钻孔灌注桩.doc

钻孔灌注桩 钻孔灌注桩是指利用钻孔机械钻出桩孔，并在孔中浇注混凝土（或先在孔中吊放钢筋笼）而成的桩。根据钻孔机械的钻头是否在土壤的含水层中施工，又分为泥浆护壁成孔和干作业成孔两种施工方法。这两种成孔方法的灌注桩均具有无震动、无挤土、噪音小、对周围建筑物的影响小等特点，适宜于在硬的、半硬的、硬塑的和软塑的粘性土中施工。但是，由钻孔成孔的灌注桩与其他方法成孔的灌注桩或预制桩比较，其承载力较低，沉降量也大。1、 泥浆护壁成孔灌注桩施工 泥浆护壁成孔灌注桩的施工方法为先利用钻孔机械（机动或人工）在桩位处进行钻孔，待钻孔达到设计要求的深度后，立即进行清孔，并在孔内放入钢筋笼，水下浇注混凝土成桩。在钻孔过程中，为了防止孔壁坍塌，孔中可注入一定稠度的泥浆（或孔中注入清水直接制浆）护壁进行成孔。泥浆护壁成孔灌注桩适用于在地下水位较高的含水粘土层，或流砂、夹砂和风化岩等各种土层中的桩基成孔施工，因而使用范围较广。其施工工艺流程如图所示：1） 机械设备及成孔方法 泥浆护壁成孔灌注桩所用的成孔机械有冲击钻机、回转钻机及潜水钻机等。以下主要介绍潜水钻机成孔的灌注桩施工方法。 潜水钻机。潜水钻机由防水电机、减速机构和电钻头等组成。电机和减速机构装设在具有绝缘和密封装置的电钻外壳内，且与钻头紧密连接在一起，因而能共同潜入水下作业。这种钻机的有点是体积小、重量轻、携带方便；钻机有桩架及钻杆定位，钻孔是钻杆不需旋转，钻孔效率高；桩架轻便，移动灵活，钻进速度快（0.32m/min），钻孔深度大（最深达50m）；钻机噪音小，操作劳动条件大有改善等优点。潜水钻机不仅使用于水下钻孔，而且也可用于地下水位较低的干土层中钻孔。 埋设护筒。钻机钻孔前，应做好场地平整，挖设排水沟，设泥浆池制备泥浆，做试桩成孔，设置桩基轴线定位点和水准点，放线定桩位及其复核等施工准备工作。钻孔时，先安装桩架及水泵设备，桩位处挖土埋设孔口护筒，桩架就位后，钻机进行钻孔。 地表土层较好，开钻后不塌孔的场地可以不设护筒。但在杂填土或松软土层中钻孔时，应设护筒，以起定位、保护孔口、存贮泥浆和使其高出地下水位的作用。护筒用48mm厚度的钢板制作，内径应比钻头直径大100mm，埋入土中深度不宜小于1.0（粘土）1.5m（砂土），其下端0.5m应击入土中；顶部应高出地面400600mm，并开设12个溢水口；护筒与坑壁之间应用无杂质的粘土填实，不允许漏水；护筒中心与桩位中的偏差应50mm。 泥浆护壁钻孔。钻孔时应在孔中注入泥浆，并始终保持泥浆液面高于地下水位1.0m以上。因孔内泥浆比水重，泥浆所产生的液柱压力可平衡地下水压力，并对孔壁有一定的侧压力，成为孔壁的一种液态支撑。同时，泥浆中胶质颗粒在泥浆压力下，渗入孔壁表层孔隙中，形成一层泥皮，从而可以防止塌孔，保护孔壁。泥浆除护壁作用外，还具有携渣、润滑钻头、降低钻头发热、减少钻进阻力等作用。如在粘土、亚粘土层中钻孔时，可在孔中注进清水，以原土造浆护壁、排渣。当穿砂夹层时，为防止塌孔，宜投入适量粘土以加大泥浆稠度；如在砂夹层较厚或砂土中钻孔时，则应采用制备泥浆注入孔内。泥浆主要是膨润土或粘土和水的混合物，并根据需要掺入少量其他物质。泥浆的粘度应控制适当，粘度大，携带土屑能力强，但会影响钻进速度；粘度小，则不利护壁和排渣。泥浆的稠度也应合适，虽稠度大，护壁作用也大，但其流动性变差，且还会给清孔和浇注混凝土带来困难。一般注入的泥浆相对密度宜控制在1.11.15之间，排出的泥浆相对密度宜为1.21.4.此外，泥浆的含砂率宜控制在6%以内，因含砂率大会降低粘度，增加沉淀，使钻头升温，磨损泥浆泵。钻孔进尺速度应根据土层类别、孔径大小、钻孔深度和供水量确定。对于淤泥和淤泥质土不宜大于1m/min，其他土层以钻机不超负荷为准，风化岩或其他硬土层以钻机不产生跳动为主。 清孔。钻孔深度达到设计要求后，必须进行清孔。清孔之目的是清除钻渣和沉淀层，同时也为泥浆下浇注混凝土创造良好条件，确保浇注质量。以原土造浆的钻孔，可使钻机空钻不进，同时射水，待排出泥浆的相对密度降到1.1左右，可认为清孔已合格。以注入制备泥浆的钻孔，可采用换浆法清孔，待换出泥浆的相对密度小于1.151.25时方可认为合格。 清孔结束时孔底泥浆沉淀物不可过厚，若孔底沉渣或淤泥过厚，则有可能在浇注混凝土时被混入桩尖混凝土中，导致桩的沉降量增大，而承载力降低。因此，规定要求端承桩的沉渣厚度不得大于50mm，摩擦端承桩和端承摩擦桩的沉渣厚度不得大于100mm，摩擦桩的沉渣厚度不得大于300mm。2） 混凝土浇注（图3.24） 桩孔钻成并清孔完毕后，应立即吊放钢筋笼和浇注水下混凝土。水下浇注混凝土通常采用导管法，其施工工艺如下： 吊放钢筋笼，就位固定。桩孔内配置钢筋的长度一般为桩长的1/21/3。当钢筋全长超过12m时，钢筋笼宜分段制作，分段吊放，接头处用焊接连接，并使主筋接头在同一截面中数量50%，两接头错开500mm。为增加钢筋笼的纵向刚度和灌注桩的整体性，每隔2m焊1？12的加强环箍筋，并要保证有6080mm钢筋保护层的措施（如设置定位钢筋环或混凝土垫块）。吊放钢筋笼前要检查钢筋施工是否符合设计要求；吊放时要细心轻放，切不可强行下插，以免产生回击落土；吊放完毕并经检查符合设计标高后，将钢筋笼加以临时固定（如绑在护筒或桩架上），以防移动。 吊放导管，水下浇注混凝土。水下浇注混凝土采用“导管法”施工，其施工方法详见4.3.8.2。 混凝土浇注完毕，拔除导管。当混凝土连续浇注至设计标高后，拔除导管，桩基混凝土浇注完毕。 水下浇注的混凝土强度等级不得低于c20；混凝土必须具有良好的和易性，坍落度一般采用180220mm，细骨料尽量选用中砂（含砂率宜为40%45%），粗骨料粒径不宜大于40mm，并不宜大于钢筋最小净距的1/3和导管内径的1/61/4；钢筋笼放入桩孔后4h内必须浇注混凝土；水下浇注混凝土应连续进行不得中断；混凝土实际灌注量不得小于计算体积；同一配合比试块数量每根桩不得少于1组。3） 施工中长遇问题及处理方法泥浆护壁成孔灌注桩施工中，常会遇到护筒冒水、钻孔倾斜、孔壁塌陷和颈缩等问题，其原因和处理方法简述如下： 护筒冒水。施工中发生护筒外壁冒水，如不及时采取防止措施，将会引起护筒倾斜、位移、桩孔偏斜，甚至产生地基下沉。护筒冒水的原因，是由于埋设护筒时周围填土不密实，或者起落钻头时碰动护筒。处理方法是，若在成孔施工开始时就发现护筒冒水，可用粘土在护筒四周填实加固；若在护筒已严重下沉或位移时发现护筒冒水，则应返工重埋。 孔壁缩颈。当在软土地区钻孔，尤其在地下水位高、软硬土层交界处，极易发生颈缩。，施工过程中，如遇钻杆上提或钢筋笼下放受阻现象时，就表明存在局部颈缩。孔壁颈缩的原因，是由于泥浆相对密度不当，桩的间距过密，成桩的施工时间相隔太短，钻头磨损过大等造成。处理方法是，采取将泥浆相对密度控制在1.15左右，施工时要跳开12个桩位钻孔，成桩的施工间隔时间要超过72h，钻头要定时更换等措施。 孔壁塌陷。在钻孔过程中，如发现孔内冒细密水泡，或护筒内的水位突然下降，这些都表明有孔壁塌陷的迹象。塌孔会导致孔底沉淀增加，混凝土灌注量超方和影响邻桩施工。孔壁塌陷的原因，是由于土质松散，泥浆护壁不良（泥浆过稀或质量指标失控）；泥浆吸出量过大，护筒内水位高度不够；钻杆刚度不足引起晃动而导致碰撞孔壁和下钢筋笼时碰撞孔壁等引起的。处理方法是，如在钻进中出现塌孔时，首先应保持孔内水位，并可加大泥浆相对密度，减少泥浆泵排出量，以稳定孔壁；如塌孔严重，或泥浆突然漏失时，应停钻并在判明塌孔位置和分析原因后，立即回填砂和粘土混合物到塌孔位置以上12m，待回填物沉淀密实，孔壁稳定后再进行钻孔。 钻孔倾斜。钻孔时由于钻杆不垂直或弯曲，土质松软不一，遇上孤石或旧基础等原因，都会引起钻孔倾斜。处理方法是，如钻孔时发现钻杆有倾斜，应立即停钻，检查钻机是否稳定，或是否有地下障碍物，排除这些因素后，改用慢钻速，并提动钻头进行扫孔纠正，以便削去“台阶”；如用上述方法纠正无效，应在回填砂和粘土混合物至偏斜处以上12m，沉淀密实后，重新进行钻孔施工。水下浇筑混凝土 在深基础、沉井、沉箱和钻孔桩的封底以及地下连续墙等的施工中，当地下水渗透量较大时，大量抽水又会影响地基，这时可直接在水下浇注混凝土。在水下或泥浆中浇筑混凝土，目前常用导管法。 导管直径一般为250300mm（至少为粗骨料最大粒径的5倍），每节长约3m，各节间用法兰盘螺栓连接并加密封圈。导管用起重机吊住，可以升降，移动。浇注前，导管下口先用球塞堵住，并从管子中用绳子或铁丝吊住，塞子可用木、橡胶等制作。开始浇注时，导管下口下沉到距地基表面约300mm处，太小则容易堵塞。第一次灌入导管内的混凝土必须经过严格计算，要求混凝土浇入坑基后能封住管口并满足导管口埋入混凝土内500mm以上。管口如埋入太浅则导管内易进水，如太深则导管内混凝土不易压出。为了使管内混凝土能顺利压出，管内混凝土顶面应高出地下水面2.5m左右。当管中混凝土的体积和高度满足上述要求后，即可剪短铁丝，球塞被管中混凝土冲开，混凝土就进入水中。如用木塞，这时木塞即浮起回收，次过程称开管。以后边连续浇注混凝土，边将导管缓缓提起，并注意导管下口始终埋入混凝土内。浇注