鑽孔灌注樁,指在工程現場通過機械鑽孔、鋼管擠土或人力挖掘等手段在地基土中形成樁孔,并在其内放置鋼筋籠、灌注混凝土而做成的樁。根據成孔方法可分為沉管灌注樁、鑽孔灌注樁和挖孔灌注樁等。
具有以下特點:施工噪聲和震動小;能建造比預制樁的直徑大的樁;可用于各種地基;施工質量的好壞對樁的承載力影響很大;混凝土質量較難控制;費工費時,成孔速度慢,泥渣污染環境。
鑽孔灌注樁施工中,因所選護壁形成的不同,分為泥漿護壁方式法和全套管施工法2種。
泥漿護壁施工法
沖擊鑽孔、沖抓鑽孔和回轉鑽削成孔等均可采用泥漿護壁施工法。該法的施工流程為:平整場地→泥漿制備→埋設護筒→鋪設工作平台→安裝鑽機并定位→鑽進成孔→清孔并檢查成孔質量→下放鋼筋籠→灌注水下混凝土→拔出護筒→檢查質量。
(1)施工準備。包括選擇鑽機、鑽具、場地布置等。
(2)鑽孔機的安裝與定位。安裝鑽孔機的地基要穩固。對地層較軟和有坡度的地基,可用推土機推平,再墊上鋼闆或枕木加固。為防止樁位不準,施工中要定好中心位置并正确的安裝鑽孔機。鑽機位置的偏差不大于2cm。對準樁位後,用枕木墊平鑽機橫梁,并在塔頂對稱于鑽機軸線上拉上纜風繩。
(3)埋設護筒。鑽孔成敗的關鍵是防止孔壁坍塌。當鑽孔較深時,地下水位以下的孔壁土在靜水壓力下會向孔内坍塌,甚至出現流砂現象。鑽孔内若能保持比地下水位高的水頭,增加孔内靜水壓力,能使孔壁平衡孔外地下水壓力或加大孔内向水力、防止坍孔。護筒同時還有隔離地表水、保護孔口地面、固定樁孔位置和鑽頭導向的作用。
(4)泥漿的制備。鑽孔泥漿由水、粘土和添加劑組成。調制的泥漿及經過循環淨化的泥漿應依據鑽孔方法及地層情況來确定泥漿稠度,泥漿稠度應視地層變化或操作要求靈活掌握。泥漿具有浮懸鑽渣、冷卻鑽頭、潤滑鑽具、增大靜水壓力,并在孔壁形成泥皮,隔斷孔内外滲流,防止坍孔的作用。
(5)鑽孔。鑽孔是關鍵工序,施工中須嚴格按操作要求進行,以保證成孔質量。首先要注意開孔質量,須對好中線及垂直度,并壓好護筒。施工中要注意不斷添加泥漿和抽渣,還要随時檢查成孔是否有偏斜。采用沖擊式或沖抓式鑽機施工時,附近土層因受振動而影響鄰孔的穩固,故鑽好的孔應及時清孔,下放鋼筋籠和灌注水下混凝土。鑽孔的順序也應提前規劃好,既要保證下一個樁孔的施工不影響上一個樁孔,又要使鑽機的移動距離不會過遠和相互幹擾。
(6)清孔。鑽孔的深度、直徑、位置和孔形直接關系到成樁質量與樁身曲直。因此,在鑽孔達到設計要求深度後,應檢查孔深、孔位、孔形、孔徑等。在終孔檢查完全符合設計要求後,立即清理孔底,避免間隔時間過長導緻泥漿沉澱,從而引起鑽孔坍塌。清孔方法根據使用的鑽機不同靈活應用。通常可采用正循環旋轉鑽機、反循環旋轉機真空吸泥機和抽渣筒等。
(7)灌注水下混凝土。清孔完成後,将預制的鋼筋籠垂直吊放到孔内,定位後加以固定,然後用導管灌注混凝土,灌注時混凝土不要中斷,以防出現斷樁現象。
全套管施工法
全套管施工法的施工流程為:平場地→鋪設工作平台→安裝鑽機→壓套管→鑽進成孔→安放鋼筋籠→放導管→澆築混凝土→拉拔套管→檢查成樁質量。
全套管施工法除不需泥漿及清孔外,其他與泥漿護壁法類同。
準備階段
1.施工人員對施工地點地質情況、樁位、樁徑、樁長、标高等有清晰的認知。
2.樁位放樣。将4根直徑400mm的鋼管打入強風化層作為定位樁。
3.将吊裝工字鋼焊接的鋼圍堰導向樁與定位樁分層連接固定,以确保導向框位置準确。
4.插打鋼護筒。鋼護筒壁厚12mm,護筒長度根據各墩不同地質情況決定,護筒下沉深度穿過覆蓋層。
5.插打鋼闆樁圍堰。采用拉伸—Ⅲ型鋼闆樁沿導向框排列。用Dz-60Y型振動錘振動下沉,直至穿過覆蓋層為止。
鑽孔階段
1.安設鑽機,使鑽杆中心重合,其水平位移及傾斜度誤差按規範要求調整。
2.用沖擊鑽鑽孔時,應待相鄰孔位上已灌注好的混凝土凝固且已達到一定強度時,才能開鑽。
3.鑽孔過程采用正循環回轉鑽進施工技術,在粘土層,适當少投泥土,靠鑽進自行造漿,在砂土層加大泥漿濃度固壁。鑽進速度始終和泥漿排出量相适應。
4.孔内始終保持0.2kg/cm²的靜水壓力,護筒内水位始終高于水庫水位,遇松散地層時,适當增大泥漿相對密度和稠度,盡量減輕沖液對孔壁的影響,同時降低轉速和鑽壓以滿足施工質量控制要求。
5.鑽進過程嚴禁孔内掉進鑽頭、鑽杆等,經常檢查鑽頭的磨損情況。
6.鑽進過程随時留取渣樣,每米不少于1組,在離設計标高1.000~1.500m範圍内,每30cm留1組,每根樁渣樣不少于3組。
清孔階段
(1)通過清孔盡可能使沉渣全部清除,使混凝土與基岩接合完好,以提高樁底承載力。
(2)終孔後,将鑽頭提至距孔底的0.2~0.3m處,使之空轉,然後将殘存在孔底的鑽渣吸出;必要時投入适量純堿以提高泥漿比重和膠結能力,使沉渣排出孔外。
(3)當鋼筋籠下沉固定後,再次複檢孔深和沉渣厚度。如果沉渣超标,可用導管中附屬的風管再次清孔,直至全部符合設計要求及工藝标準。
(4)清孔結束前,将泥漿比重調整到規定範圍内,以保證水下混凝土的順利灌注,同時保證成樁質量。
鋼筋籠的制作
(1)主筋連接,樁身縱向受力鋼筋的接頭應設在樁身受力較小處;接頭位置應相互錯開,且在35d的同一接頭連接區段範圍内鋼筋接頭不超過鋼筋數量的50%;主筋與箍筋應點焊。
(2)鋼筋籠應整體吊裝,吊裝時不得碰損孔壁,吊放前須清除槽底沉渣。鋼筋籠吊放到設計位置時,應檢測水平位置和高程是否達到設計要求,檢測合格後立即固定鋼筋籠,鋼筋籠入孔後至澆築混凝土完畢的時間不超過4h。
(3)鋼筋籠在制作、運輸、吊裝過程中應采用有效的措施防止其變形。
(4)鋼筋籠上有預埋鋼筋處應采用聚乙烯泡沫闆覆蓋預埋件,以便需要時鑿出預埋件。
灌注混凝土
(1)混凝土坍落度在18~22cm之間、粗骨料粒徑小于40mm。
(2)二次清孔結束後30min内立即進行混凝土灌注。
(3)采用Φ250法蘭式導管自流式灌注混凝土。導管聯結要平直,密封可靠;導管下口距孔底30~50cm。
(4)首盤澆築:初灌量須保證導管底部埋入混凝土中80cm以上,且連續灌注。
(5)正常灌注混凝土時,導管底部埋于混凝土中深度在2~6m之間。
(6)一次拆卸導管不得超過6m,每次拆卸導管前都要測量混凝土面高度,計算出導管埋深再拆卸。不要盲目提升、拆卸導管,導管最小埋深2.0m。
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