泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术与质量控制

泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术与质量控制 施工技术广东建材2008年第5期 泥浆护壁钻孔灌注桩施工技术与质量控制 胡恒瑞(郴州中恒建筑劳务有限责任公司) 摘要:本文结合工程实例介绍了泥浆护壁钻孔灌注桩的施工方法,施工程序以及 施工中注意事项 和特殊情况的处理,并对钢筋骨架和混凝土灌注技术进行了论述,旨在与同行探 讨. 关键词:泥浆护壁;钻孔灌注桩;混凝土灌注;钢筋骨架;施工;质量控制 1前言 钻孔灌注桩是目前在建设工程中使用较广泛的一 种桩基,桩径一般在500mm以上,桩长一般为40~50m, 混凝土强度等级一般不低于C20,常采用C30的强度等 级.成孔方式有冲击成孔,贝诺特法成孔,泥浆循环回转 钻进成孔等.钻孔灌注桩具有适应性强,施工操作简单, 设备投入不大等优点’. 2施工方法 钻孔灌注桩的施工,因其所选护壁形成的不同,有 泥浆护壁方式法和全套管施工法两种. 2.1泥浆护壁施工法 冲击钻孔,冲抓钻孔和回转钻削成孔等均可采用泥 浆护壁施工法.该施工法的过程是:平整场地一泥浆制 备一埋设护筒一铺设工作平台一安装钻机并定位一钻 进成孔一清孔并检查成孔质量一下放钢筋笼一灌注水 下混凝土一拔出护筒一检查质量.施IlJl~序如图l所 7 a钻孔b下钢筋笼及导管c灌注混凝土d成桩 图1泥浆护壁钻孔灌注桩施工顺序 2.2全套管施工法 全套管施工法,般的施工过程是:平场地,铺设工 作平台,安装钻机,压套管,钻进成孔,安放钢筋笼,防导 管,浇注混凝土,拉拔套管,检查成桩质量.全套管施工 法的主要施工步骤除不需泥浆及清孔外,其它的与泥浆 护壁法都类同. 一 66— 3工程概述 某工程位于市中心地段,其主楼地上20层,框架剪 力墙结构,裙楼地上5层,框架结构,主楼与裙楼均设地 下室,地下室开挖深度约6m.据地质资料显示:该工程 面层具有较厚的散石层,基岩最深点距地面约30m,有 部分位于斜坡上,需进行地盘平整.设计上采用直径 1.8m的钻孔灌注桩及扩展式基础,容许基岩承载力为 3000KN/m0. 由于该工程钻孔灌注桩设计的单桩承载力较高,桩 入土较深,施工技术要求高,为此,选用稳定性好,垂直 度较好控制的IHI-CCHS0型钻孔桩机,采用泥浆护壁钻 孔法进行施工. 4施工工艺 4.1施工前的准备 施工准备包括选择桩机,钻具,场地及进行试桩等. 选择具有代表性地质层的位置进行2,3根实验试钻 桩,以确定钻孔桩的各种技术参数,如桩长,基岩 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 等. 4.2钻孔机的安装与定位 安装钻孔机的基础如果不稳定,施工中易产生钻孔 机倾斜,桩倾斜和桩偏心等不良影响,因此要求安装地 基稳固.对地层较软和有坡度的地基,可用推土机推平, 在垫上钢板或枕木加固.为防止桩位不准,施工中很重 要的是定好中心位置和正确的安装钻孔机,对有钻塔的 钻孔机,先利用钻机的动力与附近的地笼配合,将钻杆 移动大致定位,再用千斤项将机架项起,准确定位,使起 重滑轮,钻头或固定钻杆的卡孔与护筒中心在,垂线 上,以保证钻机的垂直度.钻机位置的偏差不大于2cm. 对准桩位后,用枕木垫平钻机横梁,并在塔顶对称于钻 机轴线上拉上缆风绳. 4.3埋设钢筋骨架 广东建材2008年第5期施工技术 钻孔成败的关键是防止孔壁坍塌.当钻孔较深时, 在地下水位以下的孔壁土在静水压力下会向孔内坍塌, 甚至发生流砂现象.钻孔内若能保持壁地下水位高的水 头,增加孔内静水压力,能为孔壁,防止坍孔.钢筋骨架 除起到这个作用外,同时好有隔离地表水,保护孔口地 面,固定桩孔位置和钻头导向作用等.作钢筋骨架的材 料有木,钢,钢筋混凝土三种.骨架要求坚固耐用,不漏 水,其内径应LL*~L直径大(旋转钻约大20cm,潜水钻, 冲击或冲抓锥约大40cm),每节长度约2,3m,一般常用 钢质护筒.钢筋骨架长度计算如下: L=L1-L2+s(式1) 式1中 L——吊筋长度; L——护筒的绝对标高; L厂钢筋笼顶绝对标高; s——护筒上口至固定钢管的距离. 4.4泥浆制备 在钻孔灌注桩成孔钻进中,泥浆具有冲洗冷却钻 头,冲切土体,携带岩土屑,平衡地层压力,护壁堵漏等 作用.泥浆类型及性能对成孔质量和成桩质量均有不同 程度的影响.护壁性,润滑性好的高分子处理剂,如CMC (钠羧甲基纤维素),PHP(水解聚丙烯酰胺)等都是处理 泥浆的好材料,加入泥浆能明显改善泥浆性能,防止孔 壁坍塌,提高钻进成孔效率,但却降低钻孔灌注桩的桩 侧摩阻力.因此,除有特殊要求外,一般情况下,不用这 种类型的泥浆. 影响钻孔灌注桩承载力的泥浆性能指标主要是泥 浆的密度和粘度.正循环钻进时,靠泥浆的悬浮力和上 返速度,将孔底钻屑携带至地表,因此要求泥浆具有较 高的粘度和密度.一般漏斗粘度控制在20~25s,泥浆 密度控制在1.20g/cm~1.30g/cm.时方可满足携带钻 屑,稳定孔壁的需要,并防止塌孔和缩径等事故的发生 而用泵吸反循环钻进时,受砂石泵自身抽吸能力的限 制,泥浆密度和粘度要求都比正循环低,且越小越好.一 般漏斗粘度可控制在16s,l8s,泥浆密度可控制在 1.05,1.1Og/cm.但在软土地区,由于地层本身结构松 散,若泥浆密度和粘度太低,不利于平衡孔壁侧向压 力,施工中易出现塌孔,缩径等孔内事故,影响成孔质 量.因此,漏斗粘度可控制在18~20s,泥浆密度可控 制在1.10,1.15g/cm. 4.5钻孔 钻孔是一道关键工序,在施工中必须严格按照操作 要求进行,才能保证成孔质量,首先要注意开孔质量,为 此必须对好中线及垂直度,并压好护筒.在施工中要注 意不断添加泥浆和抽渣(冲击式用),还要随时检查成孔 是否有偏斜现象.本工程采用泵吸反循环钻进成孔,反 循环钻进是泥浆沿钻具与孔壁外环间隔进入孔内,冲洗 钻头后携带岩土屑沿钻具中心上返至地表.在钻孔灌注 桩工程施工中常用泵吸反循环钻进.它是利用砂石泵的 抽吸作用,在钻杆内形成上返泥浆流,砂石泵吸管与主 动钻杆水龙头连接,通过钻杆,砂石泵的抽吸作用在钻 杆内形成负压,在大气压力作用下,地表池内的泥浆由 环空间隙流至孔底,然后携带岩土屑由钻杆内经水龙 头,砂石泵排至地表,经沉淀后再流入孔内,形成反循 环.一般可采用(如图2所示)的顺序钻孔. ? 图2钻机钻孔顺序图 4.6清孔 钻孔的深度,直径,位置和孔形直接关系到成装置 量与桩身曲直.为此,除了钻孔过程中密切观测监督外, 在钻孔达到设计要求深度后,应对孔深,孔位,孔形,孔 径等进行检查.在终孔检查完全符合设计要求时,应立 即进行孔底清理,避免隔时过长以致泥浆沉淀,引起钻 孔坍塌.对于摩擦桩当孔壁容易坍塌时,要求在灌注水 下混凝土前沉渣厚度不大于30cm;当孔壁不易坍塌时, 不大于20cm.对于柱桩,要求在射水或射风前,沉渣厚 a内风管吸泥清孔 l,高压风管入水深度2,弯管和导管接头 3,焊在弯管上的耐磨短弯管4,压缩空气 5,排渍软管6,补水7,输气软管8,e925钢 管长度9,孔底沉渍 忿 图3吸泥机清孔示意图 一 67一 施工技术广东建材2008年第5期 度不大于5cm.清孔方法是使用的钻机不同而灵活应 用.通常可采用正循环旋转钻机,反循环旋转机真空吸 泥机以及抽渣筒等清孔.其中用吸泥机清孔,所需设备 不多,操作方便,清孔也较彻底,但在不稳定土层中应慎 重使用.(如图3所示)为风管吸泥清孔示意图.其原理 就是用压缩机产生的高压空气吹入吸泥机管道内将泥 渣吹出. 4.7混凝土灌-;i:c艺 (1)灌注桩承载力的时间效应.根据钻孔灌注桩单桩 承载力的时间效应,成孔后及时灌注混凝土不仅避免因 孔壁不稳定出现坍塌,而且避免了孔底岩土质受浸泡 软化而降低单桩承载力,尤其对于泥岩,粉砂岩等沉积 岩一类的持力层.为此,终孔后要及时灌注混凝土,尽可 能使用配料机配料,保证混凝土质量,用混凝土输送泵 灌注或用商品混凝土以背架式泵车灌注,改变传统的小 腿车上料搅拌,混凝土供应量不足的现状,提高混凝土 连续灌注能力. (2)混凝土堵管等对灌注桩承载力的影响.混凝土堵 管,导管进水,混凝土离析,混凝土内夹泥,灌注钢筋笼 错位及断桩等事故的发生,使灌注桩承载力大幅度降 低,一般情况下都不能满足设计要求.为此,应做好灌注 前的准备及灌注过程中各工序的配合,不宜中间间隔时 间过长.混凝土灌注作业中,要严格按施工 规程 煤矿测量规程下载煤矿测量规程下载配电网检修规程下载地籍调查规程pdf稳定性研究规程下载 操作,控 制拔管探度,准确掌握混凝土面上升高度,严禁出现堵 管等事故 5单桩承载力的计算 60年代中期,我国开始了钻,挖孔灌注磨擦桩的工 程实践以及单桩承载力计算的研究,通过”百桩试验”, 制定了桩侧土的极限摩阻力和桩底土抗力的有关参数. 在总结我国多年灌注桩设计和施工经验的基础上,出现 了两个计算钻孔磨擦桩单桩承载力的公式.,是1975 年《公路桥涵设计 规范 编程规范下载gsp规范下载钢格栅规范下载警徽规范下载建设厅规范下载 》或现行的《公路桥涵地基和基础 设计规范》(简称《桥规》)中的磨擦桩单桩轴向容许承载 力公式(见式2).二是《铁路工程 技术规范 歌舞娱乐场所消防安全技术规范高危儿管理技术规范特种设备安全技术规范低压电线电缆技术规范低压电缆技术规范书 .第二篇桥 涵》1975年 规定 关于下班后关闭电源的规定党章中关于入党时间的规定公务员考核规定下载规定办法文件下载宁波关于闷顶的规定 (1985年仍维持)的公式.(见式3).最 新的《建筑桩基技术规范》(JGJ94—94)采用以可靠性理 论为基础的概率极限状态设计法,改变了已往统一取安 全系数为定值的方法.各类基桩竖向承载能力的极限状 态表达式见式4. 一 68一 [P]=U?T1j+moA[0](式3) 么 Y.N?RR=YU?liq.k+Y.qDk(式4) 经过对上述公式的修正及简化,单桩容许承载力 [P]应分项表示为: [P]=Q/K+Q/K.(式5) 式5中:Q为极限桩侧阻力;Q为极限桩端阻力. 由于侧阻与端阴呈异步发挥(一般可忽略二者问的相互 影响),在容许的工作荷载作用下侧阻可能己发挥出大 部分,而端阻只发挥了很小一部分,因此其安全系数是 不相等的.一般情况下,K<K(粗短的嵌岩桩例外).对于 干法作业桩端置于砂层,孔底有一定虚土或者泥浆护 壁,桩端有沉淤的钻孔桩,K=1.5,1.8,偏安全取值2.0. 6施工质量检测 (1)在施工完成28天后,采用岩心钻机在墙体桩中 心和搭接部位分别钻孔取心,采用的心样完整性很好, 没有气孔,蜂窝以及水泥结核. (2)沿墙体侧壁开挖一个长3,5m,深2.5,4m,宽 lm的坑槽,检测墙体外观完好,搭接均匀,搭接的长度, 墙体厚度以及垂直度均满足设计要求. (3)取样经抗压,抗渗及孔内注水试验检测得单轴抗 压强度,参透系数以及渗透比降等各项指标均满足设计 要求,施工质量优良. 7结语 泥浆护壁成孔灌注桩以其承载力大,沉降量小,稳 定性好,桩径和桩长可变等特点在高层建筑基础工程中 得到广泛应用.但由于受施工工艺限衬,成桩过程隐蔽, 影响钻孔灌注桩单桩竖向承载力的施工因素较多,合理 选择施工工艺能够提高泥浆护壁成孔灌注桩承载力.? 【参考文献】 [1]建筑桩基技术规范(JGJ9494).中国建筑科学研究院主编.北 京:中国建筑工业出版社,1995 [2]桩基工程手册.桩基工程手册编写委员会.北京:中国建筑工 业出版社,1995 .钻孔冲洗与注浆北京:冶金工业出版社,1996 [3]王文臣 [4]陶文.深基础钻孔整注桩施工影响因素及措施.探矿工程. 1997(4):4,7