灌注桩施工工艺及方法.docx
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灌注桩施工工艺及方法
冲击钻钻孔灌注桩
一、施工工艺流程图
钻孔灌注桩工艺流程图详见下图。
钻孔灌注桩工艺流程图
二、施工步骤
1)施工准备
施工前期主要是修筑施工便道和钻机施工平台。
2)桩位放样
现场测量放线定出桩位,做好桩位的轴线标记和桩位的测量放样,并进行复核报验,作出复核记录,经复核确认桩位的轴线正确无误,开挖探槽探明无管线埋在地下时,方可埋设护筒,当桩位与待悬吊保护的管线相冲突时,及时报送监理工程师和设计单位,并严格按照监理工程师指示进行施工。
3)护筒设置
1.钢护筒制作
陆地上护筒采用6mm钢板卷制,直径大于设计桩径200~400mm,护筒长为1.5~3.0m,埋置后护筒底标高应在原地面以下不少于1.0m,且护筒周围应用粘土夯实,以防渗漏或防止孔内水头太高,使护筒底形成反穿孔。
2.钢护筒的埋设
测量放出桩位,引出护桩,挖埋护筒。
在桩位处挖出比护筒外径大80cm左右的圆坑,坑深比护筒低30cm左右,整平坑底,恢复原桩位。
吊放护筒,使护筒中心与钻孔中心重合,并使护筒垂直。
然后在护筒周围对称、均匀地回填粘土,分层夯实,夯填时要防止护筒倾斜。
埋置后护筒底标高应在原地面以下不少于1.0m,且护筒周围应用粘土夯实,以防渗漏或孔内水头太高,使护筒底形成反穿孔。
3.护筒埋设要求
(1)护筒中心竖直线应与桩中心线重合,除设计另有规定外,平面允许误差为50mm,竖直线倾斜不大于1%。
(2)护筒采用挖坑埋设法,护筒底部和四周所填粘质土必须分层夯实。
(3)护筒连接处要求筒内无突出物,应耐拉、压,不漏水。
4)泥浆制备
1.泥浆池
泥浆池采用在跨中挖泥浆循环池的方法,泥浆池隔跨设置,周转使用。
钻孔施工时钻碴及泥浆排放到泥浆池,钻碴沉淀到泥浆池,泥浆循环使用。
泥浆池为每两个相邻墩设置一个。
2.泥浆作用和性能要求
泥浆在净水压力的作用下,泥浆作用在孔壁上形成一层泥皮,阻隔孔内外渗流,保护孔壁免于坍塌,另外,泥浆还起到悬浮钻碴的作用,使钻进正常进行。
施工中要求泥浆具有很好的性能,既能有一定的悬浮钻碴的能力,又要求能很容易的流动,产生上升流速。
泥浆主要性能:
(1)相对密度:
泥浆密度过大,悬浮携带钻碴的能力增大,钻进中对孔壁的侧压力增大,孔壁泥皮厚度增大,孔壁也越稳定。
然而,泥皮厚度增大,孔壁摩擦系数减小,桩基承载力降低,同时也加大泥浆原料的消耗。
(2)粘度:
粘度大的泥浆,产生的泥皮厚,悬浮钻碴能力强,但粘度过大,则易“粘糊”,影响泥浆泵等正常工作;粘度过小,钻碴不易悬浮,孔壁泥皮薄。
(3)含砂率:
泥浆含砂率大时,会降低粘度,增加沉淀。
停钻时,容易造成埋钻、卡钻等事故。
(4)胶体率:
胶体率高的泥浆,粘土颗粒不易沉淀,悬浮钻碴的能力高,否则反之。
(5)失水率:
失水率小的泥浆它的胶体率大,失水率小的泥浆有利于保护孔壁。
(6)酸碱度:
以PH值表示泥浆的酸碱度。
PH值以8~10为适当,泥浆失水率小,能较快形成薄而坚韧的泥皮,固壁性能好。
开孔使用的泥浆用优质膨润土制作,当钻孔至粘土层时可使用原土造浆。
施工中经常测定泥浆比重、粘度、含砂率和胶体率,并保持护筒内泥浆顶面始终高出筒外水位或地下水位1米以上。
泥浆主要控制指标详见下表。
泥浆主要参数指标参照表
地层条件
泥浆比重
泥浆粘度
含砂率
胶体率
粉土、粘土层
1.1左右
16~22s
<4%
≮90%
粉砂层
1.2左右
19~28s
<8%
5)钻进
开钻时应先在孔内注满泥浆,如护筒下是粘土,可直接注水用钻锥以小冲程反复冲击造浆。
护筒底脚以下采用浓泥浆、小冲程、高频率反复冲砸,使护筒底部孔壁坚实不坍、不漏。
开钻及整个钻进过程中,应始终保持孔中水位高出地下水位1.5m~2.0m,并低于护筒顶面0.3m,掏碴后及时补水。
在砂及卵石夹土等松散层开孔或钻进时,可按1:
1投入粘土和小片石,用冲击锥以小冲程反复冲击,使泥膏、片石挤入孔壁。
钻进冲程应根据土层情况而定,一般在通过坚硬密实卵石层或基岩漂石之类的土层时宜采用高冲程;在通过松散、砾类土或卵石夹土层时宜采用中冲程;在通过高液限粘土、含砂低液限粘土时,宜采用中冲程;在易坍或流沙地段宜用小冲程,并相应提高泥浆的相对密度和粘度。
松散易坍地段如采用高冲程,对孔底振动过大,易引起坍孔。
在通过漂石或岩层,如表面不平整,应先投入粘土、小片石将表面垫平,再用十字形钻锥进行钻进,防止发生斜孔、坍孔事故。
6)冲击钻进施工注意事项
1.钻孔时保持钻锥稳定,应采用小冲程,慢速,使初开孔坚实。
2.护筒能起导向作用,钻进时避免碰撞护筒。
当钻锥在孔中能保持坚直稳定时,可适当加速钻进。
3.钻进过程中,随时注意孔内水压差,以防止产生涌沙。
孔中泥浆随时进行检查,保持各项指标符合要求,不因泥浆过浓影响进度,过稀易于塌孔。
4.钻进时要注意均匀地放松钢丝绳的长度。
如松绳过少,形成打“空锤”,使钻机、钻架及钢丝绳受到过大的荷载而造成破坏;松绳过多,则会减少冲程,降低钻进速度。
5.钻进时及时填写钻孔施工记录,交接班时应交待钻进情况及下一班应注意事项。
连续三班作业,根据钻进感觉和快慢情况以及取样分析判明地层变化。
5.因故停钻时,孔口应护盖,严禁钻锥留在孔内,以防埋钻。
6.在钻孔排渣、提钻、除土或因故停钻时,应保持孔内有规定的水头和符合要求的泥浆密度、粘度以防坍孔。
7)成孔
钻机就位时,保持底座平稳,不发生倾斜移位。
钻头中心采用桩定位器对准桩位。
为保证钻孔的垂直度,在钻进过程中,设置钻机导向装置,利用双向调节标尺或线坠调整钻杆垂直。
泥浆池存一部分泥浆后正式钻孔,开孔时做到稳、准、慢,钻进速度根据土层类别,孔径大小,钻孔深度及供浆量确定,钻进中根据钻进速度、进尺情况及时放松电缆线及进浆胶管,使电缆、胶管和钻杆同步下放。
加接钻杆时,先停止钻进,将钻具提离孔底一定高度,维持泥浆循环1~2min,以清洗孔底,并将管道内钻碴携出排净,然后停泵加接钻杆,钻杆连接牢固。
施工时设专人清除泥浆沟和沉淀池中的沉碴。
灌注桩身混凝土时,用泥浆泵把桩孔内排出的泥浆抽到循环池(泥浆箱)中进行净化处理,与此同时,使用罐车把废浆运走。
8)成孔检查
终孔后报监理单位和勘察单位对桩基地质情况进行复核,经确认后方可进行下道工序.
9)检孔
检孔器用钢筋笼做成,俗称探笼。
探笼外径等于设计孔径,长度为钻孔桩设计直径的4~6倍。
按要求检查钻进中和终孔的孔径以及检查孔的中心位置、孔径、孔深、倾斜度、孔内沉淀层厚度,各项技术指标超过允许偏差时,要认真研究处理。
经监理工程师检测合格后,方可下钢筋笼。
10)特殊情况的处理
在钻进过程中,如发现斜孔、弯孔、缩颈、塌孔冒浆等情况立即停止钻进,采取下列措施处理:
(1)当钻孔倾斜时,可反复扫孔修正,如纠正无效,在孔内回填土至偏孔处以上0.5m,再重新钻进;
(2)钻孔过程中遇坍孔,立即停钻,并回填粘土,待孔壁稳定后再钻;
(3)如遇到护筒周围冒浆,可用稻草拌泥团堵塞洞口,并在护筒周围压上一层砂包。
11)清孔
钻进过程中做好详细的钻孔记录,钻进至设计深度后,及时清孔,保证孔底的沉碴厚度符合要求。
在灌注水下混凝土前,复测孔底沉淀物厚度,符合要求方可灌注水下混凝土,如沉淀物厚度超过规范要求,可在灌注混凝土前对孔底进行高压射水或吹风数分钟,使沉淀物飘浮后,立即灌注水下混凝土。
12)钢筋笼制作安装及入孔
1.钢筋笼制作安装
钻孔同时加工钢筋笼。
钢筋笼采用加工场统一加工并编号,加工时根据骨架的自身刚度及吊车的起吊能力分成9m或18m节长。
分节制作时在钢筋加工场地平台上进行,主筋间距相等,以保证未来钢筋笼的整体直度及主筋连接接长时的对位精度。
钢筋接头按规范要求错开布置,同一截面钢筋接头率小于50%,箍筋和主筋之间采用点焊联接牢固,在起吊入孔过程中钢筋笼箍筋不会滑动。
在加劲箍筋处焊接耳筋作保护层,耳筋呈梅花形错开布置。
为防止变形,钢筋笼加劲箍筋中加焊十字支撑。
在顶节钢筋骨架的顶端,加焊两道加强箍筋。
钢筋笼在钢筋加工场地按设计要求配筋和设计尺寸制作,主筋采用闪光对焊焊接牢固。
箍筋采用搭接焊,钢筋搭接长度:
单面焊接不小于10d,双面焊不小于5d(d为钢筋直径),焊缝厚度大于等于0.3d,焊缝宽度大于等于0.7d。
受力钢筋顺长度方向的全长允许偏差±20mm。
加工好的钢筋笼在加工场地存放,下面用枕木垫起来,并编号挂牌,以防用错用混。
钢筋笼制作允许偏差表
项次
项目
允许偏差(mm)
检验方法
1
主筋间距
±10
尺量检查
2
箍筋间距
±20
3
直径
±10
4
长度
±50
5
主筋保护层
±20
施工时须首先清除钢筋连接位置的铁锈、油污、砂浆等附着物。
端头若影响套筒安装,必须矫直、修磨(横肋严禁打磨)
施工中要注意上下钢筋笼的位置正确,轴线一致,防止笼身弯折,以避免上提导管时钩挂钢筋笼,造成施工困难。
另外,所有连接接头应按规范错开布置,施工时控制时间在5小时以内,以免操作时间过长造成坍孔。
钢筋笼内加设加强筋,以保证在搬运、吊放过程中不致变形,并每隔2m按照图纸设保护层钢筋,以保证钢筋笼位置正确,且有一定厚度保护层,钢筋笼放入孔内,在混凝土浇注过程中,应采用适当措施防止钢筋笼上浮。
加工完成的钢筋笼经监理工程师检验合格后,方可搬运。
搬运钢筋笼时要防止扭转、变形、弯曲。
2.钢筋笼入孔
钻孔桩经监理工程师检查合格后,立即吊装钢筋笼。
吊装钢筋笼时采用吊车吊装,对准孔位,吊直扶稳,缓缓下沉,避免碰撞孔壁。
钢筋笼接长采取双面搭接焊,钢筋笼下到设计位置后,孔口拉十字线检查钢筋笼中心偏位情况,如偏位及时纠正。
检查合格后马上对钢筋笼加以固定,将加焊的钢筋吊环焊接在护筒壁上,防止混凝土浇注过程中钢筋笼上浮和钢筋笼移动。
13)二次清孔
钢筋笼下完定位后下导管,准备灌注混凝土。
导管直径在25~35cm之间,导管使用前需要进行试拼,密封检查试验,保证导管和接口严密、牢固、拆卸方便。
灌注混凝土前用测锤复测孔深,保证其桩底沉淀厚度要满足规范及设计要求,若不满足要求则进行二次清孔。
清孔采用抽浆法,清孔后,直到孔内泥浆指标达到规范规定标准,孔底沉淀厚度要满足规范及设计要求,经现场监理工程师检验合格后方可进行水下混凝土灌注。
14)水下混凝土灌注
混凝土采用拌和站统一拌制,混凝土运输车运送混凝土至孔口。
混凝土灌注采用提升导管法,导管直径为25cm或30cm,按1~2m分节,节间采用法兰盘螺栓联接,灌注前要对导管进行气密性试验,试验无漏气后方可使用。
导管埋深离孔底20~30cm,上设置封底漏斗,漏斗容积(即首批混凝土方量)应满足封底时导管埋深大于1m。
漏斗与导管间用皮球做隔水栓,封底时采用剪球法。
封底后移走大漏斗,换上小漏斗,配合混凝土输送车灌注混凝土。
导管利用吊车进行提升,要保证导管埋深大于2.0m,小于6.0m。
灌注过程中要认真填写灌注记录。
灌注混凝土前,利用导管进行二次清孔,对孔底沉淀层厚度、泥浆指标进行检测,达到要求后,立即灌注水下混凝土。
为延缓混凝土初凝时间,提高混凝土和易性,混凝土掺加监理工程师认可的缓凝减水剂,使混凝土初凝时间延至7~8小时。
灌注首批混凝土时,导管下口距孔底距离宜保持在20~25cm,导管埋入混凝土中深度大于1m。
混凝土灌注过程中,随时控测混凝土顶面高程,导管埋深控制在3m左右,混凝土连续灌注,并防止导管内形成空气囊。
当混凝土面接近钢筋笼时,要使导管保持较大的埋深,并放慢灌注速度,以减小混凝土的冲击力,防止钢筋笼上浮。
当混凝土进入钢筋笼一定深度后,应适当提升导管,使钢筋笼在导管下口有一定的埋深。
在最后灌注时,要核对混凝土的灌注量,使混凝土产生较大的冲击力,以增加混凝土的压力,提高混凝土密实性。
为了保证桩头混凝土质量,最后灌注时导管在1~2米范围内上下移动,桩顶超灌1m左右的混凝土。
为了减少后期桩头破除的难度,混凝土灌注桩灌注完成后,及时用特制吸浆泵系统进行超灌混凝土水泥浆的排除,但注意桩顶以上50cm内混凝土不得挠动。
15)破桩头
为确保桩顶质量,实际灌注桩顶标高比设计高出0.5~1.0m,凿除此范围内的砼。
钻孔灌注桩施工完成后采用超声波法对桩进行检测。