灌注桩施工工艺

3．7 水中钻孔灌注桩施工水浅时，一般可采用土石围堰，木排架组成的便桥等方法，当河流较宽，或受涨落潮影响水位变化较大的深水中进行钻孔灌注施工时应先修筑施工便桥及施工平台，其常用的施工方法和材料为钢管桩，及钻孔灌注桩基础，贝雷梁施工平台方案。3．7．1施工平台1、 厦门大桥施工方案本方案以钢管桩做为施工平台承重基础，顶面用贝雷架搭设施工平台，每个墩施工平面的平面尺寸为12m*20m，要求布置两台冲孔机和主要设备，平台基础采用14根Φ500钢管柱，平台及平台间以贝雷人行桥连接。因为淤泥软弱，残积土不成层，为保证钢管桩稳定，要求沉桩后立即焊上水平撑和十字风撑，形成整体，平台设计承受荷载为100t，平台及工艺示意图如下：施工选用35t吊车吊装，拟上吊车的平台为保证足够的稳定，加大了钢管桩的嵌岩深度，贝雷梁采用单层双排布置形式。2、 济南黄河桥1） 平台：主跨墩平台位于黄河主河槽内，施工时钻机置于平台上钻孔，平台上部荷载按履-50考虑（钻机选QJ-250型），平台的下部构造为钢筋砼钻孔灌注桩，顺桥向前看排桩，钻孔桩直径Φ70cm，长20m，上接70cm*70cm方柱，柱与柱之间用2*I36工字钢与柱上预埋铁件焊牢，然后在每项柱顶上放置了排间距45cm的贝雷梁，柱与柱之间贝雷梁有自制的∠100*100*10角钢交叉做横向联接系。贝雷上放I36工字钢，放于节点位置（跨径3.0），横梁放置时要照顾到桩位，留出桩施工位置以便下护筒钻孔，横梁放置后其上铺钢板桩做为桥面。2） 便桥：便桥下部同平台，桩长为18m，上部采用下承式装配钢桥（战备用的，外租），2排单层贝雷放置好后拉斜撑，上铺标准式横梁，纵梁，再上铺5*10*380cm木反做桥面板。（标准式横梁，纵梁自铁路舟桥处租来）。3．7．2 打设护筒护筒长度根据水文地质情况而定，此处为13M长护筒用δ=10mm厚钢板制成，打设护筒时做了专用导向架，护筒沉放时应按桩位准确地定出位置，在导向架作用下，上置替打架，用60t振动锤震动下沉至设计标高。在施打过程中，注意震动锤的偏心，随时调整护筒的垂直度。该桥在黄河泛期为避免冲刷护筒底部，在平台四周泛期前打了钢板桩围堰，板桩底位于冲刷线以下 米。※厦门大桥采用钢筋砼护筒，外径1.7m，内径1.5m，节长2m，节间预埋8片钢板以便焊接，下沉护筒采用定位导向架。（在+3.0m，+7.0m标高处设置2道定位导向架，并在二道定位导向架间用4根轻轨连接做为纵向的定位导架，以便护筒下沉更平顺），此施工方案由于预应力砼护筒节点多，联结不理想，垂直度，防水性均差，施工中问题多，不易选用。3．7．3 成孔：安装钻孔前应先将护筒内的杂物清理干净，特别是掉下去的铁件，极易损伤钻头或扭断钻杆。钻机就位时钻头中收应对中护筒中心（护筒位置要正确），在开钻前先用膨胀土制备泥浆，泥浆比重为1.2，（在粘土层可自行造浆，控制护筒水头，一般维持在3m左右。钻机钻进时，为了保证垂直度，避免斜孔，弯孔和扩孔现象，采用自然吊锤法，减压钻进，钻机的主吊钩始终承受部分钻机重，孔底承受钻压不得超过钻杆、钻头和压块的重力的80%。3．7．4 清孔，钢筋笼吊放，砼灌注与前叙钻孔灌注桩相同。 3．2 钻孔灌注桩基础3．2．1 施工方法1．准备场地、测量放线：施工前应进行场地平整，清除杂物，钻机位置处平整夯实，准备场地，同时对施工用水、泥浆池位置，动力供应，砂石料场，拌和机位置，钢筋加工场地，施工便道，做统一的安排。测量放线，根据设计图纸用经纬仪（或全站仪）现场进行桩位精确放样，在桩中心位置钉以木桩，并设护桩，放线后由主管技术人员进行复核，施工中护桩要妥善看管，不得移位和丢失。 2．埋设护筒护筒因考虑多次周转，采用3一10mm钢扳制成，护筒内径，使用旋转钻机时比桩径大10一20cm，使用冲击钻时比桩径大20一30cm，埋置护筒要考虑桩位的地质和水文情况，为保持水头护筒要高出施工水位（或地下水位）1.5m，无水地层护筒宜高出地面0.3—0.5m，为避免护筒底悬空，造成蹋孔，漏水，漏浆，护筒底应坐在天然的结实的土层上（或夯实的粘土层上），护筒四周应回填粘土并夯实，护筒平面位置的偏差应不超5cm。护筒埋置深度：在无水地区一般为1一2倍的护筒直径。在有水地区一般为入土深度与水深的0.8一1.1倍（无冲刷之前）。 3．选择钻孔机械：正循环钻机：粘性土、砂类土：砾、卵石粒径小于2cm，钻孔直径80-250cm， 孔深30一100m。反循环钻机：粘性土、砂类上、卵石粒径小于钻杆内径2/3，钻孔直径80一250cm，孔深泵吸＜40m，气举100m。正循环潜水钻机：淤泥、粘性上、砂类土、砾卵石粒径小于10cm，钻孔直径60一150cm，孔深50m。全套管冲扳抓和冲击钻机：适用于各类土层，孔径80一150cm，孔深30一40m。 在钻孔过程中，钻机（架）必须保持平稳，不能发生位移和沉陷。因此钻机安装就位时，底座应用枕木垫实塞紧，顶端用风绳固定平稳。 4．制备泥浆应选用塑性指数IP＞10的粘性土或膨润土，对不同上层泥浆比重可按下列数据选用：粘性土和亚粘土可以就地造浆，泥浆比重1.1一1.2间。粉土和砂土应制备泥浆，泥浆比重1.5—1.25：砂卵石和流砂层应制备泥浆，泥浆比重1.3—1.5。 5．钻孔灌注桩施工(1) 将钻机调平对准钻孔，把钻头吊起徐徐放人护筒内，对正桩位，启动泥浆泵和转盘，等泥浆输到孔内一定数量后，方可开始钻孔。具有导向装置的钻机开钻时，应慢速推进，待导向部位全部钻进土层后，方可全速钻进。 正循环钻机开孔时，应先启动泥浆泵和转盘，待泥浆进入孔内一定数量后，方可开始钻进。 用泵吸式反循环钻进时，钻头应距孔底20一30cm，防止堵塞吸渣口，在接长钻杆时，应注意接头紧密，防止漏气、漏水和钻杆松脱。用气举式反循环钻开孔时，钻杆必须在钻孔内埋入水中约6m，才能扬水排渣。反循环钻进时，必须注意连续补充泥浆，维持护筒内应有的水头，避免坍塌。(2) 钻孔应连续进行，不得间断，视土质及钻进部位调整钻进速度。开始钻进及护筒刃脚部位或砂层、卵砾石层中时，应低档慢速钻进。钻进过程中，要确保泥浆水头高度高出孔外水位0.5M以上，泥浆如有损失、漏失，应及时补充，并采取堵漏措施。钻进过程中，每进2-3m应检查孔径、竖直度，在泥浆池捞取钻渣，以便和设计地质资料核对。(3) 钻进时，为减少扩孔、弯孔和斜孔，应采用减压法钻进，使钻杆维持垂直状态，使钻头平稳回转。(4) 终孔检查合格后，应迅速清孔，清孔方法有抽浆法（适用于孔壁不易坍塌的柱桩和磨擦桩、换浆法（用于正循环钻机）、淘渣法（适用于冲抓、冲击、成孔，掏渣后的泥浆比重应小于1.3）。清孔时必须保证孔内水头、提管时避免碰孔壁。清孔后的泥浆性能指标，沉渣厚度应符合规范要求。 不论采用何种方法清孔排渣，都必须注意保持孔内水头，防止坍孔。(5) 清孔后用检孔器测量孔径，检孔器的焊接可在工地进行，监理工程师检验合格后，即可进行钢筋笼的吊装工作。(6) 钢筋笼骨架，焊接时注意焊条的使用一定要符合规范要求，骨架一般分段焊接，长度由起吊设备的高度控制，钢筋笼的接长，可采用搭接焊或套管冷挤压连接等方法，钢筋笼安放要牢固，以防在砼浇筑过程中钢筋笼浮起，钢筋笼周边要安放圆的砼保护层垫块。(7) 水下砼采用导管法进行灌注，导管内径一般为25一35cm，导管使用前要进行闭水试验（水密、承压、接头抗拉），合格的导管才能使用，导管应居中稳步沉放，不能接触到钢筋笼，以免导管在提升中将钢筋笼提起，导管可吊挂在钻机顶部滑轮上或用卡具吊在孔口上，导管底部距桩底的距离应符合规范要求，一般0.25一0.4m，导管顶部的贮料斗内砼量，必须满足首次灌注剪球后导管端能埋入砼中0.8—1.2m，施工前要仔细计算贮料斗容积，剪球后向导管内倾倒砼宜徐徐进行防止产生高压气囊。施工中导管内应始终充满砼。随着砼的不断浇入，及时测量砼顶面高度和埋管深度，及时提拔拆除导管，使导管埋入砼中的深度保持2—6m间。砼面检测锤随孔深而定，一般不小于4Kg。(8) 每根导管的水下砼浇筑工作，应在该导管首批砼初凝前完成，否则应掺人缓凝剂，推迟初凝时间。(9) 砼的坍落度应满足设计要求，砼浇筑应连续进行，为保证桩的质量，应留比桩顶标高高出0.5一1.0m左右的桩头，处于干处的桩头，可在砼初凝后，终凝前清除。(10) 技术人员应对钻孔灌注桩各项原始记录及时进行整理签认。6．环保措施为保护施工范围内的环境卫生、农田，钻孔桩废弃的泥浆应在施工完成后，用汽车或罐车将泥浆池（槽）中的泥浆清运到指定的排放地点。7．工艺流程8．主要机械设备 钻机、砼搅拌机、砼运输车、吊车、空压机、水泵、导管、泵车、装载机、电焊机、发电机、水车等。 附：钻机性能比较表如下：钻机型号 成孔直径m 钻深m 转盘转速r/min 最大钻矩KN﹒M 主机功率KW 钻机重tKR2500A(河北星河厂) Ф1.8-2.5 80 20 50 2×22=44 32KP2000(郑州勘探厂) Ф1.5-2.0 100 63 39 45 20S-500（台湾） Ф1.5-2.5 90 42 150 320 28GPS-25（上海探矿厂） Ф1.5-2.5 100 20 30 37 28GPS-20（上海探矿厂） Ф1.5-2.5 80 20 30 30 223．2．2挖礼灌注桩施工作业环境以桩径＞1.4m，桩长25m以内无水或少水的密实土层和风化岩层为宜。 1、准备工作 平整场地 放中桩（包括护桩） 布置排水沟 桩位顶上搭雨棚 安装提升设备 修整出渣道路。 2、孔口开挖及衬砌 在地面按衬砌处理挖深1m，安放模扳，浇筑C15（或C20）砼形成井圈，井圈上口即井台座比周围地面高出20一30cm以避免井口进水，开挖采用人工十字镐，用人力绞车提升出渣，每开挖1米衬砌1米，衬砌厚度l5-25cm，当开挖中遇到岩石可采用风钻或凿岩机钻炮眼小药量电引爆的浅眼爆炸法施工，要在炮眼附近加强支护，防止震坍孔壁，曝破后再采用人工清凿继续开挖，以这种方式循环进行施工，直至桩底设计际高。注意每次吐衬砌浇筑前都要将内模定位一次，以保证桩的垂直度和水平位置。3、为保证施工安全，所有作业人员都必须配戴安全帽、安全绳。挖孔工作暂停时，孔口必须加盖。4、孔内通风 在地面上用鼓风机或风扇（由试验决定），通过∮50的塑料管不断的将新鲜空气运到孔底，中间停工再复工前将井底的空气也要彻底抽换。每次爆破后应随即进行通风排烟清孔，由负责人检查孔内无毒后，施工人员再下孔操作。 孔深超过10m时，应经常检查孔内二氧化碳浓度，如超过0.3%，应增加通风措施。 5、排水 孔内如渗水量不大，可以采用人工排水，当挖到桩底时，可在桩位的一角挖一个0．6×0.5×0.5的集水坑，用潜水泵抽水，渗水较大应边施工边采用抽水坑抽水，如同一墩台有几个桩孔同时施工，可以安排超前井挖，使地下水集中在一孔内排除。一般说砼衬砌有较好的防水作用，是挖孔桩护壁支撑的首选施工方案。 6、吊装钢筋笼及灌筑桩身砼 钢筋笼的加工，吊装，接长，与钻孔灌注桩相同，砼浇筑由于桩孔内渗水情况不同，可选择不同的浇筑方法。 l）当桩孔内基本无水时，采用常规的砼浇筑方法，有条件的地方最好使用砼输送泵泵送砼。 2）当孔内渗水较快，但还能快速抽干渗水的桩孔，采用简易导管法施工。在桩基挖孔工作平台上，用钢管搭设一个高6m以上，能支承1一2 t重的简易工作架，按灌注水下砼的方法，安好导管和漏斗（能容0.2m3砼的小型漏斗，不放球）。将导管插到桩孔底部不留空位，上部用导链悬挂在简易工作架上，砼浇筑的准备工作就绪，用潜水泵进行孔内抽水，当抽到孔内水深只剩10cm左右时，提出潜水泵，立即向漏斗和导营内泵送砼，待导管内砼充满到漏斗面上时，用导链将导管出口，使导管内的砼迅速填充孔底并向上包围住导管提升20cm，继续浇灌砼，当砼不再向孔底流动而上升到漏斗面上时，提升导管，使砼继续灌注，依照此方法循环，当到一定高度时（接近导链顶），就拆除上面一节导管，随着砼面的不断上升，导管陆续拆除，当达到桩顶设计标高以上10一20cm时，即可排出表面积水，使用插入式振捣器对砼表面加以振捣，清除表面浮浆。此法留的桩头较短，砼的坍落度应控制在l6－18cm左右。 3）当渗水量很大（>6mm／min时），抽水施工有困难时，应采用钻孔灌注桩的水下砼浇筑法施工。（见钻孔灌注桩一节）