灌注桩系是指在工程现场通过机械钻孔、钢管挤土或人力挖掘等手段在地基土中形成桩孔,并在其内放置钢筋笼、灌注混凝土而做成的桩,依照成孔方法不同,灌注桩又可分为沉管灌注桩、钻孔灌注桩和挖孔灌注桩等几类。钻孔灌注桩是按成桩方法分类而定义的一种桩型。灌注桩由早的100多年前的1893年,因为工业的发展以及人口的增长,高层建筑不断增加,但是因为好多城市的地基条件比较,不能直接承受由高层建筑所传来的压力,地表以下存在着厚度很大的软土或中等强度的黏土层,建造高层建筑如仍沿用当时通用的摩擦桩,必然产生很大的沉降。于是工程师们借鉴了掘井技术发明了在人工挖孔中浇筑钢筋混凝土而成桩。于是在随后的50年之后,即20世纪40年代初随着大功率钻孔机具的研制成功首先在美国问世,二战后,世界各地特别是发达经济复苏与发展,时至今日,随着科学技术的日新月异发展,钻孔灌注桩在高层、超高层的建筑物和重型构筑物中被广泛应用。当然,在我国,钻孔灌注桩设计及施工水平也得到了长足的发展。钻孔灌注桩通常为一种非挤土桩,也有的为部分挤土桩。钻孔灌注桩的类型可以分为:A. 按桩径大小分,可分为如下几种:小桩 由于桩径小,施工机械、施工场地、施工方法较为简单,多用于基础加固和复合桩基础中(如:树根桩)。中桩 成桩方法和施工工艺繁多,工业与民用建筑物中大量使用,是目前使用多的一类桩。大桩 桩径大且桩端不可扩大,单桩承载力高,近20年发展快,多用于重型建筑物、构筑物、港口码头、公路桥涵等工程。B. 按成桩工艺,钻孔灌注桩可以分为:干作业法钻孔灌注桩;泥浆护壁法钻孔灌注桩;套管护壁法钻孔灌注桩。钻孔灌注桩的特点钻孔灌注桩具有以下技术特点:a. 施工时基本无噪音、无振动、无地面隆起或侧移,因此对环境和周边建筑物危害小;b. 大直径钻孔灌注桩直径大、入土深;c. 对于桩穿透的图层可以在空中作原位测试,以检测土层的性质;d. 扩底钻孔灌注桩能更好地发挥桩端承载力;e. 经常设计成一柱一桩,无需桩顶承台,简化了基础结构形式;f. 钻孔灌注桩通常布桩间距大,群桩效应小;g. 某些利用“挤扩支盘”钻孔灌注桩可以有效减少桩径和桩长,提高桩的承载力,减少沉降量;h. 可以穿越各种土层,更可以嵌入基岩,这是别的桩型很难做到的;i. 施工设备简单轻便,能在较低的净空条件下设桩;j. 钻孔灌注桩在施工中,影响成桩质量的因素较多,质量不够稳定,有时候会发生缩径、桩身局部夹泥等现象,桩侧阻力和桩端阻力的发挥会随着工艺而变化,且又在较大程度上受施工作影响;k. 因为钻孔灌注桩的承载力非常高,所以进行常规的静载试验一般难以测定其极限荷载,对于各种工艺条件下的桩受力,变形及破坏机理现在尚未完全被人们掌握。设计理论有待进一步完善。钻孔灌注桩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管施工法两种。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→泥浆制备→埋设护筒→铺设工作平台→安装钻机并定位→钻进成孔→清孔并检查成孔质量→下放钢筋笼→灌注水下混凝土→拔出护筒→检查质量。施工顺序
一文读懂钻孔灌注桩施工规范
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一文读懂钻孔灌注桩施工规范
重庆云阳外滩广场项目拟建商住区座落于具有复杂地层条件的长江之畔,平均厚度为5-20m的回填土层给建筑群的基础施工带来较大难度。对于四级以下的土层一般采用回转钻进较为适合,但是考虑到回填土中具有相当含量的风化岩石,而冲击钻进对于岩石钻进效率较高,结合本工程特点,有针对性地选择了冲击钻成孔灌注桩的施工方案。
一、工程地质资料
1.人工填土为山体爆破土石方回填土,平均厚度2-20m;2.淤泥质粉质粘土,平均厚度1.5-4m;3.粉土,平均厚度1.7-5m;4.粘土,平均厚度2-8m,夹含中风化石英细砂岩的块石、碎石;5.强风化石英细砂岩,层厚1.5-8m;6.中风化石英细砂岩。
二、工程特点
1.填土厚度大,地质条件复杂,上部土层不易护壁,下部土层坚硬难钻。2.孔深异大,表层土质为块石,与松散土体混合,厚度变化大,基层岩石判断困难。3.建筑群杭位较密集,施工场地狭小,场地布置、设备安放受限制。
三、施工方法
针对地质资料及工程特点,制定下述施工方案:上部土层采用GPS-15-20型钻机配以单腰箍三翼合金钻头钻孔,如遇块石及至下部强风化及中风化石英砂岩,则采用CZ-1500-2000型冲击钻机冲击钻进。入岩深度达到设计要求后,吊车吊放钢筋笼。采用气举反循环清孔,水下灌注混凝土成桩。
(一)孔的垂直度。桩孔的垂直度是保证钻孔灌注桩承载能力的重要因素。桩孔斜率超标,其受力状态被改变,桩头偏位,影响上部结构位置,同时影响钢筋笼的安装,使桩基结构质量降低。为避免钻孔倾斜,在钻机就位和钻孔运作过程中,要随时注意校核钻杆的垂直度,发现倾斜及时纠正。对于地基土质不均匀、土层呈斜状分布或土层中夹有大的孤石、硬物的情形,施工前必须有应对方案和相应的准备工作。经工程实践证明,利用导正装置也是防止孔斜的有效方法。考虑到终孔后再发现孔斜纠正起来费工费力,且修孔会使桩的充盈系数增大,故对于钻孔的垂直度控制一定要实行过程控制。
(二)孔径控制。由于建筑群桩基分布于长江之畔新近沉积的粘性土和粉土中,液性指数IL>0.75,呈软塑状态和流塑状态,冲击钻成孔易出现缩孔现象,造成孔径小于设计要求及规范要求,桩截面缩小,承载能力降低,桩的安全系数降低,同时由于孔径达不到要求,导致钢筋笼无保护层,桩的抗压能力及耐腐蚀能力受到很大的影响,为此要随时加强对孔径的检测与控制,并采取相应措施:1.钻头的直径应适当加大;2.采用在导正器上焊一定数量的合金刀片,在钻进过程中起扫孔的作用;3.提高泥浆质量,增大泥浆相对密度、粘性和稠度;4.成孔后及时浇筑桩基,尽量减少空孔时间。
(三)成孔。1.由于本工程上部均为块石、砂质土的回填土,挖护筒时应将其清除干净,并在护筒外围用粘土夯填。为使成孔有序顺利,开钻时应轻压慢转,随着钻孔加深,在保证钻具、机座稳定的前提下逐渐增大冲钻力,以确保钻机正常运作。2.钻进过程中,应根据钻进速度、土层情况及时调整钻机冲击频率和泥浆性能,确保钻机有律有序运作。3.本工程桩体端部须穿入强度较高的强风化石英砂岩、中风化石英砂岩,冲击钻机就位时须校正孔位,冲锤下沉至孔底时应缓慢进行,同时应随时检查冲锤钢丝绳与桩位中心是否一致,防止因岩石强度不一导致斜孔。4.冲击过程中应不断捞取岩渣,避免岩渣反复泵入孔内造成重复破碎,增加清孔工作量。5.冲击钻进过程中,应随时会同监理、勘察单位结合工程勘察资料,根据上返岩渣特性、冲击速度等进行岩面判定。
(四)泥浆。在钻孔灌注桩的施工中,泥浆的质量对于冲击钻成孔以及桩身的施工质量起着很大的作用。泥浆质量得不到保证会造成在成孔过程中形成不了护壁泥膜或形成的泥皮粘附力,易于脱落,导致孔壁稳定性,在砂性土层易于塌壁,在流塑状粘土层易于缩孔。如泥浆稠度过大在钢筋笼的钢筋上沉积粘附,导致钢筋与混凝土握裹力降低。如泥浆相对密度过大,使得混凝土水下灌注阻力增大,降低混凝土的流动半径,影响桩芯混凝土质量。在桩孔钻进过程中,应根据钻进速度、土层情况及时调整泥浆性能,以确保钻进速度及孔护壁相互统一,防止孔内缩颈或坍塌。钻进中坍孔时,应分析原因、相应调整泥浆参数及钻进参数。
(五)沉渣清除。桩孔钻进过程中,孔底产生钻机切削和孔壁塌落的岩土,同时由于空孔时间过长而产生沉淀流塑状混合物,在桩底形成软弱隔层,如不清除可能导致桩基端承力降低、丧失。因此孔底沉渣、淤泥的清除工作显得尤为重要。本工程采用正循环成孔,气举反循环清孔的工艺。反循环清孔采用吊车下置导管进行,导管下置后,在导管内下置导管长度2/3的气管,做好孔口密封工作,在泥浆调制完毕后,以空压机送风清孔。清孔过程中,在泥浆出入口、泥浆沉淀池中不停捞渣,同时测量沉渣厚度,在清渣达到设计及规范要求后方可进行水下混凝土灌注工作。
(六)混凝土灌注。混凝土灌注是桩基的关键工序,本工程混凝土工程量大,单桩混凝土用量达150m3。考虑施工场地等因素,在现场建立了混凝土搅拌站,加强混凝土配料及质量的控制。在保证混凝土质量合格的前提下,导管法水下灌注混凝土的质量难以控制,主要原因是:1. 不能像上部结构逐层振捣施工;2.由于导管埋在泥浆和混凝土中,混凝土的灌入阻力相当大,要克服混凝土的灌入阻力,保证混凝土桩身质量,必须有相当大的冲击力,冲击力越大,完成每斗混凝土灌注的时间越短,混凝土桩身越均匀。经研究本工程采用大体积混凝土冲击灌注法进行灌注,即每斗将2-3m3混凝土在大斗中积蓄够量,出料口直接插入导管,然后打开大斗活门一次性连续放料冲击下去,在巨大冲力的作用下,混凝土的向上顶升力和侧向挤压力就有了保证,桩的摩擦力和桩身的混凝土密实性都得以提高,特别是首斗混凝土灌注冲击力大,孔底沉渣、沉淤被冲溅开,桩端与持力层能有较好的结合。
采用上述大体积混凝土冲击灌注法应注意几个问题:1.注意排气技术,防止形成气堵使混凝土料灌不下去。2.严格控制混凝土粗骨料直径,经过网筛,防止混凝土大直径骨料卡管。3.控制好混凝土和易性,避免在料斗下部及出料口形成堆积,导致出料困难,堵塞导管。4. 送料吊车司机在打开料斗活门混凝土下落时,必须随时不断向上提动导管,防止卡壁、堵管。5.注意混凝土大斗和导管的清洗、保养,使其内壁光滑,减少摩擦力。
四、结语
本工程共见证取样280组混凝土强度试块,经质量检测中心检测,混凝土强度全部满足设计要求。经大、小应变及桩体钻芯检测,工程质量满足设计及规范要求,工程质量优良。
参考文献:
[1]董平、陈征宙、泰然,混凝土芯水泥土搅拌桩在软土地基中的应用[J].岩土工程学报,2002,(3).
[2]工程建设标准化协会,CECS22:90土层锚杆设计与施工规范[S].:出版社.
[3]崔京号、崔岩,地下结构抗浮[J].工程力学(增刊),1999.
冲击钻孔灌注桩施工工艺?以下中达咨询带来关于冲击钻孔灌注桩施工工艺的相关内容,供以参考。
冲击钻孔灌注桩施工工艺在碎石类土、岩层中宜用十字型钻头,在黏性土、砂砾类土层中宜用管型钻具;卷扬机的起重能力应满足钻头、钢丝绳和吊具重量以及泥浆吸附作用的要求。
工艺步骤说明
(一) 埋设钢护筒
1、钢护筒在旱地或水中均可使用,筒壁厚度可根据钻孔桩径、埋深和埋设方法选定,一般钻孔桩可为4~12mm,必要时可根据钻孔桩径、埋设方法和深度通过计算确定。
2、护筒内径比桩径大40cm,护筒顶面宜高出施工水位或地下水位2m,并高出施工地面0.5m,其高度尚应满足孔内泥浆面高度的要求。
3.在岸滩上护筒埋置深度为:黏性土、粉土不小于1m,砂类土不小于2m,当表层土松软时,宜将护筒埋置在较坚硬密实的土层中至少0.5m;埋设时应在护筒四周回填黏土并分层夯实;可用锤击、加压或振动等方法下沉护筒。
4.在水中筑岛护筒宜埋入河床面以下1m左右,在水中平台上设置护筒,可根据施工水位、流速、冲刷及地质条件等因素确定埋深,必要时打入不透水层;在水中平台上下沉护筒,应有足够的导向设备控制护筒位置。
5.护筒顶面中心与设计桩位允许偏不得大于5cm,倾斜度不得大于1%。
(二)开挖泥浆池
选择和备足良好的造浆粘土或膨润土,造浆量为2倍的桩的混凝土体积,泥浆比重可根据钻进不同地层及时进行调整。泥浆性能指标如下:
1. 在砂类土、碎(卵)石类土或黏土夹层中钻孔时,应制备泥浆护壁;在黏性土中钻孔当塑性指数大于15,浮渣能力能满足施工要求时,可利用孔内原土造浆护壁;冲击钻机钻孔,可将黏土加工后投入孔中,利用钻头冲击造浆。
2. 泥浆性能指标应符合下列规定:泥浆比重:冲击钻使用管形钻头钻孔时,入孔泥浆比重可为1.1~1.3;冲击钻机使用实心钻头时,孔底泥浆比重不宜大于:黏土、粉土1.3;大漂石、卵石层1.4;岩石1.2; 黏度:入孔泥浆黏度,一般地层为16~22s;松散易坍地层为19~28s。 含砂率:新制泥浆不大于4%。 胶体率:不小于95%。 PH值:大于6.5。(
三)测量放样进行施工放样,施工队配合测量班按设计图纸定出孔位,经现场技术人员检查无误后,由施工队埋设十字护桩,十字护桩必须用砂浆或混凝土进行加固保护,以备开挖过程中对桩位进行检验。
(四)钻孔
1.安装钻机安装钻机前,对主要机具及配套设备进行检查、维修,钻机底部应垫平,保持稳定,不得产生位移和沉陷。钻机顶端用缆风绳对称拉紧,钻头在护筒中心偏不得大于50mm。
2.钻进钻孔前,按施工设计所提供的地质、水文资料绘制地质剖面图,挂在钻台上。针对不同的地质层选用不同的钻头、钻进压力、钻进速度及适当的泥浆比重。开始钻进时,进尺应适当控制,在护筒刃脚处,应短冲程钻进,使刃脚处有坚固的泥皮护壁。待钻进深度超过钻头全高加正常冲程后可按土质以正常速度钻进。如护筒外侧土质松软发现漏浆时,可提起钻锥,向孔中到入粘土,再放下钻锥冲击,使胶泥挤入孔壁堵住漏浆孔隙,稳住泥浆继续钻进。在砂类土或软土层钻进时,易坍孔。宜选用平底钻锥、控制进尺、低冲程、稠泥浆钻进。泥浆补充与净化:开始前应调制足够数量的泥浆,钻进过程中,如泥浆有损耗、漏失,应予补充。并应按泥浆检查规定,按时检查泥浆指标,遇土层变化应增加检查次数,并适当调整泥浆指标。 每钻进2m或地层变化处,应在泥浆槽中捞取钻渣样品,查明土类并记录,及时排除钻渣并置换泥浆,使钻锥经常钻进新鲜地层。同时注意土层的变化,在岩、土层变化处均应捞取渣样,判明土层并记入记录表中以便与地质剖面图核对。
(五)检孔钻孔完成后,用电子孔斜仪或检孔器进行检孔。孔径、孔垂直度、孔深检查合格后,再拆卸钻机进行清孔工作,否则重新进行扫孔。
(六)清孔清孔的目的是使孔底沉碴、泥浆相对密度、泥浆中含钻渣量等指标符合规范要求,钻孔达到要求深度后采用灌注桩孔径监测系统进行检查,各项指标符合要求后立即进行清孔。
(七)钢筋笼制作、安装
1.对于较短的桩基,钢筋笼宜制作成整体,一次吊装就位。对于孔深较大的桩基,钢筋笼需要现场焊接的,钢筋笼分段长度不宜少于18米,以减少现场焊接工作量。现场焊接须采用单面帮条焊接。
2.制作时,按设计尺寸做好加强箍筋,标出主筋的位置。把主筋摆放在平整的工作平台上,并标出加强筋的位置。焊接时,使加强筋上任一主筋的标记对准主筋中部的加强筋标记,扶正加强筋,并用木制直角板校正加强筋与主筋的垂直度,然后点焊。在一根主筋上焊好全部加强筋后,用机具或人转动骨架,将其余主筋逐根照上法焊好,然后吊起骨架阁于支架上,套入盘筋,按设计位置布置好螺旋筋并绑扎于主筋上,点焊牢固。
3.钢筋骨架保护层的设置方法:钢筋笼主筋接头采用双面搭接焊,每一截面上接头 数量不超过50%,加强箍筋与主筋连接全部焊接。钢筋笼的材料、加工、接头和安装,符合要求。钢筋骨架的保护层厚度可用焊接钢筋“耳朵”或转动混凝土垫块。设置密度按竖向每隔2m设一道,每一道沿圆周布置8个。
4.骨架的运输无论采取何种方法运输骨架,都不得使骨架变形,当骨架长度在6m以内时可用两部平板车直接运输。当长度超过6米时,应在平板车上加托架。如用钢管焊成一个或几个托架用翻斗车牵引,可运输各种长度的钢筋笼,或用炮架车采用翻斗车牵引或人工推,也可运输一般长度的钢筋笼。
5.骨架的起吊和就位钢筋笼制作完成后, 骨架安装采用汽车吊,为了保证骨架起吊时不变形,对于长骨架,起吊前应在加强骨架内焊接三角支撑,以加强其刚度。采用两点吊装时,吊点设在骨架的下部,第二点设在骨架长度的中点到上三分点之间。对于长骨架,起吊前应在骨架内部临时绑扎两根杉木杆以加强其刚度。起吊时,先提点,使骨架稍提起,再与第二吊同时起吊。待骨架离开地面后,吊点停吊,继续提升第二吊点。随着第二吊点不断上升,慢慢放松吊点,直到骨架同地面垂直,停止起吊。解除吊点,检查骨架是否顺直,如有弯曲应整直。当骨架进入孔口后,应将其扶正徐徐下降,严禁摆动碰撞孔壁。然后,由下而上地逐个解去绑扎杉木杆的绑扎点及钢筋十字支撑。当骨架下降到第二吊点附近的加强箍接近孔口,可用木棍或型钢(视骨架轻重而定)等穿过加强箍筋的下方,将骨架临时支承于孔口,孔口临时支撑应满足强度要求。将吊钩移到骨架上端,取出临时支承,将骨架徐徐下降,骨架降至设计标高为止。将骨架临时支撑于护筒口,再起吊第二节骨架,使上下两节骨架位于同直线上进行焊接,全部接头焊好后就可以下沉入孔,直至所有骨架安装完毕。并在孔口牢固定位,以免在灌注混凝土过程中发生浮笼现象。骨架上端定位,必须由测定的孔口标高来计算定位筋的长度,并反复核对无误后再焊接定位。在钢筋笼上拉上十字线,找出钢筋笼中心,根据护桩找出桩位中心,钢筋笼定位时使钢筋笼中心与桩位中心重合。然后在定位钢筋骨架顶端的顶吊圈下面插入两根平行的工字钢或槽钢,在护筒两侧放两根平行的枕木(高出护筒5cm左右),并将整个定位骨架支托于枕木上。钢筋骨架的制作和吊装的允许偏为:主筋间距±10mm;箍筋间 距±20mm;骨架外径±10mm;骨架倾斜度±0.5%;骨架保护层厚度±20mm;骨架中心平面位置20mm;骨架顶端高程±20mm;骨架底面高程±50mm。
(八)砼灌注导管技术要求灌注水下砼采用钢导管灌注,采用导管内径为25-30cm。导管使用前应进行水密承压和接头抗拉试验,严禁用压气试压。进行水密试验的水压不应小于孔内水深1.3倍的压力,也不应小于导管壁和焊缝可能承受灌注砼时内压力p的1.3倍,p=rchc-rwHw式中:p为导管可能受到的内压力(kPa);rc为砼拌和物的重度(24kN/m3);hc为导管内砼柱高度(m),以导管全长或预计的高度计; rw为井孔内水或泥浆的重度(kN/m3); Hw为井孔内水或泥浆的深度(m)。
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钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的,其施工过程无法观察,成桩后也不能进行开挖验收。CBI中达咨询针对钻孔灌注桩施工规范进行如下相关信息的介绍:
成孔质量的控制
成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分,其质量如控制得不好,则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等,还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此,在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。
采取隔孔施工程序
钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同,桩是将周围土体挤开,桩身具有很高的强度,土体对桩产生被动土压力。钻孔混凝土灌注桩则是先成孔,然后在孔内成桩,周围土移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始,桩身混凝土的强度很低,且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的,故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。
确保桩身成孔垂直精度
这是灌注桩顺利施工的一个重要条件,否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求,应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固,经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施,并于成孔后下放钢筋前作井径、井斜测试。
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冲孔灌注桩的施工规范:
钻孔灌注桩的施工大部分是在水下进行的,其施工过程无法观察,成桩后也不能进行开挖验收。施工中任何一个环节出现问题,都将直接影响到整个工程的质量和进度,甚至给投资者造成巨大的经济损失和不良的影响。因此,要求基础施工队伍在施工技术措施上要落实,并加强施工质量管理,密切注意抓好施工过程中每一个环节的质量,力争将隐患消除在成桩之前。
因此在施工前要认真熟悉设计图纸及有关施工、验收规范,核查地质和有关灌注桩方面的资料,对灌注桩在施工过程中可能会发生的一些问题进行分析后制订出施工质量标准、验收实施方案和每根桩的施工记录,以便有效地对桩基施工质量加以控制。
1 成孔质量的控制
成孔是混凝土灌注桩施工中的一个重要部分,其质量如控制得不好,则可能会发生塌孔、缩径、桩孔偏斜及桩端达不到设计持力层要求等,还将直接影响桩身质量和造成桩承载力下降。因此,在成孔的施工技术和施工质量控制方面应着重做好以下几项工作。
1.1 采取隔孔施工程序
钻孔混凝土灌注桩和打入桩不同,桩是将周围土体挤开,桩身具有很高的强度,土体对桩产生被动土压力。钻孔混凝土灌注桩则是先成孔,然后在孔内成桩,周围土移向桩身土体对桩产生动压力。尤其是在成桩初始,桩身混凝土的强度很低,且混凝土灌注桩的成孔是依靠泥浆来平衡的,故采取较适应的桩距对防止坍孔和缩径是一项稳妥的技术措施。
1.2 确保桩身成孔垂直精度
这是灌注桩顺利施工的一个重要条件,否则钢筋笼和导管将无法沉放。为了保证成孔垂直精度满足设计要求,应采取扩大桩机支承面积使桩机稳固,经常校核钻架及钻杆的垂直度等措施,并于成孔后下放钢筋前作井径、井斜测试。
1.3 确保桩位、桩顶标高和成孔深度。
在护筒定位后及时复核护筒的位置,严格控制护筒中心与桩位中心线偏不大于50mm,并认真检查回填土是否密实,以防钻孔过程中发生漏浆的现象。在施工过程中自然地坪的标高会发生一些变化,为准确地控制钻孔深度,在桩架就位后及时复核底梁的水平和桩具的总长度并作好记录,以便在成孔后根据钻杆在钻机上的留出长度来校验成孔达到深度。
虽然钻杆到达的深度已反映了成孔深度,但是如在次清孔时泥浆比重控制不当,或在提钻具时碰撞了孔壁,就可能会发生坍孔、沉渣过厚等现象,这将给第二次清孔带来很大的困难,有的甚至通过第二次清孔也无法清除坍落的沉渣。因此,在提出钻具后用测绳复核成孔深度,如测绳的测深比钻杆的钻探小,就要重新下钻杆复钻并清孔。同时还要考虑在施工中常用的测绳遇水后缩水的问题,因其收缩率达1.2%,为提高测绳的测量精度,在使用前要预湿后重新标定,并在使用中经常复核。
为有效地防止塌孔、缩径及桩孔偏斜等现象,除了在复核钻具长度时注意检查钻杆是否弯曲外,还根据不同土层情况对比地质资料,随时调整钻进速度,并描绘出钻进成孔时间曲线。当钻进粉砂层进尺明显下降,在软粘土钻进快0.2m/min左右,在细粉砂层钻进都是O.015m/min左右,两者进尺速度相很大。钻头直径的大小将直接影响孔径的大小,在施工过程中要经常复核钻头直径,如发现其磨损超过10mm就要及时调换钻头。
1.4 钢筋笼制作质量和吊放
钢筋笼制作前首先要检查钢材的质保资料,检查合格后再按设计和施工规范要求验收钢筋的直径、长度、规格、数量和制作质量。在验收中还要特别注意钢筋笼吊环长度能否使钢筋准确地吊放在设计标高上,这是由于钢筋吊笼放后是暂时固定在钻架底梁上的,因此,吊环长度是根据底梁标高的变化而改变,所以应根据底梁标高逐根复核吊环长度,以确保钢筋的埋入标高满足设计要求。在钢筋笼吊放过程中,应逐节验收钢筋笼的连接焊缝质量,对质量不符合规范要求的焊缝、焊口则要进行补焊。同时,要注意钢筋笼能否顺利下放,沉放时不能碰撞孔壁;
当吊放受阻时,不能加压强行下放,因为这将会造成坍孔、钢筋笼变形等现象,应停止吊放并寻找原因,如因钢筋笼没有垂直吊放而造成的,应提出后重新垂直吊放;如果是成孔偏斜而造成的,则要求进行复钻纠偏,并在重新验收成孔质量后再吊放钢筋笼。钢筋笼接长时要加快焊接时间,尽可能缩短沉放时间。
1.5 灌注水下混凝土前泥浆的制备和第二次清孔
清孔的主要目的是清除孔底沉渣,而孔底沉渣则是影响灌注桩承载能力的主要因素之一。清孔则是利用泥浆在流动时所具有的动能冲击桩孔底部的沉渣,使沉渣中的岩粒、砂粒等处于悬浮状态,再利用泥浆胶体的粘结力使悬浮着的沉渣随着泥浆的循环流动被带出桩孔,终将桩孔内的沉渣清干净,这就是泥浆的排渣和清孔作用。从泥浆在混凝土钻孔桩施工中的护壁和清孔作用。
钻孔砼灌注桩施工的相关流程和技术
论文:工艺流程控制
论文摘要:钻孔灌注桩因其对各种土层的适性强、无挤土效应、无震害、无噪音、承载力高等优点,在建设工程的基础中得到了广泛应用。具体工艺流程与要求如下所示:
一、工艺流程及施工准备
(一)工艺流程
施工前必须全面掌握钻孔灌注桩的施工工艺,因钻孔设备不同,其施工工艺流程也不一样。现以冲击成孔为例,其主要施工工艺流程为:施工准备→测量放线→埋设护筒→钻机就位→钻孔→清孔→清孔检查→安放钢筋笼→吊放导管→检查沉渣厚度→灌注砼→拆除导管→桩头处理→检查验收。
(二)主要准备工作
1.开工前施工单位结合场区内的具体情况编制施工方案,提前报送监理部进行审查。对现场施工人员进行图纸和施工方案交底。
2.认真做好测量放线工作。测量定位是整项工作的关键,它关系到孔位的准确性,钻孔的垂直度及基准面的标高的至关因素。在具体作过程中,严格按三检制的要求层层落实,及时与监理沟通,与监理认真复核并与验收相结合,偏要严格控制在设计或规范允许范围内。
3.钻机就位时必须保持平整稳固、不倾斜和位移,并采取一定的固定措施放止钻进过程中位移和摇晃。为控制钻孔深度,对每桩位地面测设标高,以便施工控制和记录。钻机就位时,应采取措施保证钻具中心和护筒中心重合,其偏不大于2 cm。护筒有导正钻具、控制桩位、防止孔口坍塌、台高孔内静压水头和固定钢筋笼等作用,应认真埋设。护筒内径比桩直径宜大10~15 cm,并视地面情况而定。护筒壁厚由4~10mm厚钢板经卷制焊接而成,护筒底口应超过杂填土深度;上口应高于地面20cm,护筒间连接时要求对焊平直,密封性好,上口加焊吊环。埋置时护筒中心轴线对正桩位中心,其偏不宜大于20 cm,护筒外围用黏土分层回填夯实。
钻机是钻孔及灌注混凝土的支架,要安装平整稳固、安全,并具有一定的刚度,在钻孔中或其它作时,不易产生位移和晃动。应根据工程地质资料和设计资料选用适当的钻机种类、型号,并配合适用的'钻头。在钻孔过程中,成孔中心必须对准桩位中心,钻机架必须保持平稳,不发生位移、倾斜和沉陷;安装就位时,详细测量后底座用枕木垫实塞紧,顶端用缆风绳固定平稳,并在钻孔过程中经常检查,以保证转盘面水平、钻机机架垂直,进而确保桩身的垂直度和孔径大小均匀。
二、原料选用与砼灌注
砼骨料宜优先选用砾石或卵石,粒径<40mm,砂石含泥量小于2%的,以提高砼的流动性,防止堵管。导管直径在~350mm,视桩径大小而定。砼配合比通过试验确定,坍落度砼宜为180~220mm。砼运至灌注点时,应检查其均匀性和坍落度,如不符合要求应进行二拌合,二次拌合后仍不符合要求时不得使用。首批砼灌注数量使导管埋入砼深度不宜小于1.2m,应连续灌注,严禁中途停止,在灌注过程中,应经常测探孔内砼面的位置,及时调整导管埋深,导管埋深宜控制在2~6m。在砼灌注过程中,应时刻注意观测孔内泥浆返出情况,倾听导管内砼下落声音,如有异常必须采取相应处理措施。在灌注砼过程中宜使导管在一定范围内上下窜动,并及时转动,防止起拔导管困难。在灌注将近结束时,核对砼的灌入数量,以确保所测量砼的灌注高度是否下确。开始灌注时应先搅拌0.5~1.0m3同砼强度的水泥砂浆放在料斗的底部。
砼灌注分为首批砼灌注与后续砼灌注及后期灌注三个过程。在前一过程中,砼灌注量与泥浆至砼面高度,砼面至孔底高度,泥浆的密度,都与导管内径及桩直径有关。孔径越大,首批灌注的砼量越多。由于砼量大,搅拌时间长,因此可能出现离析现象,首批砼在下落过程中,由于和易性变,受的阻力变大,常出现导管中堵满砼,甚至漏斗内还有部分砼,此时应稍拉导管,晃动漏斗,以便迅速向漏斗加砼,这样能使砼顺利下滑至孔底,下满后,继续向漏斗加入砼,进行后续灌注。在后续灌注中,当出现非连续性灌注时,漏斗中的砼下落后,应当牵动导管,并观察孔口返浆情况,直至孔口不再返浆,再向漏斗中加入砼。
牵动导管的作用有两点:
1.有利于后续砼的顺利下落,否则砼在导管中存留时间稍长,其流动性能变,与导管间摩擦阻力随之增强,造成水泥浆缓缓流坠,而骨料都滞留在导管中,使砼与管壁摩擦阻力增强,灌注砼下落困难,导致断桩。同时,由于粗骨料间有大量空隙,后续砼加入后形成的高压气囊,会挤破管节间的密封胶垫而导致漏水,有时还会形成蜂窝状砼,影响成桩质量。
2.牵动导管增强砼向四周边扩散,加强桩身与周边地层的有效结合,增大桩体摩擦力,同时加大砼与钢筋笼的结合力,从而提高桩基承载力。
在砼灌注后期,由于孔内压力较小,往往上部砼不如下部密实,这时应提高漏斗增大落。以提高其密实度。当然在控制砼初凝时间的同时,必须合理地加快灌注速度,这时提高灌注质量十分重要,因此应做好灌注前的各项准备工作,以及灌注过程中各道工序的密切配合工作。
三、选择打桩顺序
打桩顺序一般分为:由一侧向单一方面打,自中间向两个方面对称打,自中间向四周打。打桩顺序直接影响打桩速度和桩基质量。因此,应结合地基土壤的挤压情况,桩距的大小,桩机的性能,工程特点及工期要求,经综合考虑予以确定,以确保桩基质量,减少桩机的移动和转向,加快打桩速度。
四、结语
施工人员要认真学好专业基础知识,认真总结,正确应用有关规范;熟悉地质资料、设计图纸、相关文件及各项技术要求,不断提高自身的业务素质和技术水平,抓好施工准备、成孔、清孔、水下砼灌注等各个环节的质量控制,采取各种有效的措施,确保灌注桩的成桩质量。
参考文献:
1、齐淑珍、贾继国、张业力著《浅谈混凝土钻孔灌注桩工艺流程》,水利科技与经济,2005
2、孙新华著《钻孔灌注桩施工工艺及常见缺陷处理》,山西建筑,2008
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