出 在砼灌注时 应 加强对砼搅拌时间和砼坍落度的控制 水下砼必须具备良 好的和易性 配合比应通过实验室确定 坍落度宜为 18 22cm 粗骨料的最大粒径不得大于导管直径和钢筋笼 主筋最小净距的 1 4 且应小于 40mm 为改善砼的和易性 和缓凝 水下砼宜掺外加剂 应确保导管连接部位的密封 性 导管使用前应试拼装 试压 试水压力为 0 6 1 0MPa 以避免导管进水 在砼浇筑过程中 砼应缓 缓倒入漏斗的导管 避免在导管内形成高压气塞 在施工 过程中 应时刻监控机械设备 确保机械运转正常 避免 机械事故的发生 6 2 钢筋笼上浮 钢筋笼的位置高于设计位置的现象 造成原因 钢筋笼放置初始位置过高 砼流动性过小 导管在砼中埋置深度过大钢筋笼被砼拖顶上升 当砼灌至 钢筋笼下 若此时提升导管 导管底端距离钢筋笼仅有 1m 左右时 由于浇筑的砼自导管流出后冲击力较大 推动了 钢筋笼的上浮 由于砼灌注过钢筋笼且导管埋深较大时 其上层砼因浇注时间较长 已接近初凝 表面形成硬壳 砼与钢筋笼有一定的握裹力 如此时导管底端未及时提到 钢筋笼底部以上 砼在导管流出后将以一定的速度向上顶 升 同时也带动钢筋笼上升 防治措施 钢筋笼初始位置应定位准确 并与孔口固 定牢固 加快砼灌注速度 缩短灌注时间 或掺外加剂 防止砼顶层进入钢筋笼时流动性变小 砼接近笼时 控制 导管埋深在 1 5 2 0m 灌注砼过程中