钻孔灌注桩施工技术

浅谈港口工程中钻孔灌注桩、嵌岩灌注桩施工一、概述1、什么是灌注桩？机械成孔灌注桩通常所称钻孔灌注桩、冲孔灌注桩等各种利用机械成孔非挤土混凝土桩，它是在土体中形成一定井孔，达成设计标高后（或设计要求入岩深度后），将钢筋骨架吊入井孔中，灌注混凝土成桩。2、灌注桩在港口工程中应用现在，灌注桩是应用广泛一大类桩型，适适用于各种土层，能制成较大直径和各种长度，能满足不一样承载力要求。在房屋建筑、铁路、公路、水利水电、港口码头等工程项目中都得到了广泛应用。港口工程中钻孔灌注桩通常为水上灌注桩，它受不一样水深、水流、波浪、潮汐等影响，与陆上灌注桩最大区分在于须搭设水上工作平台，打设护筒，通常情况下还须利用船机设备。港口工程中选取灌注桩通常造价较高，它特点是地质复杂，如表层有抛石或岩面埋藏较浅，不宜采取打入桩。经过多个项目实践，港工灌注桩多采取钻孔设备为卷扬机钢绳悬吊实心钻锥冲击成孔和正、反循环回转钻机成孔。尤其是冲击成孔适适用于各种土层，达成无坚不催，所以应用最多。今天介绍主要是钢绳冲击成孔施工法。2、灌注桩工艺流程（钢绳冲击成孔法）向孔内投放泥浆或粘土安装、调试冲击钻机埋设护筒测量放样场地准备向孔内投放泥浆或粘土安装、调试冲击钻机埋设护筒测量放样场地准备（工作平台搭设）补充孔内泥浆或粘土补充孔内泥浆或粘土二次清孔下钢筋笼清孔起钻检验孔形冲击钻进二次清孔下钢筋笼清孔起钻检验孔形冲击钻进验桩凿桩头灌注混凝土成桩修整孔形捞渣或排渣验桩凿桩头灌注混凝土成桩修整孔形捞渣或排渣二、施工准备施工准备工作对于一项工程是否能确保质量优良和按工期要求顺利完成，有相当主要作用。施工准备不充分，正式开工时，缺乏设备和材料，直接影响质量和工期。1、技术准备灌注桩工程在开工前需要掌握以下关于资料：（1）施工场地工程地质及关于水文地质资料；（2）设计图纸和技术要求，尤其对桩位图、桩结构图、设计说明，应详细阅读了解清楚，有不明确应及时提出；（3）现场地形图、管线图、测量基准点资料；（4）场地及邻近区内特殊建筑物分布情况及地下障碍物，如旧基础、地下工程、报废管线等）分布。（本人在正丰码头施工中就碰到旧基础条形梁）（5）施工中全部关于报表、规范、技术规格书等。（6）施工组织设计编写。施工组织设计编写应依照工程和场地特点，具备针对性编写，详细内容就不做介绍。2、设备准备合理选择施工设备是确保工程施工主要步骤。标准：（1）能满足设计对工程技术要求和质量标准；（2）适应地层特点和施工工法要求（经典特例：如台江三期魁岐码头灌注桩）（3）适应场地大小，场地搬运，工期要求、供电、供水条件等。惯用灌注桩设备有：正、反循环钻孔施工法和钢绳冲击成孔施工法（见笔记）3、材料准备（1）钢材选购把好规格品牌和质量关，每批进场时应抽样进行检验试验，满足要求方能使用；（2）砂、碎石进料把好货源稳定程度、质量和数量关。（3）对进场水泥应检验其技术指标，及时化验安定性合格和三天强度合格，方可使用。在同一个钻孔灌注桩内，不允许使用两种或两种以上不一样标号品种水泥。三、工作平台搭设港口工程灌注桩工作平台搭设很主要，通常须依照地形、地质、水文等资料做专题方案，经过技术经济比较确定。1、原场地为浅水（2米以内），可采取筑捣。比如土袋围堰导流（或截流）。场地内回填砂改成陆土施工，有许多好处，可节约护筒用量和船机设备。2、场地为深水，通常需搭设水上钢平台，此法在桥梁桩和港口工程中应用比较多。（结合实际经验谈各种做法）四、护筒水工灌注桩主要有钢筋混凝土护筒和钢护筒二大类。通常设计多采取钢护筒。水中护筒顶标高应高出设计高水位最少50cm，护筒应穿过软弱易塌孔土层，进入良好土层3米以上（比如粘性土、淤泥质粘土）。在港工中护筒通常采取振动锤打入，如表层为抛石层还须采取双护筒（大套小）。位置及垂直控制通常采取在工作平台上加设双层以上导向架。下沉好护筒应用吊环吊挂或焊接在施工平台上，以防万一塌孔时。护筒沉落或偏斜。护筒底刃脚须加厚以防卷边造成卡钻，给钻孔施工造成困难。（升港码头实例）五、成孔（重点介绍钢绳冲击成孔施工方法特点）1、钢绳冲击成孔施工是利用卷扬机钢丝绳，将具备较大质量冲击钻头提升至一定高度，然后使钻头自由下落，产生较大冲击能理来冲击硬碎岩土层，并利用专门捞渣工具捞取孔内渣土岩屑。钻头每冲击一次，就在孔底转动一定角度，形成圆形断面。在易垮孔地层，需要采取高粘度、高密度泥浆，或向孔内投入大量粘土球来保护孔壁。钢绳冲击成孔施工具备设备简单、操作方便，动力消耗少，机械故障少等优点，适宜在各种土层应用，与回转钻机比较，钻进效率较低，清孔难度较大，桩孔不规则，轻易发生孔斜及掉钻头、卡钻等孔内事故。钢绳冲击成孔施工桩孔直径通常在600～1800mm，最大可达3000mm，桩孔深度通常在40m左右，深度增加，钻进效率显著下降。2、施工机械设备钢绳冲击成孔施工钻机主要有WKC系列、广东冲系列和简易钻架，WKC系列因悬吊钻锥重量较小，桩径通常在1.5米以内，后两种在水工中应用较多。冲击成孔钻头主要由接头、钻头体、导正装置和底刃等组成，按钻头底部形状分，有一字形、十字形、工字形、圆形和抽筒钻形等型式，应用较多是十字形钻头。3、冲击施工参数（详见稿纸）（1）冲程和冲击频率：冲击即冲击高度，冲击频率则是单位时间内冲击次数。增加冲程及冲击频率有利于破碎岩土，提升效率，但增大频率对冲程影响也较大。（等式）式中n——冲击频率（次/min）S——冲程（cm）K——系数，————————————————4、操作关键点（详见稿纸）5、捞渣排渣（详见稿纸）6、清孔（详见稿纸）六、钢筋笼制作（详见稿纸）七、水下砼灌注（主要工序）（一）混凝土材料技术要求1、水泥：通常选取硅酸水泥、普通硅酸水泥、矿渣硅酸水泥，水泥标号不低于325，使用时水泥应具备出厂合格证及物化检验单，同一根桩不得选取两种品牌、标号水泥。2、粗骨料选取质地坚硬卵石或碎石，通常选取卵砾石、粒径5～40mm，连续级配，粒径不得大于钢筋最小净距1/3，和导管内径1/6～1/8。3、细骨料选取洁净符合关于规范要求淡水中粗砂。4、外加剂惯用有减水剂、缓凝剂等，外加剂应有产品合格证。5、拌适用水对钢筋有腐蚀作用（如氯离子含量超标）污水、泥水、PH值小于4酸性水等，均不得用于混凝土拌合。（二）混凝土配制1、砼试配在有资质试验站进行，通常选取三个不一样配合比，其中一个计算水灰比为基础配比，另两个在基准水灰比上分别增减水泥5%。用水量与基准配比相同。适当调整砂率，做成试块进行强度检测，从中选定符合要求配比。2、配制砼应具备良好和易性。表现在流动性、粘聚性和饱水性三个方面，和易性好即是混在本身自重作用下能够自行流动，具备良好抗离析能力，采取坍落度指标来进行衡量，导管灌注时，水下砼坍落度通常取18～22cm，通常情况下保持1～1.5小时内保持坍落度18～20cm，极具备良好流动性。（三）水下砼灌注机具1、导管采取无缝钢管或焊接管卷管制成，接头有螺纹连接或法兰连接。最下端一节导管长4～6米，不得短于4米，同时应备有1米、0.5米及0.3米短导管。导管规格：Φ200（适用桩径800～1200）砼经过能力10m3/小时Φ230～255（适用桩径800～15000砼经过能力15～17m3/小时Φ300≥1500砼经过能力25m3/小时导管须内壁光滑，定长偏差不超出0.5%，连成导管柱后轴线偏差小于2cm。连接后在0.5～0.7Mpa压力水下不漏水。2、漏斗和储料斗可用4～6mm钢板制作，内壁须光滑，斗容积须满足初灌量要求。3、隔水塞、隔水底盖（详见稿纸）4、灌注架：通惯用钻机钻架。5、混凝土搅拌机：选取强制式搅拌相，容量宜大于350L，并备用1～2台，输送宜选取泵送，优先选取商品砼。（三）混凝土灌注工艺1、初灌量确定（主要）混凝土初灌量应能满足最小埋管深度，并形成混凝土、泥浆界面，使泥浆与混凝土分隔开来，满足导管最小埋深初灌量。（以下内容见稿纸）（四）操作关键点（见稿纸）八、常见事故及处理方法：在成孔与灌注砼中，有时会碰到一些问题，或称事故，不要慌张，首先要对问题进行定性，分析原因，采取适当方法。钢绳冲击成孔施工常见事故及处理序号事故现象事故原因处理和预防1桩孔不圆，抽砂筒下入困难1、钻头转向装置失灵，冲击时钻头未转动；2、泥浆粘度过高，冲击转动阻力太大，钻头转动困难；3、冲程太小，钻头得不到充分转动或转动很小过1、发觉孔不圆，可用碎石粘土回填钻孔重新冲击，经常检验转向装置灵活性；2、调整泥浆粘度和比重；3、用短冲程和长冲程交替冲击修整孔形2钻孔偏斜1、孔内探头石，漂石大小不均，钻头受力不均；2、基岩面产状较陡；3、钻进时钻机移位；1、钻遇基岩时采取短冲程，并使钻头充分转动，加紧冲击频率，进入基岩后采取长冲程钻进，若发觉孔斜，应回填重钻；2、发觉探头石后，应回填碎石或将钻机稍移向探头石一侧，用长种程猛击探头石，破碎后再钻进。3、经常检验钻机是否发生位移并及时调整3冲击钻头被卡提不起来1、钻孔不圆，钻头被狭窄部位卡住；2、未及时补焊钻头，钻头直径逐步变小使补焊后钻头入孔冲击被卡；3、上部孔壁坍落物卡住钻头；4、在粘土层中冲程太长，泥浆粘度过高，以致钻头被吸住；5、放绳太多，冲击钻头倾倒顶住孔壁1、应正确判断卡钻原因，不可盲动，预防越卡越紧；若孔不圆，钻头向下有活动余地，可向下活动并转动至孔径较大处进起钻头，处理时可用打捞钩或打捞活套助提。2、使用合乎规格钻头；3、向孔内泵送性能良好泥浆，去除坍落物，替换孔内粘度过高泥浆；4、及时修补冲击钻头，若孔径已变小，应严格控制钻头直径并在孔径变小处重复冲刮孔壁以增大孔径。5、使用专用工具将顶在孔壁上钻头拔正。4钻头脱落1、钢丝绳在转向装置连接处被磨断或在靠转向装置处被扭断或绳卡松脱2、转向装置与顶锥连接处脱开；3、冲锥本身在微弱截面折断。1、用打捞活套打捞；2、用打捞钩打捞；3、用冲抓锥来抓取掉落冲锥；4、勤检验易损部位和机构。常见灌注故障及处理方法常见故障产生故障原因故障处理方法隔水塞卡在导管内隔水塞翻转或胶垫过大隔水塞遇物卡住；导管连接不直；导管变形用长杆冲捣或振捣，若无效则提出导管，取出隔水塞重放，并检验民管连接垂直度；拆换变形导管导管内进水导管连接处密封不好，垫圈放置不平正，法兰盘螺栓松动初灌量不足，未埋住导管提出导管，检验垫圈，重新安放并检验密封情况；提出导管，去除灌入混凝土，重新开始灌注，增加初灌量，调整导管底口至孔底高度混凝土在导管内出不去混凝土配比不符合要求，水灰比过小，坍落度过低；混凝土搅拌质量不符合要求混凝土泌水离析严重导管内进水未及时发觉，造成混凝土严重稀释，水泥浆与砂、石分离灌注时间过长，表层混凝土已初凝将混凝土按百分比要求重新拌合并检验坍落度检验所使用水泥品种、标号和质量，按要求重新拌制。在不增大水灰比标准下重新拌合；上下提动导管或捣实，使导管疏通，若无效，提出导管进