土方與基礎(chǔ)工程施工-樁基礎(chǔ)(四)

1、主講：主講： 建筑工程系建筑工程系 土方與基礎(chǔ)工程施工土方與基礎(chǔ)工程施工 內(nèi)容提要內(nèi)容提要 泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工 第二節(jié)第二節(jié) 灌注樁施工灌注樁施工 第五章第五章 樁基礎(chǔ)工程樁基礎(chǔ)工程 泥漿護(hù)壁成孔灌注樁泥漿護(hù)壁成孔灌注樁 二、泥漿護(hù)壁成孔灌注樁二、泥漿護(hù)壁成孔灌注樁 泥漿護(hù)壁成孔是利用泥漿保護(hù)穩(wěn)定孔壁的機(jī)械鉆泥漿護(hù)壁成孔是利用泥漿保護(hù)穩(wěn)定孔壁的機(jī)械鉆 孔方法。它通過循環(huán)泥漿將切削碎的泥石渣屑懸浮孔方法。它通過循環(huán)泥漿將切削碎的泥石渣屑懸浮 后排出孔外，適用于有地下水和無地下水的土層。后排出孔外，適用于有地下水和無地下水的土層。 成孔機(jī)械成孔機(jī)械有潛水鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)、沖

2、抓錐等。有潛水鉆機(jī)、沖擊鉆機(jī)、沖抓錐等。 泥漿護(hù)壁成孔灌注樁的施工工藝流程泥漿護(hù)壁成孔灌注樁的施工工藝流程：測定樁位、測定樁位、 埋設(shè)護(hù)筒、樁機(jī)就位、制備泥漿、機(jī)械埋設(shè)護(hù)筒、樁機(jī)就位、制備泥漿、機(jī)械( (潛水鉆機(jī)、潛水鉆機(jī)、 沖擊鉆機(jī)等沖擊鉆機(jī)等) )成孔、泥漿循環(huán)出渣、清孔、安放鋼筋成孔、泥漿循環(huán)出渣、清孔、安放鋼筋 骨架、澆筑水下混骨架、澆筑水下混凝土。凝土。 （一）（一） 埋設(shè)護(hù)筒和制備泥漿埋設(shè)護(hù)筒和制備泥漿 鉆孔前，在現(xiàn)場放線定位，按樁位挖去樁孔表層鉆孔前，在現(xiàn)場放線定位，按樁位挖去樁孔表層 土，并埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒高土，并埋設(shè)護(hù)筒。護(hù)筒高2m2m左右，上部設(shè)左右，上部設(shè)1 12 2個溢漿

3、個溢漿 孔，是用厚孔，是用厚4 48mm8mm鋼板制成的圓筒，其內(nèi)徑應(yīng)大于鉆鋼板制成的圓筒，其內(nèi)徑應(yīng)大于鉆 頭直徑頭直徑200mm200mm。護(hù)筒周圍未用粘土緊密填實。護(hù)筒周圍未用粘土緊密填實。 護(hù)筒的作用護(hù)筒的作用是固定樁孔位置，保護(hù)孔口，防止地是固定樁孔位置，保護(hù)孔口，防止地 面水流入，增加孔內(nèi)水壓力，防止塌孔，成孔時引導(dǎo)面水流入，增加孔內(nèi)水壓力，防止塌孔，成孔時引導(dǎo) 鉆頭鉆頭的方向。的方向。 在鉆孔過程中，向孔中注入相對密度為在鉆孔過程中，向孔中注入相對密度為1.11.1 1.51.5的泥漿，使樁孔內(nèi)孔壁土層中的的泥漿，使樁孔內(nèi)孔壁土層中的孔隙滲填密實孔隙滲填密實， 避免孔內(nèi)漏水，保持護(hù)

4、筒內(nèi)水壓穩(wěn)定；泥漿相對避免孔內(nèi)漏水，保持護(hù)筒內(nèi)水壓穩(wěn)定；泥漿相對 密度大，加大了孔內(nèi)的水壓力，可以穩(wěn)固孔壁，密度大，加大了孔內(nèi)的水壓力，可以穩(wěn)固孔壁， 防止塌孔；通過循環(huán)泥漿可將切削的泥石渣懸浮防止塌孔；通過循環(huán)泥漿可將切削的泥石渣懸浮 后排出，起到攜砂、排土的作用后排出，起到攜砂、排土的作用。 鉆孔灌注樁-護(hù)筒埋設(shè) 泥漿制備：泥漿制備：泥漿的作用泥漿的作用是護(hù)壁、攜砂排土、切土潤是護(hù)壁、攜砂排土、切土潤 滑、冷卻鉆頭等，其中以護(hù)壁為主。滑、冷卻鉆頭等，其中以護(hù)壁為主。 泥漿制備方法應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件確定：在粘土和泥漿制備方法應(yīng)根據(jù)土質(zhì)條件確定：在粘土和 粉質(zhì)粘土中成孔時，可注入清水，以原土造漿，

5、排粉質(zhì)粘土中成孔時，可注入清水，以原土造漿，排 渣泥漿的密度應(yīng)控制在渣泥漿的密度應(yīng)控制在1 11 11 13g3gcm3cm3；在其他；在其他 土層中成孔，泥漿可選用土層中成孔，泥漿可選用高塑性高塑性(Ip17)(Ip17)的粘土的粘土或或 膨潤土制備；在砂土和較厚夾砂層中成孔時，泥漿膨潤土制備；在砂土和較厚夾砂層中成孔時，泥漿 密度應(yīng)控制在密度應(yīng)控制在1 11 11 13 g3 gcm3cm3；在穿過砂夾卵；在穿過砂夾卵 石層或容易塌孔的土層中成孔時，泥漿密度應(yīng)控制石層或容易塌孔的土層中成孔時，泥漿密度應(yīng)控制 在在1 13 31 15 g5 gcm3cm3。 施工中應(yīng)經(jīng)常測定泥漿密度，并定期

6、測定施工中應(yīng)經(jīng)常測定泥漿密度，并定期測定 粘度、含砂率和膠體率。泥漿的控制指標(biāo)為粘粘度、含砂率和膠體率。泥漿的控制指標(biāo)為粘 度度181822s22s、含砂率不大于、含砂率不大于8 8、膠、膠 體率不小體率不小 于于9090，為了提高泥漿質(zhì)量可加入，為了提高泥漿質(zhì)量可加入外摻料外摻料，如，如 增重劑、增粘劑、分散劑等。施工中廢棄的泥增重劑、增粘劑、分散劑等。施工中廢棄的泥 漿、泥渣應(yīng)按環(huán)保的有關(guān)規(guī)定處理。漿、泥渣應(yīng)按環(huán)保的有關(guān)規(guī)定處理。 （二）（二） 成孔成孔 (1) 潛水鉆機(jī)成孔潛水鉆機(jī)成孔 潛水鉆機(jī)成孔潛水鉆機(jī)成孔示意圖如圖所示意圖如圖所示。示。 潛水鉆機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式鉆孔機(jī)，其防水電機(jī)潛水鉆

7、機(jī)是一種旋轉(zhuǎn)式鉆孔機(jī)，其防水電機(jī) 變速機(jī)構(gòu)和鉆頭密封在一起，由樁架及鉆桿定位變速機(jī)構(gòu)和鉆頭密封在一起，由樁架及鉆桿定位 后可潛入水、泥漿中鉆孔。注入泥漿后通過正循后可潛入水、泥漿中鉆孔。注入泥漿后通過正循 環(huán)或反循環(huán)排渣法將孔內(nèi)切削土粒、石渣排環(huán)或反循環(huán)排渣法將孔內(nèi)切削土粒、石渣排至孔至孔 外。外。 潛水鉆機(jī)成孔排渣有潛水鉆機(jī)成孔排渣有正循環(huán)排渣正循環(huán)排渣和和泵舉反循環(huán)泵舉反循環(huán) 排渣排渣兩種方式，如圖所示。兩種方式，如圖所示。 v正循環(huán)排渣法正循環(huán)排渣法: :在鉆孔過程中，旋轉(zhuǎn)的鉆頭將碎在鉆孔過程中，旋轉(zhuǎn)的鉆頭將碎 泥渣切削成漿狀后，利用泥漿泵壓送高壓泥漿，泥渣切削成漿狀后，利用泥漿泵壓送高

8、壓泥漿， 經(jīng)鉆機(jī)中心管、分叉管送入到鉆頭底部強(qiáng)力噴經(jīng)鉆機(jī)中心管、分叉管送入到鉆頭底部強(qiáng)力噴 出，與切削成漿狀的碎泥渣混合，攜帶泥土沿出，與切削成漿狀的碎泥渣混合，攜帶泥土沿 孔壁向上運(yùn)孔壁向上運(yùn)動，從護(hù)筒的溢流孔排出。動，從護(hù)筒的溢流孔排出。 v泵舉反循環(huán)排渣法泵舉反循環(huán)排渣法: :砂石泵隨主機(jī)一起潛入孔內(nèi)，砂石泵隨主機(jī)一起潛入孔內(nèi)， 直接將切削碎泥渣隨泥漿抽排出孔外直接將切削碎泥渣隨泥漿抽排出孔外。 正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔工藝 反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆機(jī)成孔工藝 (2) 沖擊鉆成孔沖擊鉆成孔 沖擊鉆機(jī)通過機(jī)架、卷揚(yáng)機(jī)把帶刃的重鉆頭沖擊鉆機(jī)通過機(jī)架、卷揚(yáng)機(jī)把帶刃的重鉆頭( (沖沖 擊錘擊錘) )提高到一定高度

9、，靠自由下落的沖擊力提高到一定高度，靠自由下落的沖擊力切切 削削破碎巖層破碎巖層或沖擊土層成孔。或沖擊土層成孔。 沖擊鉆頭形式有十字形、工沖擊鉆頭形式有十字形、工字形、人字形等，字形、人字形等， 一般常用十字形沖擊鉆頭。一般常用十字形沖擊鉆頭。 沖孔前應(yīng)埋設(shè)鋼護(hù)筒，并準(zhǔn)備好護(hù)壁材料沖孔前應(yīng)埋設(shè)鋼護(hù)筒，并準(zhǔn)備好護(hù)壁材料。 沖擊鉆機(jī)就位后，校正沖錘中心對準(zhǔn)護(hù)筒中沖擊鉆機(jī)就位后，校正沖錘中心對準(zhǔn)護(hù)筒中 心，在沖程心，在沖程0.40.40.8m0.8m范圍內(nèi)應(yīng)低提密沖，并及時范圍內(nèi)應(yīng)低提密沖，并及時 加入石塊與泥漿護(hù)壁，直至護(hù)筒下沉加入石塊與泥漿護(hù)壁，直至護(hù)筒下沉3 34m4m以后，以后， 沖程可以提

10、高到?jīng)_程可以提高到1.51.52 2.0m.0m，轉(zhuǎn)入正常沖擊，隨時，轉(zhuǎn)入正常沖擊，隨時 測定并控制泥漿相對密度。測定并控制泥漿相對密度。 施工中，應(yīng)經(jīng)常檢查鋼絲繩損壞情況，卡機(jī)施工中，應(yīng)經(jīng)常檢查鋼絲繩損壞情況，卡機(jī) 松緊松緊程度和轉(zhuǎn)向裝置是否靈活，以免掉鉆。程度和轉(zhuǎn)向裝置是否靈活，以免掉鉆。 (3) 沖抓錐成孔沖抓錐成孔 沖抓錐錐頭上有一重鐵塊和活動抓片，通過機(jī)架和卷揚(yáng)沖抓錐錐頭上有一重鐵塊和活動抓片，通過機(jī)架和卷揚(yáng) 機(jī)將沖抓錐提升到一定高度，下落時松開卷筒剎車，抓片張機(jī)將沖抓錐提升到一定高度，下落時松開卷筒剎車，抓片張 開，錐頭便自由下落沖入土中，然后開動卷揚(yáng)機(jī)提升錐頭，開，錐頭便自由下落

11、沖入土中，然后開動卷揚(yáng)機(jī)提升錐頭， 這時抓片閉合抓土。沖抓錐整體提升至地面上卸去土渣，依這時抓片閉合抓土。沖抓錐整體提升至地面上卸去土渣，依 次循環(huán)成孔。次循環(huán)成孔。 沖抓錐成孔施工沖抓錐成孔施工過程、護(hù)筒安裝要求、泥漿護(hù)壁循環(huán)等過程、護(hù)筒安裝要求、泥漿護(hù)壁循環(huán)等 與沖擊成孔施工相同。與沖擊成孔施工相同。 適用于松軟適用于松軟土層土層( (砂土、粘土砂土、粘土) )中沖孔，但遇到堅硬土層中沖孔，但遇到堅硬土層 時宜換用沖擊鉆施工。時宜換用沖擊鉆施工。 （三）（三） 清孔清孔 驗孔驗孔是用探測器檢查樁位、直徑、深度和孔道情況；是用探測器檢查樁位、直徑、深度和孔道情況； 清孔清孔即清除孔底沉渣、淤

12、即清除孔底沉渣、淤泥浮土，以減少樁基的沉降量，泥浮土，以減少樁基的沉降量， 提高承載能力。提高承載能力。 泥漿護(hù)壁成孔清孔時，對于土質(zhì)較好不易坍塌的樁泥漿護(hù)壁成孔清孔時，對于土質(zhì)較好不易坍塌的樁 孔，可用孔，可用空氣吸泥機(jī)清孔空氣吸泥機(jī)清孔，氣壓為，氣壓為0.5MPa0.5MPa，使管內(nèi)形成，使管內(nèi)形成 強(qiáng)大高壓氣流向上涌，同時強(qiáng)大高壓氣流向上涌，同時不斷地補(bǔ)足清水，被攪動的不斷地補(bǔ)足清水，被攪動的 泥渣隨氣流上涌從噴口排出，直至噴出清水為止。泥渣隨氣流上涌從噴口排出，直至噴出清水為止。 對于穩(wěn)定性較差的孔壁應(yīng)采用泥漿循環(huán)法清孔或抽對于穩(wěn)定性較差的孔壁應(yīng)采用泥漿循環(huán)法清孔或抽 筒排渣，清孔后的

13、泥漿相對密度應(yīng)控制在筒排渣，清孔后的泥漿相對密度應(yīng)控制在1.151.151.251.25。 ( (四四) ) 澆筑水下混疑土澆筑水下混疑土 泥漿護(hù)壁成孔灌注混凝土的澆筑是在水中或泥漿中進(jìn)泥漿護(hù)壁成孔灌注混凝土的澆筑是在水中或泥漿中進(jìn) 行的，故稱為澆筑水下混凝土。行的，故稱為澆筑水下混凝土。 水下混水下混凝土宜比設(shè)計強(qiáng)度提高一個強(qiáng)度等級，必須具凝土宜比設(shè)計強(qiáng)度提高一個強(qiáng)度等級，必須具 備良好的和易性，配合比應(yīng)通過試驗確定。備良好的和易性，配合比應(yīng)通過試驗確定。 水下混凝土澆筑常用導(dǎo)管法。水下混凝土澆筑常用導(dǎo)管法。 澆筑時，先將導(dǎo)管內(nèi)及漏斗灌滿混凝土，其量保證導(dǎo)澆筑時，先將導(dǎo)管內(nèi)及漏斗灌滿混凝土，

14、其量保證導(dǎo) 管下端一次埋入混凝土面以下管下端一次埋入混凝土面以下0.8m0.8m以以上，然后剪斷懸吊隔上，然后剪斷懸吊隔 水栓的鋼絲，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞進(jìn)水栓的鋼絲，混凝土拌和物在自重作用下迅速排出球塞進(jìn) 入水中。入水中。 （五）常見工程質(zhì)量事故及處理方法（五）常見工程質(zhì)量事故及處理方法 泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工時常易發(fā)生泥漿護(hù)壁成孔灌注樁施工時常易發(fā)生 孔壁坍塌，斜孔、孔底隔層、夾泥、流砂孔壁坍塌，斜孔、孔底隔層、夾泥、流砂 等。等。 孔壁坍塌孔壁坍塌 指成孔過程中孔壁土層不同程度坍落。主指成孔過程中孔壁土層不同程度坍落。主 要原因是提升下落沖擊錘、掏渣筒或鋼筋骨要原因是提升

15、下落沖擊錘、掏渣筒或鋼筋骨 架架 時碰撞護(hù)筒及孔壁；護(hù)筒周圍未用粘土?xí)r碰撞護(hù)筒及孔壁；護(hù)筒周圍未用粘土 緊密填實，孔內(nèi)泥漿液面下降，孔內(nèi)水壓降緊密填實，孔內(nèi)泥漿液面下降，孔內(nèi)水壓降 低等造成塌孔，塌孔處理方法：一是在孔壁低等造成塌孔，塌孔處理方法：一是在孔壁 坍塌段用石子粘土投入，重新開鉆，并調(diào)整坍塌段用石子粘土投入，重新開鉆，并調(diào)整 泥漿容重和液泥漿容重和液 面高度；二是使用沖孔機(jī)時，面高度；二是使用沖孔機(jī)時， 填入混合料后低錘密擊，使孔壁堅固后，再填入混合料后低錘密擊，使孔壁堅固后，再 正常沖擊。正常沖擊。 偏孔偏孔 指成孔過程中出現(xiàn)孔位偏移或孔身傾斜。偏孔指成孔過程中出現(xiàn)孔位偏移或孔身傾

16、斜。偏孔 的主要原固是樁架不穩(wěn)固，導(dǎo)桿不垂直或土層軟的主要原固是樁架不穩(wěn)固，導(dǎo)桿不垂直或土層軟 硬不均。對于沖孔成孔，則可能是由于導(dǎo)向不嚴(yán)硬不均。對于沖孔成孔，則可能是由于導(dǎo)向不嚴(yán) 格或遇到探頭石及基巖傾斜所引起的。處理方法格或遇到探頭石及基巖傾斜所引起的。處理方法 為：將樁架重新安裝牢固，使其平穩(wěn)垂直：如孔為：將樁架重新安裝牢固，使其平穩(wěn)垂直：如孔 的偏移過大；應(yīng)填入石子粘土，的偏移過大；應(yīng)填入石子粘土， 重新成孔；如重新成孔；如 有探頭石，可用取巖鉆將其除去或低錘密擊將石有探頭石，可用取巖鉆將其除去或低錘密擊將石 擊碎；如遇基巖傾斜，可以投入擊碎；如遇基巖傾斜，可以投入 毛石于低處，毛石于低處， 再開鉆或密打。再開鉆或密打。 孔底隔層孔底隔層 指孔底殘