无砂钻孔压浆桩工法讲解.docx
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无砂钻孔压浆桩工法讲解
无砂钻孔压浆桩施工工法
1前言
1.1项目概况
哈尔滨纳帕英郡项目是大型高层住宅群体项目，是市民居留、休闲、娱乐、健身理想场所。
建成后，该工程将成为哈尔滨标志性高档住宅建筑之一，是哈尔滨市向全国展示自身的一张城市名片。
拟建场地地下水类型为松散岩类孔隙潜水，主要含水层为粉砂层及粉质粘土层。
勘察报告给出的地下水稳定水位标高为143.50～143.59m，距自然地面约-2.00～-2.50m。
本工程共计1581根桩，桩长为24米左右，桩径为600mm和800mm两种。
场地地层岩性特征从上至下描述如下：
第①层粉质粘土：
黄褐色、可塑～硬塑、层厚1.80～4.20m。
第②层粉砂：
黄色、饱和、中密、层厚0.80～2.90m。
第③层粉质粘土：
灰黑～灰绿色、软塑～流塑、层厚1.00～2.20m。
第④层粉质粘土：
灰黑色、可塑、层厚1.00～4.40m。
第⑤层粘土：
灰色～灰黑色、可塑～硬塑、揭露厚度为16m。
第⑥层粘土：
褐灰色、可塑～硬塑、揭露厚度为12m。
第⑦层粘土：
黄灰色、硬塑、该层未揭穿。
本工程地下水位较高，地下含水量丰富，土体不稳定，易塌孔，且在初冬期施工，要求施工快捷，这就给桩基施工带来了很多不利因素。
如采用砼灌注桩水下浇注，会因塌孔、水位高及冬期保温措施等因素对砼灌注桩质量造成隐患。
根据地质勘察报告和建筑物的结构形式要求及各方合理化建议，设计采用无砂钻孔压浆桩作为桩基础。
采用合理、先进的施工工艺，加强质量控制，确保桩体合格率100%是施工中的重点。
本工法通过技术攻关和实施总结，在工程应用中取得良好效果。
1.2攻关目标
确保桩体合格率100%，施工快捷，节约材料，不串桩，不塌孔。
2工法特点
能适用于地下水丰盈区的桩体施工，有效地预防塌孔，具有施工快捷、安全，成桩质量高等优点。
避免了冬期施工砼长距离输送保温难的问题，降低施工风险。
3适用范围
钻孔压浆灌注桩适用于地下水位以下的粘性土、粉土、砂土、流砂、淤泥、砾石、卵石、碎石土及风化岩层。
或工程地下水位较高，地下含水量丰富，土体不稳定，易塌孔。
或高寒地区初冬期快速施工的工程。
4施工工艺
4.1关键技术
无砂钻孔压浆桩即采用长螺旋钻机钻至预定深度，通过钻头喷嘴向孔内高压喷注水泥浆，至浆液达到没有塌孔危险的位置为止，然后安置钢筋笼投填粗骨料，并通过二次补浆成桩的方法。
钻孔压浆灌注桩工作程序由桩机就位工序、成孔工序、安置钢筋笼补浆管工序、投填骨料工序、补浆密实工序和水泥浆制备、钢筋笼制作两个辅助工序组成。
施工中，应根据施工图纸中给定的桩身混凝土强度等级和工程地质条件确定水泥浆的水灰比。
最大水灰比和最小水泥用量
种类
砼强度
碎石（花岗岩、玄武岩）
青石、卵石
水泥强度等级
（MPa）
最大
水灰比
最小
水泥用量（kg/m3）
水泥强度等级
（MPa）
最大
水灰比
最小
水泥用量（kg/m3）
C20
32.5
0.62
875
32.5
0.61
884
42.5
0.68
823
42.5
0.66
839
C25
32.5
0.55
945
42.5
0.60
894
注：
1、在淤泥或流塑状态的粘性土层中，最小水泥用量为表中最小水泥用量乘以1.2；
2、成桩时桩身混凝土水灰比受工程地质条件影响很大，所以每个工程中水灰比确定，应根据地质条件进行调整。
由于钻孔压浆桩水泥浆的高压扩渗作用，所以应防止因间距过小桩间土被高压水泥浆击穿而造成的浪费，故应采取间隔跳打或采用凝固时间间隔办法来解决这一问题。
选择注浆压力是很重要的，根据地基土和持力层的不同来选择，这在桩承载力的提高上起重要作用。
4.2施工工艺
施工前为核对地质资料，检验设备，修正工艺参数以及技术要求是否适宜，每项工程开工前，必须进行试成孔，填写“试孔表”。
钻孔压浆灌注桩工作程序由桩机就位工序、成孔工序、安置钢筋笼补浆管工序、投填骨料工序、补浆密实工序和水泥浆制备、钢筋笼制作两个辅助工序组成。
1．桩机就位工序
根据图纸将桩进行编号，依据施工方案及施工计划确定准备施工的桩位号后，按施工图纸找点。
按图示尺寸依据已知桩或桩位点排出大概位置，用锹平抢找点，点位找到后应继续用锹平抢几下，直至白点成圆点状显露。
注：
桩位点为抄测放线时，按工程项目桩位平面布置图施放，并经过各方检验。
点位一般为白灰点，直径2cm，深30-60cm。
稳点抄平：
钻工按指定的桩位点，结合现场情况，辅设枕木或钢板，使钻机处于平正状态，并保证钻机移位和钻孔时的稳固。
钻工操作钻机进行稳点，钻头尖与桩位点垂直对准后，应检查前后左右偏差均满足规范要求后开始抄平。
利用钻机本身的水平气泡或锤球，对钻机的垂直度进行检查，反复抄平后，如发现钻头尖离开桩位点后，应马上进行调整重新稳点，并重新抄平。
直至稳点及垂直度均符合规范要求。
桩机就位后，必须平正、稳固，确保在施工中不发生倾斜、移动。
为准确控制钻孔深度，在桩架或抱杆上应设置控制深度的标尺，以便在施工中进行观测记录，掌握钻孔深度。
2．成孔工序
首先将钻头下喷孔堵严，防止钻进过程中砂土从喷浆孔中进入，造成水泥浆输送管路堵塞。
开钻时，钻头应离开地面不小于20cm，钻机启动空转20s后下钻，下钻速度要平稳。
在可能的情况下，进尺速度越快越好，但要注意电流和返土情况，防止电机超负荷闷车造成埋钻事故。
钻进中，如发现不良地质情况或地窑、防空洞、上下水管线、煤气管道等情况时，应立即通知顾客（甲方），必要时通知设计院，共同确定处理方法，修正工艺参数或更改桩位、桩长等。
钻工应记录开钻时间、终孔时间、地坪标高，孔底标高及钻孔深度，钻孔直径、垂直度等内容。
3．注浆
钻机顺利钻至设计孔底标高后泵工开动泵车开始高压灌注水泥浆液。
注浆压力根据注浆管排量和不同地质条件应控制在5~15MPa之间。
开始注浆时，钻具应在孔底旋转1min，然后边注浆边提钻。
每次提钻的高度，提钻速度与注浆的压力和排量成正比。
注浆排量大，提钻的速度和高度也随之增大。
必须保证提钻时，钻头下所形成的空间有足够的水泥浆填补，而且压进水泥浆的体积要略大于提钻所形成的空间。
确保钻头始终埋在水泥浆中1m，不得将钻杆提出水泥浆面。
当水泥浆超过足够支撑孔壁稳定的位置时，或超过地下水位以上0.5~1.0m处停止注浆，将孔口周围残土清理干静保证1m范围内没有残土。
提出钻具，以防止孔口周围的泥块等杂质掉入孔中。
泵工应记录开始注浆时间、注浆结束时间、水灰比、水泥型号、外加剂种类、注浆量、注浆压力。
4．安置钢筋笼
灌注工先将检查合格的预制钢筋笼抬到孔口，搬运过程中要轻抬轻放，破损的钢筋笼要按不合格品进行处置。
利用钻机自备吊钩或吊车，将钢筋笼竖立吊起，垂直吊于孔口上方，然后扶稳旋转下入孔中。
用水准仪确定标高，并固定在设计笼顶标高处。
固定的钢筋笼要保证主筋保护层厚度。
保护层的保证措施有：
1）在钢筋笼上焊钢耳，分三层焊于钢筋笼侧壁上，每层3~4个，钢耳厚度为设计保护层厚度减1cm，长10cm；
2）在钢筋笼上加砼垫块或塑料垫块，分三层绑扎在钢筋笼上，每层3~4个，垫块厚度为设计保护层厚度减1cm，垫块面积为5×5cm。
应记录笼顶标高、钢筋笼保护层厚度、长短管长度等。
5．安置补浆管
钢筋笼固定后，灌注工下入一长一短2根补浆管。
长管长度应根据桩身下部及桩端持力层地质条件确定，一般长管长度不短于2/3桩长；短管距桩顶不小于3m，且不大于5m。
6．投填骨料
安置钢筋笼、补浆管工序结束后，灌注工应马上在孔口上盖好铁皮料斗，向孔内投填粗骨料。
骨料投填时，不宜过急，应注意观察孔内浆面情况，避免叉孔。
骨料投至桩顶标高以上，并保证补浆结束后高于桩顶标高50~80cm。
骨料投填量以投填系数确定是否符合要求，投填系数等于实际投填量与桩身理论体积之比。
1）在粘性土、粉土层中投填系数不得小于0.90；
2）在粉砂、细砂层中投填系数不得小于0.80；
3）在中砂、粗砂层中投填系数不得小于0.70；
4）在砂、卵石层中投填系数不得小于0.65。
应记录首次投填量,补浆密实后补填量,总灌注量,石顶标高,石批次,投填系数等。
7．补浆密实工序
前两次补浆应用长管，补浆要将桩内的水及杂质拱出桩外。
应根据工程地质条件和水泥浆含泥情况确定废浆排出量，如发现水泥浆中杂质较多或者有泥块掉入、泥浆回灌等现象时，排浆量应适当增大，必要时可全部置换，以保证桩内为纯净水泥浆（水泥浆纯净指不含泥可含砂）。
长管补浆结束后即可拔出，然后用短管补浆，短管补浆要坚持勤补、少补的原则，补浆时间间隔不宜大于20min。
进行多次补浆可使孔内骨料上下窜动，起到振捣密实作用，如发现补浆过程中骨料下沉，应及时填补至石顶标高至不沉为止。
补浆压力应控制在3~5MPa之间。
最后一次补浆应观察水泥浆饱满不再渗透时，方可终止补浆，拔出短补浆管。
补浆密实工序应在水泥浆初凝前完成。
8．成桩
补浆密实工序结束后，桩身饱满密实，即为成桩，成桩后要进行桩头、桩身养护。
在气温高于25℃时，应将桩头用草袋或湿土覆盖，并浇水保持湿度，控制桩头表面温度不超过40℃。
在气温低于0℃时，应进行防冻处理，必要时可采取电加热或蒸气养护。
5材料性能
4.1水泥浆
4.1.1水泥
钻孔压浆灌注桩制备水泥浆时，应使用强度等级32.5MPa以上的普通硅酸盐水泥，在使用矿渣、复合硅酸盐水泥时，应有相应的技术措施，不宜使用其它水泥。
4.1.2水灰比的确定
应根据施工图纸中给定的桩身混凝土强度等级和工程地质条件确定水泥浆的水灰比。
4.2粗骨料
4.2.1材料要求
粗骨料宜采用2~4cm单粒级花岗岩或玄武岩。
根据工程地址情况，在没有花岗岩的地区也可以使用青石或卵石，但必须根据实际情况调整水灰比及水泥用量，并有可靠的质量保证措施。
粗骨料中最大粒径不应大于钢筋间最小净距的1/3，并不宜大于70mm。
粗骨料含泥量不得大于1%，并不得含有有机杂物。
4.2.2投填系数
骨料投填量以投填系数确定是否符合要求，投填系数等于实际投填量与桩身理论体积之比。
1．在粘性土、粉土层中投填系数不得小于0.90；
2．在粉砂、细砂层中投填系数不得小于0.80；
3．在中砂、粗砂层中投填系数不得小于0.70；
4．在砂、卵石层中投填系数不得小于0.65。
应记录首次投填量,补浆密实后补填量,总灌注量,石顶标高,石批次,投填系数等。
5工艺流程及操作要点
5.1工艺流程
开始调整或重新稳钻
不合格
合格
①桩机就位检查点位、垂直度②成孔
调整或重新制做重新成孔检查孔深、孔径、注
不合格不合格浆量、压力
合格合格
辅助①钢筋笼制作检查配筋及偏差③安放钢筋笼补浆管调整后重新搅拌
不合格
不合格合格检查
调整抽检保护层、笼顶标高、补水灰比、各材料用量及搅拌辅助②搅拌水泥浆
浆管长度存贮时间
合格
④投填骨料
不合格
补投至要求标高检查骨料投填量、石顶标高
合格
⑤补浆密实
不合格合格
加补检查是否有浆成桩
结束
5.2操作要点
5.2.1原材料
应经常检查水泥浆水灰比的稳定性和准确性，具体方法见《水泥浆制备》作业指导书中规定。
并检查搅拌时间、存贮时间是否符合要求等。
5.2.2施工工艺
1．对施工中突发事件，如遇到地质条件与地质报告不符或遇到地下障碍物，如地窑、地下管网、煤气管道、防空洞、化粪池、渗水井等，应立即与建设单位、设计单位沟通，待拿出具体可行的处理办法后方可施工。
2．由于钻孔压浆桩水泥浆的高压扩渗作用，所以应防止因间距过小桩间土被高压水泥浆击穿而造成的浪费，故应采取间隔跳打或采用凝固时间间隔办法来解决这一问题。
3．选择注浆压力是很重要的，根据地基土和持力层的不同来选择，这在桩承载力的提高上起重要作用。
6机具设备
钻孔压浆灌注桩主要机具设备由长螺旋钻孔设备，水泥浆制备输送装置（泵站）及管路系统三大部分组成，应根据桩型选择匹配的设备。
7劳动组织
表劳动力组织一览表
序号
工种
人员数量
技术要求
备注
1
钻工
15
熟练
工人要经过专门培训，考核合格后，持证上岗
2
钢筋工
6
熟练
3
灌浆工
10
熟练
4
机械工
6
高级
8质量标准及检验办法
表1钻孔压浆灌注桩质量检验标准
项
序
检查项目
允许偏差或允许值
检查方法
单位
数值
主控项目
1
桩位
1~3根、单排桩基垂直于中心线方向和群桩基础的边桩
mm
/6且≯70
承台、梁开挖前量钻孔中心，开挖后量桩中心
条形桩基沿中心线方向和群桩基础中间桩
mm
/4且≯150
2
孔深
（桩长）
mm
+300
只深不浅，测钻杆长度，嵌岩桩应确保进入设计要求的嵌岩深度
3
桩体质量（完整性）检验
按桩基检测技术规范
按桩基检测技术规范
4
混凝土强度
设计要求
试件报告或钻芯取样送检
一般项目
1
桩位
放线
群桩
mm
20
用钢尺量
单排桩
mm
10
2
垂直度
＜1%
经纬仪测钻杆
3
桩径
mm
-20
用钢尺量
4
钢筋笼笼顶标高
mm
±100
水准仪
5
钢筋笼保护层
mm
±20
用钢尺量
6
桩顶标高
mm
+30
-50
水准仪，需扣除桩顶浮浆层及劣质桩体
7
混凝土充盈系数
＞1
检查每根桩的实际灌注量
表2桩端进入持力层最小深度与桩端距软弱下卧最小距离
土层名称
桩端进入持力层最小深度
桩端距软弱下卧最小距离
粘性土、粉土
e≮2
e′≮6
砂性土
e≮1.5
e′≮5.5
碎石土
e≮1
e′≮4
注：
e为最小深度，e′为最小距离（该值仅供参考），
为桩径。
9安全措施
1．加强安全防护严禁违章作业，及时清除隐患，防止发生伤亡事故，施工机具保证完好率，严禁带病运转。
2．钻机及吊车作业人员操作时精神要集中，时刻注意钻机运转情况和周围人员的活动情况，发现异常立即停机，遇恶劣天气按规定停止施工。
3．钻孔结束后，钻杆要提出地面，方可旋转、行走。
4．高压泵车操作人员应时刻注意自身现场周围人员的安。
5．搅浆桶应由专人负责，开动时不得离人或向桶内扔入硬质物品。
9效益分析
在哈尔滨纳帕英郡项目桩基础工程施工中，工期节约了25天，成桩质量高，共施工1581根桩，实现利润200万元。
10工程实例
哈尔滨纳帕英郡项目桩基工程中应用了本工法，共计1581根桩。
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