旋挖钻机成孔灌注桩施工工艺.doc

浅析旋挖钻机成孔灌注桩施工工艺摘 要】随着我国工程建设事业的蓬勃发展，在高层建筑工程中大量采用钻孔灌注桩基础。在所有的钻孔成桩类型中，尤其以旋挖钻成孔较为普遍。为了保证桩基质量，完善旋挖钻成孔灌注桩的施工工艺，近几年又出现了混凝土灌注桩后压浆工艺，以提高单桩承载力及稳定性。本文结合工程实例，阐述了旋挖钻成孔灌注桩及后压浆处理技术的施工工艺，并提出了施工过程中需要注意的重要环节。【关键词】柱基础；灌注桩；旋挖钻机成孔；后注浆1 工艺原理1）旋挖成孔是通过钻机自有的行走功能和桅杆变幅机构使钻具能正确就位，利用桅杆导向下放钻杆并将底部带有活门的桶式钻头放置到孔位，钻机动力头装置为钻杆提供扭矩，加压装置通过加压动力头的方式将加压力传递给钻杆钻头，钻头回转破碎岩土，并直接将其装入钻头内，然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆将钻头提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土、卸土，直至钻至设计深度。2）灌注桩后注浆是在灌注桩成桩后一定时间内，通过预设在桩身内的注浆导管及与之相连的桩端、桩侧注浆阀注入水泥浆，使桩端、桩侧土体( 包括沉渣、泥皮) 得到加固。对桩底、桩侧一定范围的土体通过渗入( 粗颗粒土) 劈裂( 细粒土) 和压密( 非饱和松散软土) 注浆起到加固作用，从而增大桩端和桩侧阻力，提高单桩承载力，减小沉降。2 工艺特点1）旋挖钻机成孔效率高，带有垂直度自动检测调整、孔深数码显示等，整机操纵一般采用液压先导控制、负荷传感，具有操作轻便、舒适，自动化程度高; 成孔直径可达 1. 5 4. 0m，最大成孔深度为60 90m，可以满足各类大型桩基础施工的要求。2）作业时排出泥渣，泥浆只用于护壁，解决了泥浆排放二次公害的难点，符合绿色施工要求。3）开放式后注浆管阀制作安装工艺简便，易操作、工效高、成本低，是住房和城乡建设部 2010 版推广的 10 项新技术之一。3 工程概况湖南长沙某工程 16 18 号楼，拟建建筑物为地上17 层，设计采用桩基础，共布置钢筋混凝土灌注桩258 根，设计有效桩长 36m、桩径 700mm。采用旋挖钻机成孔开放式后注浆工艺，桩端注浆量为1500kg，桩侧为750kg。场地土层主要为粉土、粉质黏土，稳定水位埋深为地表下6m 左右。4 工艺流程4.1 旋挖钻成孔灌注桩工艺流程( 见图 1)4.2 后压浆施工工艺流程注浆管制作注浆管随钢筋笼下放安置成桩 7d 后，压浆机组就位搅拌水泥浆连接压浆管打开排气阀并开泵排气关闭排气阀、压浆压浆至设计要求量静置 10min、卸压、拆管压浆管封堵成桩。5 操作要点5.1 成孔1）布置桩位根据轴线布置工程桩桩位，钉入短钢筋或木棍系彩条标志，保证桩位准确。测设每个桩位的标高，以此为依据确定桩顶位置。桩位布置结束后必须经过检查复核，确认桩位准确无误后方可进行成孔作业。2）埋设钢护筒埋设时，根据桩位中心点，在大于护筒直径 80 100cm 范围，过中心点的正交十字线上埋设控制桩，然后挖出比护筒大 20cm 的孔，在坑底填筑 20cm 厚的黏土，夯实后将护筒用钢丝绳对称吊放进孔内，找出护筒的中心( 拉正交十字线) ，使护筒的中心与桩位中心重合，同时用水平尺( 或吊线坠) 校验护筒竖直后，在护筒周围回填含水量适合的黏土，分层夯实，夯填时要防止护筒的偏斜。3）钻孔利用旋挖钻杆上的液压马达往下压，并利用扭矩旋转，使旋挖钻头挤压并旋转切入土体，使破碎的岩体直接装入钻头内，然后再由钻机提升装置和伸缩式钻杆提出孔外卸土，这样循环往复，不断地取土、卸土，直至钻至设计深度。注意事项: 钻孔前，调平钻机，保持钻机垂直稳固。开钻前使钻头着地，进尺深度调整为零。钻进时原地顺时针旋转开孔，然后以钻斗自重、钻杆自重加液压力作为钻进压力，初钻压力控制在 90kpa 左右，钻速先慢后快。钻进过程中要不断补充泥浆，使孔内始终保持高于地下水位 1. 0 1. 5m 的水头高度，同时应根据土质情况调整泥浆配方和密度。4）清孔 钻机进尺到距设计孔底标高 10 30cm 时，暂停钻机进尺，静置一段时间后再次钻进，利用钻机完成剩余进尺的同时捞起沉渣。若清孔后达不到设计要求，可采用反循环法进行二次清孔。清孔标准。孔底 50cm 处泥浆的相对密度应控制在1. 2g/cm3，沉渣厚度 100mm。5）成孔质量检验钻孔完成后用垂球法、圆环测孔法对桩孔深度、沉渣厚度及桩径进行检验，满足设计要求后方可进行下道工序施工。检验结束后，要尽快灌注混凝土。5.2 钢筋笼制作根据桩长钢筋笼分段制作，主筋的焊接采用单面搭接焊。钢筋笼制作时，加劲箍设在主筋外侧，焊接口不得向内圈伸露，以免妨碍导管活动的畅通性。钢筋笼均应加焊混凝土保护层定位装置，每节钢筋笼设 2 3 道，每道 4 个对称布置，且偏差应在 10mm 内。5.3 灌注混凝土1）桩身混凝土坍落度宜为 ( 180 20 ) mm，用混凝土料斗和导管垂直灌入浇筑，浇筑时应连续进行，浇筑过程中要不间断地上、下提放导管，混凝土通过导管自上向下顶压和自重增强其密实性。拆导管前要测定桩孔混凝土高度，保证导管埋入混凝土中2m。混凝土灌注充盈系数1.0。2）桩顶超灌高度为0.50.8m，保证在剔除浮浆后，桩顶混凝土强度符合设计要求。5.4 注浆管的制作注浆管采用直径为 2030mm 的钢管制作，接头采用丝扣连接，丝扣长度不小于 1 /2 管箍长度，缠生料带用管钳拧紧。桩端压浆底管距管口 100 300mm 范围制作成压浆喷头( 花管) ，在该部分采用钻头均匀钻出间距 3cm、直径 8mm 的压浆孔作为压浆喷头，用胶带封严，底管口套上与管径相匹配的胶管，在管口处对折后用铁丝在管口上方 50mm 处固定。底管在桩底部长出钢筋笼 5cm，上部高出桩顶混凝土面 50cm。桩侧注浆管底部连接三通上端，下端对开口连接 100mm 长短管，用软胶管套在短管上形成环状。5.5 注浆管的布置1）桩端后注浆管布置 根据桩的直径确定，直径1 200mm的桩，沿钢筋笼圆周外侧对称设置 2根，1 200mm直径2 500mm 的桩对称布置 3 根。2）桩侧后注浆管布置 桩长 15m 对承载力增幅要求较高的，采用桩端、桩侧复式注浆。桩底 5 15m 以上，桩顶 8m 以下，每隔 6 12m 设置 1 道。在钢筋笼吊装安放过程中要注意对注浆管的保护，钢筋笼不得扭曲，以免造成注浆管在丝扣连接处松动。5.6 后注浆施工顺序压浆时最好采用整个承台群桩一次性压浆，压浆先施工周圈桩位再施工中间桩; 压浆时采用 2 根桩循环压浆，即先压第 1 根桩的 a 管，压浆量约占总量的 70% ，压完后再压另 1 根桩的 a 管，然后依次为第 1 根桩的 b 管和第 2 根桩的 b 管，这样就能保证同一根桩 2 根管压浆时间间隔 30 60min 以上，给水泥浆一个在土层中扩散的时间。压浆时应做好施工记录，记录的内容应包括施工时间、压浆开始及结束时间、压浆数量以及出现的异常情况和处理措施等。单桩注浆时，饱和土宜先桩侧后桩端，非饱和土宜先桩端后桩侧，多断面桩应先上后下。5.7 注浆质量控制1）确保注浆管制作和安装质量。注浆采用普通焊接钢管，上、下带丝口连接，确保注浆管上、下连接严密，以防止岩土体、地下水渗入管内堵塞管路。2）注浆作业宜于成桩 2d 后开始，不宜迟于成桩 30d 后，注浆作业与成孔作业点的距离宜8 10m，桩侧、桩端注浆时间宜2h。3）设计注浆量为桩端1 500kg，桩侧 750kg，保证注浆量不小于设计值。4）注浆压力为桩侧 4mpa，桩端 6mpa。 当满足下列条件之一时可终止注浆: 注浆总量和注浆压力均达到设计要求; 注浆总量已达到设计值的75% ，且注浆压力超过设计值。5）当注浆压力长时间低于正常值或地面出现冒浆或周围桩孔串浆，应改为间歇注浆，间歇时间宜为 30 60min。6）合理调控浆液浓度。 制备浆液用的水泥采用强度等级为 42. 5mpa 的硅酸盐水泥，浆液应通过14mm 14mm 18mm 18mm 筛子过滤，以免掺入水泥袋屑或其他杂物。素水泥浆的水灰比控制在0. 6。6 注意事项1）桩位、孔口标高试测后需复核确认无误方可交给作业班组，测绳要定期用钢尺校验。2）混凝土灌注时，要防止导管碰挂钢筋笼导致钢筋笼上浮，导管埋在混凝土内不可太深，宜保持在 8 10m。3）灌注导管使用后要及时用水清洗，管壁、接头丝扣要经常检查，消除砂眼、接口变形等隐患，破损的胶垫要及时更换。4）注浆压力 4mpa。 注浆量达不到设计要求时稳压静置 10min 后采用间断注浆。桩侧注浆未达到设计值，可按不足量的 1. 2 倍由桩端补入。5）为防止压浆时水泥浆液从邻近薄弱地点冒出，压浆的桩应在混凝土灌注完成 2 7d 后，并且该桩周围至少 8m 范围内没有钻机钻孔作业，该范围内的桩混凝土灌注完成也应在 3d 以上。7 结语旋挖钻机成孔施工速度快、效率高，一般情况下直径 800mm 桩每天钻孔 240 300m。开放式后注浆管阀制作安装简便易操作，一般项目 4 人即可完成。开放式注浆花管与胶囊注浆阀相比每根桩( 直径 800mm) 可降低成本 130 元。旋挖钻机成孔解决了泥浆排放二次公害的问题，施工噪声小，符合绿色施工要求。该工程采用旋挖钻机成孔开放式后注浆工艺，工期 20d，按期完成。经对桩基进行承载力检测，符合设计要求。参考文献:1住房和城乡建设部工程质量安全监督司建筑业10 项新技术( 2010)m北