灌注桩施工必备知识.docx

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灌注桩施工必备知识

混凝土灌注桩，是指直接在施工现场采用桩工机械或通过人工等方法成孔，孔内放置钢筋笼〔亦可不放置〕，再灌注混凝土所形成的桩基。

常见灌注桩成孔方法和适用范围见表2-4。

〔一〕灌注桩施工准备与一般规定

1．场地准备

灌注桩施工前的场地准备工作包括：

〔1〕为方便施工，灌注桩施工前应拆除场地内地下构筑物，迁移高架电线和地下管线。

〔2〕施工场地应进行平整处理。

〔3〕桩基施工用的临时设施，如供水、供电、道路、排水、临时房屋等，必须在施工前准备就绪。

〔4〕基桩轴线的控制点和水准基点应设置在不受施工影响的地方。

2．一般施工规

〔1〕成孔

①成孔设备就位规定。

成孔设备就位后，必须平正、稳固，确保在施工中不发生倾斜、移动。

为准确控制成孔深度，在桩架或桩管上应设置控制深度的标尺，以便在施工中进行观测记录。

②成孔控制深度的规定。

端承型桩中，当采用钻〔冲〕、挖掘成孔时，必须保证桩孔进入设计持力层的深度；当采用锤击沉管法成孔时，沉管深度控制以贯入度为主，以桩端持力层设计标高控制为辅。

③成孔施工的允许偏差。

灌注桩成孔施工的允许偏差应满足表有关要求。

④桩在施工前，宜进行“试成孔”。

试成孔是为核对地质资料、检验设备、工艺以及技术要求是否适宜。

〔2〕钢筋笼制作与安放。

钢筋笼制作应符合以下要求：

①钢筋笼制作应按设计要求采用人工方法进行。

当钢筋经处理后，先在加劲筋上布置好主筋间距，将主筋与加劲筋焊接，再焊接箍筋，形成笼体。

为了便于加工、吊桩和运输、钢筋笼制作长度不宜超过8m。

如钢筋笼较长，应分段制作。

两端钢筋笼的连接宜采用焊接。

②为防止钢筋笼在搬运、吊桩和安放时变形，可每隔～2.5m设置加劲筋一道，加劲筋宜设置在主筋外侧。

③主筋净距必须大于混凝土粗骨料粒径3倍以上。

主筋一般不设弯钩。

根据施工工艺的要求设置的弯钩不得向内圆伸露，以免阻碍导管施工。

钢筋笼内径应比导管接头处外径大100mm以上。

④混凝土灌注桩钢筋笼质量检验标准应符合有关规定。

〔3〕混凝土灌注。

灌注桩混凝土强度等级不应低于设计要求。

所用粗骨料可选用碎石或卵石，应注意其最大粒径。

细骨料应选用洁净的中、粗砂。

混凝土坍落度的要求是：

水下灌注时宜为160～220mm；干作业时宜为70～100mm。

混凝土灌注的方法有多种，当于孔内水下灌注时宜采用导管法；孔内无水或渗水量很小时的灌注宜用串管法；孔内无水或孔内虽有水但能疏干时的灌注宜用短护筒直接投料法；大直径桩混凝土灌注宜用混凝土泵进行。

为控制混凝土灌注质量，桩身混凝土必须留有试块。

混凝土的灌注充盈系数必须大于1。

灌注后的桩顶标高应适当超过桩顶设计标高。

〔二〕干作业成孔灌注桩

1、螺旋钻孔机

螺旋钻孔机由动力箱、钢丝绳、螺旋钻杆、龙门导架及钻头等组成，如图2-13所示。

常用钻头类型有平底钻头、耙式钻头、筒式钻头和锥底钻头四种，如图2-14所示。

2．干作业成孔灌注桩施工

干作业成孔灌注桩施工程序是：

场地清理→测设桩位→钻机就位→取土成孔→成孔质量检校→清除孔底沉渣→安放钢筋笼→安置孔口护孔漏斗→浇筑混凝土→拔出漏斗成桩。

施工质量控制的主要内容有以下几方面：

〔1〕钻杆应保持垂直稳固，位置正确，防止因钻杆晃动引起孔径扩大；

〔2〕钻进速度应根据电流值变化，及时调整；

〔3〕钻进过程中，应随时注意清理孔口积土，遇到地下水、塌孔、缩孔等异常情况时，应及时处理；

〔4〕成孔到达设计深度后，孔口应予以保护，并按相关规定验收；

〔5〕浇筑混凝土前，应先放置孔口护孔漏斗，随后放置钢筋笼并测量孔内虚土厚度。

浇筑桩顶以下5m范围内混凝土时，应随浇随振动，每次浇筑高度应≤1.5m。

〔三〕泥浆护壁成孔灌注桩

1．施工程序

泥浆护壁成孔灌注桩是由钻孔设备在设计桩位处钻孔。

钻孔过程中，为防止孔壁坍塌，于孔内注入泥浆护壁；钻孔的土屑与护壁泥浆混合后，通过循环泥浆的流动，被携带出孔外成孔；钻孔到达设计深度后，清除孔底泥渣，然后安放绑扎好的钢筋笼，在泥浆下灌注混凝土而成桩。

其施工程序是：

场地清理→测设桩位→埋设护筒→桩机就位→设置泥浆池制备泥浆→钻机成孔→泥浆循环流动清渣→清孔→安放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒。

2．埋设护筒

埋设护筒时，位置应准确，护筒应稳定，护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm；护筒顶部宜开设1～2个溢浆孔，以便多余泥浆溢出流回泥浆池；护筒的埋置深度在黏性土中不宜小于1.0m，砂土中不宜小于1.5m，为保证筒内泥浆面水头，护筒顶应露出地面～0.6m。

如图2-15所示。

3．泥浆制备

制备泥浆可采用两种方法：

黏性土中成孔时，向孔中注入清水，削下来的土屑与清水混合后，即可成浆；其他土层中成孔时，应以高塑性黏土或膨胀土为原料，在桩孔外泥浆池中用水调制。

泥浆的作用是将孔内土层中的孔隙渗填密实，以防塌孔。

泥浆循环排土时，还起着携渣、冷却和润滑钻头、减少钻进阻力的作用。

4．成孔及成孔质量控制

泥浆护壁成孔灌注桩有潜水钻机成孔、回转钻机成孔、冲击钻机成孔和冲抓钻机成孔等多种方式，在此主要介绍冲击钻机成孔和潜水钻机成孔。

〔1〕冲击钻机成孔。

冲击钻机成孔是将带刃口的重型钻头提升到一定高度，然后使其自由下落，通过下落时的冲击力来破碎岩层或冲挤土层，再排出泥渣成孔。

冲击钻机示意图如图2-16所示。

〔2〕潜水钻机成孔。

潜水钻机由潜水电钻、钻头、钻杆、桩架、卷扬机等组成，如图2-17所示。

潜水电钻是将防水电机和齿轮减速器安置在具有绝缘及密封装置的钢制外壳内形成。

它是钻机主要工作部分，与钻头紧密连接在一起，因此两者能共同潜入水下工作。

钻削下来的土屑混合进护壁泥浆后，通过泥浆循环流动被带出孔外。

泥浆循环流动方式有正循环和反循环两种。

正循环排泥法。

如图2-19a所示，反循环排泥法。

如图2-19b所示。

5．清孔

当钻孔到达设计深度后，应及时进行孔底清理。

清孔的目的是清除孔底沉渣和淤泥，控制循环泥浆比重，为水下混凝土灌注创造条件。

清孔时，对利用黏性土自行造浆的钻孔，当钻孔到达设计深度后，可使钻机空转不钻进，同时射水，待孔底沉渣磨成泥浆后，再通过泥浆循环流动排出孔外；对在孔外泥浆池中制备泥浆的钻孔，宜采用泥浆循环清孔。

清孔后，孔底500mm以内泥浆比重应小于，含砂率≤8%。

孔底残留沉渣厚度应符合以下规定：

①端承桩≤50mm；②摩擦端承桩、端承摩擦桩≤100mm；③摩擦桩≤300mm。

桩位清孔符合要求后，应立即吊放钢筋笼，再灌注混凝土。

6．灌注水下混凝土

灌注水下混凝土所需的机具、混凝土配合比及混凝土的灌注主要内容如下：

〔1〕主要机具。

水下混凝土灌注的主要机具有导管、漏斗和隔水栓。

水下混凝土灌注示意图如图2-20所示。

隔水栓为设在导管内阻隔泥浆和混凝土直接接触的构件。

隔水栓常用混凝土制作，呈圆柱形，直径比导管内径小20mm，高度比直径大50mm，顶部采用橡胶垫圈密封，如图2-21所示。

〔2〕混凝土配合比。

泥浆护壁成孔灌注桩混凝土灌注是在泥浆中进行，故亦称水下混凝土灌注。

水下混凝土必须具备良好和易性，配合比宜通过实验确定，坍落度应控制在180～220mm间。

其中，水泥用量应≥36kg/m3，粗骨料最大粒径应＜40mm，细骨料宜采用中粗砂。

为改善和易性和延长凝固时间，水下混凝土可掺入减水剂、缓凝剂和早强剂等外加剂。

〔3〕混凝土灌注。

混凝土灌注前，先宜将安装好的导管吊入桩孔内，导管顶部应高出泥浆面，且于顶部连接好漏斗；导管底部至孔底距离～0.5m，管内安设隔水栓，通过细钢丝悬吊在导管下口。

〔四〕沉管灌注桩

1．振动沉管灌注桩

振动沉管灌注桩所需的机械设备、施工方法和质量控制具体如下：

〔1〕施工机械设备。

振动沉管灌注桩是采用激振器或振动冲击锤将桩管沉入土中成孔而成的灌注桩。

其施工机械设备如图2-22所示。

〔2〕质量控制。

振动沉管灌注桩质量控制的主要内容如下：

①群桩基础中桩中心距小于4倍桩径的桩基，应有保证相邻桩桩身质量的技术措施。

②混凝土预制桩尖或钢桩尖的加工质量和埋设位置应与设计相符，桩管和桩尖的接触应有良好的密封性。

③混凝土灌注充盈系数应；对充盈系数小于的桩，宜全长复打，对可能的断桩和颈缩桩，应采用局部复打。

成桩后，桩身混凝土顶面标高应≥500mm。

全长复打桩的入土深度宜接近原桩长，局部复打深度应超过断桩或颈缩区1m以上。

④当桩身配有钢筋时，混凝土坍落度宜采用80～100mm；素混凝土坍落度宜采用60～80mm。

2．锤击沉管灌注桩

〔1〕施工机械设备。

锤击沉管灌注桩成孔是利用落锤、蒸汽锤或柴油锤将钢管打入土中形成，如图2-23所示。

〔2〕施工工艺。

锤击沉管灌注桩施工方法一般有单打法和复打法。

①单打法。

先将桩机就位，利用卷扬机吊起桩管，垂直套入预先埋设在桩位上的预制钢筋混凝土桩尖上，借助桩管自重将桩尖垂直压入土中一定深度。

预制桩尖与桩管接口处应垫以稻草绳或麻绳垫圈，以防地下水渗入桩管。

检查桩管、桩锤和桩架是否处于同一垂线上，在桩管垂直度偏差≤5%后，即可于桩管顶部安设桩帽，起锤沉管。

锤击时，宜先低锤轻击，观察桩管无偏差后，方进入正式施打，直至将桩管沉至设计标高或要求的贯入度。

②复打法。

复打法施工，是在单打法施工完毕并拔出桩管后，清除粘在桩管外壁上和散落在桩孔周围地面上的泥土，立即在原桩位上再次埋设桩尖，进行第二次沉管，使第一次灌注的混凝土向四周挤压扩大桩径，然后灌注混凝土，拔管成桩。

施工中应注意前后两次沉管轴线应重合，复打施工必须在第一次灌注的混凝土初凝之前完成。

〔3〕质量控制。

锤击沉管灌注桩质量控制的主要内容如下：

①群桩基础中桩中心距小于4倍桩径的桩基，应该有保证相邻桩桩身质量的技术措施。

②混凝土预制桩尖或钢桩尖的加工质量和埋设位置应与设计相符，桩管和桩尖的接触应有良好的密封性。

③混凝土灌注充盈系数应；对充盈系数小于的桩，宜全长复打，对可能的断桩和颈缩桩，应采用局部复打。

成桩后，桩身混凝土顶面标高应≥500mm。

全长复打桩的入土深度宜接近原桩长，局部复打深度应超过断桩或颈缩区1m以上。

④当桩身配有钢筋时，混凝土坍落度宜采用80～100mm；素混凝土坍落度宜采用60～80mm。

人工挖孔灌注桩系指在设计桩位处采用人工挖掘方法进行成孔，然后安放钢筋笼、灌注混凝土所形成的桩。

其施工特点是：

设备简单；成孔作业时无噪音和振动，无挤土现象；施工速度快，可同时开挖假设干个桩孔；挖孔时，可直接观察土层变化情况，孔底沉渣清除彻底，施工质量可靠。

但施工时人工消耗量大，安全操作条件差。

人工挖孔灌注桩构造如图2-24所示。