3.2.2-灌注桩

灌注桩：直接在桩位上用机械成孔或人工挖孔，在孔内安放钢筋、灌注混凝土而成型的桩。与预制桩相比：灌注桩具有不受地层变化限制，不需要接桩和截桩，节约钢材、振动小、噪声小等特点。灌注桩按成孔方法分为干作业成孔灌注桩、泥浆护壁成孔灌注桩、沉管灌注桩、爆扩成孔灌注桩等。,3.2.2灌注桩施工,施工后需要一定的养护期，不能立即承受荷载,灌注桩施工准备工作A、确定成孔施工顺序一般结合现场条件，采用下列方法确定成孔顺序：间隔一个或二个桩位成孔；在相邻混凝土初凝前或终凝后成孔；一个承台下桩数在五根以上时，中间的桩先成孔，外围的桩后成孔。B、成孔深度的控制摩擦型桩：桩管入土深度以标高控制为主，以贯入度控制为辅；端承型桩：沉管深度控制以贯入度控制为主；设计持力层标高对照为辅。,量孔深用的测量绳和重锤,C、钢筋笼的制作制作时要考虑主筋、箍筋的直径及间距，主筋的保护层，加劲箍的间距等应符合设计要求和规范要求。分段制作接头采用焊接并使接头错开50，放置时不得碰撞孔壁。D、混凝土的配制粗骨料：卵石或碎石，最大粒径不得大于钢筋净距的1/3，对于其他类型的灌注桩或素混凝土见相关规定。混凝土强度等级：不小于C15,钢筋笼吊装,钢筋笼吊放,送放钢筋笼防碰,钢筋笼就位,一、泥浆护壁成孔灌注桩,泥浆护壁成孔是利用泥浆保护稳定孔壁的机械钻孔方法。它通过循环泥浆将切削碎的泥石渣屑悬浮后排出孔外，适用于有地下水和无地下水的土层。多用于含水量高的软土地区。泥浆护壁成孔灌注桩的施工工艺流程：测定桩位、埋设护筒、桩机就位、制备泥浆、机械(潜水钻机、冲击钻机等)成孔、泥浆循环出渣、清孔、安放钢筋骨架、浇筑水下混凝土。,(1)埋设护筒钻孔前，在现场放线定位，按桩位挖去桩孔表层土，并埋设护筒。护筒高0.3m左右，上部设12个溢浆孔，是用厚48mm钢板制成的圆筒，其内径应大于钻头直径200mm。护筒的作用是固定桩孔位置，保护孔口，防止地面水流入，增加孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头的方向。,护筒的埋设深度，在粘土中不宜小于1.0m，在砂土中不宜小于1.5m。护筒顶面应高于地面0.40.6m，并应保持孔内泥浆面高出地下水位1m以上，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位1.5m以上。,护筒埋设,(2)泥浆的作用泥浆具保护孔壁、防止坍孔的作用，同时在泥浆循环过程中还可携砂，并对钻头具有冷却、润滑作用。泥浆护壁成孔可用多种形式的钻机钻进成孔。在钻孔过程中，为防止孔壁坍塌，在孔内注入专门配制的高塑性粘土或膨润土和水拌合的泥浆，也可利用钻削下来的粘性土与水混合自造泥浆保护孔壁。同时这种护壁泥浆与钻孔的土屑混合，边钻边排出泥浆，同时进行孔内补浆。当钻孔达到规定深度后，进行孔底清渣，然后安放钢筋笼，在泥浆下灌注混凝土而成桩。,1)回转钻机成孔由动力装置带动钻机回转装置转动，再由其带动带有钻头的钻杆移动，由钻头切削土层。适用于地下水位较高的软、硬土层，如淤泥、黏性土、砂土和软质岩层。,正循环回转钻机成孔的工艺如图所示。泥浆由钻杆内部注入，并从钻杆底部喷出，携带钻下的土渣沿孔壁向上流动，由孔口将土渣带出流入沉淀池，经沉淀的泥浆流入泥浆池再注入钻杆，由此进行循环。沉淀的土渣用泥浆车运出排放。,(3)成孔,反循环回转钻机成孔的工艺如图所示。泥浆由钻杆与孔壁间的环状间隙流入钻孔，然后，由砂石泵在钻杆内形成真空，使钻下的土渣由钻杆内腔吸出至地面而流向沉淀池，沉淀后再流入泥浆池。反循环工艺的泥浆上流的速度较高，排放土渣的能力强。,2)潜水钻机成孔潜水钻机是一种旋转式钻孔机，其防水电机变速机构和钻头密封在一起，由桩架及钻杆定位后可潜入水、泥浆中钻孔。注入泥浆后通过正循环或反循环排渣法将孔内切削土粒、石渣排至孔外。,钻机施工,钢筋笼吊装,混凝土浇筑,泥浆运输车辆,在钻孔过程中，向孔中注入相对密度为1.11.5的泥浆，使桩孔内孔壁土层中的孔隙渗填密实，避免孔内漏水，保持护筒内水压稳定；泥浆相对密度大，加大了孔内的水压力，可以稳固孔壁，防止塌孔；通过循环泥浆可将切削的泥石渣悬浮后排出，起到携砂、排土的作用。,3)冲击钻机成孔冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头(冲击锤)提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔。冲击钻头形式有十字形、工字形、人字形等，一般常用十字形冲击钻头。冲孔前应埋设钢护筒，并准备好护壁材料。,冲孔灌注桩桩机,冲击钻头,抽碴筒,4）冲抓锥成孔有一重铁块和活动抓片，通过机架和卷扬机将冲抓锥提升到一定高度，下落时松开卷筒刹车，抓片张开，锥头便自由下落冲入土中，然后开动卷扬机提升锥头，这时抓片闭合抓土。冲抓锥整体提升至地面上卸去土渣，依次循环成孔。冲抓锥成孔施工过程、护筒安装要求、泥浆护壁循环等与冲击成孔施工相同。适用于松软土层(砂土、粘土)中冲孔，但遇到坚硬土层时宜换用冲击钻施工。,(4)清孔验孔是用探测器检查桩位、直径、深度和孔道情况；清孔即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以减少桩基的沉降量，提高承载能力。泥浆护壁成孔清孔时，对于土质较好不易坍塌的桩孔，可用空气吸泥机清孔，气压为0.5MPa，使管内形成强大高压气流向上涌，同时不断地补足清水，被搅动的泥渣随气流上涌从喷口排出，直至喷出清水为止。对于稳定性较差的孔壁应采用泥浆循环法清孔或抽筒排渣，清孔后的泥浆相对密度应控制在1.151.25。,(5)浇筑水下混疑土泥浆护壁成孔灌注混凝土的浇筑是在水中或泥浆中进行的，故称为浇筑水下混凝土。水下混凝土宜比设计强度提高一个强度等级，必须具备良好的和易性，配合比应通过试验确定。水下混凝土浇筑常用导管法。浇筑时，先将导管内及漏斗灌满混凝土，其量保证导管下端一次埋入混凝土面以下0.8m以上，然后剪断悬吊隔水栓的钢丝，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞进入水中。,水下浇灌砼,1安放导管2导管就位3料斗贮料,4连续浇注5提升导管,泥浆护壁成孔的缺点：施工现场环境污染严重,二、干作业成孔灌注桩（用于无地下水或已降水）,1、钻孔灌注桩成孔一般采用螺旋钻机钻孔。螺旋钻头外径分别为400mm、500mm、600mm，钻孔深度相应为12m、10m、8m。利用螺旋钻叶片出土，适用于：成孔深度内没有地下水的一般粘土层、砂土及人工填土地基，不适于有地下水的土层和淤泥质土。钻机就位后，钻杆垂直对准桩位中心，开钻时先慢后快，减少钻杆的摇晃，及时纠正钻孔的偏斜或位移。,平整场地，挖排水沟定桩位钻机对位、校垂直开钻出土清孔检查垂直度及虚土情况放钢筋骨架浇混凝土。,工艺顺序,长螺旋钻机成孔施工长螺旋钻机钻头,长螺旋钻机成孔近景,长螺旋钻孔机出土状态,短螺旋钻孔机出土状态,目前常用螺旋钻机成孔，亦有用洛阳铲成孔的。,洛阳铲是由洛阳的盗墓贼发明的。目前，洛阳铲已不再是考古界的专有工具，在建筑、公路、铁路、矿山等领域里都发挥了重要作用。特别是在地基灌桩和地质勘探等方面，洛阳铲已是必不可少的工具。,2、挖孔灌注桩高层建筑、大型桥梁、重要的水利工程由于自重大，底面积小，对地基的单位压力很高，需要大直径的桩来承受，但却往往受到钻孔设备的限制而难以完成。在这种情况下，人们较多地采用了挖孔灌注桩。挖孔桩的桩径一般为13m，桩深2040m，最深可达6080m。每根桩的承载力为1000040000kN，甚至可高达6000070000kN。挖孔桩可采用人工或机械挖掘成孔，人工挖孔灌注桩是指机孔采用人工挖掘方法进行成孔，达所需深度后再进行扩孔、对基底进行验收，验收合格后下然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。,特点：设备简单;无噪声、无振动、不污染环境，对施工现场周围原有建筑物的影响小;施工速度快，可按施工进度要求决定同时开挖桩孔的数量，必要时各桩孔可同时施工，土层情况明确，可直接观察到地质变化，桩底沉渣能清除干净，施工质量可靠。缺点：人工耗最大，开挖效率低，安全操作条件差等。安全措施（护壁、通风、联络、照明、人员上下）孔下操作人员必须戴安全帽;孔下有人时孔口必须有监护人员;护壁要高出地面150200mm；使用的电葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自动卡紧保险装置；每日开工前必须检测井下的有毒有害气体；桩孔开挖深度超过10m时，应有专门向井下送风的设备。,钢筋笼吊装就位,井下挖土井下凿岩井上吊土,钢筋笼与声测管,大直径群桩挖孔施工,人工挖孔桩灌注桩施工,定位放线,开挖土方,支设护壁模板,安放操作平台,浇筑护壁砼,拆模、逐断施工,清孔,成桩,3、沉管灌注桩沉管灌注桩是利用锤击打桩法或振动沉桩法，将带有钢筋混凝土桩靴（又叫桩尖）或带有活瓣式桩靴的钢套管沉入土中(钢管直径应与桩的设计尺寸一致)，然后边拔管边灌注混凝土而成。若配有钢筋时，则在浇筑混凝土前先吊放钢筋骨架。利用锤击沉桩设备沉管、拔管时，称为锤击沉管灌注桩；利用激振器的振动沉管、拔管时，称为振动沉管灌注桩。,a）活瓣桩尖；b）桩靴1一桩管；2一锁轴；3一活瓣；4桩靴,预制桩尖,桩尖埋设,桩管套入砼桩靴,关闭桩管活瓣桩尖,沉管灌注桩施工过程a）就位；b）沉套管；c）初灌混凝土；d）放置钢筋笼、灌注混凝土；e）拔管成桩1钢管；2桩靴；3桩,1）锤击沉管锤击灌注桩施工时，用桩架吊起钢套管，关闭活瓣或对准预先设在桩位处的预制混凝土桩靴，套入桩靴。套管与桩靴连接处要垫以麻、草绳，以防止地下水渗入管内。然后缓缓放下套管，压进土中。套管上端扣上桩帽，检查套管与桩锤是否在一垂直线上，套管偏斜不大于5%时，即可起锤沉套管。先用低锤轻击，观察后如无偏移，才正常施打，直至符合设计要求的贯入度或沉入标高，并检查管内有无泥浆或水进入，即可灌注混凝土。套管内混凝土应尽量灌满，然后开始拔管。拔管要均匀，不宜拔管过高。拔管时应保持连续密锤低击不停。,2）振动沉管振动灌注桩采用振动锤或振动冲击锤沉管。施工前，先安装好桩机，将桩管下端活瓣合起来或套入桩靴，对准桩位，徐徐放下套管，压入土中，勿使偏斜，即可开动激振器沉管。桩管受振后与土体之间摩阻力减小，同时利用振动锤自重在套管上加压，套管即能沉入土中。振动灌注桩可采用单打法、复打法施工。1.单打法施工时，在沉入土中的套管内灌满混凝土,开动激振器，振动510s，开始拔管，边振边拔。每拔0.51m，停拔振动510s，如此反复，直到套管全部拔出。在一般土层内拔管速度宜为1.21.5m/min，在较软弱土层中，不得大于0.8m/min,2.复打法，在同一桩孔内进行两次单打，或根据要求进行局部复打。.反插法，将钢管每提升0.5m，再下沉0.3m，（或提升1m，下沉0.5m）,如此反复进行，直至拔离地面。此种方法，在淤泥层中可消除缩颈现象，但在坚硬土层中易损坏桩尖，不宜采用。,振动沉管,沉管灌注桩易产生的质量问题及处理有隔层灌注桩混凝土中部有空隔层或泥水层、桩身不连续：是由于钢管的管径较小，混凝土骨料粒径过大，和易性差，拔管速度过快造成。预防措施，应严格控制混凝土的坍落度不小于5cm7cm，骨料粒径不超过3cm，拔管速度不大于2m/min，拔管时应密振慢拔。,缩颈缩颈的桩又称瓶颈桩，桩身局部直径小于设计直径。产生的主要原因是：在含水率很高的软土层中沉桩管时，土受挤压产生很高的空隙水压，拔管后挤向新灌的混凝土而造成桩径截面缩小；拔管速度过快，混凝土流动性差或混凝土装入量少，混凝土出管时扩散差也造成缩颈现象。预防措施：施工时每次应向桩管内尽量多装混凝土，使之有足够的扩散压力；严格控制拔管速度。处理方法是：若桩轻度缩颈，可采用反插法，局部缩颈可采用半复打法，桩身多处缩颈可采用复打法。,断桩：断桩一般发生在地面以下软硬土层的交接处，并多数发生在粘性土。砂石和松土中很少出现。主要原因：桩距过小，受邻桩施打时挤土造成的影响；软硬土层间传递水平力大小不同，对桩产生剪应力；混凝土终凝不久，强度弱，受振动和外力扰动；拔管时速度过快，混凝土来不及下落，周围的土迅速回缩，形成断桩。措施：布桩不宜过密，桩间距宜大于3.5倍桩径；合理制定打桩顺序和桩架行走路线以减少振动的影响；采用跳打法施工，跳打应在相邻成形的桩达到设计强度的60以上进行；控制拔管速度，一般以1.2-1.5m/min为宜。如已查出断桩，应将断桩段拔出，将孔清理干净后，略增大面积或加上箍筋后，再重新浇筑混凝土。,吊脚桩指桩底部混凝土隔空或混凝土混入泥砂而形成软弱夹层原因：桩靴打坏挤入管内，拔管时，桩靴未及时脱离桩管；桩靴与桩管连接不密实，泥、砂流入；活瓣桩靴拔管到一定高度才张开，砼下落。处理措施：控制砼桩靴强度；活瓣桩靴应在抽管时注意砼下落情况。拔管开始500mm范围，可翻插几下；已灌砼时，用复打法处理。,灌注桩桩头处理,桩间挖土承台高程控制桩头凿除,剥出主筋浇筑砼垫层承台钢筋绑扎,桩基础的检测与验收成桩质量包括成孔与清孔、钢筋笼的制作与安放、混凝土搅拌及灌注三个工序的质量检查。成孔与清孔，主要检查已成桩孔的中心位置、孔深、孔径、垂直度、孔底虚土厚度；制作安放钢筋笼时，主要检查钢筋规格、数量、焊条规格和品种、焊口规格、焊缝长度、焊缝外观质量、主筋和箍筋的制作偏差及安放的实际位置等。搅拌和灌注混凝土时，主要检查原材料质量和计量，混凝土配合比、坍落度、混凝土强度等。,（一）桩基的检测方法有静力试验法和动测法。1静力试验法（1）试验目的：通过静力试验确定单桩极限承载力，为设计提供依据。（2）试验方法：通过静力加压确定桩的极限承载力。（3）试验要求：当桩混凝土强度达到一定强度后进行，按试验规程的方法、数量试验。,江苏广电城3840t桩基静载检测现场,安装感应装置,吊起落锤,设置桩垫,测量落距,落锤下落,桩基大应变频谱分析仪,2动测法（1）特点：又称无损检测。设备少，轻便，简洁，成本低。（2）桩身质量检验：确定桩身的完整性。,当受设备或现场条件限制无法进行单桩承载力检测的端承型大直径灌注桩，可采用钻芯法测定桩