浅谈旋挖钻孔灌注桩施工技术

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  挖钻机在国外早有应用,但在中国是最近四五年才被逐渐认识和应用,成为近年来发展最快的一种新型桩孔施工方法,旋挖钻孔灌注桩技术被誉为“绿色施工工艺” ,其特点是工作效率高、施工质量好、尘土泥浆污染少。旋挖钻机是一种多功能、高效率的灌注桩桩孔的成孔设备,可以实现桅杆垂直度的自动调节和钻孔深度的计量,通过钻斗的旋转、挖土、提升、卸土和泥浆置换护壁,反复循环而成孔。吊放钢筋笼、灌注砼、后压浆等同其他水下钻孔灌注桩工艺,其施工技术如下:
  1操作要点
  1.1泥浆制备
  现场设泥浆池(含回浆用沉淀池及泥浆储备池)一般为钻孔容积的1. 5~2. 0倍,要有较好的防渗能力。在沉淀池的旁边设置渣土区,沉渣采用反铲清理后放在渣土区,保证泥浆的巡回空间和存储空间。制务泥浆的的设备有两种,一是用泥浆搅拌机,一是有用水力搅拌器。使用粘土粉造浆时最好用水力搅拌器;使用膨润土造浆时用泥浆搅拌机。
  1.2埋设护筒
  桩基定位后,根据桩定位点拉十字线钉放四个控制桩,以四个控制桩为基准埋设钢护筒,为了保护孔口防止坍塌,形成孔内水头和定位导向,护筒的埋设是旋挖作业中的关键。护筒选用10mm厚钢板卷制而成,护筒内径为设计桩径+20cm,高度2.0m,上部开设2个溢浆孔,护筒埋设时,由人工、机械配合完成,主要利用钻机旋挖斗将其静力压入土中,其顶端应高出地面20cm,并保持水平,埋设深度1.8 m,护筒中心与桩位中心的偏差不得大于50mm。护筒埋设要保持垂直,倾斜率应小于1.5%。
  1. 3钻孔定位
  在桩位复核正确,护筒埋设符合要求,护筒、地坪标高已测定的基础上,钻机才能就位;桩机定位要准确、水平、垂直、稳固,钻机导杆中心线、回旋盘中心线、护筒中心线应保持在同一直线。旋挖钻机就位后,利用自动控制系统调整其垂直度,钻机安放定位时,要机座平整,机塔垂直,转盘(钻头)中心与护筒十字线中心对正,注入稳定液后,进行钻孔。
  1. 4钻进成孔
  成孔前必须检查钻头保径装置,钻头直径、钻头磨损情况,施工过程对钻头磨损超标的及时更换;根据土层情况正确选择钻斗底部切削齿的形状、规格和角度;根据护筒标高、桩顶设计标高及桩长,计算出桩底标高,以便钻孔时加以控制。成孔中,按试桩施工确定的参数进行施工,设专职记录员记录成孔过程的各种参数,如加钻杆、钻进深度、地质特征、机械设备损坏、障碍物等情况。记录必须认真、及时、准确、清晰。钻孔过程中根据地质情况控制进尺速度:由硬地层钻到软地层时,可适当加快钻进速度;当软地层变为硬地层时,要减速慢进;在易缩径的地层中,应适当增加扫孔次数,防止缩径;对硬塑层采用快转速钻进,以提高钻进效率;砂层则采用慢转速慢钻进并适当增加泥浆比重和粘度。
  钻机就位时,必须保持平整、稳固,不发生倾斜。为准确控制孔深,应备有校核后百米钢丝测绳,并观测自动深度记录仪,以便在施工中进行观测、记录。钻进过程中经常检查钻杆垂度,确保孔壁垂直。钻进过程中必须控制钻头在孔内的升降速度,防止因浆液对孔壁的冲刷及负压而导致孔壁塌方。钻进成孔过程中,根据地层、孔深变化,合理选择钻进参数,及时调制泥浆,保证成孔质量。在进入沙层和卵石层时,应适当减慢进尺速度,提高泥浆的稠度,减小每个钻进回次的进尺量,保证孔壁稳定。钻进施工时,利用正铲及时将钻渣清运,保证场地干净整洁,利于下一步施工。钻进达到要求孔深停钻后,注意保持孔内泥浆的浆面高程,确保孔壁的稳定。
  1.5钢筋笼制作、吊放
  旋挖钻机的一个显著优点就是成孔快,且成孔后孔底沉渣很少。所以只要在钢筋笼制作、安装上采取合理措施,避免安装时钢筋笼刮伤孔壁,就可以大大地降低沉渣厚度,有效防止塌孔的发生。
  1.5.1钢材规格、材质、焊条型号符合设计和规范要求,进料要有材质单、合格证。
  1.5.2钢筋连接采用剥肋直螺纹连接,为了保证接头套丝质量,钢筋采用剪切机下料,剥肋滚压直螺纹机加工丝头,使用螺纹环规进行检测,用力矩扳手拧紧。接头质量、性能符合Ⅰ级接头的性能要求,制作好的丝头要用钢筋保护帽进行保护,防止螺纹被碰伤或被污物污染。
  1.5.3钢筋笼制作允许偏差:
  主筋间距±10mm,箍筋间距±20mm,直径±10mm,长度±100mm。
  1.5.4主筋保护层50mm,用钢筋耳控制,允许偏差±20mm,要确保钢筋笼居于钻孔中间;沿钢筋笼每隔2m放置一组,每组设置4个,按90°均匀安放,既可避免笼体碰撞孔壁,又可保证混凝土保护层均匀及钢筋笼在桩体内的位置正确。
  1.5.5钢筋笼存放、运输、吊装时,要谨防变形。
  1.5.6通长钢筋笼采用一次吊放。钢筋笼起吊及运输过程中用一台履带吊和一台汽车吊六点起吊法起吊,应保证整体、平直起吊。钢筋笼扶直过程中使用两台吊车,笼子吊离地面后,利用重心偏移原理,通过起吊钢丝绳在吊车钩上的滑运并稍加人力控制,实现扶直,起吊转化为垂直起吊,以便入孔。
  1.6 安装导管
  利用吊车将导管放入,导管直径、长度应与孔深配套(距孔底0.5m左右);全部下入孔内后,应放到孔底,以便核对导管长度及孔深,然后提起30~50cm,进行二次清孔。初灌量应保证混凝土扩散后,导管埋入深度不小于0.8m,为防止混凝土与稳定液混合,在灌注混凝土前,用充气球胆浮于管内。下放导管时,丝扣要对正、扭紧,不得碰撞钢筋笼,导管直径300 mm,标准节长3 m,调整长度0.5m、1.5m、2.0m各一节。
  1.7水下浇注混凝土
  水下混凝土浇筑是最后一道关键性的工序,施工质量将严重影响灌注桩的质量,所以在施工中必须注意。
  1.7.1灌注前首先检查漏斗、测试仪器、量具、隔水塞等各项器械的完好情况。   1.7.2采用商品砼,强度等级为C40,粗骨料最大粒径不得大于25mm,坍落度200±20mm,扩散度为34cm~45cm。
  1.7.3导管埋深:要保持在2-6m,严禁导管提出砼面,设专职人员测量导管内外砼高差,确保灌注连续并填写水下砼灌注记录。
  1.7.4在确认初存量备足后,即可开始灌注,借助砼重量排除导管内的泥浆,首次浇灌时,初灌量应将导管底端能一次埋入0.8~1.2m并且导管内存留的混凝土高度,足以抵制钻孔内的泥浆侵入导管。
  1.7.5在实际浇灌混凝土过程中,经常检查导管埋置深度。要连续浇灌混凝土,不得中断,导管埋置深度最小不得小于2m,最大不得大于8m,超过8m容易造成钢筋笼上浮,堵管、埋管、挂钢筋笼等现象发生,造成质量事故;起拨导管时,应先测量混凝土面高度,根据导管埋深,确定拨管节数;要勤检查,均匀拨管,保持埋深在2~6m。
  混凝土灌注必须连续进行,中间不得间断。拆除后的导管放入架于中并及时清洗干净;混凝土升到钢筋笼下端时,为防止钢筋笼被混凝土顶托上升,应采取以下措施:在孔口吊筋固定钢筋笼上端;灌注混凝土的时间尽量加快,以防砼进入钢筋笼时其流动性减小;当孔内混凝土接近钢筋笼时,应保持埋管较深,并放慢灌注进度;孔内混凝土面进入钢筋笼l~2m后,应适当提升导管,减小导管埋置深度,增大钢筋笼在下层混凝土中的埋置深度;在灌注将近结束时,由于导管内混凝土柱高度减小,压力差降低,而导管外的泥浆及所含渣土的稠度和比重增大,如出现混凝土上升困难时,可在孔内加水稀释泥浆,用泥浆泵抽出部分沉淀物,使灌注工作顺利进行。
  1.7.6混凝土浇筑应做混凝土强度试块,每根桩留设一组标养试块,试块应养护好,达到一定强度后立即拆模送往养护室标准养护;混凝土施工完毕后,及时收集混凝土出厂合格证、混凝土强度报告。
  1.7.7断桩的预防措施
  首先混凝土配比严格按照有关水下混凝土的规范要求配制,并经常测试坍落度,防治导管堵塞;钢筋笼主筋要焊平,以免提升导管时,挂住钢筋笼;提拔导管时要经过测算,防止导管脱离混凝土面;浇筑混凝土前应使用经过检漏和耐压试验的导管;浇筑混凝土要连续浇筑,供应混凝土不得中断时间过长。
  1.8后压浆的施工
  后压浆是灌注桩的辅助施工方法。固化桩端沉渣和桩侧泥皮;对桩周土有渗入胶结作用;对桩端有扩底、扩径作用,能显著提高单桩承载力特征值。
  设计要求桩侧压浆管两根,桩端压浆管一根,正三角形设置,一根在桩端1/ 3 处,一根在桩端2/ 3 处,一根在桩端,三处钢管下端用塑料管绕钢筋一圈,管上按间距4cm 设置出浆口,为防止混凝土将其口堵死,下笼前应在塑料管外包裹一保护层。成桩后48h 开始压浆,先压深管,注浆完后6h 再将剩余浆压入浅管。
  压浆要求。压浆所用材料必须过筛,为保证浆液均匀,浆液搅拌时间不少于5min。注浆前先注入清水,将压浆管开通,再灌砂浆,压力应控制在1. 2MPa内。单桩压浆量设计值需要通过现场实验验证,如果通过几根桩的试压均达不到设计值,其设计压浆量根据试压值调整。压浆控制标准是将规定的压浆量全部压进,可通过一次压浆或二次压浆达到进浆量的目的。就是说第一次压浆如果压力达到1. 2MPa 而压浆量达不到规定停止压浆,停12h 后进行第二压浆;如果达到规定要求,则停止压浆;如果仍达不到规定,则压力达到1. 2MPa 时即可终止压浆。
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