鉆孔灌注樁施工工藝淺析.doc

鉆孔灌注樁施工工藝淺析鉆孔灌注樁施工工藝淺析中鐵隧道集團(tuán)二處有限公司摘要：本文結(jié)合實(shí)例介紹了鉆孔灌注樁的施工方法、施工過程及施工中出現(xiàn)的問題,施工中易出現(xiàn)的問題,并提出了解決方法。對鉆孔灌注樁施工工藝作了較充分的論述,并進(jìn)行了客觀的分析,以確?；A(chǔ)工程的安全施工。關(guān)鍵詞：鉆孔灌注樁 施工工藝 技術(shù)措施 施工方法 混凝土灌注樁 鋼護(hù)筒 施工過程1早在100多年前，由于工業(yè)的飛速發(fā)展以及人口的急劇增長，高層建筑不斷涌現(xiàn)，但是因?yàn)楹枚喑鞘械牡鼗鶙l件比較差，不能直接承受由高層建筑所傳來的壓力，地表以下存在著厚度很大的軟土或中等強(qiáng)度的黏土層，高層建筑如仍沿用當(dāng)時通用的摩擦樁，必然會產(chǎn)生很大的沉降。于是工程師們借鑒了掘井技術(shù)，在人工挖孔中澆筑鋼筋混凝土而成樁。50年之后，即20世紀(jì)40年代初，隨著大功率鉆孔機(jī)具的研制成功，鉆孔灌注樁首先在美國問世。二戰(zhàn)后，隨著世界各地特別是歐美發(fā)達(dá)國家經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，科學(xué)技術(shù)得到了日新月異的發(fā)展，鉆孔灌注樁在高層、超高層的建筑物和重型構(gòu)筑物中被廣泛的應(yīng)用。當(dāng)然，在我國，鉆孔灌注樁設(shè)計及施工水平也得到了長足的發(fā)展。鉆孔灌注樁的施工首先應(yīng)根據(jù)土質(zhì)、樁徑大小、入土深度和機(jī)具設(shè)備等條件選用適當(dāng)?shù)你@具和鉆孔方法，以保證順利達(dá)到預(yù)計孔深，然后清孔、吊放鋼筋籠架、灌注水下混凝土。接下來將具體的介紹鉆孔灌注樁的施工方法以及在施工過程中的注意事項(xiàng)。1、準(zhǔn)備工作（1）場地準(zhǔn)備 施工前應(yīng)首先將場地平整好，以便安裝鉆架進(jìn)行鉆孔。當(dāng)墩臺位于無水岸灘時，鉆架位置應(yīng)當(dāng)整平夯實(shí)，清除雜物，挖換軟土；場地有淺水時，宜采用土或草袋圍堰筑島；當(dāng)場地為深水或陡坡時，可以用土樁或鋼筋混凝土樁搭設(shè)支架，安裝施工平臺支撐鉆機(jī)。深水中在水流比較平穩(wěn)的時候，也可以將施工平臺架設(shè)在浮船上，就位，錨固穩(wěn)定后在水上鉆孔。水中支架的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度和船只的浮力、穩(wěn)定性都應(yīng)當(dāng)事先進(jìn)行驗(yàn)算。（2）埋置護(hù)筒 護(hù)筒的作用包括以下幾方面：固定樁位，并作為鉆孔導(dǎo)向；保護(hù)孔口，防止孔口土層坍塌；隔離孔內(nèi)、外表層水，并保護(hù)鉆孔內(nèi)水位高出施工水位以穩(wěn)固孔壁。因此，埋置護(hù)筒應(yīng)當(dāng)穩(wěn)固、準(zhǔn)確。同時護(hù)筒的制作應(yīng)當(dāng)堅固、耐用、不易變形、裝卸方便并能夠重復(fù)使用。埋置護(hù)筒時應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：護(hù)筒平面位置應(yīng)當(dāng)埋設(shè)正確，偏差不宜大于50mm；護(hù)筒頂標(biāo)高應(yīng)高出地下水位和施工最高水位1.5m2.0m。在無水地層鉆孔，因護(hù)壁頂部設(shè)有溢漿口，因此筒頂也應(yīng)高出地面0.2m0.3m；護(hù)筒底應(yīng)低于施工最低水位。深水下沉埋設(shè)的護(hù)筒應(yīng)沿導(dǎo)向架借自重、射水、震動或錘擊等方法將護(hù)筒下沉至穩(wěn)定深度；下埋式及上埋式護(hù)筒挖坑不宜太大，護(hù)筒四周應(yīng)當(dāng)夯填密實(shí)的粘土，護(hù)筒底應(yīng)埋置在穩(wěn)定的粘土層中，否則應(yīng)當(dāng)換填粘土并夯密實(shí)，其厚度一般為0.5m。（3）泥漿池 泥漿在鉆孔中的作用主要有：在孔內(nèi)產(chǎn)生較大的懸浮液壓力，可防止坍孔；泥漿向孔外土層滲漏，在鉆進(jìn)的過程中，由于鉆頭的活動，孔壁表面形成一層膠泥，具有護(hù)壁作用，同時將孔內(nèi)外水流切斷，能夠穩(wěn)定孔內(nèi)水位；泥漿比重大，具有浮渣作用，利于鉆渣的排出。因此在鉆孔過程中，孔內(nèi)應(yīng)當(dāng)保持一定程度的泥漿。本工程所采用的鉆機(jī)為反循環(huán)鉆機(jī)，在施工場地內(nèi)砌筑一個長15.0m寬2.4m高1.3m的泥漿池，保證鉆進(jìn)2根樁的泥漿量，泥漿池由紅磚砌筑而成，用磚混結(jié)構(gòu)砌筑一條寬1.7m、高0.3m的泥漿溝槽，泥漿池、溝槽側(cè)壁和底部鋪設(shè)塑料薄膜，保證泥漿不會對初支面造成影響，并防止泥漿外漏。在鎖口圈、泥漿池與溝槽連接處設(shè)置一個出水口，保證水流的正常循環(huán)。根據(jù)鉆進(jìn)情況，泥漿池和沉渣池循環(huán)向前砌筑，既可保證沉渣池內(nèi)的沉渣能夠及時清除，又不會減少泥漿池內(nèi)的泥漿量。首先施工無泥漿池部位灌注樁，然后將泥漿池移到已打灌注樁處，再進(jìn)行灌注樁施工。泥漿池平面布置具體情況如下圖所示。圖1 泥漿池平面布置圖（4）安裝鉆機(jī)或鉆架 鉆架是鉆孔、吊放鋼筋籠、灌注混凝土的支架。在鉆孔過程中，成孔中心必須對準(zhǔn)樁位中心，使鉆機(jī)鉆桿鉛直不發(fā)生傾斜移位現(xiàn)象，保證鉆機(jī)對中誤差小于20mm。鉆機(jī)必須保持平穩(wěn)，不發(fā)生2位移、傾斜和沉陷。鉆機(jī)安裝就位的時候應(yīng)當(dāng)進(jìn)行詳細(xì)的測量，底座應(yīng)當(dāng)用枕木墊實(shí)塞緊，頂端應(yīng)當(dāng)用纜風(fēng)繩固定平穩(wěn)，并在鉆孔過程中經(jīng)常進(jìn)行檢查。施工前，鉆機(jī)應(yīng)先試運(yùn)轉(zhuǎn)檢查，以防成孔中發(fā)生故障。2、鉆進(jìn)成孔采用循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)，邊鉆進(jìn)邊注入泥漿護(hù)壁，保持泥漿面始終不低于鎖口圈頂下0.5m，鉆進(jìn)過程中隨時檢測鉆機(jī)鉆桿垂直度，并隨時調(diào)整。成孔后泥漿比重應(yīng)控制在1.25以內(nèi)，成孔時應(yīng)做好記錄。施工中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1） 開始鉆進(jìn)時，應(yīng)先輕壓慢轉(zhuǎn)，待鉆頭正常工作后，逐漸加大轉(zhuǎn)速，調(diào)整壓力，并使鉆頭吸口不產(chǎn)生堵水。在鉆進(jìn)過程中，不可進(jìn)尺太快，要給泥漿護(hù)壁一定的護(hù)壁時間；（2） 根據(jù)孔內(nèi)土層地質(zhì)柱狀圖和撈取鉆渣樣判別土類，每進(jìn)尺2m，檢查泥漿指標(biāo)及時調(diào)整泥漿濃度（比重），防止坍孔事故；（3） 鉆進(jìn)過程中應(yīng)認(rèn)真、準(zhǔn)確、及時地做好成孔記錄，填寫報表；（4）鉆進(jìn)過程中應(yīng)該注意：樁孔上部孔段鉆進(jìn)時輕壓慢轉(zhuǎn)，盡量減小樁孔超徑。在鉆孔的過程當(dāng)中會遇到斜孔、縮孔、坍孔、掉鉆、卡鉆護(hù)筒冒水等現(xiàn)象，造成這種現(xiàn)象的原因及簡單處理方法如下：2.1 斜孔造成鉆孔樁偏斜的主要原因有：（1）鉆孔中遇有較大孤石或探頭石；（2）在有傾斜度的軟硬地層交界處、巖面傾斜處或在粒徑大小懸殊的砂卵石層中鉆進(jìn)，鉆頭受力不均；（3）擴(kuò)孔較大處，鉆頭偏向一方；（4）鉆機(jī)底座的安置未保持水平或產(chǎn)生不均勻沉陷；（5）鉆桿彎曲，鉆頭不正。預(yù)防方法主要有：（1）在安裝鉆機(jī)時要使轉(zhuǎn)盤、底座水平，在鉆進(jìn)過程中要經(jīng)常檢查校正；（2）由于主動鉆桿較長，轉(zhuǎn)動時上部擺動過大，必須在鉆架上增設(shè)導(dǎo)向架；（3）鉆桿、鉆頭應(yīng)逐個檢查，及時調(diào)直；（4）在有傾斜的軟硬地層中鉆進(jìn)時，應(yīng)吊著鉆桿控制進(jìn)尺，低速鉆進(jìn)。處理方法主要有：（1）在傾斜處吊住鉆頭上下反復(fù)掃孔，使孔正直；（2）在偏斜嚴(yán)重時應(yīng)回填砂粘土到偏斜處，等沉積密實(shí)后再繼續(xù)鉆進(jìn)。2.2 縮孔導(dǎo)致縮孔的主要原因有：（1）鉆具嚴(yán)重磨損后焊補(bǔ)不及時；（2）地層中有軟塑土，遇水膨脹后使孔徑縮小。預(yù)防方法：在施工中應(yīng)經(jīng)常檢查鉆具尺寸及土質(zhì)的變化，以免此類事故的發(fā)生。2.3 坍孔如果鉆孔內(nèi)水位突然下降，孔口冒細(xì)密的水泡，就證明已經(jīng)坍孔，引起坍孔的主要原因有：（1）泥漿比重不夠；（2）由于掏碴或清孔而未及時補(bǔ)充泥漿；（3）護(hù)筒埋置太淺或者孔口附近地面受水浸變軟，孔口坍塌造成護(hù)筒漏水形成的坍孔；（4）成孔時間過長而未及時灌注混凝土。以上原因均會導(dǎo)致坍孔，所以在鉆進(jìn)施工中應(yīng)盡量避免此類問題的發(fā)生。坍孔處理方法有：（1）將坍塌的樁孔立即用砂和粘土或砂礫和粘土回填夯實(shí)，待回填物沉積密實(shí)后再行鉆孔；（2）在坍孔部位不深時，也可用深埋護(hù)筒法進(jìn)行處理。2.4 掉鉆、卡鉆和埋鉆主要原因是在卡鉆時強(qiáng)提、強(qiáng)扭，使鉆桿接頭不良等引起掉鉆。在打撈掉入鉆頭時，碰撞孔壁而產(chǎn)生坍孔，造成埋鉆，所以在鉆進(jìn)過程中要經(jīng)常檢查轉(zhuǎn)向裝置、鉆桿、鋼絲繩及聯(lián)結(jié)裝置，如有問題應(yīng)及時處理，以免事故的發(fā)生。2.5 護(hù)筒冒水、鉆孔漏漿容易引起護(hù)筒傾斜、位移及周圍地面下沉而造成坍孔。在埋設(shè)護(hù)筒時要將護(hù)筒四周回填的粘土分層夯實(shí)。在鉆進(jìn)時避免碰撞護(hù)筒，如有類似情況發(fā)生后，可以增加護(hù)筒沉埋深度，加大泥漿比重，倒入粘土慢速轉(zhuǎn)動，還可以適當(dāng)降低護(hù)筒內(nèi)的水頭，如果護(hù)筒嚴(yán)重下沉、位移，應(yīng)反工重埋護(hù)筒。3、清孔及吊裝鋼筋骨架清孔的目的是除去孔底沉淀的鉆渣和泥漿，以保證灌注的鋼筋混凝土質(zhì)量，保證樁的承載力。如清理不好，沉碴超厚，還容易引起樁身混凝土產(chǎn)生夾泥或者有夾層，甚至導(dǎo)致斷樁。常用的清孔方法有抽漿清孔、掏渣清孔和換漿清孔。無論采用何種方法清孔應(yīng)當(dāng)達(dá)到的要求是：澆注混凝土前孔底500mm以內(nèi)的泥漿比重應(yīng)當(dāng)小于1.25、含砂率8%、粘度28s。（1）第一次清孔樁孔成孔后，應(yīng)進(jìn)行第一次清孔，清孔時應(yīng)將鉆具提離孔底0.30.5m，緩慢回轉(zhuǎn)，同時加大泵量，每隔10min停泵一次，將鉆具提高35m來回串動幾次，再開泵清孔，確保第一次清孔后孔內(nèi)無泥塊，相對密度達(dá)1.2左右。（2）第二次清孔鋼筋籠下放連接完成，且導(dǎo)管下好后，要用導(dǎo)管進(jìn)行第二次清孔，第二次清孔時間不少于30min，測定孔底沉渣小于30cm時，方可停止清孔。不得用加深孔底深度的方法替代清孔。鉆孔樁的鋼筋應(yīng)按設(shè)計要求預(yù)先焊成鋼筋籠骨架，整體或分段就位，吊入鉆孔。鋼筋籠骨架吊放前應(yīng)當(dāng)做以下檢查：孔底深度是否符合要求；孔壁有無妨礙骨架吊放和就位情況是否正確。鋼筋骨架吊裝可以利用鉆架或另立扒桿進(jìn)行。吊放時應(yīng)當(dāng)避免骨架碰撞孔壁，并保證骨架外混凝土保護(hù)層厚度，應(yīng)當(dāng)隨時校正骨架位置。鋼筋骨架達(dá)到設(shè)計標(biāo)高后，牢固定位于孔口。鋼筋骨架安置完畢后，須再次進(jìn)行孔底檢查，有的時候需要進(jìn)行二次清孔，達(dá)到要求后就可以進(jìn)行灌注水下混凝土。4、灌注水下混凝土灌注樁樁身采用C25鋼筋混凝土，使用商品混凝土。4.1混凝土的要求施工采用商品混凝土，為保證混凝土的現(xiàn)場質(zhì)量，每車次均應(yīng)進(jìn)行混凝土坍落度、和易性的檢查。對不合格的混凝土予以退回，不得使用。4.2混凝土的澆筑工藝（1）安裝導(dǎo)管及漏斗安放導(dǎo)管前應(yīng)首先對導(dǎo)管進(jìn)行水密承壓試驗(yàn)及接頭抗壓試驗(yàn)，防止?jié)沧⑦^程中接頭漏漿而出現(xiàn)不良膠結(jié)。導(dǎo)管安放按照孔位中心分節(jié)連接，直至導(dǎo)管距離孔底0.30.4米為止，導(dǎo)管上口接漏斗，在接口處設(shè)隔水球，以隔絕混凝土與管內(nèi)水的接觸。（2）水下混凝土灌注灌注水下混凝土前，再次檢查孔內(nèi)泥漿性能指標(biāo)和孔底沉淀厚度，如超過規(guī)定，應(yīng)進(jìn)行第二次清孔，符合要求后方可灌注水下混凝土。砼灌注采用鉆機(jī)機(jī)架配吊斗進(jìn)行，混凝土由攪拌車運(yùn)輸至豎井井口，利用龍門架提升系統(tǒng)，配合吊桶下放至豎井底部的農(nóng)用三輪車上，由三輪車運(yùn)輸至現(xiàn)場，三輪車應(yīng)進(jìn)行處理，做到不漏漿、不滲水、混凝土不離析。施工時第一車混凝土坍落度應(yīng)稍大，控制在1820cm，并且首批混凝土數(shù)量應(yīng)滿足導(dǎo)管在混凝土中的埋深不少于2米，考慮1.051.2的擴(kuò)孔系數(shù)，則首批混凝土數(shù)量應(yīng)不少于。首批混凝土拌合物下落后，混凝土應(yīng)連續(xù)灌注，灌注過程中應(yīng)保持導(dǎo)管埋置深度控制在23m，并經(jīng)常對孔內(nèi)混凝土面的位置進(jìn)行探測。為防止鋼筋籠上浮，一是在橫擔(dān)上加重，二是在導(dǎo)管的法蘭連接處與管壁焊接導(dǎo)向三角鐵，以消除導(dǎo)管提升對鋼筋籠的影響。混凝土澆注的頂部高程應(yīng)比設(shè)計樁頂標(biāo)高高0.20.3米，為保證接樁樁頭混凝土的強(qiáng)度，水下混凝土澆筑過程中，安排人員對頂部浮漿進(jìn)行清理，直至露出新鮮混凝土骨料為止，方可停止水下混凝土的灌注。（3）樁頭處理樁頭多余部分可在混凝土