泥浆护壁钻孔灌注桩施工工法

泥浆护壁钻孔灌注桩施工工法1前言桩基础在地基基础工程中被广泛采用，而泥浆护壁混凝土灌注桩又是桩基础中最常用的桩基形式之一。灌注桩按成孔方法一般分为钻孔灌注桩、沉管灌注桩、人工挖孔灌注桩、螺旋成孔灌注桩、冲击成孔灌注桩和旋挖成孔灌注桩。泥浆护壁钻孔灌注桩是通过钻机在地面桩基位置先成孔，成孔过程中采用泥浆循环在孔壁周围形成均匀一致的泥浆保护面，桩孔内的泥浆具有一定的比重，能阻止桩孔周围的地下水向桩孔内渗透，防止孔壁土方坍塌，直至终孔下入灌注桩桩身钢筋笼，用水下混凝土浇筑方法，通过混凝土从桩底均匀上升使泥浆全部排出桩孔最终形成密实的桩身。其特点是：2特点：泥浆护壁灌注桩在很多不同的地质条件中具有广泛的适用性，桩身直径一般较大，因此单桩承载能力较高，常设计为单桩单柱形式。泥浆护壁钻孔灌注桩有以下优点：2.1可以通过大直径桩设计，采用单桩单柱，满足承载力要求。2.2桩身可以直达持力层深度，最深时可以达到几十米，比人孔桩开挖具有相当大的安全保障性。2.3对于端承桩而言，可以通过岩样采集，分析持力层的工程力学性质，提高桩身承载能力的准确性，尤其是工程所在地地质分布不均匀时比预制贯入桩具有可见性。2.4本工法采用现场钻孔成孔，对桩身周围的土具有扰动小的特点。2.5通过控制桩基的垂直，能确保桩身的垂制度，防止贯入桩遇到地质不均匀容易产生桩身倾斜的质量问题。2.6通过控制混凝土浇筑工艺能确保桩身混凝土质量，避免发生贯入桩容易断桩、碎桩等质量问题，同时可以避免因接桩不好而影响桩身完整性的问题。3适用范围泥浆护壁钻孔灌注桩适用于黏性土、粉土、砂土、填土、碎（砾）石土及风化岩层，以及地质情况复杂，夹层多，风化不均，软硬变化大的岩层。4工艺原理泥浆护壁钻孔灌注桩是通过钻机在地面桩基位置先成孔，成孔过程中采用泥浆循环在孔壁周围形成均匀一致的泥浆保护面，桩孔内的泥浆具有一定的比重，能阻止桩孔周围的地下水向桩孔内渗透，防止孔壁土方坍塌，直至终孔下入灌注桩桩身钢筋笼，用水下混凝土浇筑方法，通过混凝土从桩底均匀上升使泥浆全部排出桩孔最终形成密实的桩身。5工艺流程、操作要求5.1工艺流程钻孔灌注桩（正、反循环）施工工艺流程见以下图示：5.2操作要点：5.2.1桩的最小中心距应符合下表规定；对于大面积桩群，尤其是挤土桩，桩的最小中心距宜按表列值适当加大桩的最小中心距土类与成桩工艺排数不少于3排且桩数不少于9根的摩擦型桩其它情况非挤土核部分挤土灌注桩3.0d2.5d挤土灌注桩穿越非饱和土3.5d3.0d场进材钢验试样取制笼筋钢验笼筋钢料材原土凝混试材原土凝混土凝混拌搅拌取块试土凝混验试筒护设埋放测位桩位就机钻孔成进钻收验孔清筋钢装吊导浆注下孔清次二土凝混灌收验桩成理整料资穿越饱和土4.0d3.5d注：d为桩直径5.2.2成孔的控制深度应符合下列要求摩擦型桩，以设计桩长控制成孔深度；端承摩擦桩，必须保证设计桩长及桩端进入持力层深度。端承型桩，当采用钻（冲）时，必须保证桩孔进入设计持力层的深。5.2.3灌注桩成孔达到设计深度后，清孔应符合下列规定：灌注混凝土之前，孔底沉渣厚度指标应符合下列规定水下灌注混凝土，端承桩≤50mm，摩擦端承、端承摩擦桩≤100mm，摩擦桩≤300mm；检验用测锤直径不小于φ75mm，重量不小于2kg。5.2.4设备安装要求成孔设备就位后，必须平整，稳固，确保在施工中不发生倾斜、移动；为准确控制成孔深度，在机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。成孔时钻机定位应准确，钻机转盘中心与护筒中心的允许偏差不宜大于20mm。5.2.5钻孔灌注桩用泥浆的制备和处理5.2.5.1除能自行造浆的土层外，均应制备泥浆。泥浆制备应选用高塑性黏土或膨润土。拌制泥浆时应根据施工机械、施工工艺及穿越土层的土质等情况进行配比设计。膨润土泥浆可按下表的性能指标制备。制备泥浆的性能指标项次项目性能指标检验方法1比重1.1－1.15泥浆比重计2粘度20－25S漏斗法3含砂率6％－4PH值7－9PH试纸5.2.5.2泥浆护壁应符合下列规定：施工期间护筒内的泥浆应高出地下水位，在受水位涨落影响时，泥浆面应高出最高水位涨落的水位。在清孔过程中，应不断置换泥浆，直至浇注水下混凝土。在容易产生泥浆渗漏的土层中应采取维护孔壁稳定的措施。废弃的泥浆、渣应按环境保护的有关规定进行妥善处理。5.2.6混凝土工程5.2.6.1混凝土配合比混凝土应按国家现行标准《普通混凝土配合比设计规程》JGJ55-2000的有关规定，能够满足设计强度以及施工工艺要求。5.2.6.2混凝土配合比的设计和选择应符合下列规定：配合比应通过计算和试验配比确定试配混凝土用的材料应是实际施工将采用的材料坍落度16－22cm。含砂率40％－45％。最小胶凝材料（水泥）用量不得少于360kg/m3,最大用量不宜大于500kg/m3。混凝土应具有良好的和易性和流动性，坍落度应满足灌注要求。5.2.6.3施工中凡遇到下列情况之一者，应由试验部门调整或调换配合比。粗细骨料规格及配合比与原配合比要求有明显变化。水泥品种、标号有变化。外加剂更换品种。5.2.6.4混凝土拌制：粗骨料宜选用卵石或碎石，其最大粒径不宜大于钢筋笼主筋最小净距的1/3。5.2.6.5混凝土原材料投料时，应先投粗骨料，然后依次投入细骨料、水泥、掺合料、合外加剂。不得先投入水泥、外加剂。5.2.6.6混凝土应采用机械搅拌，搅拌时间应根据搅拌机类型合容积合理确定，最短搅拌时间应满足表的要求。搅拌机类型最短搅拌时间（s）搅拌机容积1M3搅拌机容积1M3自落式90120强制式60905.2.6.7混凝土搅拌过程中，应按要求做好坍落度测试和混凝土试块制作。5.2.6.8拌制好的混凝土应以最短的距离运至灌注点，并尽快灌注。混凝土因运输周转产生离析现象，应重新搅拌后，才能使用。5.2.6.9对大直径深桩宜采用预拌混凝土。5.2.6.10混凝土灌注：导管的构造和使用应符合下列规定：导管壁厚不宜小于3mm，直径宜为200－250mm，直径制作偏差不应超过2mm，导管的分节长度视工艺要求确定，底管长度不宜小于4m,接头宜用螺纹和法兰连接。导管提升时，不得挂住钢筋笼，为此可设置防护三角形加劲板或设置锥形法兰护罩。导管使用前应试拼装、试压、试水压力一般为0.6－1.0Mpa。使用的隔水塞应有良好的隔水性能，保证顺利排出。浇注水下混凝土应遵守下列规定：开始灌注混凝土时，为使隔水塞能顺利排出，导管度底部至孔底的距离宜为300－500mm，桩直径小于600mm时可适当加大导管底部至孔底距离。应有足够的混凝土储备量，使导管一次埋入混凝土面以下0.8m以上。导管埋深宜为2－6m，严禁导管提出混凝土面，应有专人测量导管埋深及管内外混凝土面的高差，填写水下混凝土浇注记录。水下混凝土必须连续施工，每根桩的浇注时间按初盘混凝土的初凝时间控制，对浇注过程中的一切故障均应记录备案。控制最后一次灌注量，桩顶不得偏低，应凿除的余浆高度应高出设计桩顶0.5m以上并保证暴露的桩顶混凝土达到强度设计值。混凝土灌注是确保成桩质量的关键工序，开灌前应做好一切准备，保证混凝土灌注连续进行。单桩混凝土灌注时间不宜超过8h。混凝土灌注桩的充盈系数(即实际灌注混凝土体积和按设计桩身计算体积加预留长度体积之比)不得小于1，也不宜大于1.3.桩身混凝土必须留有试块，每灌注50m3必须有1组试块，小于50m3的桩每根桩必须有1组试块，试块规格为150mm×150mm×150mm（或100mm×100mm×100mm）。5.2.7钢筋笼制作和安装规定5.2.7.1钢筋笼结构，钢筋笼主要由主筋、箍筋、加强筋和保护块组成。钢筋笼制作和安装，应遵守《混凝土结构工程施工质量验收规范》GB50204-2002的规定。5.2.7.2钢筋笼的成型方法，宜采用卡板成型法、支架成型法、加强筋成型法。5.2.7.3钢筋笼的制作：钢筋笼的直径除符合设计尺寸外，对于用导管灌注水下混凝土桩，其钢筋笼内径应比导管连接处的外径大100mm以上。主筋净距必须大于混凝土粗骨料粒径3倍以上。加劲箍宜设计主筋外测，主筋一般不设弯钩，根据施工工艺要求所设弯钩不得向内圆伸露，以免妨碍导管工作。钢筋笼宜分段制作，其长度以5－8m为宜，两段钢筋笼连接时应采用焊接，焊接时，主筋接头应互相错开，保证同一截面内的接头不多于主筋总根数的50％，在钢筋笼轴线方向两个接头的间距应大于500mm。钢筋笼设置定位钢筋环，混凝土垫块。孔内对称设置4根导向钢管或导向钢筋，以确保保护层厚度。主筋的混凝土保护层，水下灌注混凝土其保护层厚度不得小于50mm。主筋在制作前，必须调直，调直后的主筋弯曲度应不大于长度的1％，主筋一般应尽量用整根钢筋。钢筋之间的连接，一般采用焊接为帮条焊、搭接焊，其焊接长度要求见下表钢筋帮条、搭接焊长度钢筋牌号焊缝型式长度LHPB235单面焊≥8dHRB335HRB400RRB400双面焊≥4d单面焊≥10d双面焊≥5d帮条焊接头或搭接焊接头的焊缝厚度S不应小于主筋直径的0.3倍；焊缝宽度b不应小于主筋直径的0.8倍。加强筋之间采用点焊连接；箍筋与主筋的连接可采用绑扎并间隔点焊固定，或直接点焊固定。形成的钢筋笼应平卧堆放在平整干净的地面上，堆放层数不宜超过2层。5.2.7.4钢筋笼安装：钢筋笼应经中间验收合格后方可安装钢筋笼在起吊、运输和安装中应采取措施防止变形。起吊吊点宜设在加强筋部位。钢筋安装入孔时，应保持垂直状态，对准孔内慢慢轻放，避免碰撞孔壁，下笼中若遇阻碍不得强行下入，应查明原因酌情处理后，在继续下笼。5.2.7.5钢筋笼孔口焊接应符合下列规定：下节钢筋笼上端高出操作平台高度宜为1m左右。上、下节钢筋笼焊接部位表面污垢应予以清除。上、下节钢筋笼主筋部位应对正，且上、下节钢筋笼保持垂直状态时，方可焊接。焊接时宜两边对称焊接。5.2.7.6钢筋笼安装深度应符合设计要求，其允许偏差±100mm。5.2.7.7安放要对准孔位，避免碰撞孔壁，钢筋笼全部安装入孔后，应检查安装位置，确认符合要求后，将钢筋笼吊筋进行固定，以使钢筋笼定位，避免混凝土灌注时，钢筋笼上拱。6主要原材料进场验收和复试要求6.1钢筋、钢筋加工、钢筋连接验收和复试要求：钢筋进场时，应按现行国家标准《钢筋混凝土用热轧带肋钢筋》GB1499—1998、《钢筋混凝土用热轧光圆钢筋》GB13013—1991等的规定，抽取试件作为力学性能检验，其质量必须符合有关标准的规定。检查数量：按进场的批次和产品的抽样检验方案确定。检验方法：检查产品合格证、出厂检验报告和进场复验报告。6.1.1钢筋必须有出厂质量证明书和试验报告。每捆（盘）钢筋均有标牌。进货时应按批号、规格分批验收，并按有关规定检验合格后方可使用。6.1.2钢筋进场后保留标牌按批按规格分别堆放整齐，妥善保管，防止污染和锈蚀。6.1.3当发现钢筋脆断焊接性能不良或力学性能显著不正常时，应对该批钢筋进行化学成分检验或其他专项检验。检查方法：检查化学成分等专项检验报告。6.1.4钢筋应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒或片状老锈。检查数量：进场时和使用前全数检查。检查方法：观察。6.1.5钢筋调直宜采用机械方法，也可采用冷拉方法。当采用冷拉方法调直钢筋时，HPB235级钢筋的冷拉率不宜大于4%，HRB335级、HRB400级和RRB400级钢筋的冷拉率不宜大于1%。检查方法：观察，钢尺检查。6.1.6在施工现场，应按国家现行标准《钢筋焊接及验收规程》JGJ18—2003，J253—2003的规定对钢筋焊接接头的外观进行检查，其质量应符合有关规程的规定。检查数量：全数检查。检验方法：观察。6.1.7在施工现场，应按国家现行标准《钢筋焊接及验收规程》JGJ18—2003，J253—2003的规定，抽取钢筋焊接接头试件做力学性能检验，其质量应符合有关规程的规定。检查数量：按有关规程确定。检验方法：检查产品合格证，接头力学性能试验报告。6.1.8当受力钢筋采用焊接接头时，设置在同一桩孔内的接头宜相互错开。连接区段的长度为35d（d为纵向受力钢