混凝土及钢筋混凝土灌注桩施工讲解

第二节混凝土及钢筋混凝土灌注桩施工直接在现场桩位上就地成孔，然后在孔内浇筑混凝土或安放钢筋笼再浇筑混凝土而成的桩。1.概念2.主要施工过程放线定位-桩机就位-成孔-放入钢筋骨架-浇筑混凝土3.特点节约钢筋、节省模板、施工方便、工期短、成本低；施工质量要求严格，出现问题不易观测4.灌注桩成孔取土成孔——成孔对周边土壤无挤密或冲击作用按成孔设备行走最方便的线路等现场条件确定。挤土成孔——成孔对周边土壤有挤密或冲击作用每隔1～2个桩位成孔；在邻桩初凝前或终凝后成孔；群桩基础中，先中间桩后周围桩；同一桩基的爆扩桩，先浅后深。5.灌注桩分类—按照成孔设备和成孔方法分类套管成孔—锤击和振动灌注桩爆扩成孔—爆扩灌注桩钻孔成孔—泥浆护壁和干作业成孔灌注桩挖孔成孔—人工挖孔桩挤土成孔取土成孔5.灌注桩成孔的控制深度：（1）摩擦型桩：摩擦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；当采用锤击沉管法成孔时，桩管入土深度控制以标高为主，以贯入度为辅。（2）端承型桩：当采用钻（冲）、挖掘成孔时，必须保证桩孔进入设计持力层深度；当采用锤击沉管法成孔时，沉管深度控制以贯入度为主，设计持力层标高为辅。一、钻孔灌注桩优点无振动、无挤土、噪音小，对周边建筑物影响小，适宜于硬、半硬、硬塑和软塑粘性土。缺点承载力低，沉降量大。（一）钻孔设备1.人工钻孔机2.回转钻孔机3.潜水钻机4.冲击钻孔机1.人工钻孔机组成机架手摇卷扬机钻杆钻头卷扬机（又叫绞车）是由人力或机械动力驱动卷筒、卷绕绳索来完成牵引工作的装置。可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物2.回转钻孔机类型：循环水式钻孔机全叶螺旋钻孔机循环水式钻孔机回转钻孔机由机械动力传动，在泥浆护壁条件下，慢速钻进排渣成孔，灌注混凝土成桩。设备性能可靠，噪音振动小，钻进效率高，钻孔质量好。该机的最大钻孔直径可达2．5m，钻进深度可达50—100m，适用于碎石类土、砂土、粘性土、粉土、强风化岩、软质与硬质岩层等多种地质条件。全叶螺旋钻孔机全叶螺旋钻孔机由主机、滑轮组、螺旋钻杆、钻头、滑动支架、出土装置等组成，用于地下水位以上的粘土、粉土、中密以上的砂土或人工填土土层的成孔，成孔孔径为300mm～800mm，钻孔深度8—12m。配有多种钻头，以适应不同的土层全叶螺旋钻孔机以潜水电动机作动力，工作时动力装置潜在孔底，电动机通过减速器驱动5～7个钻头切削土壤，同时将压力水沿水管从钻头尖部射出，使钻渣成泥浆排出。耗用动力小潜水钻机适用于粘性土、粘土、淤泥、淤泥质土、砂土、强风化岩、软质岩层，不宜用于碎石土层中潜水钻机l一泥浆管；2—防水电缆3一电动机；4—齿轮减速器；5—密封装置；6—钻头；7—合金刃齿；8—钻尖冲击钻孔机冲击钻机通过机架、卷扬机把带刃的重钻头（冲击锤）提高到一定高度，靠自由下落的冲击力切削破碎岩层或冲击土层成孔。适用于风化岩及各种软硬土层成孔根据钻头是否在含水层中施工，分为：泥浆护壁钻孔灌注桩和干作业钻孔灌注桩。（二）钻孔灌注桩施工重点泥浆护壁成孔灌注桩是利用泥浆护壁，钻孔时通过循环泥浆将钻头切削下的土渣排出孔外而成孔，而后吊放钢筋笼，水下灌注混凝土而成桩。成孔方式有正(反)循环回转钻成孔、正(反）循环潜水钻成孔、冲击钻成孔、冲抓锥成孔、钻斗钻成孔等。1.泥浆护壁成孔灌注桩泥浆材料泥浆主要是膨润土或粘土和水的混合物。孔内泥浆液面高于地下水位以上1m，泥浆的相对密度为1.1-1.15，排出时为1.2-1.4。泥浆的作用•泥浆产生的液柱压力可平衡水压力，并对孔壁有一定的侧压力，成为孔壁的一种液态支撑；•泥浆中胶质颗粒在泥浆压力下，渗入孔壁表面孔隙中，形成一层泥皮，从而可防止塌孔，护壁。•灌进的泥浆比重小，排出的比重大，从而携渣排出泥土。•泥浆还具有润滑钻头、降低钻头发热、减少钻进阻力等作用。护筒作用：固定桩孔位置，防止地面水流入，保护孔口，增高桩孔内水压力，防止塌孔，成孔时引导钻头方向。护筒用4-8mm厚钢板制成，内径比钻头直径大100-200mm，顶面高出地面0.4～0.6m，上部开1-2个溢浆孔。埋设护筒时，先挖去桩孔处表土，将护筒埋入土中，其埋设深度，在粘土中不宜小于1m，在砂土中不宜小于1.5m。其高度要满足孔内泥浆液面高度的要求，孔内泥浆面应保持高出地下水位1m以上。采用挖坑埋设时，坑的直径应比护筒外径大0.8-1.0m。护筒中心与桩位中心线偏差不应大于50mm，对位后应在护筒外侧填人粘土并分层夯实。成孔：泥浆护壁成孔灌注桩成孔方法有冲击钻成孔法、冲抓锥成孔法、潜水电钻成孔法bac泥浆泵往钻杆输进泥浆，泥浆沿孔壁上升，从孔口溢浆孔溢出流人泥浆池，经沉淀处理返回循环池钻头回转切削破碎岩土，利用泵吸、气举、喷射等措施抽吸循环护壁泥浆，挟带钻渣从钻杆内腔抽吸出孔外当钻孔达到设计要求深度并经检查合格后，应立即进行清孔，目的是清除孔底沉渣以减少桩基的沉降量，提高承载能力，确保桩基质量。清孔方法有真空吸泥渣法、射水抽渣法、换浆法和掏渣法。清孔清孔端承桩沉渣厚度不得大于50mm，摩擦端承和端承摩擦沉渣不得大于100mm，摩擦桩不大于300mm。吊放钢筋笼长度为桩长的1/2-1/3当全长超过12m时分段制作。接头错开500，同一截面不超过50%，每2m焊12加强环，有60-80钢筋保护层措施（定位钢筋环、定位垫块）1.导管口先用球塞堵住，导管口下沉至底表上约300mm处2.首次灌注的砼应满足导管口埋入砼500mm以上，管内砼顶面高出地下水面2.5m左右3.开管（剪断铁丝、球塞被砼顶出）4.提升导管0.5-3m/h水下浇筑砼焊接施工中常见问题处理护筒冒水•原因——埋设护筒时周围填土不密实，或碰动护筒•处理——粘土填实加固；严重下沉或位移的返工重埋。孔壁缩颈•现象——钻杆上提或下放钢筋笼时受阻•原因——泥浆相对密度不当、桩间距过密，成桩施工间隔太短，钻头磨损过大。•处理——泥浆相对密度控制在1.15左右，施工跳开1-2个桩位钻孔，成桩间隔72h以上，定期更换钻头。•易发生处——在软土地区，尤其地下水位高，软硬土层交界处孔壁塌陷•现象——孔内冒水泡，筒内水位突然下降。•原因——土质松散，泥浆不良（泥浆过稀或质量指标失控）；泥浆吸出量过大，护筒内水位高度不够，碰撞孔壁。•处理——如钻进中塌孔，保持孔内水位，加大泥浆相对密度，减少泥浆排除量，以稳定孔壁；严重者回填砂与粘土混合物至塌孔位以上1-2m，沉积稳定后重钻。钻孔倾斜•原因——钻杆不直，土质松软不一，遇上孤石或旧基础等。•处理——改用慢转速，提动钻头扫孔纠正；严重者回填砂与粘土混合物至偏斜处以上1-2m，沉积稳定后重钻。2.干作业成孔灌注桩施工施工方法利用钻孔机械（机动或人工）在桩位处进行钻孔，待钻孔深度达到设计要求后，立即进行清孔，然后钢筋笼吊入桩孔中，再浇注混凝土而成的桩。适用条件适用于地下水位以上的干土层中桩基的成孔施工。成孔方式螺旋钻成孔——螺旋钻机（利用钻头的刃口切削土，并沿螺旋输送土）钻孔扩底——钻孔扩机人工成孔——机动或人工洛阳铲螺旋钻机有长杆螺旋式（≥10m）及短杆螺旋式（3～8m）长杆螺旋钻钻头外径分别为Ø400、Ø500、Ø600，钻孔深度分别为12m、10m和8m、螺旋钻机适用于地下水位以上的各种软硬土中成孔二、人工挖孔灌注桩指桩孔采用人工挖掘方法进行成孔，挖一段支护一段，然后安放钢筋笼，浇筑混凝土而成的桩。人工挖孔灌注桩其结构上的特点是单桩的承载能力高，受力性能好，既能承受垂直荷载，又能承受水平荷载；人工挖孔灌注桩，具有机具设备简单，施工操作方便，占用施工场地小，无噪音，无振动，不污染环境，对周围建筑物影响小，施工质量可靠，可全面展开施工，工期缩短，造价低等优点，因此得到广泛应用。1.适用范围人工挖孔灌注桩适用于土质较好，地下水位较低的粘土、亚粘土及含少量砂卵石的粘土层等地质条件。2.类型按护圈类型划分：a.现浇混凝土护壁b.砖护壁c.钢套筒护壁d.沉井护壁1．电动葫芦或手动卷扬机，提土桶及三脚支架。2．潜水泵：用于抽出孔中积水。3．鼓风机和输风管：用于向桩孔中强制送人新鲜空气。4．镐、锹、土筐等挖土工具，若遇坚硬土层或岩石还应配风镐等。5．照明灯、对讲机、电铃等。(一)人工挖孔桩的施工机具采用混凝土护壁施工方案1．测定桩位、放线。2．开挖土方。采用分段开挖，每段高度取决于土壁的直立能力，一般为0.5～0.8m，开挖直径为设计桩径加上两倍护壁厚度。挖土顺序是自上而下、先中间、后孔边。3．支撑护壁模板。模板高度取决于开挖土方每段的高度，一般为1m，由4-8块活动模板组合而成。护壁厚度不宜小于100mm，一般取D/10+5cm(D为桩径)，且第一段井圈的护壁厚度应比以下各段增加100～150mm，上下节护壁可用长为1m左右Φ6-Φ8的钢筋进行拉结。(三)施工工艺4．在模板顶放置操作平台。平台可用角钢和钢板制成半圆形，两个合起来即为一个整圆，用来临时放置混凝土和浇筑混凝土用。5．浇筑护壁混凝土。护壁混凝土的强度等级不得低于桩身混凝土强度等级，应注意浇捣密实。根据土层渗水情况，可考虑使用速凝剂。不得在桩孔水淹没模板的情况下浇护壁混凝土。每节护壁均应在当日连续施工完毕。上下节护壁搭接长度不小于50mm。6．拆除模板继续下一段的施工。一般在浇筑混凝土24h之后便可拆模。当护壁符合质量要求后，便可开挖下一段的土方，直至挖到设计要求的深度并按设计进行扩底。7．安放钢筋笼、浇筑混凝土。孔底有积水时应先排除积水再浇混凝土，当混凝土浇至钢筋的底面设计标高时再安放钢筋笼，继续浇筑桩身混凝土。(四)施工注意事项1．桩孔开挖，当桩净距小于2倍桩径且小于2.5m时，应采用间隔开挖。排桩跳挖的最小施工净距不得小于4.5m，孔深不宜大于40m。2．每段挖土后必须吊线检查中心线位置是否正确，桩孔中心线平面位置偏差不宜超过50mm，桩的垂直度偏差不得超过1％，桩径不得小于设计直径。3．防止土壁坍塌及流砂。挖土如遇到松散或流砂土层时，可减少每段开挖深度(取0.3—0.5m)或采用钢护筒、预制混凝土沉井等作护壁，待穿过此土层后再按一般方法施工。流砂现象严重时，应采用井点降水处理。4．浇筑桩身混凝土时，应注意清孔及防止积水，桩身棍凝土应一次连续浇筑完毕。为防止混凝土离析，宜采用串筒来浇筑混凝土，如果地下水穿过护壁流入量较大无法抽干时，则应采用导管法浇筑水下混凝土。5．必须制定好安全措施。(1)施工人员进入孔内必须戴安全帽，孔内有人作业时，孔上必须有人监督防护。(2)孔内必须设置应急软爬梯供人员上下井；使用的电动葫芦、吊笼等应安全可靠并配有自动卡紧保险装置；不得用麻绳和尼龙绳吊挂或脚踏井壁凸缘上下；电动葫芦使用前必须检验其安全起吊能力。(3)每日开工前必须检测井下的有毒有害气体，并有足够的安全防护措施。桩孔开挖深度超过10m时，应有专门向井下送风的设备，风量不宜少于25L／s。(4)护壁应高出地面200～300mm，以防杂物滚入孔内；孔周围要设0.8m高的护栏。(5)孔内照明要用12V以下的安全灯或安全矿灯。使用的电器必须有严格的接地、接零和漏电保护器(如潜水泵等)。三、套管成孔灌注桩套管成孔灌注桩又称打拔管灌注桩，是使用锤击式桩锤或振动式桩锤将带有桩尖的钢管沉人土中，造成桩孔，然后放人钢筋笼、浇筑混凝土，最后拔出钢管，形成所需的灌注桩。目前采用较为广泛的一种灌注桩。与一般钻孔灌注桩比，沉管灌注桩避免了一般钻孔灌注桩桩尖浮土造成的桩身下沉，持力不足的问题，同时也有效改善了桩身表面浮浆现象，另外，该工艺也更节省材料。但是施工质量不易控制，拔管过快容易造成桩身缩颈，而且由于是挤土桩，先期浇注好的桩易受到挤土效应而产生倾斜断裂甚至错位。施工方法将带有预制混凝土桩尖或钢活瓣桩尖的钢套管沉入土中，待沉到规定深度后，立即在管内浇筑混凝土或管内放入钢筋笼后浇注混凝土，随后拔出钢套管，并利用拔管时的冲击或振动使混凝土振捣密实而形成桩。分类——按照沉管方法分振动沉管灌注桩锤击沉管灌注桩振动冲击锤将桩管沉人土中，然后灌注